CN101749860A - 循环回热热泵式热水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种循环回热热泵式热水器，其特征在于：它包括制冷回路、回热流路和自循环回路，制冷回路包括一个通过管路依次连接压缩机、冷凝器、液-液换热蒸发器和液-气换热蒸发器组成的封闭式流路，制冷回路中灌装制冷工质；回热流路包括一个通过管路依次连接回热器、冷凝器、储水箱、第一水泵和热水喷淋装置组成的开放式流路，还包括一个通过管路依次连接废水收集池、第二水泵、回热器和液-液换热蒸发器组成的开放式流路，热水喷淋装置喷出的热水经使用后排入废水收集池中；自循环回路包括一个通过管路依次连接冷凝器、储水箱和第一水泵组成的封闭式流路。本发明可以广泛应用于工厂、家庭、洗浴中心等洗浴或者供热场所，具有非常大的经济和市场前景。

Description

循环回热热泵式热水器

技术领域

本发明涉及一种热水器，特别是关于一种循环利用废热对自来水进行加热的循环回热热泵式热水器。

背景技术

目前，由于全球面临严重的能源危机和水资源危机，中国也面临着巨大的节能压力，因此大力发展节能减排产业已经成为必然趋势。近年来，国内出现了很多水源热泵、地热源热泵和空气源热泵等多种回收低品位热源的热泵技术，经验表明，这些技术得到了很好的推广，同时具有较强的适应性。但是对于工业和生活废水中含有大量的废热，却没有得到很好的利用。现阶段，回收工业和生活废水中废热的热泵***主要是经过一次废热回收，热泵***回收的效率不是很高，且***能效比较低，从而导致上述热泵***不具备较强的实用性，因此这些工业和生活废水被大量直接排走，造成了巨大能源的浪费。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种循环利用废热对自来水进行加热的循环回热热泵式热水器，其具有***能效比高和实用性强等特点，解决了目前大量工业和生活废水中废热浪费的现象。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种循环回热热泵式热水器，其特征在于：它包括制冷回路、回热流路和自循环回路，所述制冷回路包括一个通过管路依次连接压缩机、冷凝器、液-液换热蒸发器和液-气换热蒸发器组成的封闭式流路，所述制冷回路先抽成真空，然后再灌装制冷工质；所述回热流路包括一个通过管路依次连接回热器、所述冷凝器、储水箱、第一水泵和热水喷淋装置组成的开放式流路，还包括一个通过管路依次连接废水收集池、第二水泵、所述回热器和所述液-液换热蒸发器组成的开放式流路，所述热水喷淋装置喷出的热水经使用后排入所述废水收集池中；其中在所述回热器之前、所述第一水泵与热水喷淋装置之间和所第二水泵与回热器之间的管路上分别设置第一至第三阀门；所述自循环回路包括一个通过管路依次连接所述冷凝器、所述储水箱和所述第一水泵组成的封闭式流路，且在所述第一水泵和回热器之间的管路上安装第四阀门。

所述储水箱上安装有温度控制***和液位控制***，且所述温度控制***与所述压缩机和第四阀门相连，所述液位控制***与所述第一阀门相连，分别用来监测所述储水箱内的水温和液位，并控制所述压缩机和所述第一、第四阀门动作

所述制冷回路的管路上设置一起节流作用的电子膨胀阀。

所述液-液换热蒸发器和液-气换热蒸发器的位置可以互换。

在所述废水收集池和第二水泵之间的管路上设置一排水管，并在所述排水管上安装第五阀门。

在所述废水收集池和液-液换热蒸发器之间并联一旁路，所述旁路上安装有第六阀门。

所述热水喷淋装置和废水收集池的数量为两个以上，且采用多级并联的布置方式，在并联的每级所述热水喷淋装置前的管路上均安装所述第二阀门。

所述液-液换热蒸发器、液-气换热蒸发器和回热器的数量为两个以上，且采用多级串联的方式。

所述冷凝器、液-液换热蒸发器和液-气换热蒸发器均采用板翅式、翅片管式、可拆板式、整体板式或列管管壳式换热结构。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明包括制冷回路、回热流路和自循环回路三个换热***，通过循环利用废热回热的方式，能够最大限度的利用废热，获得最高的***能效比，因此具有很强的实用性，解决了目前大量工业和生活废水中废热浪费的现象。2、本发明在制冷回路中设置一个或多个液-液换热蒸发器和液-气换热蒸发器，综合了空气源和废热水源等热泵的优点，具有从空气和废水中同时吸收热量的功能，从而进一步增大了回热效率。3、本发明在储水箱上安装一温度控制***，能够使储水箱中热水保持在一定的温度，减小了温度骤变的影响，从而为用户提供稳定温度的热水和比较舒适的使用环境。4、本发明在储水箱上安装一液位控制***，可以有效的控制水泵流量，能够在保证温度的情况下最大限度的节约用水。5、本发明在回热流路中设置一可以调节回热器中废水流量的旁路，从而可以分配回热器与蒸发器的热量，能够快速的调节水温，有效地控制储水箱内的水温，体现了更人性化的优点。6、本发明的蒸发器和冷凝器采用板翅式、翅片管式、可拆板式、整体板式、列管管壳式或散热器等换热系数高且结构紧凑的换热结构，与普通圆管相比不仅大大提高了换热效率，而且结构紧凑，有效地减小了换热器的尺寸，便于安装和拆卸。本发明可以广泛应用于工厂、家庭、洗浴中心等洗浴或者供热场所，具有非常大的经济和市场前景。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图

图2是本发明带旁路的结构示意图

图3是本发明带多个喷淋装置的结构示意图

图4是本发明带多个蒸发器的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明包括制冷回路1、回热流路2、自循环回路3、温度控制***4和液位控制***5。制冷回路1包括一个通过管路6依次连接压缩机11、冷凝器12、液-液换热蒸发器13和液-气换热蒸发器14组成的封闭式流路，且在制冷回路1的管路6上设置一起节流作用的电子膨胀阀15。制冷回路1先抽成真空，然后再灌装制冷工质。

回热流路2包括一个通过管路6依次连接回热器21、冷凝器12、储水箱22、水泵23和热水喷淋装置24组成的开放式流路，还包括一个通过管路6依次连接废水收集池25、水泵26、回热器21和液-液换热蒸发器13组成的开放式流路，热水喷淋装置24喷出的热水经使用后排入废水收集池25中。其中在回热器21之前、水泵23与热水喷淋装置24之间和水泵26与回热器21之间的管路6上分别设置阀门71～73。

自循环回路3包括一个通过管路6依次连接冷凝器12、储水箱22和水泵23组成的封闭式流路，且在水泵23和回热器21之间的管路6上安装一阀门74。温度控制***4和液位控制***5均安装在储水箱22上，且温度控制***4与压缩机11和阀门74相连，液位控制***5与阀门71相连，分别用来监测储水箱22内的水温和液位，并控制压缩机11和阀门71、74动作。

上述实施例中，液-液换热蒸发器13和液-气换热蒸发器14的位置可以互换，即液-气换热蒸发器14可以安装在冷凝器12和液-液换热蒸发器13之间的管路6上。

上述实施例中，可以在废水收集池25和水泵26之间的管路6上设置一排水管8，并在该排水管8上安装一阀门75，该排水管8在热水器不投入或需要维修时起到排水作用。

上述实施例中，可以在废水收集池25和液-液换热蒸发器13之间并联一旁路9，该旁路9上安装有一阀门76(如图2所示)，通过阀门76可以调节回热器21中废水的流量，从而实现回热与蒸发的匹配，有效地控制储水箱22内的水温，体现了更人性化的优点。

上述实施例中，热水喷淋装置24和废水收集池25的数量可以为两个以上，且采用多级并联的布置方式，在并联的每级热水喷淋装置24前的管路6上均安装一阀门72(如图3所示)，从而使经过水泵23的热水分为几路进行喷淋，以满足多个用户同时使用。

上述实施例中，液-液换热蒸发器13、液-气换热蒸发器14和回热器21的数量可以为两个以上，且采用多级串联的方式(如图4所示)，液-液换热蒸发器13、液-气换热蒸发器14和回热器21的个数可以根据需要来确定，从而进一步提高制冷回路1和回热流路2的换热效率。

上述实施例中，冷凝器12、液-液换热蒸发器13和液-气换热蒸发器14均采用板翅式、翅片管式、可拆板式、整体板式或列管管壳式等换热系数高且结构紧凑的换热结构，与普通圆管相比不仅大大提高了换热效率，而且结构紧凑，有效地减小了换热器的尺寸，便于安装和拆卸。

本发明的工作原理是制冷回路1中的制冷工质经过液-液换热蒸发器13吸收废水中的热量，制冷工质温度升高，再经过液-气换热蒸发器14，从空气中吸收热量变成高温的蒸气进入压缩机11。在压缩机11中，高温的蒸汽经过压缩，同时吸收压缩机11放出的热量，变成高温的液体，在冷凝器12中将热量传给通往储水箱22的自来水，温度降低进入电子膨胀阀15。在回热流路2中，当热水喷淋装置24未启动时(即阀门72关闭)，自来水经过阀门71进入回热器21(此时自来水在回热器21中并未吸收热量)，然后进入冷凝器12吸收热量，进入储水箱22以备使用。如果储水箱22中的水温达不到使用要求，则温度控制***4打开自循环回路3中的阀门74，同时温度控制***4控制压缩机11工作频率升高，储水箱22中的水再次回到冷凝器12中吸收热量，使温度继续升高，并再次进入储水箱22直至达到使用要求。当热水喷淋装置24启动时(即阀门72打开)，储水箱22中的热水被使用后排入废水收集池25，当废水收集池25中的废水到达一定量时，则打开阀门73，将废水收集池25中的废水通过水泵26依次泵入回热器21和液-液换热蒸发器13换热后排出(此时自来水从回热器21中吸收热量)。当储水箱22中液位高于设计水位时，液位控制***5控制阀门71关闭，储水箱22中的水继续循环加热；当储水箱22中液位低于设计水位，液位控制***5控制阀门71打开，自来水及时补充。

本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (11)

1.一种循环回热热泵式热水器，其特征在于：它包括制冷回路、回热流路和自循环回路，所述制冷回路包括一个通过管路依次连接压缩机、冷凝器、液-液换热蒸发器和液-气换热蒸发器组成的封闭式流路，所述制冷回路先抽成真空，然后再灌装制冷工质；

所述回热流路包括一个通过管路依次连接回热器、所述冷凝器、储水箱、第一水泵和热水喷淋装置组成的开放式流路，还包括一个通过管路依次连接废水收集池、第二水泵、所述回热器和所述液-液换热蒸发器组成的开放式流路，所述热水喷淋装置喷出的热水经使用后排入所述废水收集池中；其中在所述回热器之前、所述第一水泵与热水喷淋装置之间和所第二水泵与回热器之间的管路上分别设置第一至第三阀门；

所述自循环回路包括一个通过管路依次连接所述冷凝器、所述储水箱和所述第一水泵组成的封闭式流路，且在所述第一水泵和回热器之间的管路上安装第四阀门。

2.如权利要求1所述的一种循环回热热泵式热水器，其特征在于：所述储水箱上安装有温度控制***和液位控制***，且所述温度控制***与所述压缩机和第四阀门相连，所述液位控制***与所述第一阀门相连，分别用来监测所述储水箱内的水温和液位，并控制所述压缩机和所述第一、第四阀门动作。

3.如权利要求1所述的一种循环回热热泵式热水器，其特征在于：所述制冷回路的管路上设置一起节流作用的电子膨胀阀。

4.如权利要求2所述的一种循环回热热泵式热水器，其特征在于：所述制冷回路的管路上设置一起节流作用的电子膨胀阀。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种循环回热热泵式热水器，其特征在于：所述液-液换热蒸发器和液-气换热蒸发器的位置可以互换。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种循环回热热泵式热水器，其特征在于：在所述废水收集池和第二水泵之间的管路上设置一排水管，并在所述排水管上安装第五阀门。

7.如权利要求5所述的一种循环回热热泵式热水器，其特征在于：在所述废水收集池和第二水泵之间的管路上设置一排水管，并在所述排水管上安装第五阀门。

8.如权利要求1～7所述的一种循环回热热泵式热水器，其特征在于：在所述废水收集池和液-液换热蒸发器之间并联一旁路，所述旁路上安装有第六阀门。

9.如权利要求1～8所述的一种循环回热热泵式热水器，其特征在于：所述热水喷淋装置和废水收集池的数量为两个以上，且采用多级并联的布置方式，在并联的每级所述热水喷淋装置前的管路上均安装所述第二阀门。

10.如权利要求1～9所述的一种循环回热热泵式热水器，其特征在于：所述液-液换热蒸发器、液-气换热蒸发器和回热器的数量为两个以上，且采用多级串联的方式。

11.如权利要求1～10所述的一种循环回热热泵式热水器，其特征在于：所述冷凝器、液-液换热蒸发器和液-气换热蒸发器均采用板翅式、翅片管式、可拆板式、整体板式或列管管壳式换热结构。

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