[发明专利]污水-制冷剂相变换热器

说明书

技术领域

本发明涉及热交换设备，特别是涉及污水-制冷剂相变换热器。 

背景技术

利用城市污水作为冷热源，通过污水源热泵对建筑进行采暖空调，可以直接减少其他短缺能源的消耗，同时还可以达到废物利用的目的，是资源再生利用、发展循环经济、建设节约型社会、友好环境的重要措施。 

污水源热泵实现了城市废热的回收利用，变废为宝，是新型的可再生清洁能源利用技术，符合可持续发展、建设资源节约型社会的要求。将水源热泵系统技术与城市污水结合，在扩大城市污水利用范围、拓展城市污水治理效益方面具有深远意义。 

污水源热泵是依靠热泵机组内部制冷剂的物态循环变化，冬季从污水中吸收热量，经热泵机组升温后对建筑供热，夏季通过热泵机组，把建筑物中的热量传递给污水，从而实现供冷。污水替代了冷却塔，具有高效节能、绿色环保、安全可靠、一机多用等突出优点。 

目前，污水源热泵系统在我国的大部分城市得到了推广与应用，例如：北京、天津、山西、山东、石家庄、新疆、广西等地。 

随着整个社会节约能源、环保意识的提高，污水源热泵的应用领域也在不断的扩展。除了在城市供暖制冷、制取生活热水应用外，还在食品、生化、制药工业、种植养殖及农副产品加工储藏领域均得到应用。应该进一步挖掘利用各类可再生的低温热源或废热热源，完善和推广污水源热泵技术，向着建立节约型社会发展。 

污水源热泵可分为直接式污水源热泵与间接式污水源热泵两类。直接式系统中，与污水换热的介质为制冷剂，间接式系统中，与污水换热的介质为中介水或防冻液。 

前者污水与制冷剂之间经换热器壁面直接换热；后者则存在中介媒质，从而传热热阻增加，导致热泵系统效率随之下降。 

实现无堵塞连续换热，是利用污水作为热泵冷热源的技术关键，尤其是对于利用污水-制冷剂相变换热器的直接式污水源热泵系统。 

解决恶劣水质对换热设备及管路的堵塞与污染，实现防腐与无污染换热，是一个世界性技术难题。城市污水水质对换热器的影响主要有腐蚀、结垢及堵塞，热泵中的污水流通管路，经常被堵塞，以至于热泵完全不能工作。 

直接式系统是目前污水源热泵研究的前沿领域和发展方向，直接式系统与间接式系统相 比有很大的优点，主要是： 

1，在同样的水源条件下供出同样多的热量，蒸发温度可提高5℃左右，热泵机组效率得以很大提高，系统总的耗电量可降低15％以上。 

2，省去了污水换热器及相应的中介水循环水泵，机房占地面积减少，降低了土建和设备初投资，也减少水泵能耗。 

3，获取同样多的热量，所需的污水量可减小一半左右。间接式系统需要考虑中间换热的温差损失，这就限制了污水的降温幅度。 

采用直接式污水源热泵遇到的主要问题是， 

1，直接污水源热泵系统，要求热泵机组的蒸发器/冷凝器能够“一器两用”，对蒸发器/冷凝器提出了特殊要求。 

2，使用污水-制冷剂相变换热器的直接式污水源热泵机组，采用原生污水为热源，比一般污水换热器更容易污染和堵塞，使污水源热泵效率下降，甚至不能工作。对污水和换热器，需经过特殊处理，技术难度较大。虽然人们有很多设想和试验，但都存在不足。 

到目前为止，还没有广泛地普及污水-制冷剂相变换热器和直接式污水源热泵系统；污水源热泵技术诞生以来，基本采用间接式系统，这是从可靠性角度考虑而采取的保守措施。 

在工农业和人民生活中，排放各种各样的污水。污水换热器与普通换热器工作条件有很大的区别，普通换热器的设计方法，使用经验，不能简单用于污水换热器，尤其是污水-制冷剂换热器。 

尽管普通换热器的设计方法与制造工艺，都很成熟，但是，污水换热器科学设计方法，至今，还没有很好解决。 

上述有关污水换热器的背景技术，在以下专著中有详细描述： 

1、赵军，戴传山主编，地源热泵技术与建筑节能应用，北京：中国建筑工业出版社，2009。 

2、(美)沙拉，塞库利克著，程林译，换热器设计技术，北京：机械工业出版社，2010。 

3、陈东，谢继红编，热泵技术手册，北京：化学工业出版社，2012。 

发明内容

本发明的目的是给出一种污水-制冷剂相变换热器，它由污水通道、制冷剂通道、箱体和底座组成。