CN101986043A - 利用生活用水作为低温热源的家庭供热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用生活用水作为低温热源的家庭供热系统，提供一种结构简单，操作方便，保护环境，节约能源的集供热和供应热水为一体的家庭供热系统。由供热循环、热水循环和生活用水循环组成。所述供热循环是利用CO2为工质的跨临界循环，包括压缩机、油分离器、壳管式热交换器、翅片管式热交换器、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发盘管，热水循环包括热水箱、水泵、第三控制阀、壳管式热交换器。所述生活用水循环包括抽水马桶、用水储水箱、沐浴缸、洗脸盆、洗菜池。本发明充分利用生活中消耗的大量的仍具有较高温度的温水作为循环系统的低温热源，增大低温热源与蒸发温度间的温差，提高蒸发温度，降低了电能的消耗，节约了能源，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用生活用水作为低温热源的家庭供热系统。
背景技术
随着人民生活水平的提高，家庭供暖和热水供应已成为现代人居环境中不可缺少的一部分，特别是我国东北、西藏与大多数海拔较高的山林地区，需要消耗大量的生活热水，冬季、大部分的秋季和春季，亦即一年中有三分之二的天气需要供暖，夏天基本不需要供冷，有些地区又无集中供暖的条件，如果使用空气源热泵系统供暖即低温热源采用室外的大气，系统的性能随室外气候变化明显，随着室外温度的降低，其蒸发温度也随之降低，蒸发器表面温度随之下降，甚至低于0℃，当室外空气流经蒸发器被冷却时，其所含的水分就会析出并依附于蒸发器表面形成霜层，室外空气温度低于-10～-15℃时，热泵机组不能正常工作。严重影响系统的性能和正常的使用，带来诸多不便。但如果采用水源作为热泵系统供暖的低温热源，就会消耗大量的水资源，不符合可持续发展的需求。而热水器大都是电热水器、燃气热水器等作为独立热源的热水供应系统。因此，家庭供暖和热水消耗的电能带来的能源问题和环境污染应引起关注。近年来，研究者做了一些相关的工作，但都没有提供具体的实施方案。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种利用生活用水作为低温热源，结构简单，操作方便，保护环境，节约能源的集供热和供应热水为一体的家庭供热系统。
本发明通过下述技术方案实现：
一种利用生活用水作为低温热源的家庭供热系统，其特征在于，由供热循环、热水循环和生活用水循环组成；所述供热循环是利用CO2为工质的跨临界循环，包括压缩机、油分离器、壳管式热交换器、翅片管式热交换器、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发盘管，压缩机的排气口与油分离器的入口连接，油分离器的气体出口分为两路，一路通过第一控制阀与壳管式热交换器的管侧入口连接，另一路通过第二控制阀与翅片管式换热器的入口连接，壳管式热交换器的管侧出口与翅片管式热交换器的入口连接，翅片管式热交换器的出口依次与干燥过滤器、膨胀阀与蒸发盘管的入口连接，蒸发盘管的出口与压缩机的入口连接，油分离器的润滑油出口与压缩机的回油入口连接；所述热水循环包括热水箱、水泵、第三控制阀、壳管式热交换器，所述水泵的入口与热水箱的冷水出口连接，水泵的出口与壳管式热交换器的壳侧入口连接，壳管式热交换器的壳侧出口通过第三控制阀与热水箱的热水进口连接，热水箱的加水口与自来水管连接补充所需的凉水；所述生活用水循环包括抽水马桶、用水储水箱、沐浴缸、洗脸盆、洗菜池，热水箱的热水出口分别经过各自的截止阀与洗脸盆、沐浴缸、洗菜池的入口并联连接，洗脸盆、沐浴缸、洗菜池的出口并联连接到用水储水箱的进水口，用水储水箱的出水口与抽水马桶的注水阀连接，用水储水箱上设置有排水口。
所述热水箱外包有保温隔热层。
热水箱内设置有水温温度传感器，水温温度传感器与热水箱外表面的水温温度显示盘连接。
所述用水储水箱热水进口设有过滤网。
所述热水箱内设置有辅助电加热器，辅助电加热器的控制元件与水温温度传感器连接。
所述用水储水箱内安装有浮球阀。
本发明具有下述技术效果：
1、本发明利用生活用水作为低温热源的家庭供热系统是利用生活中消耗的大量的沐浴水、洗菜水和洗脸水等仍具有较高温度的温水作为循环系统的低温热源，增大低温热源与蒸发温度间的温差，提高蒸发温度，降低压缩机吸、排气的压力比，降低压缩机消耗的机械功，降低电能的消耗，节约能源。
2、本发明的供热系统采用绿色自然工质CO2为工质的跨临界循环，利用CO2在气体冷却过程中较大的温度变化来加热生活热水，提供一种集供热和供热水为一体的多功能的环保、节能型家庭供热系统，避免了能源和水资源的浪费，大大降低成本，满足环保和低碳发展的要求。
3、本发明的利用生活用水作为低温热源的家庭供热系统结构简单，操作方便，环保节能，方便控制，安全可靠。
附图说明
图1为本发明利用生活用水作为低温热源的家庭供热系统的示意图。
图2为用水储水箱的接管示意图。
图3为热水箱的接管示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明详细说明。
图1至图3为本发明的利用生活用水作为低温热源的家庭供热系统的示意图，由供热循环、热水循环和生活用水循环组成。所述供热循环是利用CO2为工质的跨临界循环，包括压缩机1、油分离器2、壳管式热交换器3、翅片管式热交换器4、干燥过滤器20、膨胀阀15、蒸发盘管14，压缩机1的排气口与油分离器2的入口连接，油分离器2的气体出口分为两路，一路通过第一控制阀31与壳管式热交换3器的管侧入口连接，另一路通过第二控制阀30与翅片管式换热器4的入口连接，壳管式热交换器3的管侧出口与翅片管式热交换器4的入口连接，翅片管式热交换器4的出口依次与干燥过滤器20、膨胀阀15与蒸发盘管14的入口25连接，蒸发盘管14的出口21与压缩机1的入口连接，油分离器2的润滑油出口与压缩机1的回油入口连接。所述热水循环包括热水箱6、水泵5、第三控制阀8、壳管式热交换器3，水泵5的入口与热水箱6的冷水出口27连接，水泵5的出口与壳管式热交换器3的壳侧入口连接，壳管式热交换器3的壳侧出口通过第三控制阀8与热水箱6的热水进口26连接，热水箱的加水口28与自来水管连接补充所需的凉水。所述生活用水循环包括抽水马桶12、用水储水箱16、沐浴缸17、洗脸盆18、洗菜池19，热水箱6的热水出口29分别经过截止阀9、截止阀10、截止阀11与洗脸盆、沐浴缸、洗菜池的入口并联连接，洗脸盆、沐浴缸、洗菜池的出口并联连接到用水储水箱的进水口22，用水储水箱的出水口23与抽水马桶的注水阀13连接，用水储水箱上设置有排水口24。
所述用水储水箱内安装有浮球阀。
所述热水箱内设置有辅助电加热器7。
所述热水箱6外包有保温隔热层，防止热水的热量散发引起热损失，造成能源的浪费。热水箱6内设置有水温温度传感器感应水箱内的水温，所述水温温度传感器与热水箱6外表面的水温温度显示盘和辅助电加热器7的控制元件连接，并通过水温温度显示盘自动显示温度，当水温不能满足要求时，自动接通辅助电加热器7对水进行加热。所述用水储水箱16热水进口22设有过滤网，过滤杂物并定期清洗。
当房间需要供暖时，启动压缩机同时自动打开第三控制阀8并启动水泵5，压缩机1排出的高温高压的CO2气体在油分离器2中分离出夹带的润滑油后进入壳管式热交换器3与管外壳管间流动的水进行热交换放出热量后进入翅片管式热交换器4，与房间中的空气热交换，为房间提供热源，经干燥过滤器20干燥过滤，经膨胀阀15节流降压成低温低压的流体进入蒸发盘管14，吸收用水储水箱16的热量蒸发成为低温低压的CO2气体回到压缩机。为保证压缩机的润滑油量，油分离器2中分离出的润滑油及时地返回压缩机。
所述热水箱6中的水由水泵5输送到壳管式热交换器3的壳侧空间与管内的高温高压的CO2气体热交换，吸收热量温度升高后回到热水箱6中，经过截止阀9、截止阀10、截止阀11分别进入洗脸盆18、沐浴缸17、洗菜池19供不同的使用，洗脸盆18、沐浴缸17、洗菜池19流出的温水进入用水储水箱16中与蒸发盘管14管内的低温低压的CO2气体热交换放出热量后，经抽水马桶12的注水阀13进入抽水马桶12的水槽中。用水储水箱16中的水位由浮球阀控制，当水位超过限制高度时，自动地经排水口24排出。
热水箱6设有温度显示和温度传感器，当热水用量较大，热水箱6内的水温降低，如果还不能满足需要，则自动启用辅助电加热器7辅助加热。当热水用量较小，水温升高，则自动关闭第一控制阀31，打开第二控制阀30，同时关闭第三控制阀8和水泵5。使压缩机排出的高温高压的CO2气体不进入壳管式热交换器3，而进入翅片管式热交换器4，为房间提供热源，当房间的温度达到设定的要求时，供热循环自动停机，实现能量的自动调节。
尽管参照实施例对所公开的涉及一种利用生活用水作为低温热源的家庭供热系统进行了特别描述，以上描述的实施例是说明性的而不是限制性的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，所有的变化和修改都在本发明的范围之内。
Claims (6)
1.一种利用生活用水作为低温热源的家庭供热系统，其特征在于，由供热循环、热水循环和生活用水循环组成；所述供热循环是利用CO2为工质的跨临界循环，包括压缩机、油分离器、壳管式热交换器、翅片管式热交换器、干燥过滤器、膨胀阀、蒸发盘管，压缩机的排气口与油分离器的入口连接，油分离器的气体出口分为两路，一路通过第一控制阀与壳管式热交换器的管侧入口连接，另一路通过第二控制阀与翅片管式换热器的入口连接，壳管式热交换器的管侧出口与翅片管式热交换器的入口连接，翅片管式热交换器的出口依次与干燥过滤器、膨胀阀与蒸发盘管的入口连接，蒸发盘管的出口与压缩机的入口连接，油分离器的润滑油出口与压缩机的回油入口连接；所述热水循环包括热水箱、水泵、第三控制阀、壳管式热交换器，所述水泵的入口与热水箱的冷水出口连接，水泵的出口与壳管式热交换器的壳侧入口连接，壳管式热交换器的壳侧出口通过第三控制阀与热水箱的热水进口连接，热水箱的加水口与自来水管连接补充所需的凉水；所述生活用水循环包括抽水马桶、用水储水箱、沐浴缸、洗脸盆、洗菜池，热水箱的热水出口分别经过各自的截止阀与洗脸盆、沐浴缸、洗菜池的入口并联连接，洗脸盆、沐浴缸、洗菜池的出口并联连接到用水储水箱的进水口，用水储水箱的出水口与抽水马桶的注水阀连接，用水储水箱上设置有排水口。
2.根据权利要求1所述的利用生活用水作为低温热源的家庭供热系统，其特征在于，所述热水箱外包有保温隔热层。
3.根据权利要求1所述的利用生活用水作为低温热源的家庭供热系统，其特征在于，热水箱内设置有水温温度传感器，水温温度传感器与热水箱外表面的水温温度显示盘连接。
4.根据权利要求1所述的利用生活用水作为低温热源的家庭供热系统，其特征在于，所述用水储水箱热水进口设有过滤网。
5.根据权利要求1所述的利用生活用水作为低温热源的家庭供热系统，其特征在于，所述热水箱内设置有辅助电加热器，辅助电加热器的控制元件与水温温度传感器连接。
6.根据权利要求1所述的利用生活用水作为低温热源的家庭供热系统，其特征在于，所述用水储水箱内安装有浮球阀。
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