CN102893093A - 用于从废水回收热的装置、包括这种装置的热***、及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热回收装置(6)，包括用于存储废水的槽(18)以及包括至少一个热交换板(60)的热交换器(20)，所述热交换板包括相对的两个表面(62)以及用于冷却剂在两个表面(62)之间的循环的内管(64)。根据本发明的一个方面，此板或每个板(60)布置在槽(18)的热交换室(46)中，以使废水在热交换室(46)的位于下部中的入口(54)与热交换室(46)的位于上部中的出口(40)之间沿着此板或每个板(60)的相对的两个表面(62)基本竖直地从底部向上流动。本发明能用在具有热泵的热***中。

Description

用于从废水回收热的装置、包括这种装置的热***、及方法
本发明涉及一种用于从废水回收热的装置，所述装置是这种类型的装置，即，所述装置包括用于容纳废水的槽(vat)以及具有至少一个热交换板的热交换器，所述热交换板包括相对的两个表面以及用于传热流体(heattransfer fluid)在这两个表面之间的循环的内管。
所述热回收装置例如用在包括热泵的热***中，以将从废水回收的热提供(bring)给热泵的制冷剂，并从而提高其产量。
DE 3214357描述了这样一种类型的装置，即，该装置包括共中心地布置的圆柱形热交换板，以使废水交替地通过板上方和下方从内部到外部径向地循环。
本发明的一个目的是提出一种简单的热回收装置，允许不干扰废水的流动的情况下的高效热回收。
为此，本发明提出了一种前述类型的热回收装置，在所述热回收装置中，此热交换板或每个热交换板布置在槽的热交换室中，以使废水在热交换室的位于下部中的入口与热交换室的位于上部中的出口之间沿着此热交换板或每个热交换板的相对的两个表面基本竖直地从底部向上循环。
根据其它实施方式，热回收装置包括单独地或以任何可能的技术组合获得的一个或多个以下特征：
热交换器包括布置在槽的同一热交换室中的至少一组热交换板；
布置在同一热交换室中的一组热交换板中的热交换板的内管处于并行流体连接中，以能用传热流体供给所述内管；
一组热交换板中的热交换板彼此平行地布置，每对相邻的热交换板在它们相对的表面之间限定一通路(throughway)以用于废水的循环；
槽包括隔板(baffle)，以迫使废水向下朝着此热交换板或每个热交换室的入口循环；
槽包括至少一个滗析(decenting)室，所述滗析室包括在热交换室上游形成虹吸的至少两个隔板；
槽包括两个侧壁，所述两个侧壁基本上是平面的，并在其间限定一内部容积，所述内部容积在槽的入口与出口之间沿着纵向方向延伸，这个或每个板在两个侧壁之间横向地延伸；并且
槽具有大致为平行六面体的形状。
本发明还涉及一种热***，所述热***包括热泵，所述热泵包括经由用于制冷剂的循环的热泵回路串行地连接的压缩机、冷凝器、减压器以及蒸发器，所述蒸发器还连接至根据前述权利要求中任一项所述的热回收装置，以用于朝着热泵的制冷剂传递从废水回收的热。
本发明还涉及一种用于从废水回收热的方法，其中，使得废水沿着热交换板的相对的两个表面基本竖直地从底部向上循环，所述热交换板包括用于传热流体在热交换板的相对的两个表面之间的循环的内管。
根据一个实施方式，使得废水沿着一组热交换板的每个热交换板的相对的两个表面基本竖直地从底部向上循环，每个热交换板均包括用于传热流体在热交换板的相对的两个表面之间的循环的内管，热交换板具有并行流体连接以用于为所述热交换板供给传热流体。
在阅读了以下仅作为实例并参照附图给出的描述之后，将更好地理解本发明及其优点，附图中：
图1是结合有根据本发明的热回收装置的具有热泵的供热***的示意图；
图2是沿着图3中的II-II的热回收装置的纵向截面图；以及
图3是沿着图2中的III-III的热回收装置的横向截面图。
图1中所示的热***2包括热泵4以及用于从废水回收热的热回收装置6，并包括用于将由热回收装置回收的热传递至热泵4的传递回路7。
热泵4允许朝着需要热供应的应用(诸如住所的供热***、用于游泳池的供热***、用于加热生活用水的***)传递借助于热回收装置6回收的热。
热泵4包括经由用于制冷剂的循环的热泵回路16连接的压缩机8、冷凝器10、减压器12以及蒸发器14。热泵回路16形成闭合环路，以用于制冷剂的相继通过压缩机8、冷凝器10、减压器12、以及蒸发器14且然后回到压缩机8的循环。
热回收装置6包括容纳废水的槽18以及布置在槽18中的热交换器20。
槽18位于废水排出回路中，例如从集体或个人住所获得的废水E流过所述废水排出回路。
传递回路22允许传热流体的循环。所述传递回路包括将热交换器20与热泵4的蒸发器相连接的管道，从而形成相继通过热交换器20和蒸发器14以及泵24的闭合环路23，所述泵用于迫使布置在闭合环路23中的传热流体在热交换器20与蒸发器14之间循环。
传递回路22还包括用于绕开热交换器20的支路(by-pass)26，所述支路在蒸发器14与热交换器20之间进入闭合环路23中并通向热交换器20与泵24之间，并且所述传递回路包括用于控制传热流体在热交换器20中和/或在支路26中的循环的三向控制阀27。
传递回路22包括布置在蒸发器14的入口处的温度传感器28，以检测进入蒸发器14的传热流体的温度。温度传感器28连接至关于由温度传感器28提供的测量信号来控制所述温度传感器的控制阀27。
传递回路22包括调节储存器29，所述调节储存器在控制阀27与泵24之间连接至环路23。
在所示实例中，热泵4的冷凝器10与住所的供热***的供热回路30相交，传热流体(例如水)在所述供热回路中循环。在其它应用中，冷凝器10与利用热空气的强制循环的气体(例如空气)供热***相交。
在常规运作中，热泵4的制冷剂在压缩机8的作用下在热泵回路16中循环。制冷剂相继通过压缩机8(在所述压缩机中，制冷剂由于被压缩而被加热)、冷凝器10(在所述冷凝器中，制冷剂将卡路里传递至热源(在这种情况下为供热回路30的传热流体))、减压器12(在所述减压器中，制冷剂由于冷却而膨胀)、以及蒸发器14(在所述蒸发器中，制冷剂收集从冷源获得的卡路里)(在此卡路里由热回收装置6回收并通过传递回路22传递)。
在常规运作(支路关闭)中，热回收回路22的传热流体在泵24的作用下以相继通过热交换器20(在所述热交换器中，传热流体从废水获得卡路里)、以及蒸发器14(在所述蒸发器中，传热流体将卡路里传递至热泵回路16的制冷剂)的方式循环。供热回路30的传热流体以从热泵回路16的制冷剂获得卡路里的方式在冷凝器10中循环。
关于蒸发器14的入口温度命令控制阀27，以使部分传热流体绕开热交换器20，从而将传热流体在通向蒸发器14的入口处的温度保持在允许热泵4令人满意地运行的温度范围内，例如保持在23℃到25℃之间的温度下。
如图2和图3中所示，槽18具有大致为平行六面体的形状。所述槽包括：两个端壁32(图2)，沿着纵向方向L隔开并横向地延伸；两个侧壁34(图3)，横向地并与纵向方向基本平行地隔开；以及底部36，限定槽18的内部容积。
在本描述的其余部分中，术语“上部的”、“下部的”以及“竖直的”应关于如图2和图3中所示的处于使用位置中的槽来解释。纵向方向L基本上是水平的。
槽18包括布置在一个端壁32上的用于废水的入口38以及布置在另一个端壁32上的用于废水的出口40。入口38和出口40位于槽18的上部中，即，位于端壁32的上边缘附近。
槽18包括隔板42，所述隔板横向地布置在侧壁34之间，并在槽18中限定用于废水的滗析室44、以及热交换室46，废水相继通过所述滗析室和热交换室。热交换室46在入口38与出口40之间在废水的循环方向上布置在滗析室44下游。
滗析室44包括由两个隔板42形成的滗析虹吸管，所述两个隔板限定从入口38朝着底部36延伸的向下区段48、以及从底部36朝着槽18的上部上升的向上区段50。
滗析室44包括出口区段52，所述出口区段由第三隔板42形成，并朝着热交换室46的位于下部中且邻近底部36的入口54从虹吸管的向上区段50下降。
槽18包括过滤器56，所述过滤器穿过虹吸管的向上区段50且邻近所述向上区段的上端延伸。
热交换器20布置在热交换室46中。所述热交换器包括一组热交换板60，每个热交换板基本上是平面的，并具有平行六面体的形状。每个热交换板60均包括相对的两个表面62(图2)以及用于传热流体在相对的表面62之间的循环的内管64(图3)。
每个热交换板60均具有在远处与底部36隔开的下边缘66、以及用于废水的通过热交换板的循环的上开口68。
每个热交换板60均在侧壁34之间基本竖直地且横向地延伸。如图3中所示，每个热交换板60均具有与侧壁34相接触的侧边缘。
热交换板60彼此隔开，并与端壁32和限定热交换室46的隔板42一起限定用于废水的从热交换室46的入口54至位于上部中的所述热交换室的出口(并且所述出口在此是槽18的出口40)的并行循环通路。
热交换器20包括供给管70以及排出管72，传热流体经由所述供给管到达，传热流体通过所述排出管离开。布置在相同的热交换室46中的每个热交换板60的内管64由供给管70供给并通向排出管72中。因此布置在相同的热交换室46中的热交换板60的内管64处于并行流体连接中，以用于传热流体的循环。
底部36包括***开口74，一个***开口位于滗析室44的底部处，而另一个***开口位于热交换室46的底部处。
槽18包括***回路75，以经由***开口74回收位于槽18的底部处的任何沉淀物，并在槽18下游再注入聚集有沉淀物的废水。所述***回路包括：控制每个***开口74的阀76；将排出开口74与存储槽80相连接的排出管道78；将存储槽80与出口40相连接的回水管82；以及布置在回水管82上的泵84。
当运作时，废水以或多或少定期的流动经由其入口38到达槽18中。废水在由隔板42引发的虹吸效应下在槽18中循环。废水首先在滗析室44中循环，所述滗析室允许形成湍流，以使温度均匀并使废水没有悬浮成分。这些成分在重力的作用下以沉淀物的形式留在底部36上、留在形成在向下区段48与向上区段50之间的弯曲处中。过滤器56允许对任何剩余成分的过滤。
出口区段52允许废水向下回到底部，以从底部向上流过热交换板60。
在热交换室46中，废水沿着每个热交换板60的相对的两个表面基本竖直地从底部向上循环，且然后通过经由开口68朝着出口40的循环离开槽18。
定期地，***回路75的阀76的开启允许形成在底部36处(主要在滗析室44的底部处，并且有可能在热交换室46的底部处)的沉淀物的排出。沉淀物聚集在存储槽80中，废水在槽18下游被再注入。
热回收装置6允许废水在压力损失有限且不干扰废水的流动的情况下循环，并且还允许废水与在热交换板60中循环的传热流体之间的高效热交换。
滗析室允许废水的均匀化以及悬浮成分的去除，这促进了后续的热交换。
热交换板60的内管64的供给以及废水沿着每个热交换板60的两个表面在相同方向上的循环提高了热交换器20的效率。
槽18的形状以及热交换板60的布置允许缩小的容积中的高效热交换。所测得的槽在其侧壁34之间的宽度优选地小于90cm，特别地小于60cm。这便于槽在个人住所中的安装，特别是便于槽18从门口通过。
可选地，槽可包括并行地或串行地布置的几个热交换室，热交换器包括浸没在每个热交换室中的一组热交换板。
本热回收装置能用于向热泵或者向任何其它类型的用于热的产生的***供热。

Claims (11)

1.一种用于从废水回收热的装置(6)，所述装置是这种类型的装置，即，所述装置包括热交换器(20)以及用于容纳废水的槽(18)，所述热交换器包括至少一个热交换板(60)，所述热交换板具有相对的两个表面(62)以及用于传热流体在所述两个表面(62)之间的循环的内管(64)，其特征在于，此热交换板或每个热交换板(60)布置在所述槽(18)的热交换室(46)中，以使所述废水在所述热交换室(46)的位于下部中的入口(54)与所述热交换室(46)的位于上部中的出口(40)之间沿着此热交换板或每个热交换板(60)的所述相对的两个表面(62)基本竖直地从底部向上循环。
2.根据权利要求1所述的热回收装置，其中，所述热交换器(20)包括布置在所述槽(18)的同一热交换室(46)中的至少一组热交换板(60)。
3.根据权利要求2所述的热回收装置，其中，布置在同一热交换室(46)中的一组热交换板中的热交换板(60)的内管(64)处于并行流体连接中以用于为所述内管供给传热流体。
4.根据权利要求2或3所述的热回收装置，其中，一组热交换板中的热交换板(60)彼此平行地布置，每对相邻的热交换板在它们的相对的表面(62)之间限定一通路以用于所述废水的循环。
5.根据前述权利要求中任一项所述的热回收装置，其中，所述槽(18)包括隔板(42)，以迫使所述废水向下朝着此热交换板或每个热交换室(46)的所述入口(54)循环。
6.根据前述权利要求中任一项所述热回收装置，包括至少一个滗析室(44)，所述滗析室具有在所述热交换室(46)上游形成虹吸的至少两个隔板(42)。
7.根据前述权利要求中任一项所述热回收装置，其中，所述槽(18)包括基本是平面的且平行的两个侧壁(34)，所述两个侧壁在它们之间限定一内部容积，所述内部容积在所述槽的所述入口与所述出口之间沿着纵向方向(L)延伸，此热交换板或每个热交换板(60)在所述两个侧壁(34)之间横向地延伸。
8.根据前述权利要求中任一项所述热回收装置，其中，所述槽(18)具有大致为平行六面体的形状。
9.一种热***，所述热***包括热泵(4)，所述热泵包括经由用于制冷剂的循环的热泵回路(16)串行地连接的压缩机(8)、冷凝器(10)、减压器(12)以及蒸发器(14)，所述蒸发器(14)还连接至根据前述权利要求中任一项所述的热回收装置(14)，以用于朝着所述热泵(4)的制冷剂传递从所述废水回收的热。
10.一种用于从废水回收热的方法，其中，使得所述废水沿着热交换板的相对的两个表面基本竖直地从底部向上循环，所述热交换板包括用于传热流体在所述热交换板的所述相对的两个表面之间的循环的内管。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，使得所述废水沿着一组热交换板的每个热交换板的相对的两个表面竖直地从底部向上循环，每个热交换板均包括用于传热流体在所述热交换板的所述相对的两个表面之间的循环的内管，所述热交换板处于并行流体连接中以用于为所述热交换板供给传热流体。
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