CN109682066B - 余热回收利用系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种余热回收利用系统及其控制方法，该系统包括：用于输出热水的热水输出装置，所述热水输出装置设置有入水口和出水口；所述出水口连接有热水出水管；热泵系统，其包括通过冷媒管路连通的蒸发器、压缩机、冷凝器，其中，所述蒸发器为第一余热回收部；所述冷凝器用于将自来水进水端流入的自来水加热升温后供入所述热水输出装置中；能将所述出水口流出的水至少部分导向所述蒸发器的导流管道，所述导流管道上设置有控制其通断的开关阀；用于获取用水识别信号的检测单元；与所述压缩机电性连接并能根据所述用水识别信号控制所述开关阀的开合和所述压缩机运行的控制器。本发明能够可以保证系统的稳定运行。

Description

余热回收利用系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及废水余热回收技术领域，特别涉及一种余热回收利用系统及其控制方法。

背景技术

随着节能环保理念越来越受到重视，废水余热回收技术广泛应用至各个领域，包括日常生活领域和工业生产领域。

在日常生活领域中，以淋浴产生的废水为例，在没有进行改进前，这些温度较高的废水都是直接导入下水道排放掉的，也就是说淋浴时排放的废热水中含有大量的余热也就被浪费掉了。为了对淋浴时产生的废水的余热回收利用，目前现有技术中也提供了一些在热水器中安装废水余热回收的装置的技术方案，以回收废水中的余热，达到节能减排的目的。

现有技术中，为了利用淋浴产生的废水，通常会设置用于收集废水的集水箱，该集水箱在使用一段时间后，不可避免地会沉积一些人体的代谢废物，容易滋生细菌。目前，需要人工定期对该集水箱进行清洗。在某些情况下，受到集水箱的结构、分布位置等条件的限制，一般用户无法对其进行清洗，需要专门的维护人员进行拆卸等操作后才能进行清洗。因此，整体上，目前带废水余热回收的装置的热水器用户使用体验不佳。

另外，现有技术中余热回收系统均未开始关注用户在使用过程中的操作习惯，当用户短时关闭用水时热泵系统将可能因为不存在蒸发器而导致热泵停机，或者由于系统中热源温度变化较大，而导致系统负荷发生剧烈变化而导致热泵系统压缩机进行的停机保护。

发明内容

本发明的目的是提供一种余热回收利用系统及其控制方法，能够实现自清洗，同时可以保证系统的稳定运行，防止出现频繁启停和系统的突变工况停机保护现象，不仅延长了系统的使用寿命，同时也大大提高了用户的使用体验。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种余热回收利用系统，包括：

用于输出热水的热水输出装置，所述热水输出装置设置有入水口和出水口；所述出水口连接有热水出水管；

热泵系统，其包括通过冷媒管路连通的蒸发器、压缩机、冷凝器，其中，所述蒸发器为第一余热回收部；所述冷凝器用于将自来水进水端流入的自来水加热升温后供入所述热水输出装置中；

能将所述出水口流出的水至少部分导向所述蒸发器的导流管道，所述导流管道上设置有控制其通断的开关阀；

用于获取用水识别信号的检测单元；

与所述压缩机电性连接并能根据所述用水识别信号控制所述开关阀的开合和所述压缩机运行的控制器。

进一步的，所述热水输出装置为设置有加热元件的水箱。

进一步的，还包括混水阀，所述混水阀具有用于进热水的热水进口和用于进自来水的冷水进口，所述热水出水管的出水端与所述混水阀的热水进口相连接。

进一步的，所述冷水进口连接有自来水进水管，所述检测单元为设置在所述热水出水管或者自来水进水管中的流量传感器。

进一步的，还包括第二余热回收部，所述导流管道导流出的水流过所述第一余热回收部和所述第二余热回收部，所述冷凝器用于将被所述第二余热回收部预热后的自来水加热升温后供入所述热水输出装置中。

进一步的，所述第二余热回收部至少部分位于所述第一余热回收部的上游，先于所述第一余热回收部与废水换热。

进一步的，还包括设置在所述热水出水管上的流量分配元件；所述流量分配元件具有与所述第二余热回收部的出口或自来水入口端连通的混水口。

进一步的，所述流量分配元件为水温电子控制或机械控制的三通部件，所述三通部件包含感温部，所述感温部通过所述热水输出装置出水水温或者所述流量分配元件出水水温，自动分配从所述第一余热回收部出口进入所述加热系统的水流量和流入所述三通部件的水流量。

进一步的，所述第二余热回收部的出口通过分流接头分别与所述流量分配元件的混水口和冷凝器相连通。

进一步的，所述系统还包括：设置在所述热水输出装置内或者所述热水出水管中的水温检测单元。

进一步的，所述热泵系统至所述入水口之间设置有供水管路，所述供水管路中设置有与所述控制器电性连接的水流检测单元。

进一步的，所述水箱和所述压缩机位于同一壳体内。

进一步的，所述水箱的容积为：8升至20升。

进一步的，所述出水口设置在所述水箱顶部，所述入水口设置在所述水箱的侧壁上，所述入水口至所述出水口的高度与所述出水口至所述水箱底部的高度比例范围为1/3-1/2。

一种余热回收利用系统的控制方法，包括：

启动热水输出装置，将热水输出装置中的水加热至预定温度；

在接收到表示用户开始用水的用水识别信号后间隔预定时长启动热泵系统；

在接收到表示用户停止用水的用水识别信号后开启开关阀，将所述出水口流出的水至少部分导向所述蒸发器；同时控制所述压缩机运行。

进一步的，所述控制所述压缩机运行包括：接收表示进入所述热水输出装置及流出所述热水输出装置的水温信号、流量信号中的至少一种；依据所述水温信号、流量信号及时间信号中至少一种或其组合调整所述热泵系统压缩机运行频率。

进一步的，所述控制方法还包括：

在预设时段内接收到表示用户继续用水的用水识别信号时关闭所述开关阀，调整所述压缩机的运行频率；

在预设时间后未接收到用户继续用水的用水信号，且达到预设时间时，关闭所述开关阀和所述压缩机。

进一步的，所述控制方法还包括：当所述系统连续运行一个或多个周期时段后，周期性开启所述开关阀。

由以上本申请实施方式提供的技术方案可见，通过能将所述出水口流出的水至少部分导向所述热泵系统的蒸发器(第一余热回收部)的导流管道，所述导流管道上设置有控制其通断的开关阀，控制器与所述压缩机电性连接并能根据所述用水识别信号控制所述开关阀的开合和热泵系统的压缩机运行，当检测装置获取到用户停止用水时，能通过导流管道连通热水输出装置，将热水导入回收盘与热泵蒸发器换热，由于热水与洗浴废水温度差异较小，因而热泵运行系统中不会出现过大的载荷突变，而导致热泵运行的意外停机保护，另外热泵系统也不会因为缺少热源而导致停止运行，所述导流管道也能够对余热回收部与废水接触的表面进行清洗，不仅延长了系统的使用寿命，同时也大大提高了用户的使用体验。

附图说明

图1是本申请一个实施方式提供的余热回收利用系统的结构示意图；

图2是本申请一个实施方式提供的余热回收利用系统的控制方法的步骤流程图。

附图标记说明：

热水输出装置1；水箱11；加热元件12；入水口13；出水口14；热水出水管2；第二余热回收部3；入口31；出口32；热泵系统4；蒸发器40；压缩机41；冷凝器42；流量分配元件5；混水口50；混水阀6；冷水进口61；热水进口62；三通接头7；自来水进水端A；导流管道8；开关阀80；检测单元9。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

本发明提供一种余热回收利用系统及其控制方法，能够对余热回收部与废水接触的表面进行清洗，同时配合检测单元可以保证系统的稳定运行，防止出现频繁启停现象，不仅延长了系统的使用寿命，同时也大大提高了用户的使用体验。

请参阅图1，本申请实施方式中提供的一种余热回收利用系统可以包括：用于输出热水的热水输出装置1，所述热水输出装置1设置有入水口13和出水口14；所述出水口14连接有热水出水管2；热泵系统4，其包括通过冷媒管路连通的蒸发器40、压缩机41、冷凝器42，其中，所述蒸发器40为第一余热回收部；所述冷凝器42用于将自来水进水端A流入的自来水加热升温后供入所述热水输出装置1中；能将所述出水口14流出的水至少部分导向所述蒸发器40的导流管道8，所述导流管道8上设置有控制其通断的开关阀80；用于获取用水识别信号的检测单元9；与所述压缩机41电性连接并能根据所述用水识别信号控制所述开关阀80的开合和所述压缩机41运行的控制器。

在本实施方式中，所述热水输出装置1一方面用于输出热水，另一方面该热水输出装置1具有用于存储少量热水的水箱11。具体的，所述热水输出装置1可以为具有加热功能的热水产生装置。当然，热水输出装置1也可以与热水源相连通，通过热水源向其提供热水。当所述热水输出装置1具有加热功能时，所述热水输出装置1可以为设置有加热元件12的水箱11。其中，所述加热元件12可以为电加热棒，当然，所述热水输出装置1还可以为其他形式。所述加热元件12也可以为其他形式，例如太阳能加热，空气能换热等等，具体的本申请在此并不作具体的限定。所述水箱11可以呈规则的中空圆柱形，当然，所述水箱11也可以为其他结构，本申请在此并不作具体的限定。

所述热水输出装置1上设置有入水口13和出水口14。其中，所述出水口14用于向热水出水管2提供热水，所述入水口13可以通过管路热泵系统4相连接，接收经热泵系统4加热的水。当所述热水输出装置1为设置有加热元件12的水箱11时，相应的，所述出水口14可以设置在该水箱11的顶部，具体的可以为设置在所述水箱11的顶壁或者靠近顶壁的位置，以便将水箱11中上部温度较高的水导出。所述入水口13可以设置在所述水箱11的侧壁上，处于所述水箱11的中上部。

所述热泵系统4可以包括：通过冷媒管路连通的蒸发器40、压缩机41、冷凝器42。其中，所述冷凝器42用于对所述出口32流出的至少部分水进行加热。所述蒸发器40作为第一余热回收部。当废水被导向蒸发器40时，蒸发器40可以吸收废水中的热量。所述冷凝器42用于将自来水进水端A流入的自来水加热升温后供入所述热水输出装置1中。具体的，所述冷凝器42的入口31端可以通过管路直接或者间接与自来水进水端A相连通。其中，间接连通的情况包括可以在自来水入水端与冷凝器42的入口31之间设置第二余热回收部3，通过第二余热回收部3将自来水预热后，供入所述冷凝器42进行加热。

当所述余热回收利用系统包括第二余热回收部3时，所述导流管道8导流出的水流过所述第一余热回收部和/或所述第二余热回收部3，所述冷凝器42用于将被所述第二余热回收部3预热后的自来水加热升温后供入所述热水输出装置1中。

在本实施方式中，所述热泵的蒸发器40作为第一余热回收部，该第一余热回收部可以为换热盘管的形式。所述第二余热回收部3的形式可以与第一余热回收部的形式类似，为换热盘管的形式，在本实施方式中，所述第二余热回收部3用于流通来自自来水进水端A供入余热回收利用系统的自来水。所述第二余热回收部3具有入口31和出口32，所述入口31用于作为自来水进水端A，所述出口32能用于输出所述自来水流经所述第二余热回收部3时与废水换热后的温水。

在本实施方式中，所述热泵系统4可以用于对流经所述第二余热回收部3余热后的至少部分温水进行加热的热泵系统4。具体的，从所述第二余热回收部3的出口32流出的被余热的温水可以分为两路，其中，一路进入所述热泵系统4进行加热。在某些情况下，例如水箱11中的水温较低时，也可能从所述第二余热回收部3的出口32流出的被余热的温水全部进入热泵系统4进行加热。

此外，从所述第二余热回收部3的出口32流出的被预热的温水可以全部进入所述热泵系统4进行加热，增大换热面积，提高换热效果。

在一个实施方式中，所述第二余热回收部3至少部分位于所述第一余热回收部的上游，先于所述第一余热回收部与废水换热。

在本实施方式中，由于所述第二余热回收部3的内部流通的是自来水，而所述第一余热回收部内流通的是热泵系统4中的冷媒，冷媒的温度远远低于自来水的温度。也就是说，自来水和废水温差较小，而冷煤和废水温差大，冷媒吸热的能力远远大于水。为了保证第二余热回收部3内的自来水能够吸收到废水中的热量，将至少部分流通有自来水的第二余热回收部3设置在所述第一余热回收部的上游。当废水的热量被所述第二余热回收部3中的自来水吸收掉一部分热量后，流经所述第一余热回收部时还可以进一步被第一余热回收部中的冷媒吸热。

在一个具体的应用场景中，所述余热回收利用系统可以在废水出口32的下方设置有接水盘。该接水盘可以将废水出口32流出的废水导入到第二余热回收部3和第一余热回收部中。例如对于淋浴的场景而言，可以在花洒的下方设置接水盘。该接水盘可以将花洒流出的废水导入到第二余热回收部3和第一余热回收部中。所述第二余热回收部3的尾端可以与第一余热回收部的首端相靠近，两者在同一平面上依次排布。另外，第二余热回收部3和第一余热回收部也可以部分交叉，例如，第二余热回收部3靠近尾端的换热管之间交错排布有第一余热回收部首端的换热管，另外由于冷媒在蒸发器40中基本处于等温蒸发的过程，因而至少冷媒流道内冷媒的流动形式可以为逆流或者顺流的形式。

在本实施方式中，所述导流管道8能将所述出水口14流出的水至少部分导向所述蒸发器40。具体的，其一端可以与热水出水管2相连接，另一端可以与所述蒸发器40相正对，从而将出水口14中流出的热水导入所述蒸发器40中，进而维持热泵系统在短暂关机状态下继续运行，热水流入用于收集临时废水以便与第一余热回收部、第二余热回收部3进行换热的回收装置内，由于热水与洗浴废水的温度差异较小，热泵系统在持续运行中不会存在较大的载荷突变，不会导致系统瞬间负荷急剧增加而引起的停机保护，进一步热水流经蒸发器40可以对蒸发器40的表面进行冲洗。由于所述出水口14流出的是热水，因此对蒸发器40进行冲洗时能够达到较佳的冲洗效果。在该导流管道8上可以设置有用于控制其通断的开关阀80。该开关阀80可以具有打开状态和闭合状态。当该开关阀80处于打开状态时，所述导流管道8导通；当该开关阀80处于关闭状态时，所述导流管道8处于关闭状态。一般的，所述导流管道8的管径小于余热回收利用系统中其他管路的管径，保证在该方案中水流量较小，只维持系统正常运行即可。

在本实施方式中，所述检测单元9用于获取用水识别信号。具体的，该检测单元9的形式可以为流量传感器，可以为温度传感器、湿度传感器中至少之一或者其组合，当然，该检测单元9还可以为其他形式，具体的本申请在此并不作具体的限定。其中，该用水识别信号能用于表示用户是否正在用水，具体的，该用水识别信号的具体形式可以根据检测单元9形式的不同而不同，本申请在此也不作具体的限定。该检测单元9可以根据具体形式和能够实现的功能的不同而确定其安装位置。

例如，当该检测单元9为流量传感器的形式时，通过流量的变化可以确定用户是否在用水。具体的，该流量传感器其可以设置在在该余热回收系统中的流经水流的水路循环系统中，其也可以设置在于该余热回收系统相连通的供水侧。在正常用水状态下，流量传感器检测到的流量一般是Q1以上，当用户停止用水时，检查到的流量一般为Q2以下，其中Q1大于Q2。

在一个实施方式中，所述冷水进口61连接有自来水进水管，所述检测单元9可以为设置在所述热水出水管2或者自来水进水管中的流量传感器。当所述检测单元9为设置在所述热水出水管2或者自来水进水管中的第一流量传感器时，可以分为两种情况。第一种情况：当所述流量传感器设置在所述冷水进水管或者设置在所述导流管道8与所述热水出水管2连通位置下游的热水出水管2中时，正常用水时，该流量传感器检测到的流量为Q1以上；当停止用水时，该流量传感器检测到的流量会减小，甚至减小为0。第二种情况，当流量传感器设置在所述导流管道8与所述热水出水管2连通位置上游的热水出水管2中时，正常用水时，由于导流管道8的管径会小于所述热水出水管2的管径以及系统中其他水流通道中的管径，正常用水时，该流量传感器检测到的流量为Q1以上，当停止用水时，当导流管道8导通后，少量的水会通过该导流管道8流通，该流量传感器检测到的流量为小流量的Q2。

在本实施方式中，所述控制器与所述压缩机41、开关阀80和所述检测单元9电性连接。所述控制器能够接收所述检测单元9获取的用水识别信号，并向所述压缩机41发送控制运行的控制信号以及向开关阀80发送打开或关闭的控制信号。

在一个实施方式中，所述余热回收利用系统还可以包括混水阀6，所述混水阀6具有用于进热水的热水进口62和用于进自来水的冷水进口61，所述热水出水管2的出水端与所述混水阀6的热水进口62相连接。

在实际应用时，该混水阀6的输出端用于和用水终端相连接。例如，在淋浴场景下，混水阀6可以为与花洒相连接，用于控制花洒处水流的通断和出水水温的调节。具体的，该混水阀6可以为手动调节的阀门，其具有用于进热水的热水进口62和用于进自来水的冷水进口61，所述热水出水管2的出水端与所述混水阀6的热水进口62相连接。用户使用时，可以根据实际需求，调节该混水阀6，改变热水进口62和冷水进口61的开度，调节出水水温。当然，所述混水阀6的形式还可以为其他形式，具体的，本申请在此并不作具体的限定。

在一个具体的应用场景下，用户在洗浴过程中，存在临时将用水终端(例如，混水阀6)关闭的情况。例如在擦沐浴乳期间，可能会将用水终端关闭，当混水阀6关闭后，此时一般热水器不再向外供水，检测单元9获得的检测信号发生变化。控制器可以根据检测单元9的变化情况，识别出用户已经停止用水，此时控制器控制导流管道8中的开关阀80打开，将热水出水管2中的热水通过导流管道8导向余热回收部，从而一方面可以对余热回收部进行热水冲洗，达到较佳的冲洗效果，另一方面可以防止系统在突变载荷和缺失热源条件下停止运行，热泵系统的压缩机41在关闭用户终端的用水阀一段时间内不存在频繁启停问题，保证了系统运行的稳定性。因为本申请中触发压缩机41的启动或停止信号可以为所述作为第一回收部的蒸发器40上是否流经有废水。当蒸发器40上没有废水流过时，该压缩机41会停止运行。

在本实施方式中，所述余热回收利用系统还可以包括：设置在所述热水输出装置1内或者所述热水出水管2中的用于获取温度信号的水温检测单元9。该水温检测单元9与所述控制器电性连接。所述控制器可以实时或者定时获取该水温检测单元9所检测到的表示所述热水输出装置1或热水出水管2中输出的热水温度信息。然后，控制器可以根据该温度信息适应性地调整压缩机41的运行频率，使得整个系统达到较佳地节能运行状态。

进一步的，所述热泵系统4至所述入水口13之间设置有供水管路，所述供水管路中设置有与所述控制器电性连接的第二流量传感器。通过在所述热泵系统4的冷凝器42至热水输出装置1的入水口13之间的供水管路中设置流量传感器，获取所述热泵系统4向热水输出装置1中供入的热水量信息。然后控制器通过接收该热水量信息后，或者进一步结合上述水温检测单元9检测到的温度信息，可以更进一步精确地对压缩机41的运行频率进行调节，从而使得整个系统达到较佳地节能运行状态。

在一个实施方式中，余热回收利用系统还包括设置在所述热水出水管2上的流量分配元件5；所述流量分配元件5具有与所述第二余热回收部3的出口32或自来水入口31端连通的混水口50。

所述流量分配元件5能够自动调节流入的热水和冷水的比例，使得输出的温度恒定，并且实时调整热泵运行的负载。具体的，所述流量分配元件5为水温电子控制或机械控制的三通部件。例如，所述三通部件包含感温部。所述感温部通过所述热水输出装置1出水水温或者所述流量分配元件5出水水温，自动分配从所述第二余热回收部3出口32进入所述热泵系统4的水流量和流入所述三通部件的水流量。其中，所述流量分配元件5还可以与控制器电性连接，所述控制器中可以存储有用于和所述感温部对比基准的目标温度。感温部通过测量获得的实际温度与该目标温度进行比较，以分配从所述第二余热回收部3出口32进入所述热泵系统4的水流量和流入所述三通部件的水流量。所述控制器可以随着外界环境温度的变化适应性地调节所述目标温度或者对应不同的环境温度设置多个目标温度，对应不同的环境温度，流量分配元件5可以输出匹配的温度，从而提高系统的智能性，提高用户的使用体验。具体的，当在环境温度较低的冬季，可以将该目标温度设定地相对较高；当在环境温度较高的夏季，可以将目标温度设定地相对较低。

在本实施方式中，所述热水输出装置1的水箱11使用时与热泵系统4和流量分配元件5配合，用于作为缓解出水温度波动的缓冲容器。在系统启动阶段，为了保证热泵系统4的正常运行，热泵系统4的压缩机41不能以过高的负载进行启动。假如压缩机41(定频或变频压缩机)瞬间载荷过大，可能会导致压缩机41工作异常，例如处于停机保护状态。也就是说，在系统启动阶段，压缩机41输出的载荷较小。此时，一般无法将流入热泵系统4的水加热至用户设定温度。此时，所述热水输出装置1作为热水源，保证系统中热泵系统4的压缩机41能够以较小的载荷软启动，同时又能向用户提供达到用户设定温度的水。在运行了一段时间后，热泵系统4从启动阶段过渡到正常运行状态后，压缩机41运行负载升高，热泵系统4具备较强的加热能力。此时热泵系统4作为主要提供热水的热源，即使水箱11中的水温已经降低到小于用户的设定温度，系统也可以稳定地向用户提供满足要求的热水。另外，在系统运行过程中，假如存在水压波动或者压缩机41异常造成水温波动较大，此时，由于热泵系统4加热的水流经该水箱11后才进入热水出水管2，因此可以将前后具有温差的水温进行混合后输出。综上可见，在本余热回收利用系统中，所述水箱11主要作为启动阶段的热水源，后续运行阶段主要作为水温波动的缓冲容器。因此，该水箱11的容积可以设置地相对较小。具体的，所述水箱11的容积可以为：8升至20升。相对于现有技术中，热水器中的水箱11普遍在50升以上时，能够大大缩小系统的整体体积，缩小安装空间。

在一个实施方式中，所述水箱11和所述压缩机41位于同一壳体内。一般的，为了对水箱11内被加热的水进行保温隔热，在水箱11的外部设置有外壳，所述外壳与所述水箱11之间设置有保温层。当所述压缩机41与所述水箱11位于同一壳体内时，所述压缩机41工作时产生的噪声可以被保温层所吸收，所述水箱11与水箱11内部的水也构成了噪音传递路径上的缓冲元件，也可以吸收压缩机41噪音。对于余热回收利用系统而言，其安装的位置很多都是在家中，使用时，当压缩机41的噪声较小时，非常有利于提高用户的使用体验。

在一个实施方式中，所述出水口14设置在所述水箱11顶部，所述入水口13设置在所述水箱11的侧壁上，所述入水口13至所述出水口14的高度与所述出水口14至所述水箱11底部的高度比例范围可以为1/3-1/2。

一般的，所述水箱11中的水在加热过程中，水温沿着重力方向分层分布并逐渐降低。而热泵系统4启动阶段，压缩机41频率较低，热泵系统4制热能力较弱，经热泵系统4加热后进入水箱11的水一般温度也较低，如果入水口13设置过高，则会导致从出水口14流出的水温度过低。当运行过程中，如果热泵系统4出现异常或者自来水水压出现波动，同样存在从经热泵系统4加热后进入水箱11的水温度偏低的情况，此时，也不适宜将入水口13设置过高。此外，当运行过程中，水箱11中原本存储的温度较高的热水已经被消耗，此时水箱11中的水温度可能已经接近用户的设定温度，甚至低于用户的设定温度时。而与此同时，热泵系统4正常运行，制热能力较佳，能够向水箱11提供温度较高的热水。在上述情况下，如果入水口13设置过低，则温度较高的水会流入水箱11的底部，并不能较佳地提高出水口14的出水水温。综上可见，入水口13的位置需要设置在合理的位置，才能保证系统的稳定运行，维持理想的出水水温。

在一个实施方式中，所述第二余热回收部3的出口32通过分流接头分别与所述流量分配元件5的混水口50和热泵系统4相连通。

在本实施方式中，所述第二余热回收部3的出口32流出的被预热的自来水可以分为两路，一路进入流量分配元件5的混水口50，另一路进入热泵系统4被进一步加热。其中，所述分流接头可以为三通接头7的形式，该三通接头7具有与第二余热回收部3的出口32连接的入水口，以及用于和流量分配元件5的混水口50连通的第一出水口，用于和所述热泵系统4连通的第二出水口。当被所述第二余热回收部3加热的自来水温水流经三通接头7后，配合流量分配元件5，可以将升温后的自来水自动分配，一路进入流量分配元件5的混水口50，与热水输出装置1出水口14流出的水进行混合后输出，剩下的一路进入热泵系统4再次升温，可以达到了最大限度的节能。本实施方式中，第二余热回收部3与热泵系统4中的第一余热回收部能够相互配合，实现最大限度地节能。

现有技术中，虽然对淋浴产生的废水已经进行了初步利用，但是采用的技术手段主要是：利用淋浴产生的废水对自来水进行预热，以及对蒸发器40中的冷媒进行预热。后续被预热的自来水通过冷水管路进入淋浴装置的冷水端口；另外一路被余热的自来水通过热水路管路进入储水箱11中进行加热，后续再进入淋浴装置的热水端口。由于现有技术中，冷水管路和热水管路是相互独立的，只有到用户终端位置，即直至淋浴装置处才进行汇合。一方面，其热泵系统4加热时，还是不能克服复杂的工况，不能保证提供给热水端口的水与冷水端口的水混合后始终维持在恒定的值，或者说维持在波动较小的范围内。

进一步的，由于现有技术中的热水管路与冷水管路相互独立没有关联，不存在相互配合，因此，相对于本申请中被第二余热回收部3余热的水可以进一步被热泵系统4加热的实施方式而言，其对热能的利用率较低，加热速度较慢，也无法实现由启动到稳定运行的直热模式自动转换。

本申请实施方式中提供的余热回收利用系统，通过设置具有缓冲功能的热水输出装置1，在其出水口14位置设置流量分配元件5，在其出水口14连接能对第二余热回收部3预热的至少部分温水进行加热的热泵系统4，使用时，该流量分配元件5可以实时调节，保证出水水流量依据情况实时调控分配。在启动阶段，该热水输出装置1作为热水来源，保证系统中热泵系统4的正常平缓软启动；在变工况时，例如水压波动导致流量变化时，可以所述热水输出装置1作为缓冲容器，将前后具有温差的水温进行混合后输出，以缓冲水温的变动，同时配合流量分配元件5，可以向用户提供恒温水，大大提高用户的使用体验。

进一步的，从第二余热回收部3的出口32流出的温水可以分流，流出的一部分温水进入热泵系统4进行二次加热，另一部分温水进入流量分配元件5的混水口50与热水输出装置1出水口14流出的热水进行混合，从而最大限定度地利用废水中的余热，并且在使用过程中由于经过一级余热回收部预热的温水被与水箱11分隔的动态换热单元冷凝器42加热，由于热泵系统的能效较高，此时可以实现直热的效果，同时降低了系统的能耗。

请参阅图2，本申请实施方式中提供的一种余热回收利用系统的控制方法可以包括如下步骤：

步骤S10：启动热水输出装置1，将热水输出装置1中的水加热至预定温度；

步骤S12：在接收到表示用户开始用水的用水识别信号后间隔预定时长启动热泵系统4；

步骤S14：在接收到表示用户停止用水的用水识别信号后开启开关阀80，将所述出水口14流出的水至少部分导向所述蒸发器40；同时控制所述压缩机41运行。

本实施方式中公开的余热回收利用系统的控制方法，其为结合上述余热回收利用系统中的各个部件后的具体展开，其可以实现本申请的上述余热回收利用系统实施方式并达到装置实施方式的技术效果。

在本实施方式中，在进入系统的启动阶段前，可以先预先启动热水输出装置1，将所述热水输出装置1中的水加热至预定温度。该预定温度可以根据用户的设定出水温度或者根据控制器中存储的温度进行相应的确定，当然，该预定温度还可以通过其他方式确定，本申请在此并不作具体的限定。一般的，该预定温度可以较高，高出用户设定的出水温度一个温度段。例如该预定温度可以为55摄氏度。

当没有接收到用水识别信号前，余热回收利用系统可以处于保温状态。另外，可以通过在热水输出装置1中设置温度检测单元9，实时检测热水输出装置1中的水温，当水温低于一定的温度时，可以启动热水输出装置1，对其内部的水进行重新加热。

当接收到用水识别信号时，可以间隔预定时长启动热泵系统4。具体的可以以预定频率启动压缩机41，并在所述预定频率的基础上逐渐增大压缩机41频率。由于热水输出装置1可以作为启动阶段的缓冲容器，向用户提供热水，因此，可以间隔预定时长后启动热泵系统4。该预定时长可以为0-10秒。并且，压缩机41在启动阶段可以以较低的频率启动，后续逐渐增大工作频率，以保证压缩机41平稳可靠运行。当然，本实施方式中所述的压缩机41为变频压缩机(然而定频压缩机配合流量调整部实现热水快速恢复或者系统稳定运行方案也可实现，但是其主要依靠水流和热源量调整来实现，在此不做详细说明)。

在本实施方式中，所述用水识别信号可以包括下述中的任意一种或其组合：流经余热回收部的水流信号，余热回收部上的温度信号，流经所述余热回收利用系统内的水流信号，或者接收到的用户开启信号。当然该用水识别信号还可以为其他形式，具体的，本申请在此并不作具体的限定。

具体的，在余热回收部处设置流量检测件，当检测到余热回收部上开始水流信号时，可以表示用户开始用水。此处所述的余热回收部可以包括第二余热回收部3、第一余热回收部中的至少一个。此外，还可以在余热回收部处设置温度检测件，当检测到余热回收部上有温度变化时，可以表示用户在用水。此外，对于所述余热回收利用系统而言，也可以在水流流经的管路中设置流量检测件，当检测到有水流信号时，同样可以表示用户在用水。当然，用水识别信号还可以通过其他方式获取和表示，具体的本申请在此并不作具体的限定。

在本实施方式中，所述余热回收利用系统中可以设置有用于检测系统水流量变化的检测单元9，该检测单元9可以将检测到的水流量变化信号实时或定时传输给控制器。当控制器接收到该所述余热回收利用系统内的水流量变化信号时判断：当所述系统的水流量增大且流入热泵系统4的水流量也增大时，增大热泵系统4压缩机41的运行频率；当所述系统的水流量减小且流入热泵系统4的水流量也增小时，减小所述热泵系统4压缩机41的运行频率，以保证系统平稳输出温度波动小的热水。

在一个实施方式中，所述检测单元9可以用于获取水流变化信号的流量传感器，所述控制器可以通过该流量传感器获取系统用水流量变化信号。具体控制时，当所述水流量增大时所述热水输出装置1输出热水，所述流量分配元件5增大进入热泵加热系统的水流量，所述控制器依据所述水流信号、水温信号或者时间信号至少一个信号增加所述热泵系统4的运行频率，所述热泵系统4输出更大能量补充恢复所述热水输出装置1的热水量；当所述水流量减小时所述热水输出装置1缓冲多余热水，所述流量分配元件5减小进入热泵加热系统的水流量，所述控制器依据所述水流信号、水温信号或者时间信号至少一个信号减小所述热泵系统4的运行频率，所述热泵系统4输出较小能量使所述热水输出装置1的热水量不至于过多，导致用户洗浴体验较差。

在本实施方式当时中，在接收到表示用户停止用水的用水识别信号后，开启开关阀80，将所述出水口14流出的水至少部分导向所述蒸发器40；同时控制所述压缩机41运行。具体的，当控制器接收到检测单元9检测到的表示用户停止用水的用水识别信号后，可以向所述开关阀80发送控制信号，开启所述开关阀80，所述导流管道8连通，将热水输出装置1输出的热水导向余热回收部，从而一方面可以对余热回收部进行热水冲洗，达到较佳的冲洗效果，另一方面可以防止压缩机41频繁启停，保证了系统运行的稳定性。

在一个实施方式中，控制器可以接收表示进入所述热水输出装置1及流出所述热水输出装置1的水温信号、流量信号中的至少一种；依据所述水温信号、流量信号及时间信号中至少一种或其组合调整所述热泵系统4压缩机41运行频率。

具体的，所述控制器可以接收表示进入所述热水输出装置1及流出所述热水输出装置1的水温信号、流量信号中的至少一种。当检测单元9直接获取的是热水输出装置1及流出所述热水输出装置1的水温信号、流量信号中的至少一种时，有利于准确确定系统的供热水能力，从而有利于控制器精确调整压缩机41的运行频率。具体的，所述控制器依据所述水温信号、流量信号及时间信号中至少一种或其组合调整所述热泵系统4压缩机41运行频率；所述控制器控制所述热泵系统4压缩机41运行频率维持不变或者调整。具体的调整情况，可以根据实际情况作多种设计变化，具体的，本申请在此并不作具体的限定。

在一个实施方式中，所述控制方法还可以包括：在预设时段内接收到表示用户继续用水的用水识别信号时，关闭所述开关阀80，调整所述压缩机41的运行频率在所述预设时间后未接收到表示用户继续用水的用水识别信号时，关闭所述开关阀80，和关闭所述压缩机41。

在本实施方式中，可以通过时间信号和水流信号相结合来控制所述开关阀80的开启或关闭。一般的，当开关阀80开启一定时段后，接收到表示用户用水的用水识别信号时，此时，可以将开关阀80关闭。

当开管阀开启的时间达到预定时间后，并且此时也没有接收到表示用户继续用水的用水识别信号，此时可以关闭所述开关阀80。此时可能用户已经用水结束了，可以逐渐降低压缩机41的频率直至关闭状态。

在一个实施方式中，所述水流检测单元9能继续获知是否存在用户用水需求；所述控制器还包含计时单元，其还可以存储有预设时间；当所述水流检测单元9探知到用户用水识别信号时，所述控制器关闭所述开关阀80，所述热泵系统4调整运行频率，保证所述余热回收系统稳定运行；当所述水流检测单元9未探知到用户用水识别信号时，所述控制器比较系统运行时间是否达到预设时间；当所述余热回收系统运行时间达到预设时间时，所述控制器关闭所述开关阀80，所述控制器停止所述热泵系统4，所述余热回收系统停止运行；当所述余热回收系统运行时间未达到预设时间时，所述热泵系统4调整运行频率，保证所述余热回收系统稳定运行。

在一个实施方式中，在所述余热回收利用系统运行过程中，所述控制方法还可以包括：当所述系统连续运行一个或多个周期时段后，周期性开启所述开关阀80。也就是说，可以利用该设置有开关阀80的导流管路对余热回收系统进行冲洗，使得余热回收利用系统具有自清洁功能。

在本实施方式中，可以通过结合机械结构调节和控制器控制，使得系统平稳输出温度波动小的热水，提高用户的使用体验。

在有些情况下，用户只是临时停止用水，例如在淋浴场景下，用户可能只是关闭混水阀6后进行涂抹清洁用品，该临时停止用水的时间较短，并且后续还有进一步的用水需求。如果此时直接控制压缩机41先关闭，后续有继续用水需求时再开启，会造成压缩机41的频繁启停，对压缩机41的使用寿命会产生的较大影响，会系统的平稳节能运行也会造成不利影响。

为了防止出现类似上述问题，本申请通过能将所述出水口14流出的水至少部分导向所述热泵系统4的蒸发器40(第一余热回收部)的导流管道8，所述导流管道8上设置有控制其通断的开关阀80，控制器与所述压缩机41电性连接并能根据所述用水识别信号控制所述开关阀80的开合和热泵系统4的压缩机41运行频率，能够对余热回收部与废水接触的表面进行清洗，同时配合检测单元9可以保证系统的稳定运行，防止出现频繁启停现象，不仅延长了系统的使用寿命，同时也大大提高了用户的使用体验。

进一步的，本申请通过在系统中设置流量分配元件5，在使用过程中水压出现波动为例：当水流量增大时，为了保证所述热水输出装置1输出热水水温恒定，所述流量分配元件5增大进入热泵系统4的水流量，控制器可以依据水流信号、水温信号或者时间信号至少一个信号增加所述热泵系统4的运行频率，所述热泵系统4输出更大能量补充恢复所述热水输出装置1的热水量；当所述水流量减小时所述热水输出装置1缓冲多余热水，所述流量分配元件5减小进入热泵系统4的水流量，所述控制器依据所述水流信号、水温信号或者时间信号至少一个信号减小所述热泵系统4的运行频率，所述热泵系统4输出较小能量使所述热水输出装置1的热水量不至于过多。综上，该余热回收利用系统及其控制方法能够自动适应复杂的实际变动工况，使得系统启动和运行稳定可靠，同时解决出水水温波动问题，大大提高用户的使用体验。

在本申请中，控制器可以按任何适当的方式实现。具体的，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该微处理器或处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)和嵌入微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)的形式，上述模块的例子包括但不限于以下微控制单元：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone LabsC8051F320。本领域技术人员也应当知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现所述控制器的功能以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制单元等形式来实现相同功能。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (17)

1.一种余热回收利用系统，其特征在于，包括：

用于输出热水的热水输出装置，所述热水输出装置设置有入水口和出水口；所述出水口连接有热水出水管；

热泵系统，其包括通过冷媒管路连通的蒸发器、压缩机、冷凝器，其中，所述蒸发器为第一余热回收部；所述冷凝器用于将自来水进水端流入的自来水加热升温后供入所述热水输出装置中；

能将所述出水口流出的水至少部分导向所述蒸发器的导流管道，所述导流管道上设置有控制其通断的开关阀；

用于获取用水识别信号的检测单元；

与所述压缩机电性连接并能根据所述用水识别信号控制所述开关阀的开合和所述压缩机运行的控制器；

在接收到表示用户停止用水的用水识别信号后开启开关阀，将所述出水口流出的水至少部分导向所述蒸发器；同时控制所述压缩机运行；

在预设时段内接收到表示用户继续用水的用水识别信号时关闭所述开关阀，调整所述压缩机的运行频率；

在预设时间后未接收到用户继续用水的用水信号，且达到预设时间时，关闭所述开关阀和关闭所述压缩机。

2.如权利要求1所述的余热回收利用系统，其特征在于，所述热水输出装置为设置有加热元件的水箱。

3.如权利要求1或2所述的余热回收利用系统，其特征在于，还包括混水阀，所述混水阀具有用于进热水的热水进口和用于进自来水的冷水进口，所述热水出水管的出水端与所述混水阀的热水进口相连接。

4.如权利要求3所述的余热回收利用系统，其特征在于，所述冷水进口连接有自来水进水管，所述检测单元为设置在所述热水出水管或者自来水进水管中的第一流量传感器。

5.如权利要求1或2所述的余热回收利用系统，其特征在于，还包括第二余热回收部，所述导流管道导流出的水流过所述第一余热回收部和所述第二余热回收部，所述冷凝器用于将被所述第二余热回收部预热后的自来水加热升温后供入所述热水输出装置中。

6.如权利要求5所述的余热回收利用系统，其特征在于，所述第二余热回收部至少部分位于所述第一余热回收部的上游，先于所述第一余热回收部与废水换热。

7.如权利要求5所述的余热回收利用系统，其特征在于，还包括设置在所述热水出水管上的流量分配元件；所述流量分配元件具有与所述第二余热回收部的出口或自来水入口端连通的混水口。

8.如权利要求7所述的余热回收利用系统，其特征在于，所述流量分配元件为水温电子控制或机械控制的三通部件，所述三通部件包含感温部，所述感温部通过所述热水输出装置出水水温或者所述流量分配元件出水水温，自动分配从所述第一余热回收部出口进入所述加热系统的水流量和流入所述三通部件的水流量。

9.如权利要求7所述的余热回收利用系统，其特征在于，所述第二余热回收部的出口通过分流接头分别与所述流量分配元件的混水口和冷凝器相连通。

10.如权利要求1所述的余热回收利用系统，其特征在于，所述系统还包括：设置在所述热水输出装置内或者所述热水出水管中的用于获取温度信号的水温检测单元。

11.如权利要求1或10所述的余热回收利用系统，其特征在于，所述热泵系统至所述入水口之间设置有供水管路，所述供水管路中设置有与所述控制器电性连接的第二流量传感器。

12.如权利要求2所述的余热回收利用系统，其特征在于，所述水箱和所述压缩机位于同一壳体内。

13.如权利要求2所述的余热回收利用系统，其特征在于，所述水箱的容积为：8升至20升。

14.如权利要求2所述的余热回收利用系统，其特征在于，所述出水口设置在所述水箱顶部，所述入水口设置在所述水箱的侧壁上，所述入水口至所述出水口的高度与所述出水口至所述水箱底部的高度比例范围为1/3-1/2。

15.一种基于权利要求1所述的余热回收利用系统的控制方法，其特征在于，包括：

启动热水输出装置，将热水输出装置中的水加热至预定温度；

在接收到表示用户开始用水的用水识别信号后间隔预定时长启动热泵系统；

在接收到表示用户停止用水的用水识别信号后开启开关阀，将所述出水口流出的水至少部分导向所述蒸发器；同时控制所述压缩机运行。

16.如权利要求15所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述压缩机运行包括：接收表示进入所述热水输出装置及流出所述热水输出装置的水温信号、流量信号中的至少一种；依据所述水温信号、流量信号及时间信号中至少一种或其组合调整所述热泵系统压缩机运行频率。

17.如权利要求15至16任一所述的余热回收利用系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：当所述系统连续运行一个或多个周期时段后，周期性开启所述开关阀。

Images