CN216769789U - 一种烟气余热利用***及居住建筑 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种烟气余热利用***及居住建筑，涉及居住建筑能源回收利用技术领域。所述烟气余热利用***包括排烟道、空气源热泵及蓄水箱；所述空气源热泵包括蒸发器、压缩机及冷凝器，所述蒸发器与所述压缩机及所述冷凝器之间形成用于循环工质流动的循环回路，所述排烟道与所述蒸发器连接，所述蒸发器用于提供所述循环工质受烟气加热蒸发的场所，所述压缩机用于将蒸发后的所述循环工质升温升压，所述冷凝器用于和所述蓄水箱之间进行热交换。所述居住建筑包括上述烟气余热利用***。本申请的烟气余热利用***使用时，相较于烟气直接对冷水加热，烟气余热***的余热利用率明显提高，且当烟气温度不足时，也能将冷水加热至满足需求的温度。

Description

一种烟气余热利用***及居住建筑

技术领域

本申请涉及居住建筑能源回收利用技术领域，尤其涉及一种烟气余热利用***及居住建筑。

背景技术

传统小区居住建筑直接将烟气从排烟道排放至大气，未将烟气中的余热充分利用，造成烟气中的热量白白流失。近年来随着近零能耗建筑、零能耗建筑的提倡，以及碳达峰、碳中和目标的提出，节约能源问题日益重要。因此需要一种适用于居住建筑中的烟气余热利用***，以解决现有居住建筑中烟气余热浪费的问题。目前，传统的方式是烟气直接对冷水进行加热，冷水的升温上限取决于烟气的温度，所以烟气余热的利用率不高，且冷水加热后的温度经常达不到使用温度。

实用新型内容

为克服现有技术中的不足，本申请提供一种烟气余热利用***及居住建筑。

本申请提供如下技术方案：

一种烟气余热利用***，包括排烟道、空气源热泵及蓄水箱；所述空气源热泵包括蒸发器、压缩机及冷凝器，所述蒸发器与所述压缩机及所述冷凝器之间相互连接，形成用于循环工质流动的循环回路，所述排烟道与所述蒸发器连接，所述蒸发器用于提供所述循环工质受烟气加热蒸发的场所，所述压缩机用于将蒸发后的所述循环工质升温升压，所述冷凝器用于和所述蓄水箱之间进行热交换。

在一种可能的实施方式中，所述排烟道与所述蒸发器通过第一导气管连接，所述第一导气管上设有抽气泵。

在一种可能的实施方式中，所述排烟道上设有第二导气管，所述排烟道通过所述第二导气管与大气连通。

在一种可能的实施方式中，所述蒸发器上设有第三导气管，所述蒸发器通过所述第三导气管与大气连通。

在一种可能的实施方式中，所述排烟道上设有第二导气管，所述第二导气管上设有第一阀门；所述第一导气管上设有第二阀门；所述蒸发器上设有第三导气管，所述第三导气管上设有第三阀门。

在一种可能的实施方式中，所述烟气余热利用***还包括控制装置，所述控制装置分别与所述第一阀门、所述第二阀门及所述第三阀门连接。

在一种可能的实施方式中，所述第一导气管上设有压力传感器，所述压力传感器与所述控制装置连接。

在一种可能的实施方式中，所述蒸发器与所述冷凝器之间设有膨胀器，所述膨胀器用于对所述冷凝器冷凝后的循环工质降温降压。

在一种可能的实施方式中，所述排烟道底部设有烟气过滤器。

第二方面，本申请还提供了一种居住建筑，包括上述的烟气余热利用***。

相比现有技术，本申请的有益效果：

本申请实施例提供的烟气余热利用***，通过烟气在所述蒸发器内对所述循环工质进行加热，液相的所述循环工质吸热变为气相，气相的所述循环工质在所述冷凝器内与所述蓄水箱中的冷水发生热交换，将冷水加热成为热水，当烟气的温度较低时，所述压缩机能够将气相的所述循环工质升温升压，以提高所述蓄水箱中冷水加热后的温度。本申请的烟气余热利用***使用时，相较于烟气直接对冷水加热，烟气余热***的余热利用率明显提高，且当烟气温度不足时，也能将冷水加热至满足需求的温度。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请一实施例烟气余热利用***的工作流程示意图；

图2示出了本申请一实施例蒸发器的工作示意图；

图3示出了图2蒸发器的俯视图；

图4示出了本申请另一实施例烟气余热利用***的工作流程示意图。

主要元件符号说明：

1-排烟道；2-烟气过滤器；3-空气源热泵；4-蓄水箱；5-用户端；6-抽气泵；7-蒸发器；8-冷凝器；9-压缩机；10-膨胀器；11-第一导气管；12-第二导气管；13-第三导气管；14-第一供水管；15-第一回水管；16-第二供水管；17-第二回水管；18-第一阀门；19-第二阀门；20-第三阀门；21-第四阀门；22-第五阀门；23-第六阀门；24-压力传感器；25-控制装置；26-进烟口；27-出烟口；28-循环进口；29-循环出口；30-循环工质；31-管束。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

请参阅图1至图3，本申请一实施方式提供一种烟气余热利用***。所述烟气余热利用***用于居住建筑中，以充分利用烟气的余热。

请参阅图1，所述烟气余热利用***包括排烟道1、空气源热泵3及蓄水箱4；所述排烟道1用于向所述空气源热泵3提供高温烟气，所述蓄水箱4于容纳冷水，所述空气源热泵3能够利用高温烟气的余热，将所述蓄水箱4的冷水加热。

所述空气源热泵3包括蒸发器7、压缩机9及冷凝器8，所述蒸发器7与所述压缩机9及所述冷凝器8之间相互连接，形成用于循环工质30流动的循环回路。所述排烟道1与所述蒸发器7连接，所述蒸发器7用于提供所述循环工质30受烟气加热蒸发的场所，所述压缩机9用于将蒸发后的所述循环工质30进行升温升压，所述冷凝器8用于和所述蓄水箱4之间进行热交换。

所述排烟道1与居住建筑中的排烟管连接，居住建筑中的排烟管可以是抽油烟机的管道等其他生活中排放高温烟气的管道。所述排烟道1与所述蒸发器7之间通过第一导气管11连接，使烟气可以经由所述第一导气管11进入所述蒸发器7内。所述第一导气管11设于所述排烟道1的顶部，以减少烟气受到的局部阻力损失，提高烟气的利用率。

在一些实施例中，所述排烟道1的底部设有烟气过滤器2，所述烟气过滤器2用于过滤烟气中的杂质，避免杂质进入所述排烟道1和所述蒸发器7内，以防止杂质对上述部件进行污染或损坏。

结合图2和图3所示，所述蒸发器7左侧设有进烟口26，所述蒸发器7的右侧设有出烟口27；所述进烟口26与所述第一导气管11连接，用于烟气从所述排烟道1进入所述蒸发器7内；所述出烟口27与外界空气连接，用于将烟气排出所述蒸发器7。

所述蒸发器7下方设有循环进口28，所述循环进口28与所述冷凝器8通过管道连接；所述蒸发器7上方设有循环出口29，所述循环出口29与所述压缩机9通过管道连接，所述压缩机9通过另一条管道与所述冷凝器8连接，使所述蒸发器7、所述压缩机9、所述冷凝器8之间形成循环回路。

所述蒸发器7内设有管束31，所述管束31的两端分别与所述循环出口29、所述循环进口28连通，所述管束31用于容纳所述循环工质30，使得烟气从所述进烟口26进入所述蒸发器7内时不与所述循环工质30直接接触，以免烟气污染所述循环工质30。

在一些实施例中，所述进烟口26在所述蒸发器7上的位置低于所述出烟口27的位置，使得烟气进入所述蒸发器7内可以与所述管束31内的所述循环工质30充分接触，以最大程度利用烟气的余热。

在一些实施例中，所述出烟口27处设有净化器(图未示)，所述净化器用于净化所述蒸发器7排出的烟气，以减少烟气对外界空气的污染。

高温烟气进入所述蒸发器7后，高温烟气对所述管束31内的所述循环工质30进行加热，所述循环工质30吸收高温烟气的热量，受热蒸发由液相变为气相，使高温烟气的热量传递至所述循环工质30内。

请参阅图3，在一些实施例中，所述管束31在所述蒸发器7内呈4×5阵列排布，所述管束31的延长方向与所述蒸发器7的高度方向平行。在其他实施例中，可以根据实际情况，调节所述管束31在所述蒸发器7内的排布，以使高温烟气的余热利用率最大化。

结合图1和图2所示，所述蒸发器7工作时，所述管束31内的所述循环工质30由下到上依次是液相区、气液混合区、气相区。液相的所述循环工质30由所述循环进口28进入所述蒸发器7内后，受到高温烟气的加热，由液相变为气相，气相的所述循环工质30由所述循环出口29流动到所述冷凝器8处。

所述蓄水箱4用于储存冷水，所述蓄水箱4下方连接有第一回水管15，所述蓄水箱4上方连接有第一供水管14，所述蓄水箱4、所述第一回水管15及所述第一供水管14之间形成循环回路。所述第一回水管15上设有第四阀门21，所述第四阀门21用于控制所述第一回水管15的开启和关闭。

当气相的所述循环工质30流到所述冷凝器8处时，所述冷凝器8内温度较高的所述循环工质30与所述第一回水管15内的冷水进行热交换，将冷水加热升温，升温后的热水由所述第一供水管14回流至所述蓄水箱4内，使所述蓄水箱4内原本的冷水加热成为能够满足使用要求的热水。

在一些实施例中，加热后的热水再流入所述第一回水管15与所述冷凝器8内的所述循环工质30再次进行热交换，以此往复，能够始终保持所述蓄水箱4内热水的温度。

所述冷凝器8与所述蒸发器7通过管道连接，在所述冷凝器8处的气相循环工质30与冷水进行热交换后，放热由气相变为液相，液相的所述循环工质30通过管道回流至所述循环进口28内，以使所述循环工质30进入所述蒸发器7内反复使用。

所述蒸发器7的所述循环出口29与所述冷凝器8的管道之间设有压缩机9。当烟气的温度较低，不足以将冷水加热成满足使用条件的热水时，所述压缩机9用于将从所述循环出口29流出的气相循环工质30，压缩成高温高压气体，以进一步提高所述循环工质30的温度，压缩后温度更高的所述循环工质30进入所述冷凝器8内，以使热交换后，所述蓄水箱4内的热水达到使用温度。

操作人员能够调节所述压缩机9的压缩比，以调节所述压缩机9压缩后的气相循环工质30的温度。所述压缩机9连接有电源(图未示)，所述电源用于驱动所述压缩机9工作。

在一些实施中，所述循环进口28与所述冷凝器8的管道之间设有膨胀器10，所述膨胀器10依靠节流作用，能够对从所述冷凝器8中流出的高温高压循环工质30进行降温降压，以使所述循环工质30回流至所述蒸发器7内时恢复吸热能力，保证所述烟气余热利用***的连续使用。

在一些实施例中，所述烟气余热利用***还包括用户端5，所述蓄水箱4与所述用户端5通过第二供水管16及所述第二回水管17连接。所述蓄水箱4内加热后的热水通过所述第二供水管16进入所述用户端5内，冷水通过所述第二回水管17流入所述蓄水箱4中。所述第二供水管16上设有第五阀门22，所述第二回水管17上设有第六阀门23，所述第五阀门22和所述第六阀门23分别用于控制所述第二供水管16和所述第二回水管17的开启和关闭。

所述用户端5可以是热水器等其他需要使用热水的设备，所述蓄水箱4内加热后的热水用于供所述用户端5使用，所述第二回水管17能够连通所述用户端5的冷水管，以向所述蓄水箱4内重新提供冷水。

所述循环工质30可以是氟利昂等其他可做制冷剂的循环工质30。

本申请实施例提供的烟气余热利用***，通过烟气在所述蒸发器7内对所述循环工质30进行加热，液相的所述循环工质30吸热变为气相，气相的所述循环工质30在所述冷凝器8内与所述蓄水箱4中的冷水发生热交换，将冷水加热成为热水，当烟气的温度较低时，所述压缩机9能够将气相的所述循环工质30升温升压，以提高所述蓄水箱4中冷水加热后的温度。本申请的烟气余热利用***使用时，相较于烟气直接对冷水加热，烟气余热***的余热利用率明显提高，且当烟气温度不足时，也能将冷水加热至满足需求的温度。

实施例二

请参阅图4，本实施例提供的一种烟气余热利用***，可应用于居住建筑中。本实施例是在上述实施例一的技术基础上做出的改进，相比于上述实施例一，区别之处在于：

在一些实施例中，所述第一导气管11上设有抽气泵6，所述抽气泵6用于抽取所述排烟道1内的烟气，以提高烟气的利用率。

在一些实施例中，所述排烟道1顶部连接设有第二导气管12，所述排烟道1通过所述第二导气管12与大气连通，所述第二导气管12上设有第一阀门18，当所述空气源热泵3出现故障无法使用时，打开所述第一阀门18，烟气将从所述第二导气管12中排出。以防止所述空气源热泵3故障时，烟气对***内部进行损坏。

在一些实施例中，所述第一导气管11上设有第二阀门19，所述第二阀门19用于控制所述第一导气管11的开启及关闭。

在一些实施例中，所述蒸发器7上连接设有第三导气管13，所述蒸发器7通过所述第三导气管13与大气连通，所述第三导气管13上设有第三阀门20，当所述排烟道1内压力不足时，打开第三阀门20，所述蒸发器7能够吸收大气中的热量，以维持所述蒸发器7的工作。

在一些实施例中，所述第一导气管11上设有压力传感器24，所述压力传感器24位于所述第二阀门19和所述第三阀门20之间，所述压力传感器24用于检测所述第一导气管11内的气体压力，从而便于判断所述排烟道1内的烟气量是否不足。

在一些实施例中，所述烟气余热利用***还包括控制装置25，所述控制装置25分别连接所述第一阀门18、所述第二阀门19及所述第三阀门20。当所述空气源热泵3故障时，所述压力传感器24检测到所述第一导气管11内的气体压力过大，所述控制装置25能够控制所述第一阀门18开启，所述第二阀门19关闭，使烟气从所述第二导气管12中排出。当所述压力传感器24检测到所述第一导气管11内的气体压力不足时，所述控制装置25能够控制所述第三阀门20开启，使所述蒸发器7通过所述第三导气管13吸收大气中气体的热量。

实施例三

本实施例提供一种居住建筑，包括上述实施例的烟气余热利用***。

所述烟气余热利用***安装于所述居住建筑内，所述居住建筑内如做饭时产生的高温烟气，可以通过所述烟气余热利用***进行充分利用，将所述蓄水箱4内的冷水加热成满足使用条件的热水，以解决现有居住建筑中烟气余热浪费的问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种烟气余热利用***，其特征在于，包括排烟道、空气源热泵及蓄水箱；所述空气源热泵包括蒸发器、压缩机及冷凝器，所述蒸发器与所述压缩机及所述冷凝器之间相互连接，形成用于循环工质流动的循环回路，所述排烟道与所述蒸发器连接，所述蒸发器用于提供所述循环工质受烟气加热蒸发的场所，所述压缩机用于将蒸发后的所述循环工质升温升压，所述冷凝器用于和所述蓄水箱之间进行热交换。

2.根据权利要求1所述的烟气余热利用***，其特征在于，所述排烟道与所述蒸发器通过第一导气管连接，所述第一导气管上设有抽气泵。

3.根据权利要求1或2所述的烟气余热利用***，其特征在于，所述排烟道上设有第二导气管，所述排烟道通过所述第二导气管与大气连通。

4.根据权利要求1所述的烟气余热利用***，其特征在于，所述蒸发器上设有第三导气管，所述蒸发器通过所述第三导气管与大气连通。

5.根据权利要求2所述的烟气余热利用***，其特征在于，所述排烟道上设有第二导气管，所述第二导气管上设有第一阀门；所述第一导气管上设有第二阀门；所述蒸发器上设有第三导气管，所述第三导气管上设有第三阀门。

6.根据权利要求5所述的烟气余热利用***，其特征在于，所述烟气余热利用***还包括控制装置，所述控制装置分别与所述第一阀门、所述第二阀门及所述第三阀门连接。

7.根据权利要求6所述的烟气余热利用***，其特征在于，所述第一导气管上设有压力传感器，所述压力传感器与所述控制装置连接。

8.根据权利要求1所述的烟气余热利用***，其特征在于，所述蒸发器与所述冷凝器之间设有膨胀器，所述膨胀器用于对所述冷凝器冷凝后的循环工质降温降压。

9.根据权利要求1所述的烟气余热利用***，其特征在于，所述排烟道底部设有烟气过滤器。

10.一种居住建筑，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的烟气余热利用***。

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