变电所余热回收装置及设置该余热回收装置的变电所的制作方法

本发明属于机电工程领域，具体地，涉及一种变电所余热回收装置，通过回收变电所内的余热用于加热冷水并改善变电所室内工作环境。

背景技术：

能源与环境问题是当前世界各国面临的重大社会问题之一。随着世界经济的发展，能源紧张和环境污染加剧已成为制约经济发展的重大问题。节能、减排、提高能源利用效率已成为全球性的热点问题。如何回收利用生产过程中产生的大量废热也越来越受到人们的重视。

变电所中的变压器由于电阻和磁阻的存在，铁心、绕组和钢结构中均要产生大量损耗，通常以热的形式通过通风冷却的方式散发到室外空气中去。这不仅浪费了大量的热量，也造成了空气热污染。而在另一方面，变电所周围某些服务区域，如厨房、洗衣房、泳池等区域需要大量的卫生热水。在目前国内能源紧张的情况下，利用变电所余热回收装置回收变电所内设备散发的大量余热，不仅改善了变电所内设备的工作环境而且为其他服务区域提供所需卫生热水，具有十分重要的意义。

变电所余热回收装置是一种依靠消耗机械功使热量从低温物体流向高温物体的机械装置，其工作原理和制冷机相同，都是按照热机的逆循环工作。变电所余热回收装置虽然消耗机械功或电能，但它运行时，不是直接将机械功或电能转变为热能来利用，而是借助于消耗机械功从低温物体中吸收热量，连同设备本身所消耗的机械功一起转移到高温物体中去，从而有效地把难以直接应用的低品位热能利用起来，达到节能的目的。所以变电所余热回收装置是一种充分利用低品位能的高效节能装置。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种变电所余热回收装置，通过回收变电所内的余热用于加热冷水并改善变电所室内工作环境。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

变电所余热回收装置，包括：壳体、水加热器、再冷却器、送风机、膨胀阀、压缩机、蒸发器；其特征在于：壳体顶部设置圆形送风孔，圆形送风孔连接导流风管；壳体内位于下部设置水平密封隔板，密封隔板下方设置水加热器，水加热器通过支架与壳体固定，水加热器连接穿过壳体的进水管、出水管；壳体四周位于水平密封隔板之上设置进风口，壳体位于进风口上方设置检修隔声门；位于进风口上方壳体内设置再冷却器，再冷却器正上方设置送风机，送风机一侧设置膨胀阀、另一侧设置压缩机，送风机上方设置蒸发器；水加热器与压缩机通过第一冷媒管连接，再冷却器与水加热器通过第二冷媒管相连，膨胀阀与再冷却器通过第三冷媒管相连，蒸发器通过第四冷媒管与压缩机相连、通过第五冷媒管与膨胀阀相连。

优选地，壳体为封闭框架结构，壳体底部设置四个底座，底座固定在余热回收机房内的基础上；壳体内贴50mm厚离心玻璃棉，离心玻璃棉采用穿孔板保护；密封隔板顶面设置50mm厚离心玻璃棉，离心玻璃棉采用穿孔板保护。

优选地，变电所余热回收装置还设置变频控制器及室内温度传感器，变频控制器通过支架固定在壳体上，室内温度传感器与变频控制器通过信号线相连。

优选地，水加热器、再冷却器、送风机、膨胀阀、压缩机、蒸发器均通过支架固定在壳体上。

一种变电所，包括上述的变电所余热回收装置，变电所余热回收装置设置在变电所两端的余热回收机房内，余热回收机房一侧外墙上开检修门，余热回收机房一侧内墙开设送风口，导流风管连接送风口，送风口内设送风百叶，余热回收机房另一侧内墙开设回风口，回风口内设回风百叶。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：利用变电所余热回收装置对变电所内的设备散热进行有效回收，使变电所的环境温度控制在合理的范围内，回收后的余热通过压缩机消耗机械功把冷水直接加热成可直接使用的卫生热水就近供给厨房、洗衣房、泳池等相应需要卫生热水的服务区域使用。既满足了变电所内部合理的工作环境温度要求，对于减缓变压器老化、提高变压器运行效率、增加变压器使用寿命、减少变压器热事故的发生都有积极作用；又能为相应服务区域提供热水，且空气源热泵系统具有较高的运行效率，具有非常明显的节能潜力，在既有建筑的改造及新建建筑的节能设计中都可广泛推广使用。

附图说明

图1为变电所余热回收装置结构示意图；

图2为变电所余热回收装置安装布置示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，根据变电所内部设备的布置形式，变电所余热回收装置设置在变电所两端的余热回收机房内；余热回收机房一侧外墙上开检修门10，余热回收机房一侧内墙开设送风口11，送风口11内设送风百叶12，为保证送风效果送风口11紧贴变电所顶棚设置；余热回收机房另一侧内墙开设回风口13，回风口13内设回风百叶14，为保证回风效果回风口13紧贴变电所顶棚设置。

如图1所示，变电所余热回收装置，包括：壳体1、水加热器2、再冷却器3、送风机4、膨胀阀5、压缩机6、蒸发器7；其中：

壳体1为封闭框架结构，壳体1底部设置四个底座15作为支撑，底座15固定在余热回收机房内的基础16上；壳体1内贴50mm厚离心玻璃棉17，离心玻璃棉17采用穿孔板18保护，起到吸声、隔声作用；壳体1顶部设置圆形送风孔19，圆形送风孔19通过导流风管20连接送风口11及送风百叶12。

壳体1内位于下部设置水平密封隔板21，密封隔板21顶面设置50mm厚离心玻璃棉17，离心玻璃棉17采用穿孔板18保护，起到吸声、隔声作用；密封隔板21下方设置水加热器2，水加热器2通过支架与壳体1固定，水加热器2连接穿过壳体1的进水管22、出水管23。水加热器2通过第一冷媒管24连接压缩机6，水加热器2利用来自第一冷媒管24的高温高压气态制冷剂与进水管22中的冷水进行充分热交换后得到高温热水从出水管23流出进入相应需要卫生热水的服务区域；而第一冷媒管24内的高温高压气态制冷剂经水加热器2热交换后相变成高温高压液态制冷剂。

壳体1四周位于水平密封隔板21之上设置进风口25，进风口25内设置进风百叶26，壳体1位于进风口25上方设置检修隔声门27。

位于进风口25上方壳体1内设置再冷却器3，再冷却器3通过支架固定在壳体1上，再冷却器3与水加热器2通过第二冷媒管28相连。再冷却器3接收来自第二冷媒管28的高温高压液态制冷剂与来自进风百叶26的室内回风进行二次冷却，室内回风温度进一步得到提升，制冷剂进一步得到冷却；经过再冷却器3二次冷却后使得变电所余热回收装置在消耗等量机械功条件下能得到更多的制冷量。

再冷却器3正上方设置送风机4，送风机4通过支架固定在壳体1上；送风机4一侧设置膨胀阀5、另一侧设置压缩机6，膨胀阀5、压缩机6均分别通过支架固定在壳体1上；膨胀阀5通过第三冷媒管29与再冷却器3相连，膨胀阀5通过节流作用把来自再冷却器3的过冷高压制冷剂节流成低温低压液态制冷剂；压缩机6通过第一冷媒管24与水加热器2相连，压缩机6通过消耗机械功把吸收空气余热后的低温低压气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂。

送风机4上方设置蒸发器7，蒸发器7通过支架固定在壳体上；蒸发器7通过第四冷媒管30与压缩机6相连、通过第五冷媒管31与膨胀阀5相连；蒸发器7利用来自送风机4送出的室内热空气与来自第五冷媒管31的低温低压液态制冷剂进行充分热交换后得到低温空气，低温空气经导流管20、送风百叶12后进入室内循环，消除室内余热；经过蒸发器7热交换后得到的低温低压气态制冷剂通过第四冷媒管30被重新送入到压缩机6进行压缩循环。

上述变电所余热回收装置的运行原理如下：一方面变电所内各种设备运行时产生的余热通过对流形式把热量传导给空气，吸收了余热的空气温升后通过设置在余热回收机房上的回风百叶14及壳体1上的进风百叶26与再冷却器3进行热交换。室内空气吸收再冷却器3内部高温高压液态制冷剂的热量后温度进一步提升，经过送风机4加压送出与蒸发器7进行热交换。室内热空气被蒸发器7内部的低温低压液态制冷剂冷却成低温空气，低温空气经导流管20、送风百叶12进入室内循环继续消除变电所内的余热，维持变电所需要的工作温度；另一方面蒸发器7内部的低温低压液态制冷剂在吸收来自变电所热空气余热后相变为低温低压气态制冷剂，气态制冷剂再通过压缩机6的机械功作用压缩为高温高压气态制冷剂，高温高压气态制冷剂经过水加热器2后与来自进水管22的冷水进行热交换后相变为高温高压液态制冷剂，高温高压液态制冷剂经过再冷却器3后被室内回风二次冷却得到过冷的高温高压液态制冷剂，该制冷剂被膨胀阀5节流成低温低压液态制冷剂进入蒸发器7再循环。而来自进水管22的冷水通过水加热器2与高温高压气态制冷剂热交换后得到了高温热水，高温热水通过出水管23被送到需要卫生热水的相应服务区域内。

作为改进，变电所余热回收装置还可以设置变频控制器8及室内温度传感器9，变频控制器8通过支架固定在壳体1上，室内温度传感器9设置在变电所靠近余热回收机房处，室内温度传感器9与变频控制器8通过信号线相连，变频控制器8通过室内温度变化变频调节压缩机6及送风机4。具体的控制原理是在变频控制器8上设定变电所内的工作温度，假设设定温度为26℃，温度控制幅度为±1℃，当变电所内设备由于外区用电负荷减少导致变电所内设备部分负荷运行，设备散热减小从而室内空气吸热量减少，进而变电所室内环境温度开始下降。当温度降到25℃以下并持续10分钟时变频控制器8控制压缩机6变频，压缩机6在变频器作用下转速降低，压缩量减小，从而制冷量相应减小，此时变电所室内温度开始回升，当空气温度回升到26℃时，压缩机6停止变频并稳定在此时的频率。由于压缩机6变频具有一定的频率下限(由压缩机6本身性能决定)，假设变频下限为30％，当压缩机6变频到30％时变电所室内温度仍处于25℃以下时，此时为保证压缩机6正常运行变频控制器8停止压缩机6继续往下变频，进而启动送风机4变频器调节降低风机转速直到风机变频到其自身下限后(由送风机4本身性能决定)室内温度仍不能维持在26℃时变频控制器8停止变电所余热回收装置运行，直到变电所室内温度达到27℃以上并持续10分钟后才重新启动变电所余热回收装置运行。