污水管道换热器及具有该换热器的污水源热泵系统的制作方法

本实用新型涉及热泵设备技术领域，尤其涉及一种污水管道换热器及具有该换热器的污水源热泵系统。

背景技术：

城市污水是一种蕴涵丰富低位热能的可再生热能资源，利用热泵系统回收污水热能节能潜力巨大。尽管城市污水是理想的低位冷热源，但其水质极不稳定，不能满足换热设备运行要求。由于城市污水水质的特性，污水源热泵系统在实际工程中经常出现相应的问题，比如：城市污水中含有各种大型污物、小尺度悬浮固体、以及溶解性化合物，前者表现在对管路与设备的阻塞，后两者表现为对流动换热参数的影响以及导致换热管内结垢现象，形成相当高的热阻，严重影响了熟泵系统的正常运行。

在解决管道和设备的阻塞方面，国内外学者对此进行了大量的研究，在取水方面先后开发了闭式污水自动清污过滤器、开式自动旋筛过滤器、滤面水力连续再生装置、旋转板式自动除污取水装置、旋转筒式自动除污取水装置和开式循环集成式污水取水装置等设备，虽然这些设备的开发在一定程度上解决了管道和设备阻塞问题，但在解决问题的同时大大增加了系统的能耗，增大了系统的初投资和系统的运行能耗。若是将这套设备省去又能提出新的解决设备阻塞问题，将会大大提高系统的效率。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是提供了一种污水管道换热器及具有该换热器的污水源热泵系统，无需额外增加过滤防堵装置，就能有效避免污水源热泵系统设备和管道的阻塞问题，降低污水源热泵系统的运行能耗和初投资，提高系统的能效比。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种污水管道换热器，包括内管和外管，所述内管的内部流通有原生污水，所述外管套装于内管外，所述外管与内管之间留有空隙，所述空隙内流通有热源工质，以使所述热源工质通过内管与原生污水之间进行热交换。

进一步的，所述空隙内设置有多个肋片，多个所述肋片均用于支撑所述空隙、并提高热交换的效率。

进一步的，多个所述肋片均沿所述内管的长度方向设置，每个所述肋片的一侧均与内管的外壁连接，另一侧均向外伸出，以将所述空隙分割为若干个换热单元。

进一步的，各个所述肋片向外伸出的一侧与外管不连通，以使若干个所述换热单元之间互相连通。

进一步的，各个所述肋片向外伸出的一侧与外管连接，以使若干个所述换热单元之间相互隔离。

进一步的，每个所述肋片均与内管的外壁之间成预设角度设置。

进一步的，所述预设角度为45°～135°。

进一步的，所述预设角度为90°。

进一步的，所述外管的两端分别设有工质进口和工质出口，所述工质进口和工质出口分别与所述空隙连通。

本实用新型还提供了一种污水源热泵系统，包括热用户、热泵机组和如上所述的污水管道换热器，所述污水管道换热器通过热泵机组与热用户连接。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有以下有益效果：本实用新型的污水管道换热器包括内管和外管，内管的内部流通有原生污水，外管套装于内管外，外管与内管之间留有空隙，空隙内流通有热源工质，以使热源工质通过内管与原生污水之间进行热交换，可直接从城市污水中提取热量或放出热量，用于冬季供暖或夏季制冷；由于该污水管道换热器直接与城市污水管道相连，故不存在传统污水源热泵系统堵塞、结垢等问题，同时无需在系统中单独加设过滤防堵装置，降低了系统的初投资和运行管理费用；在内管和外管之间增设肋片，也增大了取热的换热效率，同时利用肋片起到承压作用，可以减少换热面积，减少设备的占地面积；此外，利用该换热器提取污水热能，还能对可再生热能资源进行充分回收利用，具有节能环保的优点。

综上，本实用新型的污水管道换热器及污水源热泵系统中，无需额外增加过滤防堵装置，就能有效避免污水源热泵系统设备和管道的阻塞问题，降低污水源热泵系统的运行能耗和初投资，提高系统的能效比。

附图说明

图1为本实用新型实施例的污水管道换热器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的污水管道换热器的截面结构图；

图3为本实用新型实施例的污水管道换热器的工作原理图。

其中，1、热源工质；2、原生污水；3、内管；4、外管；5、肋片；6、城市污水管道；7、工质入口；8、工质出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

本实施例所述的污水管道换热器及污水源热泵系统中，无需额外增加过滤防堵装置，就能有效避免污水源热泵系统设备和管道的阻塞问题，降低污水源热泵系统的运行能耗和初投资，提高系统的能效比。

具体的，如图1所示，本实施例的污水管道换热器包括内管3和外管4，内管3的内部流通有原生污水2，外管4套装于内管3外，外管4与内管3之间留有空隙，空隙内流通有热源工质1，以使热源工质1通过内管3与原生污水2之间进行热交换，可直接从城市污水中提取热量或放出热量，用于冬季供暖或夏季制冷；由于该污水管道换热器直接与城市污水管道6相连，故不存在传统污水源热泵系统堵塞、结垢等问题，同时无需在系统中单独加设过滤防堵装置，降低了系统的初投资和运行管理费用。

为了能够在外管4和内管3之间起到良好的支撑作用，优选外管4和内管3之间的空隙内设置有多个肋片5，如图2所示，多个肋片5均用于支撑空隙、并提高热交换的效率，通过在内管3和外管4之间增设肋片5，有效增大取热的换热效率，同时肋片5还起到承压作用，可以减少换热面积，从而减少设备的占地面积。

本实施例中，优选多个肋片5均沿内管3的长度方向设置，使肋片5贯通整个内管3，每个肋片5的一侧均与内管3的外壁连接，另一侧均向外伸出，以将空隙分割为若干个换热单元，热源工质1在换热单元内流动的同时，通过内管3的侧壁充分吸收内管3内的原生污水2的热量，换热单元的设置可以有效减少换热面积，提高换热效率；具体的，当各个肋片5向外伸出的一侧与外管4不连通时，即肋片5向外伸出的侧边与外管4的内壁之间留有一定间隙，此时肋片5的伸出端与以使若干个换热单元之间互相连通，热源工质1可以在空隙内流动时，通过间隙平均分配到各个换热单元内，从而保证每个换热单元的换热效率相近；此外，也可以使各个肋片5向外伸出的一侧与外管4连接，以使若干个换热单元之间相互隔离，即各个肋片5的两侧分别连接在内管3的外壁和外管4的内壁之间，使得各个换热单元的大小固定设置，同时，进一步增加肋片5的支撑力和承压能力，从而确保内管3和外管4之间的空隙结构更加稳定。

由于原生污水2在内管3内流动时，不一定为均匀流动，因此，可以根据内管3内的原生污水2的流动均匀性，调整换热单元的体积形状，从而调整每个换热单元的换热效率。为了便于调整换热单元的体积形状，优选每个肋片5均与内管3的外壁之间成预设角度设置，该预设角度优选为45°～135°，当相邻的两个肋片5与内管3的外壁之间的预设角度均为90°时，得到的换热单元的换热效率最优。

如图3所示，优选内管3的两端分别连通城市污水管道6，以使原生污水2从城市污水管道6中直接流入内管3中，不必考虑阻塞问题；为便于热源工质1进出空隙，优选外管4的两端分别设有工质入口7和工质出口8，工质入口7和工质出口8分别与空隙连通，热源工质1自工质入口7进入空隙后，通过内管3的外壁与内管3内的原生污水2发生热交换后，自工质出口8离开空隙，从而形成换热循环。

本实施例中，优选热源工质1为制冷剂或载冷剂，以保证换热效果；优选内管3和外管4均采用换热性能良好且承压能力较强的金属材料，如铜或者铝合金；优选在外管4的外壁外包覆有保温材料层，如聚氨酯保温材料，以免换热时热量流失，导致换热效果下降。

本实施例还提供了一种污水源热泵系统，包括热用户、热泵机组和如上的污水管道换热器，污水管道换热器通过热泵机组与热用户连接，该热泵系统利用该换热器提取污水热能，吸热后的热源工质1在热泵机组内与热媒发生热交换，从而利用污水源生成低品位热源，在其与热媒的热交换中，提高热媒的热量，最终通过吸热后的热媒向热用户供热，该系统能对可再生热能资源进行充分回收利用，具有节能环保的优点。

综上所述，本实施例的污水管道换热器包括内管3和外管4，内管3的内部流通有原生污水2，外管4套装于内管3外，外管4与内管3之间留有空隙，空隙内流通有热源工质1，以使热源工质1通过内管3与原生污水2之间进行热交换，可直接从城市污水中提取热量或放出热量，用于冬季供暖或夏季制冷；由于该污水管道换热器直接与城市污水管道6相连，故不存在传统污水源热泵系统堵塞、结垢等问题，同时无需在系统中单独加设过滤防堵装置，降低了系统的初投资和运行管理费用；在内管3和外管4之间增设肋片5，也增大了取热的换热效率，同时利用肋片5起到承压作用，可以减少换热面积，减少设备的占地面积；此外，利用该换热器提取污水热能，还能对可再生热能资源进行充分回收利用，具有节能环保的优点。

综上，本实施例的污水管道换热器及污水源热泵系统中，无需额外增加过滤防堵装置，就能有效避免污水源热泵系统设备和管道的阻塞问题，降低污水源热泵系统的运行能耗和初投资，提高系统的能效比。

本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。