负压闪蒸污水源热泵耦合太阳能分布式供热系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种负压闪蒸污水源热泵耦合太阳能分布式供热系统及方法，包括，压缩式热泵，太阳能集热器和闪蒸罐；压缩式热泵包括冷凝器和蒸发器，冷凝器工质侧与太阳能集热器并联连接；冷凝器的工质侧与太阳能集热器的进口并联母管上设置有压缩机；冷凝器的工质侧与太阳能集热器的出口并联母管与蒸发器的工质侧连接；蒸发器入口通过管道与闪蒸罐的蒸汽侧相连接，以太阳能集热器作为热源补充，降低系统运行成本与污染物排放量，利用闪蒸罐制取负压蒸汽，在蒸发器中作低温热源，间接回收生活污水余热的同时提取一部分凝结水，提高压缩式热泵制热性能系数，提高了整个系统能源利用率，降低供暖成本，提高供热质量，达到节能减排的目的。的目的。的目的。

【技术实现步骤摘要】
负压闪蒸污水源热泵耦合太阳能分布式供热系统及方法


[0001]本专利技术属于供热
，尤其涉及一种负压闪蒸污水源热泵耦合太阳能分布式供热系统及方法。

技术介绍

[0002]目前采暖热源主要依赖火电厂与燃煤锅炉，随着供暖需求逐步上升，煤炭燃烧对环境造成的诸多压力也随之日益加剧，污染物排放导致气候条件恶劣，集中供热手段管网发展滞后导致一次能源利用率较低。相对而言，电能与太阳能等清洁能源是目前工业生产、取暖，家庭用热的一种清洁环保的供热方式，其作为现有采暖热源的替代或补充具备节能、高效、安全性好的应用特性，是未来清洁能源应用发展方向。随着城市规模的扩大及居民生活条件改善，城市污水量大量增加，在城市污水中蕴含着大量的低品位热能，如不能加以利用会造成较大能源浪费。随着大力推行清洁能源采暖及煤改电的倡导，现有光、电等清洁能源采暖方式都受到不同的技术条件制约，电制热方式逐渐普及，但电采暖成本过高制约了其发展，部分地区存在峰谷电价区别，合理利用峰谷电价可较大程度降低采暖成本。太阳能供热作为一种清洁供热方式，其光照时段的集中和不同地区气候条件对其影响较大，波动性及不稳定性较为明显。综上所述，现有技术中存在清洁能源供热稳定性差、城市生活污水低品位热能浪费、电采暖成本过高等问题。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术一种负压闪蒸污水源热泵耦合太阳能分布式供热系统及方法，解决了现有技术中清洁能源供热稳定性差、城市生活污水低品位热能浪费以及电采暖成本过高的问题。
[0004]以一种新型方式提取污水中低品位热能的同时还可在污水中提取一部分凝结水。以压缩式热泵作为低品位热能提升手段，相较于传统污水源热泵进一步提高COP，降低热泵耗电量。以太阳能集热器作为热源补充，降低系统运行成本与污染物排放量，进一步提高经济性与环保性。由于是利用闪蒸手段使生活污水蒸发出部分水蒸气作低温热源，因此在工回收生活污水余热的同时还可回收一部分凝结水，该部分水量品质较高，可用作系统中热网循环水补水。整套系统相较于集中供热系统具有更高的灵活性、供热经济性、节能性与环保性。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种负压闪蒸污水源热泵耦合太阳能分布式供热系统，包括，包括，压缩式热泵，太阳能集热器和闪蒸罐；
[0007]所述压缩式热泵包括冷凝器，压缩机和蒸发器，
[0008]所述冷凝器工质侧与太阳能集热器并联连接；所述压缩机设置在冷凝器的工质侧与太阳能集热器的进口并联母管上；所述冷凝器的工质侧与太阳能集热器的出口并联母管与蒸发器的工质侧连接；所述蒸发器入口通过管道与闪蒸罐的蒸汽侧相连接，蒸发器的出
口通过管道与闪蒸罐的污水侧连接；所述闪蒸罐的上设置有真空泵。
[0009]优选的，所述蒸发器的出口与闪蒸罐的污水侧之间的管道上设置有凝结水泵。
[0010]优选的，所述压缩式热泵还包括膨胀阀，所述膨胀阀设置在冷凝器的工质侧与太阳能集热器的出口的并联母管上。
[0011]优选的，所述冷凝器的水侧入口处设有热网增压泵；所述冷凝器的水侧出口与用户地热管或散热器系统母管相连。
[0012]优选的，所述闪蒸罐的上部为汽侧空间，所述闪蒸罐的底部为污水侧空间。
[0013]优选的，还包括污水喷淋泵，所述污水喷淋泵的一侧通过管道与污水源相连，所述污水喷淋泵的另一侧通过管道与闪蒸罐的内喷淋层相连。
[0014]优选的，还包括凝结水箱，所述凝结水箱设置在闪蒸罐的进口处；所述凝结水箱与闪蒸罐的进口之间设置有球阀。
[0015]优选的，所述闪蒸罐的底部出口管道上设置有污水退水泵。
[0016]优选的，所述凝结水箱的进口处设置有阀门，所述凝结水箱的出口处设置有阀门。
[0017]一种负压闪蒸污水源热泵耦合太阳能分布式供热的运行方法，包括，
[0018]生活污水在闪蒸罐的汽侧进行喷淋，通过抽真空维持闪蒸罐内负压，随着闪蒸罐内压力降低水蒸气饱和温度也降低，低温生活污水在闪蒸罐内闪蒸降温，部分生活污水汽化过程中以汽化潜热携带闪蒸罐内降温污水的热量流出闪蒸罐，在蒸发器中做低温热源，间接回收生活污水余热的同时提取一部分凝结水，得到的凝结水可做供热系统热网循环水补水；工质在冷凝器中向高温热源放热后分为两路，一路经太阳能集热器加热，另一路经蒸发器吸热提取生活污水蒸汽潜热后经压缩机压缩，再与太阳能集热器的出口工质混合后进入冷凝器，热网循环水回水通过增压后进入冷凝器吸收热量后送至热用户。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0020]本专利技术提供了一种负压闪蒸污水源热泵耦合太阳能分布式供热系统及方法；该分布式供热系统以一种新型方式提取污水中低品位热能的同时还可在污水中提取一部分凝结水，以压缩式热泵作为低品位热能提升手段，相较于传统污水源热泵进一步提高COP，降低热泵耗电量；同时，以太阳能集热器作为热源补充，降低系统运行成本与污染物排放量，进一步提高经济性与环保性，解决了清洁能源供热稳定性差收到问题。由于是利用闪蒸手段使生活污水蒸发出部分水蒸气作低温热源，因此在工回收生活污水余热的同时还可回收一部分凝结水，该部分水量品质较高，可用作系统中热网循环水补水，解决了城市生活污水低品位热能浪费以及电采暖成本过高的问题，整套系统相较于集中供热系统具有更高的灵活性、供热经济性、节能性与环保性。
[0021]本专利技术的供热方法通过真空泵抽真空建立负压环境，使生活污水水在闪蒸罐中闪蒸吸热，以水蒸汽汽化潜热携带生活污水降温这部分余热量带出闪蒸罐，作为压缩式热泵的低温热源，提高蒸发器中换热效率、提高热泵，回收水蒸气潜热的同时还可回收该部分凝结水，达到节能、节水、环保的多重目的。以热泵作为基础保障，太阳能集热器作为供热系统的热源补充，达到清洁能源与电采暖互补供热的目的，提高供热系统经济性、节能性与环保性。
[0022]进一步，将太阳能集热器、压缩式热泵、闪蒸罐联合制热，对生活污水中低品位热能加以利用，实现了生活废水余热的深度回收，解决了城市生活污水低品位热能浪费的问
题；
[0023]进一步，压缩式热泵辅以太阳能集热器3，提高热泵制热量与性能系数，同时利用热泵解决太阳能的间歇性、不稳定性，提高整个系统能源利用率，降低系统供暖成本与污染物排放，提高供热质量，达到节能减排的目的；
[0024]进一步，整套系统在回收余热的同时提纯净化了相当一部分生活污水水量，提取过后的凝结水可用作热网循环水补水等对补水品质要求一般的系统，降低了用户用水成本。
附图说明
[0025]图1是本专利技术负压闪蒸污水源热泵耦合太阳能分布式供热系统的结构示意图。
[0026]图中标号：1
‑
热网增压泵；2
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冷凝器；3
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太阳能集热器；4
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膨胀阀；5
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压缩机；6
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蒸发器；7
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凝结水泵；8
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负压闪蒸污水源热泵耦合太阳能分布式供热系统，其特征在于，包括，压缩式热泵，太阳能集热器(3)和闪蒸罐(13)；所述压缩式热泵包括冷凝器(2)，压缩机(5)和蒸发器(6)；所述冷凝器(2)工质侧与太阳能集热器(3)并联连接；所述压缩机(5)设置在冷凝器(2)的工质侧与太阳能集热器(3)的进口之间的并联母管上；所述冷凝器(2)的工质侧与太阳能集热器(3)的出口之间的并联母管与蒸发器(6)的工质侧连接；所述蒸发器(6)入口通过管道与闪蒸罐(13)的蒸汽侧相连接，蒸发器(6)的出口通过管道与闪蒸罐(13)的污水侧连接；所述闪蒸罐(13)的上设置有真空泵(10)。2.根据权利要求1所述的一种负压闪蒸污水源热泵耦合太阳能分布式供热系统，其特征在于，所述蒸发器(6)的出口与闪蒸罐(13)的污水侧之间的管道上设置有凝结水泵(7)。3.根据权利要求1所述的一种负压闪蒸污水源热泵耦合太阳能分布式供热系统，其特征在于，所述压缩式热泵还包括膨胀阀(4)，所述膨胀阀(4)设置在冷凝器(2)的工质侧与太阳能集热器(3)的出口的并联母管上。4.根据权利要求1所述的一种负压闪蒸污水源热泵耦合太阳能分布式供热系统，其特征在于，所述冷凝器(2)的水侧入口处设有热网增压泵(1)；所述冷凝器(2)的水侧出口与用户地热管或散热器系统母管相连。5.根据权利要求1所述的一种负压闪蒸污水源热泵耦合太阳能分布式供热系统，其特征在于，所述闪蒸罐(13)的上部为汽侧空间，所述闪蒸罐(13)的底部为污水侧空间。6.根据权利要求1所述的一种负压闪蒸污水源热泵耦合太阳能分布式供热系统，其特征在于，还包括污水喷淋泵(12)，所述污水喷淋泵(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王钰泽，顾生龙，史耀辉，吕世文，明宇星，安小军，王江博，雍涛，乔磊，刘圣冠，尚海军，贺凯，
申请(专利权)人：华能铜川照金煤电有限公司华能陕西发电有限公司西安西热节能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：