[发明专利]基于灰水源、冷凝潜热和空气源的多功能热泵系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于灰水源、冷凝潜热和空气源的多功能热泵系统及方法，该系统包括工质‑空气换热器、气液分离装置、升温升压装置、工质‑水换热器、降温降压装置、过滤器和工质‑灰水换热器；工质‑空气换热器将低温低压工质与空气进行换热，加热后的工质进入气液分离装置；经气液分离装置分离后的工质气体进入升温升压装置；工质‑水换热器将高温高压工质与自来水进行换热，工质气体冷凝成工质液体，同时产生热水供用户使用；工质‑空气换热器将高温高压工质与空气进行换热，实现制热；灰水经过过滤器过滤后进入工质‑灰水换热器，工质‑灰水换热器将低温低压工质与灰水进行换热，经工质‑灰水换热器加热后的工质进入气液分离装置。

技术领域

本公开涉及节能技术领域，具体涉及一种针对住宅建筑的基于灰水源、冷凝潜热和空气源的多功能热泵系统及方法。

背景技术

19世纪初，人们开始研究“热”能否像“水”一样被“泵”送至较高的温度，20世纪初，国外学者克劳斯和摩尔利对热泵理论进行了完善，但直到20世纪70年代，随着世界对能源与环保的关注，吸收式热泵的研究和应用才得到快速发展。

随着我国城市建设规模的扩大，建筑采暖和空调普及率的提高，建筑能耗已占到全国总能耗的30％，其中空调能耗、热水能耗约占建筑能耗的60％和18％，且用能效率较低。每平方米建筑能耗是气候条件相近发达国家的2-3倍，污染排放量是其1-2倍。目前热泵的应用技术主要有：空气源热泵、水源热泵和地源热泵，这三种形式都有应用，但是都局限性。

污水源热泵系统作为一种可以利用低品位能源的技术，获得越来越多的认可，主要在我国东北、华北地区应用。北欧国家的污水源热泵供热系统处于世界领先地位，以壳管直接式污水源泵站为主。同时日本污水源热泵的水源主要是针对是原生污水和二级污水，开发了专门用于污水换热的污水换热器和自动清洗系统。目前的污水源热泵系统主要针对城市大型污水处理厂，而针对热量品质较高的灰水，如洗浴、洗衣水等的研究非常匮乏，由于灰水和黑水排水管道联通，导致灰水源热泵系统较难实现。

冷凝潜热就是气体或液体凝结所放出的热量，但这一部分能量时常被忽略。比如，夏季空调制冷时，空调利用蒸发器吸收室内的热量，而将这部分热量在冷凝器中释放到室外环境中，这不仅浪费能源，还污染环境，因此需对这部分潜热回用，提出了冷凝潜热源热泵系统。

发明人在研发过程中发现，现有的污水源热泵技术主要针对大型污水处理厂，但此类污水将灰水和黑水混合，其中存在大量悬浮物和微生物，易导致系统管路和设备阻塞，并且表现非牛顿特性，影响传热效果和系统效率。实际上，住宅产生的灰水水质、水温、水量都普遍优于、高于、大于黑水，将二者混合后再使用热泵技术会造成热源品质的大幅下降。并且现有的热泵系统哈存在单一热源的弊端，无法实现空间能源的合理分配，导致大量能源消耗。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种基于灰水源、冷凝潜热和空气源的多功能热泵系统及方法。

本公开一方面提供的一种基于灰水源、冷凝潜热和空气源的多功能热泵系统的技术方案是：

一种基于灰水源、冷凝潜热和空气源的多功能热泵系统，该系统包括工质-空气换热器、气液分离装置、升温升压装置、工质-水换热器、降温降压装置、过滤器和工质-灰水换热器；

经过降温降压装置的低温低压工质进入工质-空气换热器、工质-灰水换热器和工质-水换热器；

工质-空气换热器将低温低压工质与空气进行换热，实现制冷；工质-水换热器将低温低压工质汽化成为工质气体，经过工质-空气换热器和工质-水换热器加热后的工质进入气液分离装置；