CN105953436A - 直饮水设备的节能换热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直饮水设备的节能换热装置，所述直饮水设备包括水箱，水箱内设置有加热管，所述水箱设置有开水出水口，其特征在于所述节能换热装置包括换热器，所述换热器设置有热水进口、温水出口、冷水进口和预热出口，所述热水进口与水箱的开水出水口连接，所述换热器的温水出口与直饮水设备的温水出水嘴连接，所述换热器的冷水进口与直饮水设备的进水口连接，所述换热器的预热出口与水箱的预热进水口连接，水箱的开水出水口流出的热水通过换热器换热后从温水出水嘴流出，水箱进水口流入的冷水通过换热器换热后流入水箱的预热进水口。使用本发明，在新生产的敞开式水箱的直饮水设备中直接应用，快速、解决了校园饮水的问题，卫生、节能，还可以将原来的直饮水设备按此发明进行改造。

Description

直饮水设备的节能换热装置

技术领域

本发明涉及水处理设备的技术领域，尤其是一种直饮水设备的节能换热装置，特别是能在敞开式水箱的直饮水设备中进行换热和提供饮用温水。

背景技术

敞开式水箱直饮水设备通常能提供开水和冷水，为适应学生的饮水需要，校园直饮水设备通常要求提供开水和40℃左右的饮用温水。

一、已公知的敞开式水箱直饮水设备提供饮用温水的方法是：

1）冷、热水混合达到饮用温度的温水。由于净化后的净水中几乎没有余氯，在常温（环境温度）状态下，冷水中容易产生细菌的繁衍，混合后的饮用水无法保证饮用水的卫生安全，而且饮用水有阴阳水的口感。

2）冷水直接加热到饮用温度的温水。采用这种方法的直饮水设备，是将冷水箱改为加热水箱，直接将冷水加热到饮用温度的温水。由于净化后的净水中几乎没有余氯，在40℃左右的温度状态下，水中及易产生细菌的繁衍，无法保证饮用水的卫生安全。

3）冷水烧开后再自然冷却到饮用温度的温水。采用这种方法的直饮水设备，是将冷水箱改为加热水箱，直接将冷水烧开，将水的中的细菌杀灭，然后再自然冷却到饮用温度的温水，饮用水水质有保证，但是开水从100℃自然冷却到40℃左右的温水，需要很长的时间，一但失控，会造成学生被烫伤的事故，并且能源浪费严重，能源的有效利用率很低，只有百分之二十五左右。

二、已公知的敞开式水箱进出水的方法是：

1）进水是按敞开式水箱内的水位探头探测决定的。当低水位补水探头未能检测的无水时，开启冷水电磁阀，向敞开式水箱内补水，当高水位探头检测到有水时，关闭冷水电磁阀，停止向敞开式水箱内补水。补水量和补水速度和出水量、出水速度无关。

2）出水时，开启放水电磁阀，水从敞开式水箱流出，直至关闭放水电磁阀或缺水。出水量、出水速度和补水量和补水速度无关。

按以上三种方式的敞开式水箱直饮水设备在校园中大量存在和使用，继续使用，无法保证饮用水的卫生安全或能源浪费严重，强制报废给学校和国家又造成很大的经济损失。

发明内容

本发明的目的是克服现有的敞开式水箱的直饮水设备技术不足，提供一种既卫生又节能的直饮水设备的节能换热装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种直饮水设备的节能换热装置，所述直饮水设备包括水箱，水箱内设置有加热管，所述水箱设置有开水出水口，其特征在于所述节能换热装置包括换热器，所述换热器设置有热水进口、温水出口、冷水进口和预热出口，所述热水进口与水箱的开水出水口连接，所述换热器的温水出口与直饮水设备的温水出水嘴连接，所述换热器的冷水进口与直饮水设备的进水口连接，所述换热器的预热出口与水箱的预热进水口连接，水箱的开水出水口流出的热水通过换热器换热后从温水出水嘴流出，水箱进水口流入的冷水通过换热器换热后流入水箱的预热进水口。

根据本发明的优选实施例，所述换热器内设置有从换热器冷水进口到换热器预热出口的预热通道，以及从换热器热水进口到换热器温水出口的冷却通道，预热通道和冷却通道之间形成热交换。

根据本发明的优选实施例，所述换热器和直饮水设备的进水口以及温水出水嘴之间设置一平衡泵，所述换热器的冷水进口和平衡泵冷水出口连接，平衡泵冷水进口与直饮水设备的进水口连接，所述换热器的的温水出口和平衡泵温水进口连接，平衡泵温水出口与直饮水设备的温水出水嘴连接。

根据本发明的优选实施例，所述平衡泵内设置有一主腔体和一副腔体，平衡泵冷水出口设置在主腔体的一端，直饮水设备的进水口设置在主腔体的另一端，主腔体内设置主叶轮，平衡泵温水进口设置在副腔体的一端，平衡泵温水出口设置在主腔体的另一端，副腔体内设置副叶轮，所述主叶轮的转轴和副叶轮转轴连接，冷水从平衡泵冷水进口进入主腔体，再从平衡泵冷水出口流出，带动主叶轮转动，副叶轮和主叶轮同时转动，将从平衡泵温水进口的温水从平衡泵温水出口压出。

根据本发明的优选实施例，所述换热器热水进口和换热器温水出口之间并联一个调温阀。

根据本发明的优选实施例，所述敞开式水箱上装有高水位探头和补水探头。

换热器的节能原理是：20℃左右的净化常温水，从换热器冷水进口进入后，经过换热器吸收了开水热能，再从换热器预热出口流出、进入敞开式水箱之前已达到85℃左右，从85℃加热到100℃，只需加热15℃，而冷水烧开后再自然冷却的直饮水设备，把净化常温水从20℃加热到100℃需加热80℃，所以理论节能率（80－15）÷80=80.25﹪，实则节能率>80﹪。

使用本发明，在新生产的敞开式水箱的直饮水设备中直接应用，快速、解决了校园饮水的问题，卫生、节能。除了在新生产的敞开式水箱的直饮水设备中应用外，还可以将原来的直饮水设备按此发明进行改造，改造所需费用仅有原直饮水设备的5﹪到8﹪左右，为学校和国家减少了经济损失，节能能源和原材料。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明的原理示意图。

图2是平衡泵结构的结构示意图。

图3是图2的侧视图。

图4是图2的背面视图。

图5是换热器结构示意图。

图6是图5的俯视图。

具体实施方式

图中：温水出水嘴1、放水电磁阀2、平衡泵3、调温阀4、换热器5、开水出水口6、溢水口7、敞开式水箱8、高水位探头9、补水探头10、加热管11、冷水电磁阀12、进水口13、平衡泵冷水出口14、平衡泵温水进口15、平衡泵温水出口16、平衡泵冷水进口17、主叶轮18、副腔体19、主腔体20、转动轴21、副叶轮22、换热器热水进口23、换热器预热出口24、换热器温水出口25、换热器冷水进口26。

如图1所示，直饮水设备的节能换热装置包括温水出水嘴1、放水电磁阀2、平衡泵3、调温阀4、换热器5、开水出水口6、溢水口7、敞开式水箱8、高水位探头9、补水探头10、加热管11、冷水电磁阀12、进水口13。从进水口13接入净化水，接在冷水电磁阀12的进口，将冷水电磁阀12的出口与平衡泵冷水进口17相连，平衡泵冷水出口14与换热器冷水进口26相连，换热器预热出口24与敞开式水箱8的进水口相连，敞开式水箱8的开水出水口6与换热器热水进口23相连，换热器温水出口25与平衡泵温水进口15相连，另外在换热器热水进口23和换热器温水出口25之间并联一个调温阀4，平衡泵温水出口16与放水电磁阀2的进口相连，最后将放水电磁阀2的出口接在温水出水嘴1上。在敞开式水箱8上装有高水位探头9和补水探头10，高水位探头9用于停止进水、补水探头10用于补充水量，防止缺水；在敞开式水箱8下方适当位置安装加热管11，用于烧开敞开式水箱8内的净化水。

本发明的基本工作原理是：

当直饮水设备提供饮用温水时，打开冷水电磁阀12，约20℃左右的冷净化水在水压的作用下通过冷水电磁阀12后进入平衡泵3的主腔体20内，再流到换热器冷水进口26，冷净化水从换热器冷水进口26流到换热器预热出口24时，吸收换热器另一个通道内的热量，使得换热器预热出口24的出水温度已升高至85℃左右，再流进敞开式水箱8，水箱内有加热管11，对进入的预热水进行加热。在打开冷水电磁阀12的同时，放水电磁阀2打开，敞开式水箱8内的开水从开水出水口6流出，进入换热器热水进口23，再从内部流到换热器温水出口25，此时换热器温水出口25的水温降低到35℃左右，将调温阀4开启，调节部分开水到换热器温水出口25，水温就会升高到所需的饮水温度。温水从平衡泵温水进口15进入副腔体19后再从平衡泵温水出口16流出，再通过放水电磁阀2从温水出水嘴1流出提供饮用温水。由于是从开水直接、快速地下降到饮水温度，温水停留时间很短，水中不会产生细菌，提供的饮用水水质有保证。

平衡泵的工作原理是：如图2所示，在水压的驱动下，冷水从平衡泵冷水进口17进入主腔体，再从平衡泵冷水出口14流出，带动转动轴21上的主叶轮18转动，在平衡泵3另一个副腔体19内有一个副叶轮22，副叶轮22和主叶轮18同时转动，将从平衡泵温水进口15的温水从平衡泵温水出口16压出。平衡泵3的主腔体20和副腔体19容积相同、主叶轮18和副叶轮22相同和连动，使两侧腔体的进出水量相等。平衡泵的主腔体和副腔体、主叶轮和副叶轮的设计，达到两侧腔体的进出水量相等，保证进出敞开式水箱的水量相等，避免敞开式水箱的水量不足造成空烧或水量过多溢出。

换热器的节能原理是：如图3所示，换热器5内有两个通道，一个是从换热器冷水进口26到换热器预热出口24的预热通道，另一个是从换热器热水进口23到换热器温水出口25的冷却通道，两个通道互相错开，使得从换热器冷水进口26进入的冷水得到预热，而从换热器热水进口23进入的开水经过换热冷却，使换热器温水出口25的温度下降。

20℃左右的净化常温水，从换热器冷水进口进入后，经过换热器吸收了开水热能，再从换热器预热出口流出、进入敞开式水箱之前已达到85℃左右，从85℃加热到100℃，只需加热15℃，而冷水烧开后再自然冷却的直饮水设备，把净化常温水从20℃加热到100℃需加热80℃，所以理论节能率（80－15）÷80=80.25﹪，实则节能率>80﹪。

本发明对原有敞开式水箱直饮水设备的改造方案是：

1）将原冷水箱或用于出温水的加热水箱参照本发明进行改造，水箱上有开水出水口、高水位探头、补水探头、加热管和温度控制装置。

2）增加平衡泵、调温阀、换热器。

3）按本发明的的技术方案，重新连接水路和电气控制。

经过改造后的原有敞开式水箱直饮水设备可以达到本发明的效果。

使用本发明，在新生产的敞开式水箱的直饮水设备中直接应用，快速、解决了校园饮水的问题，卫生、节能。除了在新生产的敞开式水箱的直饮水设备中应用外，还可以将原来的直饮水设备按此发明进行改造，改造所需费用仅有原直饮水设备的5﹪到8﹪左右，为学校和国家减少了经济损失，节能能源和原材料。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种直饮水设备的节能换热装置，所述直饮水设备包括水箱，水箱内设置有加热管，所述水箱设置有开水出水口，其特征在于所述节能换热装置包括换热器，所述换热器设置有热水进口、温水出口、冷水进口和预热出口，所述热水进口与水箱的开水出水口连接，所述换热器的温水出口与直饮水设备的温水出水嘴连接，所述换热器的冷水进口与直饮水设备的进水口连接，所述换热器的预热出口与水箱的预热进水口连接，水箱的开水出水口流出的热水通过换热器换热后从温水出水嘴流出，水箱进水口流入的冷水通过换热器换热后流入水箱的预热进水口。

2.如权利要求1所述的直饮水设备的节能换热装置，其特征在于，所述换热器内设置有从换热器冷水进口到换热器预热出口的预热通道，以及从换热器热水进口到换热器温水出口的冷却通道，预热通道和冷却通道之间形成热交换。

3.如权利要求2所述的直饮水设备的节能换热装置，其特征在于，所述换热器和直饮水设备的进水口以及温水出水嘴之间设置一平衡泵，所述换热器的冷水进口和平衡泵冷水出口连接，平衡泵冷水进口与直饮水设备的进水口连接，所述换热器的的温水出口和平衡泵温水进口连接，平衡泵温水出口与直饮水设备的温水出水嘴连接。

4.如权利要求3所述的直饮水设备的节能换热装置，其特征在于，所述平衡泵内设置有一主腔体和一副腔体，平衡泵冷水出口设置在主腔体的一端，直饮水设备的进水口设置在主腔体的另一端，主腔体内设置主叶轮，平衡泵温水进口设置在副腔体的一端，平衡泵温水出口设置在主腔体的另一端，副腔体内设置副叶轮，所述主叶轮的转轴和副叶轮转轴连接，冷水从平衡泵冷水进口进入主腔体，再从平衡泵冷水出口流出，带动主叶轮转动，副叶轮和主叶轮同时转动，将从平衡泵温水进口的温水从平衡泵温水出口压出。

5.如权利要求1所述的直饮水设备的节能换热装置，其特征在于，所述换热器热水进口和换热器温水出口之间并联一个调温阀。

6.如权利要求1所述的直饮水设备的节能换热装置，其特征在于，所述敞开式水箱上装有高水位探头和补水探头。