一种组合式铝合金换热器及其系统

本实用新型涉及一种组合式铝合金换热器及其系统，该装置应用于与原生污水进 行热交换，将原生污水中的冷热量传递给热泵的一种高效能换热器，是污水源热泵系统对 建筑物进行供暖、供冷的主要设备。

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，寻和利用新的可再生能源是 解决能源紧张的一种有效途径，开发利用城市原生污水作为热泵低位冷热源，为建筑物供 暖、供冷具有重要的节能与环保价值，对缓解能源消耗紧张、减轻环境污染具有重要意义。 但原生污水中含有大量的污杂物以及纤维和毛发，如不经过任何处理或不采取防堵措施的 情况下，直接进入热交换设备进行换热，很容易堵塞热交换设备，无法正常运行。

另外，铝合金的密度比钢的密度小，如采用铝合金作为换热器的换热板片，会减轻 换热器的自重，有利于换热器的安装；铝合金的导热系数约为普通钢材的4倍，采用铝合金 作为换热器换热板片，会提高换热器的传热系数。

在污水源热泵系统中，往往换热器的清水侧需要承受较大的压力，所以对污水换 热器清水侧承压能力要求较高，还有铝合金的焊接难度相对较大，采用拼接的方式减少了 铝合金的焊接工作量，降低了换热器的生产成本。

为解决原生污水中污杂物以及纤维和毛发，如不经过任何处理或不采取防堵措施 的情况下，堵塞热交换设备；降低换热器自身重量、提高换热器的换热效率、承压能力，本实 用新型提供了一种组合式铝合金换热器及其系统。

应用原理：

1、如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11所示，本实用新型组合 式铝合金换热器由壳体、污水进水口、清水后联箱、污水检修门、支撑肋、底座、清水前联箱、 清水进水口、清水出水口、污水进水联箱、污水出水口、污水换热通道、清水换热通道、支架 豁口、清水折流板、端面平板、污水出水联箱、污水折流板、密封垫片、污水折流管箱、吊环、 换热板片、污水折流口、换热板片安装槽组成，N片换热板片间由支架水平耦合连接形成单 层换热体，每相临两层换热体之间间隙形成污水换热通道，相临两层换热体与换热体之间 间距为3-6cm；端面平板开有N个换热板片安装槽，换热板片两端分别伸入端面平板中的换 热板片安装槽，并进行铝焊连接，清水后联箱与端面平板、清水前联箱与端面平板通过法 兰联接密封封闭，清水前联箱、清水后联箱和换热板片中的清水换热通道形成封闭的清水 换热空间，清水前联箱、清水后联箱内的清水折流板将清水换热通道分隔成N个换热流程。

2、组合式铝合金换热器内原生污水与清水换热流程为：

原生污水换热流程：如图4、图6、图7所示，原生污水由污水进水口进入污水进水联 箱，由污水进水联箱分流至其两侧的污水折流管箱，污水折流管箱内的污水折流板将污水 换热通道分成N个流程，进入两侧污水折流管箱的原生污水，经污水折流管箱折流后进入污 水换热通道第一层，沿污水换热通道长度方向流动，流到另一端时，由另一端的两侧污水折 流管箱折流流向第二层，并沿第二层污水换热通道长度方向回流，到达污水换热通道端头 时，由这一端两侧污水折流管箱再折流流向第三层，并再沿折流后的污水换热通道长度方 向流动，往复折流与清水进行换热至第N层后，汇集于污水出水联箱，由污水出水口流出。

清水换热流程：如图5、图7所示，清水由清水进水口进入清水前联箱，清水折流板 将清水换热通道分隔成N个流程，清水最先沿底层的清水换热通道长度方向流动，到达清水 后联箱后，折流流入上一流程，沿清水换热通道长度方向流动，流至清水前联箱后再折流， 往复流动与污水进行换热至第N层后，由清水出水口流出。

3、如图1、图2、图3、图7所示，污水折流管箱外侧设有污水检修门，污水检修门开启 后可对污水换热通道进行维护；清水前联箱、清水后联箱与主体由法兰连接，开启后可对清 水换热通道进行维护。

4、如图10、图12、图13、图14、图15、图16所示，支架3作为竖向支撑时，立面侧设有 支架豁口，支架1、支架2、支架4、支架5同支架3相同，也设有支架豁口(14)，主要作用为使同 层由支架相隔的污水换热通道相通，与污水折流管箱相临的支架豁口称为污水折流口；换 热板片与支架1、支架2、支架3、支架4、支架5采用卡槽连接方式，换热板片上的耦合卡扣与 支架1、支架2、支架3、支架4、支架5上的耦合卡槽进行耦合，支架1、支架2、支架3)、支架4、支 架5上的耦合卡槽、耦合卡扣相互耦合，换热板片与支架1、支架2、支架3、支架4、支架5组合 成单层污水换热通道为四通道的换热器。

5、如图17所示，换热板片与支架1、支架2、支架3、支架4、支架5采用卡槽连接方式， 换热板片上的耦合卡扣与支架1、支架2、支架3、支架4、支架5上的耦合卡槽进行耦合，支架 1、支架2、支架3)、支架4、支架5上的耦合卡槽、耦合卡扣相互耦合，换热板片与支架1、支架 2、支架3、支架4、支架5组合成单层污水换热通道为二通道的换热器。

6、如图18所示，换热板片与支架1、支架2、支架3、支架4、支架5采用卡槽连接方 式，换热板片上的耦合卡扣与支架1、支架2、支架3、支架4、支架5上的耦合卡槽进行耦合，支 架1、支架2、支架3)、支架4、支架5上的耦合卡槽、耦合卡扣相互耦合，换热板片与支架1、支 架2、支架3、支架4、支架5组合成单层污水换热通道为一通道的换热器。

7、如图19所示，一种污水源热泵空调系统，由粗过滤网、自吸污水泵、污水供水管、 组合式铝合金换热器、污水退水管、清水循环泵、清水供水管、清水回水管、热泵机组、末端 供水管、末端系统、末端循环泵、末端回水管组成，原生污水经粗过滤网拦截其含有较大颗 粒的污物后，由自吸污水泵经污水供水管输送至组合式铝合金换热器，在组合式铝合金换 热器内与清水进行换热，换热后由污水退水管排至污水干渠下游；清水由清水回水管进入 组合式铝合金换热器，经与污水进行换热后，由清水循环泵经清水供水管进入热泵机组，与 工质换热后，由清水回水管进入组合式铝合金换热器循环换热；末端水由末端循环泵经末 端回水管进入热泵机组，与工质进行换热，换热后由末端供水管进入末端系统进行换热，换 热后再由末端循环泵经末端回水管进入热泵机组循环换热。

图1-本实用新型组合式铝合金换热器轴测图

图2-本实用新型组合式铝合金换热器正面图

图3-本实用新型组合式铝合金换热器立面图

图4-本实用新型组合式铝合金换热器A-A剖面图

图5-本实用新型组合式铝合金换热器清水流向图

图6-本实用新型组合式铝合金换热器B-B剖面图

图7-本实用新型组合式铝合金换热器爆炸图

图8-图7的I处示意图

图9-换热板片示意图

图10-图9的II处示意图

图11-端面平板示意图

图12-换热板片组合图

图13-图12的III处示意图

图14-图12的IV处示意图

图15-支架3示意图

图16-图15的V处示意图

图17-另一种支架换热板片组合图

图18-另一种支架换热板片组合图

图19-本实用新型系统图

附图图面说明

图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图 16、图17、图18，1-壳体；2-污水进水口；3-清水后联箱；4-污水检修门；5-支撑肋；6-底座；7- 清水前联箱；8-清水进水口；9-清水出水口；10-污水进水联箱；11-污水出水口；12-污水换 热通道；13-清水换热通道；14-支架豁口；15-清水折流板；16-端面平板；17-污水出水联箱； 18-污水折流板；19-密封垫片；20-污水折流管箱；21-吊环；22-换热板片；23-污水折流口； 24-耦合卡扣；25-支架1；26-支架2；27-支架3；28-支架4；29-支架5；30-耦合卡槽；31换热板 片安装槽。

图19，32-粗过滤网；33-自吸污水泵；34-污水供水管；35-组合式铝合金换热器； 36-污水退水管；37-清水循环泵；38-清水供水管；39-清水回水管；40-热泵机组；41-末端供 水管；42-末端系统；43-末端循环泵；44-末端回水管。

1、如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11所示，本实用新型的组 合式铝合金换热器由壳体(1)、污水进水口(2)、清水后联箱(3)、污水检修门(4)、支撑肋 (5)、底座(6)、清水前联箱(7)、清水进水口(8)、清水出水口(9)、污水进水联箱(10)、污水出 水口(11)、污水换热通道(12)、清水换热通道(13)、支架豁口(14)、清水折流板(15)、端面平 板(16)、污水出水联箱(17)、污水折流板(18)、密封垫片(19)、污水折流管箱(20)、吊环 (21)、换热板片(22)、污水折流口(23)、换热板片安装槽(31)组成，N片换热板片(22)间由支 架水平耦合连接形成单层换热体，每相临两层换热体之间间隙形成污水换热通道(12)，相 临两层换热体与换热体之间间距为3-6cm；端面平板(16)开有N个换热板片安装槽(31)，换 热板片(22)两端分别伸入端面平板(16)中的换热板片安装槽(31)，并进行铝焊连接，清水 后联箱(3)与端面平板(16)、清水前联箱(7)与端面平板(16)通过法兰联接密封封闭，清水 前联箱(7)、清水后联箱(3)和换热板片(22)中的清水换热通道(13)形成封闭的清水换热空 间，清水前联箱(7)、清水后联箱(3)内的清水折流板(15)将清水换热通道(13)分隔成N个换 热流程。

2、组合式铝合金换热器内原生污水与清水换热流程为：

原生污水换热流程：如图4、图6、图7所示，原生污水由污水进水口(2)进入污水进 水联箱(10)，由污水进水联箱(10)分流至其两侧的污水折流管箱(20)，污水折流管箱(20) 内的污水折流板(18)将污水换热通道(12)分成N个流程，进入两侧污水折流管箱(20)的原 生污水，经污水折流管箱(20)折流后进入污水换热通道(12)第一层，沿污水换热通道(12) 长度方向流动，流到另一端时，由另一端的两侧污水折流管箱(20)折流流向第二层，并沿第 二层污水换热通道(12)长度方向回流，到达污水换热通道(12)端头时，由这一端两侧污水 折流管箱(20)再折流流向第三层，并再沿折流后的污水换热通道(12)长度方向流动，往复 折流与清水进行换热至第N层后，汇集于污水出水联箱(17)，由污水出水口(11)流出。

清水换热流程：如图5、图7所示，清水由清水进水口(8)进入清水前联箱(7)，清水 折流板(15)将清水换热通道(13)分隔成N个流程，清水最先沿底层的清水换热通道(13)长 度方向流动，到达清水后联箱(3)后，折流流入上一流程，沿清水换热通道(13)长度方向流 动，流至清水前联箱(7)后再折流，往复流动与污水进行换热至第N层后，由清水出水口(9) 流出。

3、如图1、图2、图3、图7所示，污水折流管箱(20)外侧设有污水检修门(4)，污水检 修门(4)开启后可对污水换热通道(12)进行维护；清水前联箱(7)、清水后联箱(3)与主体由 法兰连接，开启后可对清水换热通道(13)进行维护。

4、如图10、图12、图13、图14、图15、图16所示，支架3(27)作为竖向支撑时，立面侧 设有支架豁口(14)，支架1(25)、支架2(26)、支架4(28)、支架5(29)同支架3(27)相同，也设 有支架豁口(14)，主要作用为使同层由支架相隔的污水换热通道(12)相通，与污水折流管 箱(20)相临的支架豁口(14)称为污水折流口(23)；换热板片(22)与支架1(25)、支架2(26)、 支架3(27)、支架4(28)、支架5(29)采用卡槽连接方式，换热板片(22)上的耦合卡扣(24)与 支架1(25)、支架2(26)、支架3(27)、支架4(28)、支架5(29)上的耦合卡槽(30)进行耦合，支 架1(25)、支架2(26)、支架3(27)、支架4(28)、支架5(29)上的耦合卡槽(30)、耦合卡扣(24) 相互耦合，换热板片(22)与支架1(25)、支架2(26)、支架3(27)、支架4(28)、支架5(29)组合 成单层污水换热通道(12)为四通道的换热器。

5、如图17所示，换热板片(22)与支架1(25)、支架2(26)、支架3(27)、支架4(28)、支 架5(29)采用卡槽连接方式，换热板片(22)上的耦合卡扣(24)与支架1(25)、支架2(26)、支 架3(27)、支架4(28)、支架5(29)上的耦合卡槽(30)进行耦合，支架1(25)、支架2(26)、支架3 (27)、支架4(28)、支架5(29)上的耦合卡槽(30)、耦合卡扣(24)相互耦合，换热板片(22)与 支架1(25)、支架2(26)、支架3(27)、支架4(28)、支架5(29)组合成单层污水换热通道(12) 为两通道的换热器。

6、如图18所示，换热板片(22)与支架1(25)、支架2(26)、支架3(27)、支架4(28)、支 架5(29)采用卡槽连接方式，换热板片(22)上的耦合卡扣(24)与支架1(25)、支架2(26)、支 架3(27)、支架4(28)、支架5(29)上的耦合卡槽(30)进行耦合，支架1(25)、支架2(26)、支架3 (27)、支架4(28)、支架5(29)上的耦合卡槽(30)、耦合卡扣(24)相互耦合，换热板片(22)与 支架1(25)、支架2(26)、支架3(27)、支架4(28)、支架5(29)组合成单层污水换热通道(12)为 一通道的换热器。

7、如图19所示，一种污水源热泵空调系统，由粗过滤网(32)、自吸污水泵(33)、污 水供水管(34)、组合式铝合金换热器(35)、污水退水管(36)、清水循环泵(37)、清水供水管 (38)、清水回水管(39)、热泵机组(40)、末端供水管(41)、末端系统(42)、末端循环泵(43)、 末端回水管(44)组成，原生污水经粗过滤网(32)拦截其含有较大颗粒的污物后，由自吸污 水泵(33)经污水供水管(34)输送至组合式铝合金换热器(35)，在组合式铝合金换热器(35) 内与清水进行换热，换热后由污水退水管(36)排至污水干渠下游；清水由清水回水管(39) 进入组合式铝合金换热器(35)，经与污水进行换热后，由清水循环泵(37)经清水供水管 (38)进入热泵机组(40)，与工质换热后，由清水回水管(39)进入组合式铝合金换热器(35) 循环换热；末端水由末端循环泵(43)经末端回水管(44)进入热泵机组(40)，与工质进行换 热，换热后由末端供水管(41)进入末端系统(42)进行换热，换热后再由末端循环泵(43)经 末端回水管(44)进入热泵机组(40)循环换热。