CN102840711A

CN102840711A - 具有热回收功能的空调系统

Info

Publication number: CN102840711A
Application number: CN2012102093232A
Authority: CN
Inventors: 荣国华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-25
Filing date: 2011-06-25
Publication date: 2012-12-26

Abstract

具有热回收功能的空调系统是由排风吸热器、排水吸热器、储水器、冷冻冷藏器、室内空调器、室外换热器、压缩机、膨胀节流器、辅助制冷装置、配电控制系统组成。排风吸热器装在抽油烟机、排烟罩等排除高温废气的设备中，与油烟等高温废气进行热交换。排水吸热器装在厨房洗涤等高温废水经过的位置，与高温废水进行热交换。排风吸热器、排水吸热器中装有水或制冷剂，通过循环水泵或制冷系统的循环，将生活、生产和冷冻冷藏器排放的热能收集到储水器、室内空调器中，为用户提供生活热水、空调热水，同时节省了燃料，排风吸热器、排水吸热器不仅能作为制冷系统的蒸发器吸收高温废气、废水的热能，而且可以转换成制冷系统的冷凝器吸收低温废气、废水的冷量，提高空调制冷效率。因此该空调系统不仅能提供冷热风，而且可以进行热回收，提供热水，冷藏冷冻食品，广泛适用于餐馆、食堂等领域。

Description

具有热回收功能的空调系统

技术领域

本发明属于空调制冷领域，具体涉及具有热回收功能的空调系统。

背景技术

家庭厨房、餐馆操作间在食物烹饪制作过程中，消耗大量的燃料，产生大量的高温油烟废气，以及高温洗涤废水，油烟被抽油烟机、排烟罩排到室外，洗涤废水排入下水道，其中的热能也随之排放，没有回收利用，同时，还需要用热能加热生活热水、采暖热水，因此浪费了大量能源。不仅是在食物烹饪制作过程中，在生活、生产的其它方面，也存在许多热能任意排放、没有回收利用的现象。

另一方面，在空调制冷过程中，要用低温冷却水或室外冷空气冷却高温制冷剂，但在工作、生活中有大量的低温洗涤废水被排放，空调房间要向室外排放一部分低温空气，再补充一部分新鲜空气，这些被排放的废水、废气中含有大量的冷量，没有回收利用。

现有的空调系统只能送冷热风，性能单一。

本发明人在申请号为201110173327.5的发明专利中，提出了具有热回收功能的空调系统，但存在一些不足之处。

发明内容

本发明的目的在于提供一种更加完善的具有热回收功能的空调系统。

本发明的解决方案是：具有热回收功能的空调系统是由排风吸热器、排水吸热器、储水器、冷冻冷藏器、室内空调器、室外换热器、压缩机、膨胀节流器、辅助制冷装置、配电控制系统组成。排风吸热器装在抽油烟机、排烟罩等排除高温废气的设备中，与油烟等高温废气进行热交换。排水吸热器装在厨房洗涤等高温废水经过的位置，与高温废水进行热交换。排风吸热器、排水吸热器中装有水或制冷剂，通过循环水泵或制冷系统的循环，将生活、生产和冷冻冷藏器排放的热能收集到储水器、室内空调器中，为用户提供生活热水、空调热水，同时节省了燃料，排风吸热器、排水吸热器不仅能作为制冷系统的蒸发器吸收高温废气、废水的热能，而且可以转换成制冷系统的冷凝器吸收低温废气、废水的冷量，提高空调制冷效率。因此该空调系统不仅能提供冷热风，而且可以进行热回收，提供热水，冷藏冷冻食品，广泛适用于餐馆、食堂等领域。

附图说明

图1是具有热回收功能的空调系统图（1）

图2是具有热回收功能的空调系统图（2）

图3是具有热回收功能的空调系统图（3）

图4是具有热回收功能的空调系统图（4）

图5是具有热回收功能的空调系统图（5）

图6是具有热回收功能的空调系统图（6）

图7是具有热回收功能的空调系统图（7）

图8是具有热回收功能的空调系统图（8）

图9是三管制热回收型热泵系统图

图10是二管制热回收型热泵系统图

图11是水环热泵热回收空调系统图

附图标记说明：

1、54、排风吸热器，2、55、排水吸热器，3、储水器，4、房间空调器，5、室外换热器，6、冷冻冷藏器，7、压缩机，8、油分离器，9、回油毛细管，10、储液器，11、干燥过滤器，12、视液镜，13、14、15、16、36、37、38、52、53、87、88、89、102、膨胀节流器，17、18、19、20、32、33、34、35、39、40、41、42、57、59、62、63、64、65、72、73、74、75、76、77、78、79、91、92、93、94、95、96、电磁阀，21、22、23、24、25、45、56、58、60、61、71、电动调节阀，26、98、循环水泵，27、膨胀器，28、100、101、中间换热器，29、送风机，30、排风机，31、气液分离器，43、44、50、51、三通换向阀，46、47、48、49、68、83、84、85、86、单向阀，66、室外新风口，67、室内排风口，69、70、四通换向阀，80、低压气管，81、高压气管，82、高压液管，90、换热器，97、冷却塔，99、水环管路。

具体实施办法

图1是一种具有热回收功能的空调系统图，该设备由排风吸热器1、排水吸热器2、储水器3、房间空调器4、室外换热器5、冷冻冷藏器6、压缩机7、膨胀节流器13、14、15、16、电磁阀17、18、19、20、电动调节阀21、22、23、24、25、循环水泵26、膨胀器27、中间换热器28、送风机29、排风机30、循环管路、循环介质、制冷剂、辅助制冷装置、配电控制系统等组成，它们顺序连接成循环空调制冷系统。

排风吸热器1带有电动调节阀25，排水吸热器2带有电动调节阀24，调节流量，两者并联在系统中，与循环水泵26、膨胀器27、中间换热器28组成循环换热系统，并通过中间换热器28间接连接到空调制冷系统中，循环介质通常采用无毒无害的液体，要求冰点低、传热好，膨胀器27可采用膨胀水箱或膨胀罐等膨胀装置，循环水泵26为变频水泵。排风吸热器1可采用蛇型管式、排管式、盘管式等任何形式的风冷换热器，排水吸热器2可采用蛇型管式、螺旋管式、排管式、板式、壳管式等任何形式的水冷换热器。排风吸热器1装在抽油烟机、排烟罩中，装在其面板上，或风道、风箱内，能够与高温油烟废气进行充分热交换，它可以装在任何有高温废气可利用的地方。排水吸热器2装在高温洗涤废水经过的位置，如：灶台下面、厨房排水沟内、隔油池内，或埋在厨房地板内等位置，能够与高温废水进行充分热交换，它可以装在任何有高温废水可利用的地方。

储水器3可采用螺旋管式、壳管式、套管式、板式等结构形式的换热器，利用高温制冷剂加热自来水，使用闭式有压容器或开式无压容器，其中可装电或燃气辅助加热装置，图中采用的是开式无压容器。

房间空调器4和送风机29可放在厨房内或其它需要空调的房间，循环处理室内空气或室外新风，它采用风机盘管等形式的换热器，用铜管和铝翅片制作，送风机29为变频调速风机。

室外换热器5、排风机30放在室外，与室外空气进行热交换，它通常采用铜盘管和铝翅片制作，排风机30为变频调速风机。

冷冻冷藏器6为电冰箱、电冰柜、冷饮器等，用于冷藏冷冻食物，它不带冷凝器，只带蒸发器。

压缩机7为变容量压缩机，如：变频转子式、涡旋式、螺杆式压缩机，回油方式有很多，通过回油毛细管9回油是其一。

膨胀节流器13、14、15、16可采用电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管等，通常采用电子膨胀阀。

辅助制冷装置包括油分离器8、回油毛细管9、储液器10、干燥过滤器11、视液镜12、气液分离器31，还有过冷器、回热器等设备。

配电控制系统由配电系统和自动控制系统组成，配电系统为冷冻冷藏器6、压缩机7、循环水泵26、送风机29、排风机30、自动控制系统提供电源，自动控制系统中有控制器、显示器、传感器、执行器等设备，通常采用微机控制（如PLC控制器），具有自主设定参数、故障检测、自动报警等功能，能够通过触摸屏现场控制，也可以通过计算机键盘、鼠标远程控制，以及通过局域网、互联网实现网络控制。

该系统夏季运行工况如下：

当房间空调器4向房间送冷风、储水器3需要大量的热水时，系统满负荷运行，排风吸热器1、排水吸热器2启动，房间空调器4、室外换热器5、中间换热器28、冷冻冷藏器6作为制冷系统的蒸发器全部启动，为储水器3提供热能，储水器3作为制冷系统的冷凝器加热自来水，此时，膨胀节流器13、14、15、16、电磁阀19、20、电动调节阀22、24、25打开，电磁阀17、18、电动调节阀21、23关闭，制冷剂循环过程是这样的：压缩机,7→油分离器8→电动调节阀22→储水器3→储液器10→干燥过滤器11→视液镜12，在此分四路，一路→膨胀节流器16→室外换热器5→电磁阀20→气液分离器31；二路→膨胀节流器13→房间空调器4→电磁阀19→气液分离器31；三路→膨胀节流器15→冷冻冷藏器6→气液分离器31；四路→膨胀节流器14→中间换热器28→气液分离器31。这样，制冷剂通过不同的循环回路汇集到气液分离器31中，最后又回到压缩机7，完成了一次制冷循环。在这个过程中，如果没有高温废气、废水，冷冻冷藏器6不启动，则膨胀节流器14、15关闭，制冷系统依靠房间空调器4、室外换热器5取热。另外，冷冻冷藏器6的启停是随机的，在任何运行工况下，它都可以根据自身的需要启停，不受任何限制，即使其它设备都停止运行，当它需要启动时，室外换热器5、压缩机7也必须启动，此时制冷剂循环过程是这样的：压缩机,7→油分离器8→电动调节阀21→室外换热器5→电磁阀17→储液器10→干燥过滤器11→视液镜12→膨胀节流器15→冷冻冷藏器6→气液分离器31→压缩机7。制冷系统中可带一台或多台冷冻冷藏器6。

当房间空调器4向房间送冷风、储水器3不需要加热时，室外换热器5转化为冷凝器，冷冻冷藏器6启动，排风吸热器1、排水吸热器2关闭，膨胀节流器13、15、电磁阀17、19、电动调节阀21打开，膨胀节流器14、16、电磁阀18、20、电动调节阀22、23关闭，制冷剂循环过程是这样的：压缩机7→油分离器8→电动调节阀21→室外换热器5→电磁阀17→储液器10→干燥过滤器11→视液镜12，在此分两路，一路→膨胀节流器13→房间空调器4→电磁阀19→气液分离器31→压缩机7；另一路→膨胀节流器15→冷冻冷藏器6→气液分离器31→压缩机7。

当房间空调器4不工作、储水器3需要加热时，室外换热器5、中间换热器28、冷冻冷藏器6作为制冷系统的蒸发器全部启动，为储水器3提供热能，储水器3作为制冷系统的冷凝器加热自来水，此时，膨胀节流器14、15、16、电磁阀20、电动调节阀22、24、25打开，膨胀节流器13、电磁阀17、18、19、电动调节阀21、23关闭，制冷剂循环过程是这样的：压缩机7→油分离器8→电动调节阀22→储水器3→储液器10→干燥过滤器11→视液镜12，在此分三路，一路→膨胀节流器16→室外换热器5→电磁阀20→气液分离器31；二路→膨胀节流器15→冷冻冷藏器6→气液分离器31；三路→膨胀节流器14→中间换热器28→气液分离器31。这样，制冷剂通过不同的循环回路汇集到气液分离器31中，最后又回到压缩机7，完成了一次制冷循环。

该系统冬季运行工况如下：

当房间空调器4向房间送热风、储水器3需要大量的热水时，系统满负荷运行，排风吸热器1、排水吸热器2启动，房间空调器4转化为冷凝器，室外换热器5、中间换热器28、冷冻冷藏器6作为制冷系统的蒸发器全部启动，为储水器3和房间空调器4提供热能，储水器3作为制冷系统的冷凝器加热自来水，房间空调器4加热空气，此时，膨胀节流器14、15、16、电磁阀18、20、电动调节阀22、23、24、25打开，膨胀节流器13、电磁阀17、19、电动调节阀21关闭，制冷剂循环过程是这样的：压缩机7→油分离器8，在此分两路，一路→电动调节阀22→储水器3→；另一路→电动调节阀23→房间空调器4→电磁阀18，两路汇集后→储液器10→干燥过滤器11→视液镜12，在此又分三路，一路→膨胀节流器16→室外换热器5→电磁阀20→气液分离器31；二路→膨胀节流器15→冷冻冷藏器6→气液分离器31；三路→膨胀节流器14→中间换热器28→气液分离器31。这样，制冷剂通过不同的循环回路汇集到气液分离器31中，最后又回到压缩机7，完成了一次制冷循环。

当房间空调器4向房间送热风、储水器3不需要加热时，储水器3关闭，室外换热器5、中间换热器28、冷冻冷藏器6作为制冷系统的蒸发器全部启动，为房间空调器4提供热能，此时，膨胀节流器14、15、16、电磁阀18、电动调节阀23、24、25打开，膨胀节流器13、电磁阀17、19、电动调节阀21、22关闭，制冷剂循环过程是这样的：压缩机,7→油分离器8→电动调节阀23→房间空调器4→电磁阀18→储液器10→干燥过滤器11→视液镜12，在此又分三路，一路→膨胀节流器16→室外换热器5→电磁阀20→气液分离器31；二路→膨胀节流器15→冷冻冷藏器6→气液分离器31；三路→膨胀节流器14→中间换热器28→气液分离器31。这样，制冷剂通过不同的循环回路汇集到气液分离器31中，最后又回到压缩机7，完成了一次制冷循环。

当房间空调器4不工作、储水器3需要加热时，运行工况同夏季房间空调器4不工作、储水器3需要加热时的工况，见上所述。

该系统春、秋过渡季节运行工况同上述某些工况，见上所述。

上述工况是在系统自动控制下运行，系统装有温度、压力等信号传感器，将温度、压力和其它信号传送到自动控制系统，自动控制设备根据高温废气、废水、储水器3、室内外空气温度的变化，自动控制压缩机7的排气量、送风机29和排风机30及循环水泵26的转速、膨胀节流器和电动调节阀的开度、电磁阀的启闭，保证制冷系统的高效和稳定运行。

图2与图1有所变化，排水吸热器2通过膨胀节流器35直接连接在制冷系统上，适合回收低温废水的热能；储水器3装在压缩机7的排气口处，加热自来水得到优先保证；系统中装有两台房间空调器4，它可以带更多的房间空调器4，通过控制电磁阀34、35的启闭，控制房间空调器4运行工况的转换。

图3中，排风吸热器1通过膨胀节流器37直接连接在制冷系统上，适合回收低温废气的热能；储水器3装有旁通电动调节阀45；系统上装有电磁阀39、40、41、42、三通换向阀43、44，用于房间空调器4、室外换热器5运行工况的转换。

当房间空调器4向夏季送冷风时，房间空调器4转化为蒸发器，室外换热器5转化为冷凝器，排风吸热器1、排水吸热器2不工作，膨胀节流器15、38、电磁阀39、42、电动调节阀22打开，电磁阀40、41、电动调节阀45关闭，制冷剂循环过程是这样的：压缩机7→油分离器8→电动调节阀22→储水器3→三通换向阀43→室外换热器5→电磁阀42→储液器10→干燥过滤器11→视液镜12，在此分两路，一路→膨胀节流器38→电磁阀39→房间空调器4→三通换向阀44→气液分离器31→压缩机7；另一路→膨胀节流器15→冷冻冷藏器6→气液分离器31→压缩机7，这样，制冷剂又回到压缩机7，完成了一次制冷循环。

当房间空调器4向冬季送热风时，房间空调器4转化为冷凝器，室外换热器5转化为蒸发器，膨胀节流器15、36、37、38、电磁阀40、41、电动调节阀45打开，电磁阀39、42、电动调节阀22关闭，三通换向阀43、44换向，制冷剂循环过程是这样的：压缩机7→油分离器8→电动调节阀45→三通换向阀44→房间空调器4→电磁阀41→储液器10→干燥过滤器11→视液镜12，在此分四路，一路→膨胀节流器38→电磁阀40→室外换热器5→三通换向阀43→气液分离器31；二路→膨胀节流器15→冷冻冷藏器6→气液分离器31；三路→膨胀节流器36→排水吸热器2→气液分离器31；四路→膨胀节流器37→排风吸热器1→气液分离器31；这样，制冷剂通过不同的循环回路汇集到气液分离器31中，最后又回到压缩机7，完成了一次制冷循环。

图4中将图3中的电磁阀39、40、41、42更换为单向阀46、47、48、49，储水器3由开式无压容器改为闭式有压容器。

图5中将图3中的电磁阀39、40、41、42更换为三通换向阀50、51。

图6中增加了一台排风吸热器54和一台排水吸热器55，根据废气和废热分布数量和特点，可以增加若干台排风吸热器和排水吸热器，与室外换热器5并联在系统中，根据季节或运行工况的变化，控制电磁阀57、59和电动调节阀56、58，排风吸热器54和排水吸热器55可以实现蒸发器与冷凝器的相互转换，但是当废气和废热是高温时，不能转换成冷凝器使用，否则系统的热量排不掉。同样，通过控制膨胀节流器36、37、电动调节阀60、61和电磁阀62、63、64、65，根据废气和废热温度的变化，排风吸热器1和排水吸热器2可以随时实现蒸发器与冷凝器的相互转换，当废气和废热温度较高时，排风吸热器1和排水吸热器2转换成蒸发器，吸收其中的热量；当废气和废热温度较低时，排风吸热器1和排水吸热器2转换成冷凝器，将系统中的热量排掉。因此上述功能，为回收废气和废热带来极大的便利。此系统中单向阀46、47、48、49改为电磁阀较为可靠。

图7中，室外换热器5增加了室外新风口66和室内排风口67，室内高温废气的热能可以通过室外换热器5回收，因此取消了排风吸热器54，同时将排水吸热器55与室外换热器5串联在系统中，功能不变，但系统简化。

图8中增加了两个四通换向阀69、70，用于工况的转换，四通换向阀70也可以用电磁阀或单向阀的组合代替。通过控制膨胀节流器14、电动调节阀71和电磁阀72、73，根据废气和废热温度的变化，排风吸热器1和排水吸热器2可以随时实现蒸发器与冷凝器的相互转换，在这里，排风吸热器1与排水吸热器2是串联在系统内，以适应废气和废热不同时排放的情况，系统得到简化。图中设有两台压缩机7，并联运行，当系统容量大时，可设两台及以上的压缩机，当系统中有多台压缩机并联运行时，压缩机全部采用定容量压缩机，或全部采用变容量压缩机，或者采用变容量压缩机与定容量压缩机的组合，上述组合方式都可以实现制冷系统变容量运行。

图9是三管制热回收型热泵系统，图中所示的运行工况，除了储水器3作为冷凝器在制热运行外，其它设备都是作为蒸发器在制冷运行，排风吸热器1、排水吸热器2、储水器3、房间空调器4、室外换热器5、冷冻冷藏器6作为末端装置可以任意连接在系统上，连接数量可达多台以上，并且可以实现蒸发器与冷凝器的相互转换。目前，三管制热回收型热泵系统已成为成熟的技术，它使废热的回收利用更加便利。

图10是二管制热回收型热泵系统，图中所示的房间空调器4、储水器3作为冷凝器在制热运行外，其它设备都是作为蒸发器在制冷运行，排风吸热器1、排水吸热器2、储水器3、房间空调器4、室外换热器5、冷冻冷藏器6作为末端装置可以任意连接在系统上，连接数量可达多台以上，并且可以实现蒸发器与冷凝器的相互转换。目前，二管制热回收型热泵系统也是成熟的技术，它适用于末端装置比较集中、距离较近的空调系统，而三管制热回收型热泵系统适用于末端装置比较分散、距离较远的空调系统。

图11是水环热泵热回收空调系统，有两套具有热回收功能的空调系统通过中间换热器100、101连接到水环管路99上，它可以连接多套热泵空调系统，每套系统通过中间换热器从水环管路99获取热能或排泄热能，多余的热能通过冷却塔排入大气，当热能不够时，也可以通过冷却塔从大气中吸热。

综上所述，具有热回收功能的空调系统是多联式制冷系统，它是热泵系统，也可以是单冷系统，在系统上可设多台房间空调器、排风吸热器、排水吸热器、储水器、冷冻冷藏器；排风吸热器、排水吸热器可装在任何有废热可利用的地方，其内充有制冷剂或其它循环介质，两者可以并联或串联、直接或间接连接到任何可以连接的制冷系统上，并且可以实现蒸发器与冷凝器的相互转换，排水吸热器可以与室外换热器并联或串联在制冷系统上；储水器可以连接到任何有废热排放可利用的制冷系统上；二管制和三管制热回收型热泵系统为废热回收提供了较好的系统平台。

以上所述，仅是本发明的较佳实施办法而已，并非对本发明做任何形式上的限制。依据本发明的技术实质对以上实施办法所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.具有热回收功能的空调系统，它是由排风吸热器、排水吸热器、储水器、房间空调器、室外换热器、冷冻冷藏器、压缩机、膨胀节流器、辅助制冷装置、循环管道、制冷剂、配电控制系统组成的制冷系统，其特征在于，排风吸热器、排水吸热器、储水器、房间空调器、室外换热器、冷冻冷藏器、压缩机、膨胀节流器、辅助制冷装置循序连接成多联式制冷系统，该系统可以是单冷系统，也可以是热泵系统，排风吸热器、排水吸热器吸收废气、废水中的热能，输送到制冷系统中，储水器利用制冷系统中的热能加热自来水，房间空调器为房间提供冷热风，室外换热器向大气排热或吸热，冷冻冷藏器用于冷冻冷藏物品。

2.根据权利要求1所述的具有热回收功能的空调系统，其特征在于，排风吸热器、排水吸热器不仅能装在厨房中，也可装在其它有废热可利用的地方，它可采用任何形式的换热器，其内充有制冷剂或其它循环介质，两者可以并联或串联、直接或间接连接到任何可以连接的制冷系统上，并且可以实现蒸发器与冷凝器的相互转换，在制冷系统中可以带有一台或多台排风吸热器、排水吸热器。

3.根据权利要求1所述的具有热回收功能的空调系统，其特征在于，储水器内带有换热器，用于加热自来水，也可增加辅助加热装置，它作为冷凝器可以连接到任何有废热排放可利用的制冷系统上，它采用闭式有压容器或开式无压容器，在制冷系统中可以带有一台或多台储水器。

4.根据权利要求1所述的具有热回收功能的空调系统，其特征在于，房间空调器作为蒸发器，向房间送冷风，也可转换成冷凝器，向房间送热风，在制冷系统中可以带有一台或多台房间空调器。

5.根据权利要求1所述的具有热回收功能的空调系统，其特征在于，室外换热器作为冷凝器向大气排热，也可转换成蒸发器从大气吸热。

6.根据权利要求1所述的具有热回收功能的空调系统，其特征在于，冷冻冷藏器只有蒸发器，不带冷凝器，产生的废热输送到制冷系统中，在制冷系统中可以带有一台或多台冷冻冷藏器。

7.根据权利要求1所述的具有热回收功能的空调系统，其特征在于，排水吸热器与室外换热器可以并联或串联在制冷系统上。

8.根据权利要求1所述的具有热回收功能的空调系统，其特征在于，该系统为变容量系统，其中的循环水泵、风机为变频式，当系统只有一台压缩机时，采用变容量压缩机，当系统中有多台压缩机并联运行时，压缩机全部采用定容量压缩机，或全部采用变容量压缩机，或者采用变容量压缩机与定容量压缩机的组合。