CN105157099A - 热水供给系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热水供给系统，包括能够容纳热水以向用水终端供给热水的热水箱装置、分别与热水箱装置流体连通以向热水箱装置供给加热的热水的主加热装置和辅助加热装置、能够回收储存余热废水的废水回收装置、以及储热补水装置，储热补水装置具有能够容纳补水的储水腔，并能够通过换热装置与废水回收装置热交换，以将废水回收装置内废水的热量转移到储水腔内的补水，且储热补水装置分别与主加热装置和辅助加热装置流体连通，以能够根据所需向主加热装置和/或辅助加热装置供给具有热量的补水以进一步加热，从而有效地从废水中回收热量来预加热储存的补水，并根据需要供给补水以进一步加热来提供全天候的热水，加热效率高、节约能源且成本低。

Description

热水供给系统

技术领域

本发明涉及热水供给技术领域，具体地，涉及一种具备热回收功能的热水供给系统。

背景技术

公知地，太阳能是取之不尽，用之不竭的清洁能源。在目前节能减排的倡导下，对太阳能的利用技术不断发展，例如产生了各种形式的太阳能热水器，以满足人们日常生活中热水洗浴的需求。但是，全年大约有100天是没有阳光，并且由于地区不同也会存在较大的差异。所以，人们在使用太阳能热水设备的同时，通常会配备有辅助热源。

同样，空气能也是一种清洁能源，随之产生的空气源热泵是目前普遍和太阳能热水装置配备的辅助设备，从而基本能保证全天候提供生活热水。但是，空气源热泵(能效比2-4)顾名思义是从空气中提取热量，再用电加热提供热水。我们知道一年四季空气变化很大，即使一天当中温差变化也不小。尤其在冬天，空气温度更低，这就使得有时空气源热泵能效比降低，天气更寒能效比接进和电加热相当，所以，冬天使用其电费偏高。这也是空气源热泵无法在北方没有广泛使用的原因。

目前，随着生活质量的提高，人们在生活、工作之余通常需要进行洗浴，特别是宾馆、酒店、和洗浴中心等场所，热水需求量特别巨大，而通过以上的太阳能设备和空气源热泵虽然在一定程度能够满足热水用水需求，但是也存在投资较大、耗能高的缺陷，同时，需求的废水浪费严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种热水供给系统，该热水供给系统能够有效地从废水中回收热量来预加热储存的补水，并根据需要向加热设备供给补水以进一步加热来提供全天候的热水，加热效率高、节约能源且成本低。

为了实现上述目的，本发明提供一种热水供给系统，该热水供给系统包括能够容纳热水以向用水终端供给热水的热水箱装置、分别与所述热水箱装置流体连通以向所述热水箱装置供给加热的热水的主加热装置和辅助加热装置、能够回收储存所述用水终端排出的余热废水的废水回收装置、以及储热补水装置，其中，所述储热补水装置具有能够容纳补水的储水腔，并能够通过换热装置与所述废水回收装置热交换，以将所述废水回收装置内废水的热量转移到所述储水腔内的补水，且所述储热补水装置分别与所述主加热装置和所述辅助加热装置流体连通，以能够根据所需向所述主加热装置和/或所述辅助加热装置供给具有热量的补水以进一步加热。

通过上述技术方案，可以利用废水回收装置将具备一定热量的废水回收储存，并在需要时使储热补水装置能够与废水回收装置进行热交换，从而可以将废水中的热量转移到储热补水装置的补水内，也就是，利用废水的余热对补水进行预加热，例如可以将储热补水装置内的自来水从大约15°预加热到大约25°-30°左右，使得回收的这部分热量暂时储存在储热补水装置内，同时，由于储热补水装置能够与主加热装置和辅助加热装置流体连通，这样，根据实际所需，可以直接将大约25°-30°的补水供给到主加热装置和/或辅助加热装置进行进一步加热，从而向热水箱装置提供符合用水温度的热水。通过回收利用废水中的热量并进行储存，并在需要时使用，从而能够提供全天候的热水，加热效率高、节约能源且成本低。

进一步地，所述储水腔的内壁面上设置有隔热层，和/或，所述废水回收装置储存余热废水的腔室的内表面上形成有绝热层。

进一步地，所述储水腔设置有补水端口，该补水端口设置为能够与外部水源管道连接以向所述储水腔内供水。

进一步地，所述热水供给系统还包括与所述热水箱装置流体连通以加热所述热水箱装置内热水的第三加热装置。

优选地，所述主加热装置为太阳能集热器，所述辅助加热装置为水源热泵装置，所述第三加热装置为空气源热泵机组。

可选择地，所述主加热装置为风能加热装置、低谷电加热设备、储热水箱设备、和高容量相变热库中的一个或多个。

进一步地，所述热水供给系统还包括分别与所述热水箱装置连通并形成回路的热水供水管路和热水回水管路、以及多个间隔并列布置的用于连接多个所述用水终端的用水分管路，其中，每个所述用水分管路一端连通于所述热水供水管路，另一端连通于所述热水回水管路。

进一步地，所述热水供给系统还包括有控制单元；在所述主加热装置的热水出水温度减去所述热水箱装置内热水温度的差值大于设定的启动温度值时，所述控制单元启动所述主加热装置的循环泵以对所述热水箱装置内热水进行循环加热。

优选地，在所述储热补水装置内的补水的温度小于设定的最低温度时，所述控制单元使所述储热补水装置停止注水，并使所述储热补水装置和所述废水回收装置进行热交换，以使所述储热补水装置内的补水的温度保持在最低温度以上。

优选地，在所述热水箱装置的水位低于设定水位时，所述控制单元启动所述储热补水装置的补水泵以向所述主加热装置和/或所述辅助加热装置供给具有热量的补水以进一步加热后将热水供给到所述热水箱装置。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明具体实施方式提供的热水供给系统的原理示意图，其中，显示了多个用水终端。

附图标记说明

1-热水供给系统，2-用水终端，3-热水箱装置，4-主加热装置，5-辅助加热装置，6-废水回收装置，7-储热补水装置，8-储水腔，9-换热器，10-第三加热装置，11-热水供水管路，12-热水回水管路，13-用水分管路，14-控制单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示，本发明的热水供给系统1包括热水箱装置3、主加热装置4、辅助加热装置5、废水回收装置6、以及储热补水装置7，其中，

热水箱装置3能够容纳热水以向用水终端2供给热水，主加热装置4和辅助加热装置5分别与所述热水箱装置3流体连通以向所述热水箱装置3供给加热的热水，废水回收装置6能够回收储存所述用水终端2排出的余热废水，而储热补水装置7则具有能够容纳补水的储水腔8，并能够通过换热装置9与所述废水回收装置6热交换，以将所述废水回收装置6内废水的热量转移到所述储水腔8内的补水，且所述储热补水装置7分别与所述主加热装置4和所述辅助加热装置5流体连通，以能够根据所需向所述主加热装置4和/或所述辅助加热装置5供给具有热量的补水以进一步加热。

这样，通过以上技术方案，由于废水回收装置6能够储存例如洗澡排出的具备一定热量的废水，并在需要时能够通过换热装置9与储热补水装置7进行热交换，从而可以将废水中的热量转移到储热补水装置7的补水内，也就是，利用废水的余热对补水进行预加热，例如可以将储热补水装置7内的自来水从大约15°预加热到大约25°-30°左右，使得回收的这部分热量暂时储存在储热补水装置7内，同时，由于储热补水装置7能够与主加热装置4和辅助加热装置5流体连通，这样，根据实际所需，可以直接将大约30°的补水供给到主加热装置4和/或辅助加热装置5进行进一步加热，从而向热水箱装置3提供符合用水温度的热水，从而通过回收利用废水中的热量并进行储存，并在需要时使用，从而能够提供全天候的热水，加热效率高、节约能源且成本低。

本发明的换热装置9可以具有多种结构形式，只要能够热量的转移即可，例如，在优选的结构形式中，换热装置9可以为水水换热器，从而在结构简单且成本较低的情形下，即可能够将储存的废水的热量转移到储热补水装置7的储水腔8的补水中，并暂时存储在储水腔8的补水中，以在需要时向主加热装置4或辅助加热装置5供给进行预加热的补水进一步加热。

例如，在实际使用中，如果直接向太阳能集热装置供给15°左右的自来水，则加热到热水所需温度的时间较长。但是在本发明中，储热补水装置7内储存有25°-30°左右的自来水。在白天需要向热水箱装置3供给热水时，储热补水装置7的储水腔8内的25°-30°左右的自来水可以直接供给到主加热装置4例如太阳能集热器中，再利用太阳能加热同样水量的时间缩短，从而能够快速加热到所需温度例如55°-60°，也就是说，加热同样的水量，在相同的时间段，太阳能集热器可以减少，从而提高主加热装置4的加热效率(提高太阳能的利用率)，同时也可以减少主加热装置4的设备投资，节能经济。而在阴雨雪天时，太阳能集热器可以停止运行，而可以将预加热的30°左右(实践中由于热量损失，温度可能稍低2-3°左右)的自来水直接供给到辅助加热装置5例如水源热泵装置进一步加热，使供给到热水箱装置3内的热水温度同样达到55°-60°之间，同样可以实现辅助加热的功能，提高了水源热泵装置的能效比，平均达到5左右，从而在可以全天候提供生活热水的同时，能够有效显著地节约能源。

这样，将污水集中起来，可以有效地利用洗浴排出的废水的热量，通常具有30度左右的热能，通过换热器中的水-水交换，回收热能，给自来水加温，通常使自来水温度达到25-30度左右，存到储热补水装置7。而每吨洗浴污水可提取15-20度的热能，相当于加热每吨自来水，可节约15-20度电，从而能够显著地节约能源。

进一步地，为了提高储热补水装置内热量的储存效果，优选地，本发明的热水供给系统中，所述储水腔8的内壁面上设置有隔热层，从而最低最低程度地减少热量的损失，和/或，所述废水回收装置6储存余热废水的腔室的内表面上形成有绝热层，从而有效地提高废水热量的保存时间，实现热量转移的最大化。

另外，储热补水装置7内的补水需要定期或实时地添加，以能够从废水中及时回收热量。在需求量较小的场所，储热补水装置7可以人工定期加水。但在用水需求量较大的场合，优选地，储热补水装置7则需要实时加水，即本发明的热水供给系统中，所述储水腔8设置有补水端口，该补水端口设置为能够与外部水源管道连接以向所述储水腔8内供水，这样，补水端口与外部水源管路例如自来水管连接后，当补水水位低于设定水线后，补水端口打开进行加水，随后，补水端口关闭，储水腔8内新加入的自来水与废水回收装置6的废水进行热交换，从而形成具有一定温度的预加热补水，随后向主加热装置4和/或辅助加热装置5供给补水以进一步加水，依次循环。

另外，在某些特定环境下，例如在空气温度较高区域，本发明的热水供给系统还包括与所述热水箱装置3流体连通以加热所述热水箱装置3内热水的第三加热装置10，从而可以有效地利用空气中的热量以作为补充热源，从而进一步地降低辅助加热装置5的使用，进一步节省能源并因地适宜地提高当地热源的利用率。

更进一步地，在本发明热水供给系统的一种特别优选结构形式中，所述主加热装置4为太阳能集热器，所述辅助加热装置5为水源热泵装置，所述第三加热装置10为空气源热泵机组。这样，可以根据安装地区的具体环境，在有效利用废水热量来预加热补水的情况下，可以相互配合地使用以上三种加热装置，以提高加热效率。

当然，可选择地，在不同地区，可以因地制宜地选用不同的主加热装置4，例如，在可选择地结构形式中，所述主加热装置4为风能加热装置、低谷电加热设备、储热水箱设备(例如工业废水的余热预先储存到储热水箱内)、和高容量相变热库中的一个或多个。这样，根据不同地区的具体环境，例如在风能较大的地区，可以同时使用风能加热装置和太阳能加热装置来作为主加热装置4，而储热补水装置7的具有一定预加热温度的补水可以直接供给到风能加热装置和太阳能加热装置来进一步加热，从而提供不间断的热水供给。

另外，如图1所示，为了使多个用水终端2能够更好地利用热水，优选地，所述热水供给系统1还包括分别与所述热水箱装置3连通并形成回路的热水供水管路11和热水回水管路12、多个用水分管路13，其中，热水从热水供水管路11排出并从热水回水管路12返回以形成循环回路，而多个用水分管路13间隔并列布置，且每个所述用水分管路13一端连通于所述热水供水管路11，另一端连通于所述热水回水管路12，以形成用水分管路循环，而每个用水分管路13上连接有多个所述用水终端2。这样，由于热水从热水供水管路11排出并从热水回水管路12返回以形成循环回路，且每个所述用水分管路13一端连通于所述热水供水管路11，另一端连通于所述热水回水管路12以形成用水分管路循环，从而可以确保每个用水终端2基本具有相同的出水压力，从而提高了使用的便捷性。

此外，为了实现自动控制，提高热水供给系统的可操纵性和可管理性，提高使用效率，优选地，本发明的热水供给系统还包括有控制单元14，控制单元14与主加热装置4、辅助加热装置5、热水箱装置3、以及储热补水装置7信号连接，以接收各自通过温度传感器发送的水温信号和通过液位传感器或浮球触发后发送的水位信号，这样，在所述主加热装置4的热水出水温度减去所述热水箱装置3内热水温度的差值大于设定的启动温度值时，所述控制单元14启动所述主加热装置4的循环泵以对所述热水箱装置3内热水进行循环加热，此时，由于热水箱装置3内的水位符合设定的水位线，这样，储热补水装置7将回收的热量暂时储存，例如，太阳能集热器的循环泵开启，将热水箱装置3内热水仅通过太阳能集热器加热到所需热水温度。

而在所述热水箱装置3的水位低于设定水位时，液位传感器将向控制单元14发送水位信号，所述控制单元14则启动所述储热补水装置7的补水泵以向所述主加热装置4和/或所述辅助加热装置5供给具有热量的补水以进一步加热后将热水供给到所述热水箱装置3，以将热水箱装置3的水位保持在所需状态，从而满足热水的及时供给。

另外，由于热量的实际中或多或少都存在损失，或者预加热的补水供给到主加热装置4和/或所述辅助加热装置5后进行注水到所需水位后，因此，在所述储热补水装置7内的补水的温度小于设定的最低温度时，所述控制单元14使所述储热补水装置7停止注水，并使所述储热补水装置7和所述废水回收装置6进行热交换，以使所述储热补水装置7内的补水的温度保持在最低温度以上，从而暂时将回收的热量进行储存，以便在需求时向主加热装置4和/或所述辅助加热装置5供给预加热的补水。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种热水供给系统，其特征在于，该热水供给系统(1)包括能够容纳热水以向用水终端(2)供给热水的热水箱装置(3)、分别与所述热水箱装置(3)流体连通以向所述热水箱装置(3)供给加热的热水的主加热装置(4)和辅助加热装置(5)、能够回收储存所述用水终端(2)排出的余热废水的废水回收装置(6)、以及储热补水装置(7)，其中，

所述储热补水装置(7)具有能够容纳补水的储水腔(8)，并能够通过换热装置(9)与所述废水回收装置(6)热交换，以将所述废水回收装置(6)内废水的热量转移到所述储水腔(8)内的补水，且所述储热补水装置(7)分别与所述主加热装置(4)和所述辅助加热装置(5)流体连通，以能够根据所需向所述主加热装置(4)和/或所述辅助加热装置(5)供给具有热量的补水以进一步加热。

2.根据权利要求1所述的热水供给系统，其特征在于，所述储水腔(8)的内壁面上设置有隔热层，和/或，

所述废水回收装置(6)储存余热废水的腔室的内表面上形成有绝热层。

3.根据权利要求1所述的热水供给系统，其特征在于，所述储水腔(8)设置有补水端口，该补水端口设置为能够与外部水源管道连接以向所述储水腔(8)内供水。

4.根据权利要求1所述的热水供给系统，其特征在于，所述热水供给系统还包括与所述热水箱装置(3)流体连通以加热所述热水箱装置(3)内热水的第三加热装置(10)。

5.根据权利要求4所述的热水供给系统，其特征在于，所述主加热装置(4)为太阳能集热器，所述辅助加热装置(5)为水源热泵装置，所述第三加热装置(10)为空气源热泵机组。

6.根据权利要求1所述的热水供给系统，其特征在于，所述主加热装置(4)为风能加热装置、低谷电加热设备、储热水箱设备、和高容量相变热库中的一个或多个。

7.根据权利要求1所述的热水供给系统，其特征在于，所述热水供给系统(1)还包括分别与所述热水箱装置(3)连通并形成回路的热水供水管路(11)和热水回水管路(12)、以及多个间隔并列布置的用于连接多个所述用水终端(2)的用水分管路(13)，其中，每个所述用水分管路(13)一端连通于所述热水供水管路(11)，另一端连通于所述热水回水管路(12)。

8.根据权利要求1所述的热水供给系统，其特征在于，所述热水供给系统还包括有控制单元(14)；

在所述主加热装置(4)的热水出水温度减去所述热水箱装置(3)内热水温度的差值大于设定的启动温度值时，所述控制单元(14)启动所述主加热装置(4)的循环泵以对所述热水箱装置(3)内热水进行循环加热。

9.根据权利要求8所述的热水供给系统，其特征在于，在所述储热补水装置(7)内的补水的温度小于设定的最低温度时，所述控制单元(14)使所述储热补水装置(7)停止注水，并使所述储热补水装置(7)和所述废水回收装置(6)进行热交换，以使所述储热补水装置(7)内的补水的温度保持在最低温度以上。

10.根据权利要求8或9所述的热水供给系统，其特征在于，在所述热水箱装置(3)的水位低于设定水位时，所述控制单元(14)启动所述储热补水装置(7)的补水泵以向所述主加热装置(4)和/或所述辅助加热装置(5)供给具有热量的补水以进一步加热后将热水供给到所述热水箱装置(3)。