CN101216212A

CN101216212A - 一种改良双热泵热水系统启动与调节性能的新方法

Info

Publication number: CN101216212A
Application number: CNA2008100172178A
Authority: CN
Inventors: 党路明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-01-03
Filing date: 2008-01-03
Publication date: 2008-07-09

Abstract

本发明公开了一种改良双热泵(即基于回热循环、热泵循环，利用淋浴废水余热来生产淋浴热水的装置)洗浴热水系统的启动与变工况调节性能的新方法，通过在进水端加设温度平衡桶和电加热器而缩短启动过程以节约用水；通过三通能效阀和电磁阀的配合使用调节吸入废水量进而达到控制出水温度的目的。本系统十倍能效比、速热、且具有良好的启动和调温性能，可在低于5℃的工况条件下运行。

Description

一种改良双热泵热水系统启动与调节性能的新方法

技术领域

本发明涉及一种改良双热泵(即基于回热循环、热泵循环，利用淋浴废水余热来生产淋浴热水的装置)洗浴热水系统的启动与变工况调节性能的新方法，属于工程热物理及传热学技术领域。

背景技术

现有的热泵循环热水器主要是从空气中吸取热量，在冷凝器中放热使自来水温度升高供人使用，能效比约为3倍。涉及到利用废水余热来生产淋浴及其它用途热水的装置大多是用电热方式来加热。如到期专利95202934.0，其淋浴热效率约为直接用电加热的热水器的2～3倍。党坤选、路英梅的发明专利(96118737.9)首次提出了基于回热和热泵循环，利用淋浴废水余热来生产淋浴热水的双热泵热水循环的新方法及其装置，其淋浴热效率约为普通电加热热水器的10倍左右，具有显著的节能效果。然而该专利在具体实施过程中有如下几方面的不足之处：

第一，热泵回热循环的启动过程是一个由自来水温度和环境温度逐渐升温至洗浴温度的过程，由于系统具有热惯性，因此系统从启动到稳定供给40℃左右的洗浴用热水的时间会随着自来水温度和环境温度的下降逐渐拉长：例如在20℃室温条件下，该系统的启动过程约为3分钟，如温度下降至5℃，则启动时间延长至6分钟左右，在这一过程中，喷头喷水因为温度过低无法使用，就白白地浪费了。

第二，冬天在北方，当自来水温度低于5℃时，系统的蒸发器会因启动过程水温过低而冻结致无法使用，甚至使蒸发器冻裂导致系统损坏；而另一方面，夏天当水温、气温接近30℃时，即使废水不走回热循环，仅靠热泵循环也会出现出水温度过高无法调低的困难，从而也导致无法使用。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有技术的上述缺陷，提出一种改良双热泵热水系统启动与调节性能的新方法，使用该方法制作的装置既具有速热节能功能，同时又具有良好的启动与调节性能，节约用水，使用方便。

参照附图1，本发明的技术方案是由压缩机1、冷凝器2、节流装置3、蒸发器4、换热器5、温度平衡桶6、出水阀门7、三通能效阀8、电磁阀9、集水垫10、吸水过滤器11、自吸式废水泵12、防电墙装置13、电加热装置14、喷头、壳体、测控电路及用户界面、蜂鸣器、电源线等组成；其工作循环是淋浴废水被集水垫10收集，由自吸式废水泵12抽送至换热器5中向冷自来水释放热量后再流经蒸发器4向热泵工质蒸发过程进一步释放热量后到三通能效阀8，然后一路排至下水道，另一路经电磁阀9流至自吸式废水泵12的吸水端，两路废水的分配比例由三通能效阀8的调节位置决定；自来水在水压作用下通过防电墙装置13后先流经温度平衡桶6再流经换热器5吸收淋浴废水的余热提高温度，然后流经冷凝器2吸收热泵工质冷凝放热使温度进一步提高至淋浴温度后流出供人淋浴使用；热泵工质在蒸发器4内吸收淋浴废水热量蒸发为气态后被压缩机1加压送至冷凝器2，在冷凝器2内通过向温自来水放热冷凝为液态，液态工质再经节流装置3流向蒸发器4，如此循环反复；电加热器14可根据需要处于加热或关闭状态，通过以上几个过程连续产生淋浴热水。

在热水出口处装设出水阀门7控制出水水量；在废水入口装设吸水过滤器11过滤毛发等杂物；在三通能效阀8后与自吸式废水泵12的吸水端间的连接管路上装设电磁阀9，当系统初启动时电磁阀9处于关闭状态，这样自吸式废水泵12可以最大限度的吸入淋浴废水，当系统启动完成后电磁阀9打开，根据三通能效阀8的调节位置决定的一部分淋浴废水会通过电磁阀9直接被自吸式废水泵12吸入废水系统，从而相当于减小了淋浴废水的吸入量进而导致出水温度的下降，这样通过三通能效阀8和电磁阀9的配合就能够实现对出水温度的调节；装设电磁阀9后还可以通过对电磁阀9启、闭时间的控制直接实现对出水温度的调节，此时三通能效阀8简化成一个三通管件。温度平衡桶6装设的电加热装置14，在系统未启动时，如果自来水温度和环境温度较低，可以先打开电加热装置14加热水，在温度平衡桶6的水温合适后再启动系统，这样经过加热的水顺次流过换热器5和冷凝器2时即可瞬时提高系统的温度从而大大缩短系统的启动过程。

蒸发器4、冷凝器2可以制成金属板式换热器结构，也可以制成在桶中盘绕金属管结构，当制成桶中盘绕金属管结构时，热泵工质在金属管道内流动，水在桶与金属管之间流动。当蒸发器4、冷凝器2制成桶中盘绕金属管结构时，可以在桶中加装搅拌装置17提高其效率。

电磁阀9可以是手动控制的阀门，也可以是由电信号控制的电磁阀门。

本发明的技术方案由于装设了温度平衡桶6，并在温度平衡桶6上加装了电加热装置14可产生如下积极效果：

1、在系统未启动时，如果自来水温度和环境温度较低，可以先打开电加热装置14加热水，在温度平衡桶6的水温合适后再启动系统，这样经过加热的水顺次流过换热器5和冷凝器2时即可瞬时提高系统的温度从而大大缩短系统的启动过程，初始出水温度较高，还可避免因环境水温太低而可能产生的蒸发器结冰现象。

2、除供淋浴外，装置还可提供其它用途的热水。

3、如果电加热装置14和系统同时工作，则可以增大系统的出水量和出水温度，并使热泵循环的工作点上移，这在环境温度较低时具有有益的效果。

本发明的技术方案由于在系统中装设三通能效阀8和电磁阀9，可产生如下积极效果：

1、当系统初启动时电磁阀9处于关闭状态，这样自吸式废水泵12可以最大限度的吸入淋浴废水，这利于缩短系统启动过程所需要的时间。

2、当系统启动完成后电磁阀9打开，根据三通能效阀8的调节位置决定的一部分淋浴废水会通过电磁阀9直接被自吸式废水泵12吸入废水系统，从而相当于减小了淋浴废水的吸入量或降低了吸入废水的温度，进而导致出水温度的下降，这样在使用过程中通过三通能效阀8和电磁阀9的启闭配合就能够实现对出水温度的调节，这就克服了前述发明在环境温度较高(30℃左右)时出水温度无法调低的缺陷。

3、装设电磁阀9后还可以通过电脑负反馈系统对电磁阀9开关时间按照程序设定连续进行自动控制，从而可以近似实现对出水温度的恒温控制。

4、三通能效阀8和电磁阀9的配合，可以免去每次使用均需调节三通能效阀8的麻烦，对于确定的供水和使用条件，用户只需在季节变化时调节几次三通能效阀8的位置即可，从而简化了使用程序。否则每次使用时均需调节三通能效阀8，用完时又需使三通能效阀8复位。

附图说明

附图1是本发明的流程原理示意图。图中：1-压缩机、2-冷凝器、3-节流装置、4-蒸发器、5-换热器、6-温度平衡桶、7-出水阀门、8-三通能效阀、9-电磁阀、10-集水垫、11-吸水过滤器、12-自吸式废水泵、13-防电墙装置、14-电加热装置。

附图2是本发明的蒸发器制成桶内置有金属绕管的结构的示意图。图中：15-搅拌装置、16-金属绕管。

附图3是本发明的温度平衡桶加装电加热器的结构示意图。图中：14-电加热装置、17、18-进、出水口。

具体实施方式

参照附图2，当蒸发器制成桶内置有金属绕管的结构时，进、出水口处于桶体上侧，侧面装设搅拌装置15以提高换热效率。

参照附图3，本发明的温度平衡桶6加装电加热装置14，桶体应水平放置，进、出水口置于上方，以避免虹吸现象。

参照附图1，在进水管、热水出水管出口处分别装设防电墙装置13，防电墙装置13可以装设在壳体内也可以装设在壳体外。

压缩机1可采用定频压缩机，对变工况条件可采用变频压缩机，通过改变压缩机1的转速以满足对不同热水量及热水温度的需求。

装置可制成整体挂壁式结构或落地式结构，用集水垫10或浴盘收集淋浴废水；也可将装置置于淋浴房、浴盘、浴盆下侧，直接利用淋浴房、浴盘、浴盆低部的下水通路收集淋浴废水。在有下水道的室内卫生间淋浴时，也可不用集水垫，淋浴废水直接落在地面流到地漏，自吸式废水泵12直接从地漏处吸取淋浴废水。

在公共浴池、浴室条件下，可以集中收集淋浴废水再利用装置产生淋浴及其它用途热水。

Claims

1.一种改良双热泵热水系统启动与调节性能的新方法其特征是技术方案由压缩机1、冷凝器2、节流装置3、蒸发器4、换热器5、温度平衡桶6、出水阀门7、三通能效阀8、电磁阀9、集水垫10、吸水过滤器11、自吸式废水泵12、防电墙装置13、电加热装置14、喷头、壳体、测控电路及用户界面、蜂鸣器、电源线等组成；其工作循环是淋浴废水被集水垫10收集，由自吸式废水泵12抽送至换热器5中向冷自来水释放热量后再流经蒸发器4向热泵工质蒸发过程进一步释放热量后到三通能效阀8，然后一路排至下水道，另一路经电磁阀9流至自吸式废水泵12的吸水端，两路废水的分配比例由三通能效阀8的调节位置决定；自来水在水压作用下通过防电墙装置13后先流经温度平衡桶6再流经换热器5吸收淋浴废水的余热提高温度，然后流经冷凝器2吸收热泵工质冷凝放热使温度进一步提高至淋浴温度后流出供人淋浴使用；热泵工质在蒸发器4内吸收淋浴废水热量蒸发为气态后被压缩机1加压送至冷凝器2，在冷凝器2内通过向温自来水放热冷凝为液态，液态工质再经节流装置3流向蒸发器4，如此循环反复；电加热器14可根据需要处于加热或关闭状态，通过以上几个过程连续产生淋浴热水。

2.按权利要求1所述的一种改良双热泵热水系统启动与调节性能的新方法其特征是在三通能效阀8后与自吸式废水泵12的吸水端间的连接管路上装设电磁阀9，当系统初启动时电磁阀9处于关闭状态，这样自吸式废水泵12可以最大限度的吸入淋浴废水，当系统启动完成后电磁阀9打开，根据三通能效阀8的调节位置决定的一部分淋浴废水会通过电磁阀9直接被自吸式废水泵12吸入废水系统，通过减小淋浴废水的吸入量实现降低出水温度，这样通过三通能效阀8和电磁阀9的配合就能够实现对出水温度的调节；电磁阀9可以是手动控制的阀门，也可以是由电信号控制的电磁阀门。

3.按权利要求1所述的一种改良双热泵热水系统启动与调节性能的新方法其特征是装设电磁阀9后可以通过对电磁阀9启、闭时间的控制直接实现对出水温度的调节，此时三通能效阀8简化成一个三通管件。

4.按权利要求1所述的一种改良双热泵热水系统启动与调节性能的新方法其特征是温度平衡桶6装设的电加热装置14，在自来水温度和环境温度较低时，系统启动前先打开电加热装置14加热水，在温度平衡桶6的水温合适后再启动系统，这样经过加热的水顺次流过换热器5和冷凝器2时即可瞬时提高系统的温度从而大大缩短系统的启动过程。

5.按权利要求1所述的一种改良双热泵热水系统启动与调节性能的新方法其特征是压缩机1可采用定频压缩机，对变工况条件可采用变频压缩机，通过改变压缩机1的转速以满足对不同热水量及热水温度的需求。

6.按权利要求1所述的一种改良双热泵热水系统启动与调节性能的新方法其特征是按该方法制成的装置可制成整体挂壁式结构或落地式结构，用集水垫10或浴盘收集淋浴废水；也可将装置置于淋浴房、浴盘、浴盆下侧，直接利用淋浴房、浴盘、浴盆低部的下水通路收集淋浴废水。在有下水道的室内卫生间淋浴时，也可不用集水垫，淋浴废水直接落在地面流到地漏，自吸式废水泵12直接从地漏处吸取淋浴废水。

7.按权利要求1所述的一种改良双热泵热水系统启动与调节性能的新方法其特征是在公共浴池、浴室条件下，可以集中收集淋浴废水再利用装置产生淋浴及其它用途热水。