專利名稱：一種采用低溫相變蓄熱的廢熱回收利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種廢熱回收利用裝置，尤其是涉及一種采用低溫相變蓄熱的廢熱回收利用裝置。
背景技術(shù)：
隨著人口數(shù)量的不斷增長和經(jīng)濟的迅速發(fā)展，加劇了礦物能源的消耗和枯竭，同時給環(huán)境也帶來了較嚴重污染和破壞。為此，人們正以極大的努力去尋找能源的出路一是節(jié)約能源，二是開發(fā)新能源。到目前為止，節(jié)能技術(shù)一方面以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)，從量方面著手，減少各種損失與浪費；另一方面從熱力學(xué)第二定律出發(fā)，從質(zhì)的方面著手研究，利用低位能源(空氣、土地、水、太陽能、工業(yè)廢熱等)代替一部分高位能源(煤、石油、電能)，以節(jié)約高位能源。因此，利用低位能源的熱泵技術(shù)已經(jīng)引起人們重視。熱泵技術(shù)是一種利用少量高品位的電能作為驅(qū)動能源，從低溫?zé)嵩锤咝盏推肺粺崮懿鬟f給高溫?zé)嵩?，實現(xiàn)“泵熱”。熱泵技術(shù)也是一種提高能量品位的技術(shù)，它不是能量轉(zhuǎn)換的過程，不受能量轉(zhuǎn)換效率極限100%的制約，而是受逆卡諾循環(huán)效率的制約，其能效比COP是指產(chǎn)熱量和輸入電能之比值，理論效率為(工作溫度+273) /溫升A T0當工作溫度25°C，A T為20°C時，理論制熱系數(shù)就可以達到C0P=15，但是實際當中，電動機效率=0. 95，壓縮機效率=0. 8，換熱器效率=0. 9，系統(tǒng)效率=0. 8，則總效率為0. 95X0. 8X0. 9X0. 8=0. 55, COP實=15X0. 55=8. 25。這就是說投入IKW的電能來搬運熱量，當工作溫度25°C，A T為20°C時，最高可以搬運8. 25KW的熱量。熱泵的能效比與環(huán)境溫度有關(guān)，環(huán)境溫度越高能效比越高，環(huán)境溫度越低能效比越低，同時制冷劑的充注量的多少，吸氣與排氣溫度都是直接影響能效的主要原因。能效比在環(huán)境溫度為15°C時，其能耗量相對于電熱水器來說是其1/4，相對于燃氣熱水器來說是其I / 3，能效比隨著環(huán)境溫度的改變，變化也是比較明顯的，在下雪天氣，能效比只能達到1.7/1。由此可以看出熱泵高效性是有條件的，依從這一特性設(shè)計多種高效熱泵系統(tǒng)機組，其中采用相變蓄熱技術(shù)進行熱泵機組改進。但現(xiàn)有技術(shù)采用的相變蓄熱材料一般熔點在30°C -60°C之間，其相變蓄熱裝置設(shè)置于壓縮機與冷凝器之間，這可以使冷凝器熱負荷減小，溫度有所降低，壓縮比有所降低，也可以使冷水分階段進行加熱。但不是從任何溫度空氣中都能正常工作的提取熱量，這是因為現(xiàn)有制冷劑物理性質(zhì)的限制，而且也受壓縮機構(gòu)造的限制。所以，在國內(nèi)外眾多科技工作者的努力下，目前熱泵能工作的最低環(huán)境溫度為-20°C _15°C，最高溫度環(huán)境為35°C左右。約零下15度-25度就不能運行，即使能運行，還不如直接用電加熱，-25度時蒸發(fā)溫度將低于-30度，壓縮比太大，壓縮機極易損壞。目前，熱泵的形式主要有空氣源熱泵、地源熱泵等。對于空氣源熱泵，外界溫度不能過低，這樣會導(dǎo)致蒸發(fā)器結(jié)露結(jié)霜，影響其換熱效果，大大降低其能效比，甚至無法使用；而地源熱泵由于成本過高，且受到地理條件限制，因而也難以有效普及。而對于一些廢熱，如我們平時洗浴時產(chǎn)生的廢熱水，其含有大量的廢熱，是可以進行回收的，但人們忽視了這個熱能的回收，其實這部分熱能總量是非常巨大的，把該部分熱能進行回收會給使用者帶來巨大經(jīng)濟價值。實用新型內(nèi)容[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種采用低溫相變蓄熱的廢熱回收利用 裝置，利用該廢熱回收利用裝置，可使廢熱流體的熱量得到循環(huán)利用，尤其能有效解決民用 家電熱水器及學(xué)校和洗浴中心方面能源浪費的問題，從而實現(xiàn)節(jié)能。[0008]本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是一種采用低溫相變蓄熱的廢熱回 收利用裝置，包括壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流閥、熱水循環(huán)箱、冷媒介質(zhì)循環(huán)泵、廢熱回收 換熱器、低溫相變蓄熱裝置、熱水循環(huán)泵和廢熱流體收集裝置，所述壓縮機的一端通過管路 與蒸發(fā)器中制冷劑流道的出口相連，另一端通過管路與冷凝器中制冷劑流道的進口相連， 所述節(jié)流閥的一端通過管路與蒸發(fā)器中制冷劑流道的進口相連，另一端通過管路與冷凝器 中制冷劑流道的出口相連，所述熱水循環(huán)箱的進口通過管路與熱水循環(huán)泵的出口相連，所 述熱水循環(huán)泵的進口通過管路與冷凝器中水流通道的出口相連，所述熱水循環(huán)箱的出口通 過管路與冷凝器中水流通道的進口相連，它們相互串接起來形成回路；所述熱水循環(huán)箱的 下部設(shè)有帶閥門I的補水管路、及帶閥門II的熱水流出管路；所述廢熱流體收集裝置通過 管路與廢熱回收換熱器相連；所述蒸發(fā)器中冷媒介質(zhì)側(cè)的進口通過管路與低溫相變蓄熱裝 置相連，出口通過管路與廢熱回收換熱器相連，所述冷媒介質(zhì)循環(huán)泵的出口通過管路與低 溫相變蓄熱裝置相連，進口通過管路與廢熱回收換熱器的出口相連，它們相互串接起來形 成一個閉式回路。[0009]進一步，所述蒸發(fā)器和廢熱回收換熱器之間還設(shè)有表冷器，所述表冷器的一端與 廢熱回收換熱器中冷媒流體流道的進口相連，另一端與蒸發(fā)器中冷媒流體流道的出口相 連。[0010]進一步，所述熱水循環(huán)箱內(nèi)設(shè)有輔助電加熱裝置。[0011]所述低溫相變蓄熱裝置的相變材料熔點在10°C -35°C之間，可為十二醇十六酸坐 寸O[0012]本實用新型首先利用空氣能熱源或其它熱源作為啟動熱源，然后改變熱泵取熱方 式，這與當前市場上空氣能熱水器最大的差異就是利用初始一小部分熱水作為啟動熱源， 人們在使用完這部分熱水后，再把該部分熱水作為以后繼續(xù)使用的熱源，從而達到使之循 環(huán)利用目的；它可以以潛熱方式貯存大量熱能，這比空氣能熱水器以及地源熱泵都要節(jié)能 得多，也不受空氣條件限制，也不用擔心結(jié)露結(jié)霜問題發(fā)生，它還可以適用緯度較高的北方 寒冷地區(qū)，特別適用于家庭洗浴以及洗浴中心、理發(fā)店。[0013]本實用新型在冷媒循環(huán)泵與蒸發(fā)器冷媒介質(zhì)側(cè)之間設(shè)置低溫相變蓄熱裝置，這樣 便于熱量吸收與貯存，從而可以避免蓄熱的溫度與環(huán)境溫差過大而容易散失掉熱量的缺 陷，而其相變材料熔點在10°c -35°c之間，比現(xiàn)有的相變材料的熔點低很多，不易造成熱能 的散失。[0014]本實用新型具有以下優(yōu)點[0015](I)將固液相變儲熱節(jié)能技術(shù)與高效供熱的熱泵技術(shù)進行有機結(jié)合，制冷劑蒸發(fā) 所吸收的熱量來自低溫相變材料的潛熱，取熱溫度穩(wěn)定可靠。[0016](2)可以較大程度減小壓縮機的功率與尺寸，從而可大幅減少熱泵熱水器的成本構(gòu)架(包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器等關(guān)鍵部件及需要填充工質(zhì)等)。(3)可利用低熔點相變儲熱材料，且儲熱溫度低，與環(huán)境溫差小，最大幅度減輕散熱損失。(4)由于采用廢熱回收及多熱源取熱方式，熱源溫度較高，蒸發(fā)溫度也就相應(yīng)提聞，從而使壓縮機輸出功率減少。(5)采用逆流換熱，有效降低加熱過程中的傳熱溫差，使得平均冷凝壓力低于常規(guī)熱栗系統(tǒng)，提聞系統(tǒng)的能效比。利用本實用新型，可使廢熱流體的熱量得到循環(huán)利用并采用相變蓄熱方式把低溫?zé)崮懿捎脻摕岱绞竭M行長期貯存起來，而不用擔心熱能散失情況發(fā)生，可有效解決民用家電熱水器方面能源浪費的問題，從而實現(xiàn)節(jié)能。

圖1為本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為采用相變蓄熱的廢熱回收利用裝置的另一種實施方案。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。實施例1參照圖1，本實施例包括壓縮機8、蒸發(fā)器9、冷凝器7、節(jié)流閥12、熱水循環(huán)箱1、冷媒介質(zhì)循環(huán)泵10、廢熱回收換熱器11、低溫相變蓄熱裝置13、熱水循環(huán)泵5和廢熱流體收集裝置6 ;所述壓縮機8的一端通過管路與蒸發(fā)器9中制冷劑流道的出口相連，另一端通過管路與冷凝器7中制冷劑流道的進口相連；所述節(jié)流閥12的一端通過管路與蒸發(fā)器9中制冷劑流道的進口相連，另一端通過管路與冷凝器7中制冷劑流道的出口相連；所述熱水循環(huán)箱I的進口通過管路與熱水循環(huán)泵5的出口相連，所述熱水循環(huán)泵5的進口通過管路與冷凝器7中水流通道的出口相連，所述熱水循環(huán)箱I的出口通過管路與冷凝器7中水流通道的進口相連，它們相互串接起來形成回路；所述熱水循環(huán)箱I的下部設(shè)有帶閥門I 3的補水管路、及帶閥門II 4的熱水流出管路；所述廢熱流體收集裝置6通過管路與廢熱回收換熱器11相連；所述蒸發(fā)器9中冷媒介質(zhì)側(cè)的進口通過管路與低溫相變蓄熱裝置13相連，出口通過管路與廢熱回收換熱器11相連，所述冷媒介質(zhì)循環(huán)泵10的出口通過管路與低溫相變蓄熱裝置13相連，進口通過管路與廢熱回收換熱器11的出口相連，它們相互串接起來形成一個閉式回路。所述低溫相變蓄熱裝置的相變材料為十二醇十六酸。工作原理如下先把熱水循環(huán)箱I內(nèi)的水加熱，獲熱方式可以通過熱泵運行向空氣能獲取熱量，或者用電能來加熱衛(wèi)生熱水；使用時，產(chǎn)生的廢熱水先流入廢熱流體收集裝置6內(nèi)，再流入廢熱回收換熱器11內(nèi)，并把熱量釋放給該換熱器另一側(cè)的冷媒介質(zhì)，通過冷媒介質(zhì)循環(huán)泵10不斷循環(huán)把這些熱量帶入低溫相變蓄熱裝置13內(nèi)，使該裝置內(nèi)的相變材料融化，并以潛熱形式貯存起來；當熱水循環(huán)箱I內(nèi)的衛(wèi)生熱水溫度下降至40-50°C時，壓縮機8立刻啟動 工作，并不斷把冷媒介質(zhì)從低溫相變蓄熱裝置里帶來的潛熱以及顯熱通過制冷劑蒸汽轉(zhuǎn)入 到冷凝器7內(nèi)，再通過熱水循環(huán)泵5把冷凝器7內(nèi)的蒸發(fā)潛熱轉(zhuǎn)入到熱水循環(huán)箱I內(nèi)，以使 衛(wèi)生熱水水溫得以提升，并使溫度維持在較穩(wěn)定的可以使用的較小范圍內(nèi)，平時洗手或其 它比較小的熱水用量所產(chǎn)生的廢熱可以通過廢熱回收換熱器及冷媒介質(zhì)循環(huán)泵，還有低溫 相變蓄熱裝置的運行來實現(xiàn)廢熱回收并貯存，而無須啟動壓縮機的工作，只是當衛(wèi)生熱水 循環(huán)箱內(nèi)的水溫下降到40-50°C后，壓縮機才開始啟動工作，并把低溫相變蓄熱裝置內(nèi)的潛 熱及顯熱轉(zhuǎn)移到熱水循環(huán)箱內(nèi)，這不僅可節(jié)約熱水循環(huán)箱的體積，而且可以較長時間保存 熱能，而不至于熱能散失掉，因為低溫相變蓄熱裝置的溫度和環(huán)境溫度差不多。[0031]在此原理上，可省去熱水循環(huán)箱、熱水循環(huán)泵，而設(shè)置另一相變蓄熱器(見圖4)，該 相變蓄熱器通過管路與冷凝器相連，該相變蓄熱器的相變材料熔點在50°C -70°C之間，該 裝置也可實現(xiàn)廢熱的回收利用，實現(xiàn)節(jié)能。[0032]實施例2[0033]參照圖2，本實施例與實施例1的區(qū)別在于所述蒸發(fā)器9和廢熱回收換熱器11 之間還設(shè)有表冷器2，所述表冷器2的一端與廢熱回收換熱器11中冷媒流體流道的進口相 連，另一端與蒸發(fā)器9中冷媒流體流道的出口相連。[0034]所述表冷器2用來收集使用時熱水蒸發(fā)所喪失的熱量或向環(huán)境空氣進行熱能收 集，可以更好的使熱量得到循環(huán)利用，節(jié)能效果更好。[0035]當循環(huán)熱散失一部分，不能滿足使用者需求時，通過表冷器2，從空氣能中吸收部 分熱能，以補償熱能循環(huán)過程中喪失的熱能。[0036]實施例3[0037]參照圖3，本實施例與實施例1的區(qū)別在于所述熱水循環(huán)箱I內(nèi)設(shè)有輔助電加熱 裝置14。該裝置用來做熱泵熱能啟動時所需熱能的貯備，抑或用作熱能回收循環(huán)過程中喪 失的那一部分熱能補償之用。[0038]當然，還可參照實施例2在蒸發(fā)器9和廢熱回收換熱器11之間還設(shè)有表冷器2，在 此不再贅述。[0039]綜上所述，利用本實用新型，可使廢熱流體向冷媒介質(zhì)釋放熱量后其溫度降至比 衛(wèi)生熱水補水溫度還要低，并且不用擔心蒸發(fā)器會出現(xiàn)結(jié)露結(jié)霜而影響換熱效果，使熱能 有效得到回收利用，實現(xiàn)節(jié)能。
權(quán)利要求1.一種采用低溫相變蓄熱的廢熱回收利用裝置，其特征在于包括壓縮機、蒸發(fā)器、 冷凝器、節(jié)流閥、熱水循環(huán)箱、冷媒介質(zhì)循環(huán)泵、廢熱回收換熱器、低溫相變蓄熱裝置、熱水循環(huán)泵和廢熱流體收集裝置，所述壓縮機的一端通過管路與蒸發(fā)器中制冷劑流道的出口相連，另一端通過管路與冷凝器中制冷劑流道的進口相連，所述節(jié)流閥的一端通過管路與蒸發(fā)器中制冷劑流道的進口相連，另一端通過管路與冷凝器中制冷劑流道的出口相連，所述熱水循環(huán)箱的進口通過管路與熱水循環(huán)泵的出口相連，所述熱水循環(huán)泵的進口通過管路與冷凝器中水流通道的出口相連，所述熱水循環(huán)箱的出口通過管路與冷凝器中水流通道的進口相連，它們相互串接起來形成回路；所述熱水循環(huán)箱的下部設(shè)有帶閥門I的補水管路、及帶閥門II的熱水流出管路；所述廢熱流體收集裝置通過管路與廢熱回收換熱器相連；所述蒸發(fā)器中冷媒介質(zhì)側(cè)的進口通過管路與低溫相變蓄熱裝置相連，出口通過管路與廢熱回收換熱器相連，所述冷媒介質(zhì)循環(huán)泵的出口通過管路與低溫相變蓄熱裝置相連，進口通過管路與廢熱回收換熱器的出口相連，它們相互串接起來形成一個閉式回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用低溫相變蓄熱的廢熱回收利用裝置，其特征在于所述蒸發(fā)器和廢熱回收換熱器之間還設(shè)有表冷器，所述表冷器的一端與廢熱回收換熱器中冷媒流體流道的進口相連，另一端與蒸發(fā)器中冷媒流體流道的出口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用低溫相變蓄熱的廢熱回收利用裝置，其特征在于 所述熱水循環(huán)箱內(nèi)設(shè)有輔助電加熱裝置。
專利摘要一種采用低溫相變蓄熱的廢熱回收利用裝置，包括壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流閥、熱水循環(huán)箱、冷媒介質(zhì)循環(huán)泵、廢熱回收換熱器、低溫相變蓄熱裝置、熱水循環(huán)泵和廢熱流體收集裝置，所述壓縮機和節(jié)流閥位于蒸發(fā)器與冷凝器之間，所述熱水循環(huán)箱、冷凝器、熱水循環(huán)泵相互串接起來形成回路,所述廢熱回收換熱器、冷媒介質(zhì)循環(huán)泵、低溫相變蓄熱裝置、蒸發(fā)器互串接起來形成回路。利用本實用新型，可使廢熱流體的熱量得到循環(huán)利用，實現(xiàn)節(jié)能。
文檔編號F25B30/06GK202835924SQ20122053142
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者劉小江, 劉赟 申請人:湖南創(chuàng)化低碳環(huán)?？萍加邢薰?br>