废液热回收制造技术

本发明专利技术涉及一种用于从废液转移热能的方法和装置，其中，所述装置(100)包括：至少一个热交换元件(107)，用于将热能从第一容器(101)中的废液转移到第一目标流体；至少一个热泵元件(111)，用于从第一容器中的废液转移热能到另外的容器(102)；至少一个可选择性操作的出口阀元件(115)，用于选择性地提供至少一个流体连通通路，用于允许废液从另外的容器离开；以及至少一个控制器元件，用于选择性地操作热泵元件以将热能从另外的容器中的废液转移到另外的目标流体和/或用于选择性地操作至少一个可选择性操作的出口阀元件。

Waste heat recovery

The invention relates to a method and a device for transferring heat energy from the waste liquid, wherein the device (100) comprises at least one heat exchange element (107) for transferring heat energy from the waste liquid in the first container (101) to the first target fluid, at least one heat pump element (111) for transferring heat energy from the waste liquid in the first container to another container (102), and at least one optional operation element At least one controller element for selectively operating the heat pump element to transfer heat energy from the waste liquid in another container to another target fluid and / or selectively operating at least one selectively operable outlet valve element Pieces.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】废液热回收
本专利技术涉及从废液中回收热能，例如家庭或商业灰/黑水和/或雨水。特别地，但非排他地，本专利技术涉及一种使用热交换器和/或选择性地使用热泵将热能从废液转移到目标流体(例如，水供应和/或热沉(heatsink))的方法和装置。
技术介绍
家庭和/或商业建筑通常包括四种不同类型的水系统。这些是进入的自来水供应(其通常连接到自来水系统并且在约2-5巴的压力下)、包括热水器的热水系统(通常以家庭热水(DHW)缸的形式和/或用于加热来自自来水供应的水的锅炉形式)、灰水废物系统(其将废水从例如淋浴器、浴缸、洗脸盆、洗衣机、洗碗机等转移到排水系统)以及黑水废物系统(其将例如WC废物转移到排水系统)。例如，在DHW缸中加热自来水用于淋浴器或浴缸，因此离开建筑物的灰水温度通常高于自来水供应的温度，由此浪费了宝贵的热能。已知尝试从灰水中回收热能。然而，用于从灰水中回收热的常规热交换器的热交换表面易于结垢，导致效率非常低和性能差，因此几乎没有促进安装其的商业动机。此外，由于灰水热回收系统中的流动状态不一致，难以设计用于从灰水中回收热的常规热交换器以获得最大效率。例如，灰水热回收装置中有两种关键的流动状态；连续和不连续的流动状态。连续使用的情况是用于热水器的进入的自来水同时流过热回收装置的热交换器以及出来的热灰水以相对流速围绕热交换器流动。例如，在淋浴器中，进入的冷水同时流过热回收装置的热交换器，并且出来的热灰水(即来自淋浴盘的污水)以相对流速围绕热交换器流动。因此，从出来的热灰水到流过位于出来的热灰水中的热交换器的进入的冷自来水存在持续的热交换，因此用于热水器的从灰水到冷自来水供应的热转移相对高效。不连续使用的情况是进入的冷水流过热交换器，而从其中转移热能的灰水不流动。例如，当运行浴缸时，冷水供应到建筑物中，但是灰水(即来自浴缸的废水)直到浴缸被清空时才流动，这通常是当进入的冷水停止流动时。因此，从出来的热灰水到流过热交换器的进入的冷自来水存在不连续的热交换，所述热交换器定位成从出来的热灰水转移热能，从而用于热水器的从灰水到冷的自来水供应的热转移特别有限。因此，由于当前的设计方法和用于表面区域热转移的设计方程依赖于热交换器内待加热的目标流体和正在从其转移热能的流体的恒定流体流动，即在热交换器一侧的灰水的恒定流动和在热交换器的另一侧的待变暖的冷水(即可加热的水)的恒定流动，因此难以充分确定灰水废热回收设备的尺寸。在大多数商业和家庭灰水系统中，随着水槽和浴缸被填充和清空，灰水流(转移的热能的来源)和进入的冷自来水流(转移的热能的目标)是间歇性的，因此很少热水可以使用或没有出来的热灰水。此外，利用常规的表面区域热交换技术，出来的灰水可以冷却的最大程度大约在建筑物的进入的自来水的程度内。随着进入的自来水的温度增加，例如在夏季月份，常规的灰水热回收装置的热回收潜力降低到某点，在该点，热转移受到特别限制或甚至停止，因此现有设备不能提供经济上可行的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是至少部分地减轻上述问题。本专利技术的某些实施例的目的是提供在各种气候和地理条件下，用于有效地从废液(例如家庭或商业灰/黑水或雨水或这些废液的组合)转移热能的装置和方法。本专利技术的某些实施例的目的是提供用于从连续或不连续流动的废液转移热能的装置和方法。本专利技术的某些实施例的目的是提供用于从废液转移热能的装置和方法，并且该装置和方法至少基于废液的温度而自动适应，以确保实现了从废液中的最佳热回收。根据本专利技术的第一方面，提供了用于从废液转移热能的装置，包括：至少一个热交换元件，用于将热能从第一容器中的废液转移到第一目标流体；至少一个热泵元件，用于将从第一容器转移的废液的热能转移到另外的容器；至少一个可选择性操作的出口阀元件，用于选择性地提供至少一个流体连通通路，以允许废液从另外的容器离开；以及至少一个控制器元件，用于选择性地操作热泵元件以将热能从另外的容器中的废液转移到另外的目标流体和/或用于选择性地操作至少一个可选择性操作的出口阀元件。适当地，装置还包括至少一个另外的流体连通通路，用于将废液从第一容器转移到另外的容器。适当地，至少一个热交换元件定位成允许热能从第一容器内的废液传递到第一目标流体。适当地，至少一个热交换元件位于第一容器中。适当地，至少一个热泵元件定位成允许热能从另外的容器中的废液转移到另外的目标流体。适当地，至少一个热泵元件位于另外的容器中。适当地，至少一个热交换元件位于第一容器中，并且至少一个热泵元件位于另外的容器中。适当地，装置还包括至少一个可选择性操作的截止阀元件，用于选择性地提供或阻止第一容器和另外的容器之间的流体连通。适当地，第一容器包括至少一个用于接收废液的流体接收入口。适当地，装置还包括至少一个挡板元件，每个挡板元件位于第一和/或另外的容器中的相应一个中，用于改善废液的停留时间、从废液的热能转移和/或在第一和/或另外的容器中的液体流动中的至少一个或多个。适当地，装置还包括位于第一容器中的至少一个挡板元件。适当地，装置还包括位于另外的容器中的至少一个挡板元件。适当地，装置还包括位于第一容器中的至少一个挡板元件和位于另外的容器中的至少一个挡板元件。适当地，至少一个挡板元件用于改善第一容器中废液的停留时间。适当地，至少一个挡板元件用于改善第一容器中废液的热能转移。适当地，至少一个挡板元件用于改善第一容器中废液的流动。适当地，至少一个挡板元件用于改善另外的容器中废液的停留时间。适当地，至少一个挡板元件用于改善另外的容器中废液的热能转移。适当地，至少一个挡板元件用于改善另外的容器中废液的流动。适当地，第一容器的体积等于或大于另外的容器的体积。如本文所定义，容器的体积是容器内部的总体积，其能够储存流体而不允许流体从容器流出，同时操作至少一个阀元件以阻止流体从容器流出。适当地，第一容器包括至少一个第一溢流出口。适当地，另外的容器包括至少一个溢流出口。适当地，至少一个第一溢流出口通过至少一个第一溢流管连接到至少一个第一溢流入口，以允许废液从第一容器转移到另外的容器。适当地，另外的容器包括至少一个另外的溢流出口。适当地，至少一个另外的溢流出口连接到至少一个另外的溢流管，以允许废液从另外的容器离开。适当地，装置还包括至少一个参数传感器，以向至少一个控制器元件提供至少一个相应的信号。适当地，至少一个参数传感器包括至少一个温度传感器。适当地，至少一个参数传感器包括至少一个体积传感器。适当地，至少一个参数传感器包括至少一个液位传感器(liquidlevelsensor)。适当地，至少一个参数传感器包括至少一个温度传感器和/或至少一个体积传感器中的一个或多个，其中任选地，体积传感器是至少一个液位传感器。适当地，相应的信号包括第一容器和/或另外的容器中的废液温度。适当地，相应的信号包括第一容器和/或另外的容器中的废液体积。适当地，相应的信号包括第一容器和/或另外的容器中的废液体液位。如本文所用，术语废液的“液位(level)”是指容器中液体上表面的大致位置。适当地，至少一个可选择性操作的出口阀元件和/或最后一个可选择性操作的截止阀元件由至少一个控制器元件选择性地操作。适当地，响应于第一容器和/或另外的容器中的废液的至少一个温度，至少一个可选择性操作的出口阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于从废液转移热能的装置，包括：至少一个热交换元件，用于将热能从第一容器中的废液转移到第一目标流体；至少一个热泵元件，用于将热能从第一容器转移的废液转移到另外的容器；至少一个可选择性操作的出口阀元件，用于选择性地提供至少一个流体连通通路，以允许废液从另外的容器离开；以及至少一个控制器元件，用于选择性地操作热泵元件以将热能从另外的容器中的废液转移到另外的目标流体和/或用于选择性地操作至少一个可选择性操作的出口阀元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.23 GB 1701098.41.用于从废液转移热能的装置，包括：至少一个热交换元件，用于将热能从第一容器中的废液转移到第一目标流体；至少一个热泵元件，用于将热能从第一容器转移的废液转移到另外的容器；至少一个可选择性操作的出口阀元件，用于选择性地提供至少一个流体连通通路，以允许废液从另外的容器离开；以及至少一个控制器元件，用于选择性地操作热泵元件以将热能从另外的容器中的废液转移到另外的目标流体和/或用于选择性地操作至少一个可选择性操作的出口阀元件。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，至少一个热交换元件位于第一容器中，并且至少一个热泵元件位于另外的容器中。3.如权利要求1或权利要求2所述的装置，还包括至少一个可选择性操作的截止阀元件，用于选择性地提供或阻止第一容器和另外的容器之间的流体连通。4.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，第一容器包括用于接收废液的至少一个流体接收入口。5.如前述权利要求中任一项所述的装置，还包括至少一个挡板元件，每个挡板元件位于第一和/或另外的容器中的相应一个中，用于改善废液的停留时间、从废液的热能转移和/或在第一和/或另外的容器中的废液流动中的至少一个或多个。6.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，第一容器的体积等于或大于另外的容器的体积。7.如前述权利要求中任一项所述的装置，还包括至少一个参数传感器，用于向至少一个控制器元件提供至少一个相应的控制信号。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，至少一个参数传感器包括至少一个温度传感器和/或至少一个体积传感器中的一个或多个，其中任选地，体积传感器是至少一个液位传感器。9.根据权利要求3及其任何从属权利要求所述的装置，其特征在于，至少一个可选择性操作的出口阀元件和/或至少一个可选择性操作的截止阀元件由至少一个控制器元件选择性地操作。10.如权利要求9及其任何从属权利要求所述的装置，其特征在于，当另外的容器中的废液温度等于或小于预定的低阈值温度时，至少一个可选择性操作的出口阀元件由至少一个控制器元件选择性地操作，以允许废液从另外的容器离开。11.如权利要求9及其任何从属权利要求所述的装置，其特征在于，当另外的容器中的废液温度等于或大于预定的高阈值温度时，至少一个可选择性操作的出口阀元件由至少一个控制器元件选择性地操作，以阻止废液从另外的容器离开。12.如权利要求9及其任何从属权利要求所述的装置，其特征在于，当另外的容器中的废液体积等于或小于预定的低阈值体积时，至少一个可选择性操作的出口阀元件由至少一个控制器元件选择性地操作，以阻止废液从另外的容器离开。13.如权利要求9及其任何从属权利要求所述的装置，其特征在于，当另外的容器中的废液体积等于或大于预定的高阈值体积时，至少一个可选择性操作的出口阀元件由至少一个控制器元件选择性地操作，以允许废液从另外的容器离开。14.如权利要求9及其任何从属权利要求所述的装置，其特征在于，当另外的容器中的废液体积等于或大于预定的高阈值体积时，至少一个可选择性操作的截止阀元件由至少一个控制器元件选择性地操作，以阻止第一和另外的容器之间的流体连通。15.如权利要求9及其任何从属权利要求所述的装置，其特征在于，当另外的容器中的废液体积等于或小于预定的低阈值体积时，至少一个可选择性操作的截止阀元件由至少一个控制器元件选择性地操作，以阻止第一和另外的容器之间的流体连通。16.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，另外的目标流体包括制冷剂。17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，制冷剂包括二氧化碳。18.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，热能通过制冷剂从至少一个热泵元件转移到至少一个热沉。19.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，当另外的容器中的废液温度等于或小于预定的低阈值温度时，至少一个控制器元件操作至少一个热泵元件，以不从另外的容器中的废液转移热能。20.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，当另外的容器中的废液温度等于或大于预定的高阈值温度时，至少一个控制器元件操作至少一个热泵元件以从另外的容器中的废液转移热能。21.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，当另外的容器中的废液体积等于或大于预定的高阈值体积时，至少一个控制器元件操作至少一个热泵元件以从另外的容器中的废液转移热能。22.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，当另外的容器中的废液体积等于或小于预定的低阈值体积时，至少一个控制器元件操作至少一个热泵元件，以不从另外的容器中的废液转移热能。23.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个热沉选自家庭或商业热水缸、游泳池和/或家庭或商业加热系统中的一个或多个。24.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，第一目标流体在约为1℃至30...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·T·马克思沃西，T·V·D·布兰尼夫，
申请(专利权)人：A·T·马克思沃西，T·V·D·布兰尼夫，
类型：发明
国别省市：英国,GB