[發明專利]用于小型商業場所的CO2污水源熱泵系統

在審

• 申請號: 201510371405.0
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN104949392A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 寧靜紅;張韜;劉圣春
• 申請（專利權）人: 天津商業大學
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F25B41/00
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 仝林葉

技術領域

本發明涉及一種應用于小型商業場所的CO₂污水源熱泵系統，屬于污水應用與節能技術領域。

背景技術

隨著《京都議定書》和《蒙特利爾議定書》的簽訂和生效，世界上各個國家越來越重視環境的保護，也越來越重視預防和控制環境的一些措施。這其中就包括對原有HCFC和CFC類制冷劑的替代，CO₂這種自然工質具有無毒、不可燃而又廉價易獲取的特點，而且與其它制冷劑相比，其GWP＝1，來自自然界的CO₂對全球環境沒有負面影響。另外，CO₂的臨界溫度只有31.1℃，因此CO₂的蒸氣壓縮循環放熱過程不是在兩相區發生冷凝，而是在氣體冷卻器內接近或超過臨界點的區域放熱。在CO₂跨臨界循環中，其放熱過程不恒溫，為變溫過程，有較大的溫度滑移，且密度會急劇增大。

能源與環境是可持續發展的兩大主題，目前以燃燒石化原料為主的建筑物供暖空調不僅能耗量大，而且對環境造成極大污染。城市污水是由工業廢水和生活污水組成，水量巨大，是一種蘊含豐富低位熱能的可再生熱能資源，污水源熱泵空調系統則是以城市污水作為建筑的冷熱源，解決建筑物冬季采暖、夏季空調和全年熱水供應的重要技術，也是城市污水資源化開發利用的思路和有效途徑。同時減少了城市廢熱和CO₂、SO₂、NO_X、粉塵等污染物的排放。

目前國內外對污水源熱泵和CO₂工質的研究應用技術已經逐漸成熟，但是兩者的結合應用還存在一定的空白，也面臨一定的難題。

發明內容

本發明是為了克服現有技術中的不足之處，提供一種應用于小型商業場所的CO₂污水源熱泵系統。

本發明一種用于小型商業場所的CO₂污水源熱泵系統，包括由壓縮機、氣體冷卻器、膨脹閥、蒸發器組成的CO₂循環系統、由高效換熱器、污水循環泵、污水過濾器、電磁閥組成的污水循環系統、由高效換熱器、中介水循環泵、第一四通換向閥、第二四通換向閥、氣體冷卻器或蒸發器組成的中介水循環系統和由補水水箱、末端循環泵、蒸發器或氣體冷卻器、第一四通換向閥、第二四通換向閥、末端設備組成的末端水循環系統；

所述螺桿式壓縮機的排氣接管與氣體冷卻器的進氣口連接，氣體冷卻器的排氣接管與膨脹閥的入口連接，膨脹閥的出口與蒸發器的進氣接管連接，蒸發器排氣接管與螺桿式壓縮機進氣接口連接；

所述污水循環泵進水接管連接第一污水過濾器，污水循環泵排水接管與高效換熱器污水側進口連接，高效換熱器污水側出口與電磁閥入口接管連接，電磁閥的出口接管連接第二污水過濾器，中介水循環泵排水接管與第二四通換向閥的第二接口連接，第二四通換向閥的第一接口與氣體冷卻器的入水口接管連接，氣體冷卻器出水口接管與第一四通換向閥第四接口連接，第一四通換向閥的第三接口與高效換熱器的中介水側入口接管連接，高效換熱器的中介水側排水口與中介水循環泵的入水口接管連接，形成一個中介水的循環；

所述補水水箱與末端循環泵的入水口接管連接，末端循環泵出水口接管與第二四通換向閥第四接口連接，第二四通換向閥第三接口與蒸發器的入水口接管連接，蒸發器的排水口接管與第一四通換向閥的第二接口連接，第一四通換向閥的第一接口接管連接末端設備，末端設備通過管道接管連接污水收集池。

所述第一污水過濾器沒入污水收集池，第二污水過濾器沒入污水收集池。

本發明利用CO₂作為工質，并利用污水作為低品位熱源為用戶提供熱量。在利用CO₂作為工質時，減少對環境的污染，利用污水作為低品位熱源，提高效率，實現環保和經濟效益雙重保障。

本發明對比與空氣源熱泵，若在夏季室外溫度達到40℃時，換熱效率會降低，冷量會下降；在冬季溫度下降至-10℃時，熱泵系統的性能下降，并且要反復地沖霜來保障機組的正常運行。采用該系統，即使冬季外界溫度在-10℃以下，污水溫度仍可保持15℃左右，夏季外界溫度在34℃以上時，仍可保持25℃左右，一年四季相對穩定。在相同制冷和供熱條件下，污水源熱泵系統比空氣源熱泵系統更節能，投入能量削減率達到4.09％，在供熱條件下，投入能量削減率達到6.25％，節能效果明顯。

附圖說明

圖1為本發明的小型商業場所的CO₂污水源熱泵系統的流程圖；