一种具有冷却和热能回收功能的节能型能源利用系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及节能技术领域，具体涉及一种具有冷却和热能回收功能的节能型能源利用系统。


背景技术：

[0002]
现有的利用冷却塔在对工业冷却水进行降温时,冷却风机一直在运行,由于冷却塔用风机的功率往往较大,长期运行耗费的较多能量,且现有的冷却水系统对能源的利用存在不合理情况,没有充分利用自然能源和对冷却水热能的回收。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的在于提供一种具有冷却和热能回收功能的节能型能源利用系统，以解决现有技术中的工业冷却水系统对能源的利用不合理情况,没有充分利用自然能源和对冷却水热能的回收的问题。
[0004]
为了实现上述目的，本实用新型提供的基础方案如下：
[0005]
一种具有冷却和热能回收功能的节能型能源利用系统，包括预冷却循环单元、生产冷却水循环单元、冷水循环制冷单元、制冷冷却循环单元和热能回收单元；
[0006]
所述预冷却循环单元利用自然环境的低温对用冷设备产生的高温冷却水进行预冷，所述冷水循环制冷单元用于向所述生产冷却水循环单元提供低温冷水，所述生产冷却水循环单元用于将经所述预冷却循环单元预冷的冷却水和经所述冷水循环制冷单元提供的冷水进行热交换后对用冷设备供冷，所述制冷冷却循环单元用于对所述冷水循环制冷单元产生的高温介质进行降温，所述热能回收单元用于将所述生产冷却水循环单元和所述制冷冷却循环单元产生的热能进行回收对用热设备供热。
[0007]
本实用新型的基础方案的原理和有益效果在于：
[0008]
预冷却循环单元先低能耗对用冷设备产生的高温冷却水进行预冷降温，经预冷降温后的冷却水再与所述冷水循环制冷单元提供的低温冷水进行热交换后对用冷设备提供冷源。
[0009]
预冷却循环单元能充分利用室外气温较低时的自然环境与高温冷却水之间的较大温差对高温冷却水进行自然冷却的低耗能蓄冷，降低所述冷水循环制冷单元的制冷负荷，减少运行费用，热能回收单元将所述生产冷却水循环单元和所述制冷冷却循环单元产生的热能进行回收对用热设备供热，提高能源利用率。
[0010]
进一步，所述预冷却循环单元包括预冷冷却塔、预冷循环泵、冷却水高位蓄水池、用于测量冷却塔外部环境的室外温度传感器、用于测量冷却水高位蓄水池内的冷却水温度的预冷水温度传感器和预冷控制器，所述预冷冷却塔设有散热风机，所述散热风机外接电源，所述预冷控制器用于控制所述预冷循环泵和所述散热风机的启/停，所述冷却水高位蓄水池的位置高度高于所述预冷冷却塔，所述预冷循环泵的进水口与所述预冷冷却塔的底部水槽连通，预冷循环泵的出水口与冷却水高位蓄水池连通，所述室外温度传感器和所述预
冷水温度传感器均与所述预冷控制器电连接、预冷控制器与所述预冷循环泵和所述散热风机电连接；
[0011]
进一步，所述生产冷却水循环单元包用冷设备、自来水源、低温预热换热器、高温预热换热器、冷却换热器、地面冷却水收集池和冷却水回收提升泵，所述冷却换热器的热出口设有用于检测冷却换热器的热出口水体温度的工作温度传感器，所述低温预热换热器的热进口与所述高位蓄水池连通，低温预热换热器的热出口与所述冷却换热器的热进口连通，低温预热换热器的冷进口与所述自来水源连通，低温预热换热器的冷出口与所述高温预热换热器的冷进口连通，所述冷却换热器的热出口与所述用冷设备连通，用冷设备与所述地面冷却水收集池连通，所述冷却水回收提升泵的进水口与地面冷却水收集池连通，冷却水回收提升泵的出水口与所述高温预热换热器的热进口连通，高温预热换热器的热出口与所述预冷冷却塔的进水口连通；
[0012]
进一步，所述冷水循环制冷单元包括制冷设备、冷水蓄水池和冷水提升泵，所述制冷设备包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器的介质进口与所述冷却换热器的冷出口通过冷换器冷出管连通，所述蒸发器的介质出口与所述冷水蓄水池连通，所述冷水提升泵设于所述冷水蓄水池里，冷水提升泵的出水口与所述冷却换热器的冷进口通过冷换器冷进管连通，所述冷换器冷进管上设有用于控制冷换器冷进管的水流量的电动旁通阀，所述电动旁通阀上设有用于控制电动旁通阀的旁通流量的旁通阀控制器，所述旁通阀控制器与所述工作温度传感器电连接，所述电动旁通阀的进水口与所述冷换器冷进管连通，电动旁通阀的出水口与所述冷换器冷出管连通；
[0013]
进一步，所述制冷冷却循环单元包含制冷冷却塔和冷却循环泵，所述制冷冷却塔的出水口通过冷却塔出管与所述冷凝器的介质进口连通，所述冷却循环泵串联在所述冷却塔出管上，所述冷凝器的介质出口通过冷却塔进管与所述制冷冷却塔的进水口连通；
[0014]
进一步，所述热能回收单元包括用热设备和导热管，所述导热管的一端与所述冷凝器的介质出口连通，导热的另一端与所述用热设备连通。
[0015]
进一步，所述低温预热换热器、所述高温预热换热器23和所述冷却换热器均为板式换热器，所述制冷设备为水冷式制冷机。
[0016]
进一步，所述用热设备通过用热冷出管与所述冷却循环泵的入水口连通，所述用热冷出管上设置用热冷出管截止阀，所述冷却塔出管上设置冷却塔出管截止阀。
[0017]
冷却循环泵运行时，关闭用热冷出管截止阀，可以实现将制冷冷却塔里的冷水导流至所述冷凝器；关闭冷却塔出管截止阀就可以将用热设备产生的低温水体返回至所述冷凝器，实现制冷冷却塔停止运行节能和水体的循环利用。
[0018]
进一步，所述冷却塔进管上设置冷却塔进管截止阀，所述导热管上设置导热管截止阀。
[0019]
冷却循环泵运行时，关闭冷却塔进管截止阀，可以将冷凝器中的热水导流至用热设备；关闭导热管截止阀，可以将冷凝器中的热水导流至制冷冷却塔进行冷却处理，可以实现根据用热设备用热情况灵活选择热水的流向。
[0020]
进一步，在所述冷水提升泵的进水口设置过滤装置，所述过滤装置包括筒体和清洗机构，所述筒体呈圆筒型竖直设置，筒体内水平设置将筒体分隔为上腔和下腔的隔板，所述上腔上与所述冷水提升泵的进水口连通，筒体上端与所述冷水提升泵的底部密封固定连
接，上腔内竖直设置滑筒，所述滑筒下端开口，滑筒上端与所述冷水提升泵固定连接，滑筒内滑动连接活塞，活塞与滑筒的内顶部之间设置压簧，所述隔板的上表面设为第一倒锥面，所述活塞下端设置为与所述第一倒锥面配合的第一倒锥体；
[0021]
所述筒体的下部侧壁设置进水通孔，所述进水通孔内固定连接过滤网，筒体内竖直设置推，所述推杆上端与所述活塞转动连接，推杆下端穿过所述隔板和所述筒体的底板向下伸出筒体外，推杆下端设为第二倒锥面，位于下腔体内的推杆1上设有与下腔体内壁配合的叶轮，所述隔板上设有将上体空间和下腔体空间连通的流道，所述流道的上端口位于所述第一倒锥面的下方；
[0022]
所述清洗机构包括底座、转动座和清洗刷，所述底座位于所述筒体下方，底座通过支架与所述筒体固定连接，所述转动座呈圆柱体形，转动座通过转轴与所述底座转动连接，所述转动座上设有与所述第二倒锥面配合的第二倒锥体，所述第二倒锥面和所述第二倒锥体的锥面上均贴有摩擦片，转动座上对称设置支撑杆，所述支撑杆呈l形，支撑杆沿竖直方向设置，支撑杆的下端与转动座固定连接，支撑杆的上端固定连接毛，所述毛刷与所述过滤网接触，所述筒体、所述滑筒、所述转动座和所述推杆四者同轴设置。
附图说明
[0023]
图1为本一种具有冷却和热能回收功能的节能型能源利用系统的结构示意图。
[0024]
图2为过滤装置结构示意图。
具体实施方式
[0025]
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
[0026]
说明书附图中的附图标记包括：预冷冷却塔10、预冷循环泵11、冷却水高位蓄水池12、室外温度传感器13、预冷水温度传感器14、用冷设备20、低温预热换热器21、自来水源22、高温预热换热器23、冷却换热器24、地面冷却水收集池25、冷却水回收提升泵26、工作温度传感器27、制冷设备30、蒸发器301、冷凝器302、冷水蓄水池31、冷水提升泵32、过滤装置33、电动旁通阀34、冷换器冷出管35、冷换器冷进管36、制冷冷却塔40、冷却循环泵41、冷却塔出管42、冷却塔出管截止阀421、冷却塔进管43、冷却塔进管截止阀431、用热设备 50、导热管51、导热管截止阀511、用热冷出管52、用热冷出管截止阀521、筒体70、上腔 701、下腔702、滑筒7011、活塞7012、压簧7013、第一倒锥体7014、第一倒锥面7015、推杆7021、叶片7022、流道7023、第二倒锥体7024、进水通孔7025、过滤网7026、转动座703、支撑杆7031、毛刷7032、第二倒锥面7033、底座704、隔板705、支架706、进水口707。
[0027]
一种具有冷却和热能回收功能的节能型能源利用系统，包括预冷却循环单元、生产冷却水循环单元、冷水循环制冷单元、制冷冷却循环单元、热能回收单元；
[0028]
如图1所示，预冷却循环单元包括预冷冷却塔10、预冷循环泵11、冷却水高位蓄水池12、用于测量冷却塔外部环境的室外温度传感器13、用于测量冷却水高位蓄水池12内的冷却水温度的预冷水温度传感器14和预冷控制器，预冷冷却塔10设有散热风机，散热风机外接电源，预冷控制器用于控制预冷循环泵11和散热风机的启/停，冷却水高位蓄水池12的位置高度高于预冷冷却塔10，预冷循环泵11的进水口与预冷冷却塔10的底部水槽连通，预冷循环泵11 的出水口与冷却水高位蓄水池12连通，室外温度传感器13和预冷水温度传感
器14均与预冷控制器电连接、预冷控制器与预冷循环泵11和散热风机电连接；
[0029]
如图1所示，生产冷却水循环单元包用冷设备20、自来水源22、低温预热换热器21、高温预热换热器23、冷却换热器24、地面冷却水收集池25和冷却水回收提升泵26，低温预热换热器21、高温预热换热器23和冷却换热器24均为板式换热器，冷却换热器24的热出口设有用于检测冷却换热器24的热出口水体温度的工作温度传感器27，低温预热换热器21的热进口与高位蓄水池连通，低温预热换热器21的热出口与冷却换热器24的热进口连通，低温预热换热器21的冷进口与自来水源22连通，低温预热换热器21的冷出口与高温预热换热器23 的冷进口连通，冷却换热器24的热出口与用冷设备20连通，用冷设备20与地面冷却水收集池25连通，冷却水回收提升泵26的进水口与地面冷却水收集池25连通，冷却水回收提升泵 26的出水口与高温预热换热器23的热进口连通，高温预热换热器23的热出口与预冷冷却塔 10的进水口连通；
[0030]
如图1所示，冷水循环制冷单元包括制冷设备30、冷水蓄水池31和冷水提升泵32，制冷设备30为水冷式制冷机，制冷设备30包括蒸发器301和冷凝器302，蒸发器301的介质进口与冷却换热器24的冷出口通过冷换器冷出管35连通，蒸发器301的介质出口与冷水蓄水池 31连通，冷水提升泵32设于冷水蓄水池31里，冷水提升泵32的出水口与冷却换热器24的冷进口通过冷换器冷进管36连通，冷换器冷进管36上设有用于控制冷换器冷进管36的水流量的电动旁通阀34，电动旁通阀34上设有用于控制电动旁通阀34的旁通流量的旁通阀控制器，旁通阀控制器与工作温度传感器27电连接，电动旁通阀34的进水口与冷换器冷进管36 连通，电动旁通阀34的出水口与冷换器冷出管35连通；
[0031]
如图1、图2所示，在冷水提升泵32的进水口707设置过滤装置33，过滤装置33包括筒体70和清洗机构，筒体70呈圆筒型竖直设置，筒体70内水平设置将筒体70分隔为上腔701 和下腔702的隔板705，上腔701上与冷水提升泵32的进水口707连通，筒体70上端与冷水提升泵32的底部密封固定连接，上腔701内竖直设置滑筒7011，滑筒7011的下端开口，滑筒7011的上端与冷水提升泵32的底部固定连接，滑筒7011内滑动连接活塞7012，活塞7012 与滑筒7011的内顶部之间设置压簧7013，压簧7013竖直设置，压簧7013的上端与提升泵32 的底部接触，压簧7013的下端与活塞7012接触，隔板705的上表面设为第一倒锥面7015，活塞7012下端设置为与第一倒锥面7015配合的第一倒锥体7014；
[0032]
筒体70的下部侧壁设置进水通孔7025，进水通孔7025内固定连接过滤网7026，筒体70 内竖直设置推杆7021，推杆7021上端与活塞7012转动连接，推杆7021下端穿过隔板705和筒体70的底板向下伸出筒体70外，推杆7021下端设为第二倒锥面7033，位于下腔702体内的推杆7021上设有与下腔702体内壁配合的叶轮，隔板705上设有将上腔701体空间和下腔 702体空间连通的流道7023，流道7023的上端口位于第一倒锥面的下方；
[0033]
清洗机构包括底座704、转动座703和清洗刷，底座704位于筒体70下方，底座704通过支架706与筒体70固定连接，转动座703呈圆柱体形，转动座703通过转轴与底座704转动连接，转动座703上设有与第二倒锥面7033配合的第二倒锥体7024，第二倒锥面7033和第二倒锥体7024的锥面上均贴有摩擦片，转动座703上对称设置支撑杆7031，支撑杆7031 呈l形，支撑杆7031沿竖直方向设置，支撑杆7031的下端与转动座703固定连接，支撑杆 7031的上端固定连接毛刷7032，毛刷7032与过滤网7026接触，筒体70、滑筒7011、转动座 703和推杆7021四者同轴设置。
[0034]
制冷冷却循环单元包含制冷冷却塔40和冷却循环泵41，制冷冷却塔40的出水口通过冷却塔出管42与冷凝器302的介质进口连通，冷却循环泵41串联在冷却塔出管42上，冷凝器302的介质出口通过冷却塔进管43与制冷冷却塔40的进水口707连通，冷却塔进管43上设置冷却塔进管截止阀431；
[0035]
热能回收单元包括用热设备50和导热管51，导热管51的一端与冷凝器302的介质出口连通，导热管51的另一端与用热设备50连通，导热管51上设置导热管截止阀511，用热设备50通过用热冷出管52与冷却循环泵41的入水口连通，用热冷出管52上设置用热冷出管截止阀521，冷却塔出管42上设置冷却塔出管截止阀421。
[0036]
过滤装置33的运行原理为：
[0037]
冷水提升泵32是浸没在所述冷水蓄水池31里的水体里的，这时水体通过过滤网7026进入筒体70内灌满筒体70内部并通过冷水提升泵32的进水口707进入冷水提升泵32内，这时在压簧7013的推力下第二倒锥体7024的锥面与第二倒锥面7033贴合，此时第一倒锥体7014 的锥面与第一倒锥面7015之间还具有间隙；
[0038]
运行冷水提升泵32时，冷水提升泵32将上腔701内的水体由进水口707吸进冷水提升泵 32内，下腔702内的水体由流道7023流向上腔701冲击所述第一倒锥体7014的锥面使得第一倒锥体7014带动推杆7021向上移动挤压压簧7013，这时推杆7021下端的第二倒锥体7024 离开第二倒锥面7033，冷水蓄水池31里的水体经由过滤网7026进入下腔702内，在下腔702 内的水体向上流动时，水体冲击推杆7021上的叶轮使推杆7021快速旋转；
[0039]
当过滤网7026被堵塞时，由冷水蓄水池31进入下腔702内的水量变小，这时由流道7023 流向上腔701的水量也变小，由流道7023流出的水体对第一倒锥体7014的冲击力变小，在压簧7013的弹力下活塞7012带动推杆7021向下移动使得第二倒锥体7024与第二倒锥面7033 贴合，由于此时第一倒锥体7014与第一倒锥面7015间还有间隙，且还有水体不断向上流动，推杆7021还继续转动，推杆7021带动与第二倒锥体7024贴合的转动座703转动，转动座703 带动固定杆转动，固定杆旋转时固定杆上的毛刷7032将过滤网7026上的杂物清除，当过滤网 7026上的杂物被清除时，冷水蓄水池31流入下腔702的水体增加，流道7023流入上腔701 的水量变大推动第一倒锥体7014向上移动使得第二倒锥体7024与第二倒锥面7033分离，旋转座停止旋转，实现如此反复的自动清除过滤网7026的过程。
[0040]
本实用新型方案一种具有冷却和热能回收功能的节能型能源利用系统的原理和有益效果在于：
[0041]
冷却水高位蓄水池12用于存储经过预冷冷却塔降温后的冷却水,室外温度传感器13和预冷水温度传感器14分别将检测的温度传给预冷控制器，当室外温度和冷却水高位蓄水池12 内的冷却水的温度差值超过预设阈值时，预冷控制器控制散热风机停止和控制预冷循环泵11 运行，预冷循环泵11将预冷冷却塔10底部的水体泵至冷却水高位蓄水池12，再由冷却水高位蓄水池12自动流向预冷冷却塔10进行循环，在循环中利用环境较低的温度对下落的水体进行自然冷却降温，达到节能的目的；当室外温度和冷却水高位蓄水池12内的冷却水的温度差值小于预设阈值时，预冷控制器控制散热风机启动对冷却水强制散热降温；
[0042]
需要用冷时，将冷却水高位蓄水池12里经过冷却后的水体导入低温预热换热器21与来自自来水源22的自来水初次换热降温，经过低温预热换热器21换热升温后的自来水被
导流至高温预热换热器23，经过初次换热降温的水体再进入冷却换热器24与来自冷水蓄水池31的低温水体进行再次换热降温后由冷却换热器24的热出口流向用冷设备20，这时工作温度传感器 27将冷却换热器24的热出口的水体温度反馈给旁通阀控制器，旁通阀控制器根据工作温度传感器27检测的温度来控制电动旁通阀34的旁通流量，以调节参与冷却换热器24热交换的低温水体的流量，达到调节冷却换热器24热出口水体温度的目的，通过电动旁通阀34的低温水体流入制冷设备30的蒸发器301以保证蒸发器301内的换热介质的流速和压力以防止蒸发器 301冻结堵塞，在将冷水蓄水池31里的低温水体泵至冷却换热器24的冷水提升泵32上设置有过滤装置33，以防止冷水提升泵32的进水口707被堵塞造成供冷不足引起的用冷设备20 损坏；
[0043]
低温水体经过冷却换热器24换热温度升高后经由冷却换热器24的冷出口流至蒸发器301 介质入口，在经过蒸发器301换热降温后又形成低温水体流向冷水蓄水池31；
[0044]
用冷设备20产生的高温冷却水被导流至地面冷却水收集池25，经冷却水回收提升泵26 输送至高温预热换热器23与来自低温预热换热器21的自来水换热降温后被送至预冷冷却塔 10进行冷却降温，经过降温后的冷却水再被送入冷却水高位蓄水池12，再由冷却水高位蓄水池12流入低温预热换热器21与来自自来水源22的自来水初次换热降温；经过高温预热换热器23换热后温度升高的自来水被送至用热设备50；
[0045]
制冷设备30的冷凝器302热交换产生的高温水体经冷却塔进管43导流至制冷冷却塔40，经过制冷冷却塔40的降温后被冷却循环泵41泵至冷凝器302对冷凝器302进行降温；
[0046]
冷却循环泵41运行时，当关闭用热冷出管截止阀521和关闭导热管截止阀511，可以实现将制冷冷却塔40里的冷水导流至所述冷凝器302和将冷凝器302热交换产生的高温水体经冷却塔进管43导流至制冷冷却塔40以进行循环降温；
[0047]
冷却循环泵41运行时，关闭冷却塔出管截止阀421和冷却塔进管截止阀431，可以将冷凝器302中的热水导流至用热设备50和将用热设备50产生的低温水体返回至所述冷凝器302 对冷凝器302降温，可以实现制冷冷却塔40的停止运行节能和水体的循环利用。
[0048]
本实用新型至少具有以下有益效果：
[0049]
1、预冷却系统和高位蓄水池的设计，能充分利用室外气温较低时的自然环境与高位蓄水池冷却水的温差，启动预冷却循环泵和冷却塔对冷却水进行自然冷却的低耗能蓄冷，降低制冷设备的制冷负荷，减少运行费用；
[0050]
2、高、低温预热换热器的设计可充分利用冷却水的热量为生活、生产用热、预热提供免费热能，通过热交换也降低了生产冷却水供应温度，同时也降低了制冷设备的制冷负荷，实现双向节能；
[0051]
3、蓄冷水池+冷却水温度自动控制设计，使生产冷却水供给温度更稳定、精准，并且利用非生产时间制备和储存冷量，有效降低制冷设备装机容量，降低制冷设备和电力增容的投资；
[0052]
4、冷水供水先换热后制冷的设计，可将进入制冷设备的冷水温度提升3～6℃，制冷设备的能效得到提升；
[0053]
5、设置的过滤装置能有效自动清理，过滤网上的杂质，保证冷水的流畅供应。
[0054]
本实用新型方案有效利用自然环境温度冷却、精确调配温度和热回收等的综合技术，实现稳定、精确调节生产用冷却水供水温度和供水量，充分体现环保降耗、节能降费、节
省投资的多重优势。
[0055]
以上的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

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