專利名稱：一種煙氣熱泵熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及熱泵熱水器技術(shù)領(lǐng)域，具體來說時(shí)一種煙氣熱泵熱水器。
背景技術(shù)：
為減少鍋爐煙氣對(duì)城市大氣的污染，許多城市限制燃煤鍋爐，大力發(fā)展以清潔的 天然氣為燃料的燃?xì)忮仩t。目前燃?xì)鉄崴仩t的排煙溫度在100°c以上(蒸汽鍋爐在140°C 以上)，特別是北方的取暖季節(jié)，有大量的熱能被排放入空氣，不但浪費(fèi)了能源，也排出了大 量的C02，NO等有害氣體，加劇了大氣污染?，F(xiàn)有的成熟技術(shù)采用氣-水換熱器將余熱回收 后，其排煙溫度仍在80°C左右?？諝庠礋岜脽崴魇钱?dāng)前節(jié)能、環(huán)保、能效比高的熱水器，技 術(shù)上基本成熟，已在我國的南方地區(qū)迅速推廣使用。但是，在北方由于冬季低溫使熱水器的 蒸發(fā)器結(jié)霜和熱水器的能效比降低的問題制約了該項(xiàng)技術(shù)在北方地區(qū)的普及和發(fā)展。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種煙氣熱泵熱水器，可以利用鍋爐排煙氣余熱，又使 熱泵的工作環(huán)境得到改善，使空氣源熱泵在寒冷地區(qū)的應(yīng)用不再受結(jié)霜和低效的問題的制 約，有效降低熱水的加熱成本。本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。一種煙氣熱泵熱水器，包括空氣源熱泵熱水器本體和蒸發(fā)器，其特征在于所述煙 氣熱泵熱水器還包括氣-水換熱器、混合降溫器、水-水換熱器和水箱，氣-水換熱器與燃?xì)?鍋爐的煙氣通道之間連接有第一煙氣管道，氣-水換熱器與混合降溫器之間連接有第二煙 氣管道，混合降溫器與蒸發(fā)器之間連接有第三煙氣管道，在蒸發(fā)器的出氣管路上設(shè)有回氣管 與混合降溫器連接，水箱與氣-水換熱器之間連接有循環(huán)水管，在循環(huán)水管上設(shè)有循環(huán)泵， 氣-水換熱器、混合降溫器和熱泵熱水器本體分別連接有冷凝水管，各冷凝水管與水-水換熱 器連接，水-水換熱器連接有加熱的源水的水管，水-水換熱器通過進(jìn)水管與熱泵熱水器本體 連接，在進(jìn)水管路上設(shè)有水泵，空氣源熱泵熱水器本體與水箱之間連接有出水管。所述第一煙氣管道的進(jìn)口為雙進(jìn)口結(jié)構(gòu)。所述第三煙氣管道中設(shè)有中和劑投放器。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1)鑒于在取暖季節(jié)燃?xì)忮仩t的煙氣排熱和空氣源熱泵熱水器的需熱，在時(shí)空上是 一致的，在能量上是互補(bǔ)的，因此本技術(shù)的重要特征就是將燃?xì)忮仩t的低溫?zé)煔馀艧岷涂?氣源熱泵熱水器的需熱結(jié)合起來，使燃?xì)忮仩t的排煙的熱能轉(zhuǎn)化為空氣源熱泵熱水器的熱 源，給空氣源熱泵熱水器創(chuàng)造了能夠高效運(yùn)行的環(huán)境，解決了空氣源熱泵熱水器在冬季運(yùn) 行的難題，在降低制熱成本的同時(shí)也回收了大量的冷凝水，減少燃?xì)忮仩t向大氣中排放的 有害氣體，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、減排、節(jié)水的環(huán)境效益社會(huì)效益。2)根據(jù)北方的氣候特點(diǎn)，春夏秋三季的氣溫都適合空氣源熱泵熱水器的運(yùn)行，只 有冬季低溫時(shí)受到影響。采用本技術(shù)后，將冬季取暖的燃?xì)忮仩t的煙氣經(jīng)降溫脫水處理，回用給空氣源熱泵熱水器做熱源，可以產(chǎn)生一舉多得的效果。從全年來分析，取暖鍋爐排煙和 熱泵的高效運(yùn)行在時(shí)空上是互補(bǔ)的，即氣溫較高(彡14°C )時(shí)，熱泵工作環(huán)境較好，在高效 區(qū)工作，COP值在夏季可達(dá)到4-6，春秋季可達(dá)到3-5.冬季氣溫下降時(shí)熱泵運(yùn)行環(huán)境惡化甚 至不能運(yùn)行，但取暖鍋爐開始運(yùn)行，鍋爐排煙氣余熱可以利用，又使熱泵的工作環(huán)境得到改 善，而且氣溫越低，鍋爐負(fù)荷越大，排出煙氣余熱越多，熱泵可轉(zhuǎn)換的熱能越多。由于煙氣溫 度可根據(jù)熱泵的需要進(jìn)行調(diào)整，熱泵可以獲得比春夏秋季還好的環(huán)境溫度和運(yùn)行條件，COP 值可以達(dá)到4-6，在此意義上，凡有燃?xì)庠O(shè)備煙氣余熱回用的條件下，空氣源熱泵在寒冷地 區(qū)的應(yīng)用不再受結(jié)霜和低效的問題的制約。
圖1為本實(shí)用新型煙氣熱泵熱水器原理方框圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型煙氣熱泵熱水器作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示，本實(shí)用新型煙氣熱泵熱水器，包括空氣源熱泵熱水器本體1和蒸發(fā)器 2、氣-水換熱器5、混合降溫器6、水-水換熱器10和水箱3，氣-水換熱器5與燃?xì)忮仩t 4的煙氣通道之間連接有第一煙氣管道11，氣-水換熱器5與混合降溫器6之間連接有第 二煙氣管道，混合降溫器6與蒸發(fā)器2之間連接有第三煙氣管道，在蒸發(fā)器2的出氣管路上 設(shè)有回氣管12與混合降溫器6連接，水箱3與氣-水換熱器5之間連接有循環(huán)水管，在循 環(huán)水管上設(shè)有循環(huán)泵8，氣-水換熱器5、混合降溫器6和熱泵熱水器本體1分別連接有冷 凝水管，各冷凝水管與水-水換熱器10連接，水-水換熱器10連接有加熱的源水的水管， 水-水換熱器10通過進(jìn)水管與熱泵熱水器本體1連接，在進(jìn)水管路上設(shè)有水泵9，空氣源熱 泵熱水器本體1與水箱3之間連接有出水管。其中第一煙氣管道的進(jìn)口為雙進(jìn)口結(jié)構(gòu)，在 第三煙氣管道中設(shè)有中和劑投放器7。采用本實(shí)用新型的技術(shù)后，可以通過三個(gè)環(huán)節(jié)降低熱水的加熱成本①煙氣在換熱器降溫的過程中要排出大量溫度在40°C以上的冷凝水，首先通過 水-水換熱器將待加熱的源水從15°C加熱到22°C，本環(huán)節(jié)不產(chǎn)生運(yùn)行費(fèi)用。②待加熱的源水經(jīng)過空氣源熱泵從18°C加熱到42°C，根據(jù)空氣源熱泵熱水器的 特性曲線，進(jìn)出水的溫差小于20°C時(shí)，其COP值最高。因此，此環(huán)節(jié)要讓空氣源熱水器在高 效區(qū)工作，其COP可以達(dá)到5-6，每噸水加熱溫升20°C需5度電，成本為約5. 00元。由于冬 季采暖鍋爐的運(yùn)行負(fù)荷高峰一般在夜間，因此空氣源熱泵熱水器也可在夜間運(yùn)行而享受谷 電的政策，又一次降低了制熱水成本，同時(shí)也可起到電網(wǎng)調(diào)峰的作用。如果按照北京低谷電 0. 3元/度計(jì)算，在此環(huán)節(jié)加熱一噸水耗電5度其成本只有0. 5元。③已加熱到40°C的熱水再經(jīng)過高溫?zé)煔饣赜貌糠值臍馑畵Q熱器進(jìn)一步加熱到 60°C，因?yàn)闊煔鉁囟?20°C (蒸汽爐為150°C )與被加熱的水的溫差較大，所以換熱效率也 很高。本環(huán)節(jié)也沒有運(yùn)行成本(循環(huán)泵的功率較低可忽略)。④由于通過上述三個(gè)環(huán)節(jié)的高效熱交換，即可將天然氣燃燒煙氣余熱(包括顯熱 和潛熱，其中潛熱約占低位熱能的10%以上)全部加以利用，如果按照低位發(fā)熱量為基準(zhǔn) 計(jì)算，可以使燃?xì)忮仩t加本技術(shù)的綜合熱效率達(dá)到110%以上，產(chǎn)生很好的節(jié)能的效果。[0019]天然氣的成分中絕大部分為烴，燃燒后產(chǎn)生大量的水并氣化為水蒸氣(約占煙氣 總?cè)莘e的20%)隨煙氣排放到大氣中。每一立方米天燃?xì)馊紵罂梢援a(chǎn)生1.55公斤的水 蒸氣。排放溫度在120°C以上的煙氣中的水蒸氣處于過熱狀態(tài)。由于水蒸氣的冷凝溫度在 58°C左右，現(xiàn)有的煙氣回收技術(shù)將煙氣降到70-90°C，也只能回收少部分冷凝水。由于本技 術(shù)的應(yīng)用，燃?xì)忮仩t的煙氣經(jīng)過三次降溫利用，將最終排放溫度降至接近室外氣溫，則在回 用熱能的同時(shí)最大限度的回收冷凝水。以一臺(tái)4噸燃?xì)鉄崴膳癄t計(jì)，每天運(yùn)行20小時(shí)， 每小時(shí)耗氣320M3，每天需燃燒6400M3天然氣。其排放的煙氣中能回收冷凝水10噸/天。 2008年北京市共消耗天然氣52億M3，如果將其50%的煙氣冷凝水回收，即可達(dá)到400萬噸 水，相當(dāng)一座小型水庫的水量。由于在三次降溫過程中產(chǎn)生大量的冷凝水，煙氣中的大部分C02、NOx等有害氣體 會(huì)溶解在冷凝水中而使其呈弱酸性。這樣就減少了燃?xì)忮仩t向大氣中排放的有害氣體，產(chǎn) 生一定的環(huán)境效益，為在冬季進(jìn)一步凈化北京的空氣作貢獻(xiàn)。以下是技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析現(xiàn)狀熱水的成本比較(一噸水從15°C加熱到55°C溫升為40°C )
權(quán)利要求1.一種煙氣熱泵熱水器，包括空氣源熱泵熱水器本體和蒸發(fā)器，其特征在于所述煙 氣熱泵熱水器還包括氣-水換熱器、混合降溫器、水-水換熱器和水箱，氣-水換熱器與燃 氣鍋爐的煙氣通道之間連接有第一煙氣管道，氣-水換熱器與混合降溫器之間連接有第二 煙氣管道，混合降溫器與蒸發(fā)器之間連接有第三煙氣管道，在蒸發(fā)器的出氣管路上設(shè)有回 氣管與混合降溫器連接，水箱與氣-水換熱器之間連接有循環(huán)水管，在循環(huán)水管上設(shè)有循 環(huán)泵，氣-水換熱器、混合降溫器和熱泵熱水器本體分別連接有冷凝水管，各冷凝水管與 水-水換熱器連接，水-水換熱器連接有加熱的源水的水管，水-水換熱器通過進(jìn)水管與熱 泵熱水器本體連接，在進(jìn)水管路上設(shè)有水泵，空氣源熱泵熱水器本體與水箱之間連接有出 水管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣熱泵熱水器，其特征在于所述第一煙氣管道的進(jìn)口為 雙進(jìn)口結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣熱泵熱水器，其特征在于所述第三煙氣管道中設(shè)有中 和劑投放器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種煙氣熱泵熱水器，包括空氣源熱泵熱水器本體、蒸發(fā)器、氣-水換熱器、混合降溫器、水-水換熱器和水箱，氣-水換熱器與燃?xì)忮仩t的煙氣通道之間連接有第一煙氣管道，氣-水換熱器與混合降溫器之間連接有第二煙氣管道，混合降溫器與蒸發(fā)器之間連接有第三煙氣管道，在蒸發(fā)器的出氣管路上設(shè)有回氣管與混合降溫器連接，水箱與氣-水換熱器之間連接有循環(huán)水管，在循環(huán)水管上設(shè)有循環(huán)泵，氣-水換熱器、混合降溫器和熱泵熱水器本體分別連接有冷凝水管，在進(jìn)水管路上設(shè)有水泵，空氣源熱泵熱水器本體與水箱之間連接有出水管。這樣利用鍋爐排煙氣余熱，使空氣源熱泵在寒冷地區(qū)應(yīng)用不再受結(jié)霜和低效的制約，有效降低熱水的加熱成本。
文檔編號(hào)F24H4/02GK201837058SQ201020182948
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者郭洪雨 申請(qǐng)人:北京五航星太陽能科技發(fā)展有限公司