CN110822712B - 一种节能抑菌冷热水机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种节能抑菌冷热水机组，属于热水器技术领域。该机组包括热泵主机、热水箱、冷水箱；冷水箱和热水箱分别设有内置换热器和温度传感器，热水出口通过出水口电磁阀和出水三通分别接用水点和冷水箱的进水口；热泵主机包括压缩机、外置换热器、节流装置。本发明只要按需进行各阀的通断或换向以及其它受控件的启停控制，即可使冷水箱和热水箱中的储水均经过预定温度灭菌处理，并可保证冷水箱中的水温不至于过高，从而可以随时直接提供洁净抑菌的冷水和热水，切实满足医院、养老院等场所的特殊用水需求。

Description

一种节能抑菌冷热水机组

技术领域

本发明涉及一种冷热水机组，尤其是一种节能抑菌冷热水机组，属于热水器技术领域。

背景技术

目前，医院、护理中心、养老院等带有医疗性质机构的生活用水所参照的GB51039-2014《综合医院建筑设计规范》规范6.2.1规定：生活给水水质应符合现行国家标准《生活饮用水卫生标准》GB 5749的有关规定。然而，随着水资源污染的加剧，供水过程中普遍存在二次污染，原本在自来水厂处理合格的水经过输水管道后各种微生物、细菌及病毒难免超标。由于这些超标病菌对医疗机构抵抗力弱或伤口外露的生病人员、术后病人以及养老院的老年人等会产生不良影响，因此其生活用水需要进行洁净除菌处理。

据申请人了解，目前采用的病菌控制供水设备主要为紫外线杀菌和加氯消毒。然而实践表明，紫外杀菌消毒不彻底，而加氯杀菌难以控制引发附加毒性，而且这些现有设备均仅能提供冷水，无法直接提供舒适的生活热水，因此必须增设利用太阳能、热泵或电能加热的常规热水装置。常规细菌的生长环境温度约37℃，将水温加热到70℃以上即可消灭军团菌、大肠杆菌等大部分致病菌，从而有效灭菌或抑菌，虽然理论上上述热水装置可以提供满足需求的洁净灭菌热水，但其冷水供应均直接源自水源，因此不具有同时提供洁净灭菌冷热水的功能。

发明内容

本发明的目的在于:针对上述现有技术存在的问题，提出一种可以直接提供洁净抑菌冷热水的节能抑菌冷热水机组，从而满足医院、养老院等场所的特殊用水需求。

为了达到上述目的，本发明节能抑菌冷热水机组的基本技术方案为：包括热泵主机、热水箱、冷水箱；

所述冷水箱设有内置冷水箱换热器、进水口、冷水出口、第一温度传感器，所述热水箱设有内置热水箱换热器、自来水进水口、热水出口、第二温度传感器，所述热水出口通过出水口电磁阀、第三温度传感器接出水三通的第一口，所述出水三通的第二口和第三口分别接用水点和冷水箱的进水口；

所述热泵主机包括压缩机、外置换热器、节流装置，第一口、第二口、第三口、第四口分别连接压缩机出口、冷水箱换热器、第一三通第二口、第二三通第二口的四通换向阀；所述外置换热器的两端分别接第三三通的第一口和第三电动三通阀的第三口，所述第三三通的第二口和第三口分别接第一电动三通阀的第二口和第二电动三通阀的第二口，所述第三电动三通阀的第一口和第二口分别接第一三通的第一口和第二三通的第一口，所述第一电动三通阀的第一口和第三口分别接节流装置的一端和冷水箱换热器，所述第二电动三通阀的第一口和第三口分别接节流装置和热水箱换热器，所述第一三通的第三口接压缩机的吸气口，所述第二三通的第三口接热水箱换热器。

采用本发明后，只要按需进行各阀的通断或换向以及其它受控件的启停控制，即可使冷水箱和热水箱中的储水均经过预定温度灭菌处理，并可保证冷水箱中的水温不至于过高，从而可以随时直接提供洁净抑菌的冷水和热水，切实满足医院、养老院等场所的特殊用水需求。

实际运行时，由于控制装置的相应信号接收端分别接第一、第二、第三温度传感器的信号输出端、相应的控制输出端分别接第一、第二、第三电动三通阀以及压缩机、四通换向阀、出水口电磁阀、外置换热器旁换热风扇的受控端，因此可以根据接收的温度信号，控制压缩机的启停，四通换向阀、第一、第二、第三电子三通阀、出水口电磁阀的切换、通断等，具有至少如下循环状态；

冷水箱加热循环状态——所述压缩机和换热风扇启动、四通换向阀内的第四口和第三口导通，压缩机输出的高温高压冷媒气体经四通换向阀的第一口和第二口进入冷水箱换热器，成为中温高压冷媒液体后经第一电动三通阀的第三口和第一口、再经节流装置成为低温低压冷媒液体后，经第二电动三通阀的第一口和第二口、并经第三三通的第三口和第一口进入外置换热器，之后成为低温低压冷媒气体，经第三电动三通阀的第三口和第二口、并经过第二三通的第一口和第二口，由四通换向阀的第四口和第三口、并经第一三通的第二口和第三口进入压缩机吸气口，构成冷水箱加热循环；

冷水箱制冷停止、热水箱加热循环——所述压缩机和换热风扇启动，所述四通换向阀的第二口和第三口导通，压缩机输出的高温高压冷媒气体由四通换向阀的第一口和第四口，经第二三通的第二口和第三口，进入热水箱换热器，成为中温高压冷媒液体后，经第二电动三通阀的第三口和第一口，再通过节流装置成为低温低压冷媒液体，经第一电动三通阀的第一口和第二口、并经第三三通的第二口和第一口进入外置换热器，成为低温低压冷媒气体，经第三电动三通阀的第三口和第一口、并经过第一三通的第一口和第三口进入压缩机的吸气口，构成冷水箱制冷停止、热水箱加热循环；

热水箱加热停止、冷水箱制冷循环状态——所述压缩机和换热风扇启动，所述四通换向阀的第二口和第三口导通，压缩机输出的高温高压冷媒气体经四通换向阀的第一口和第四口，通过第二三通的第二口和第一口，经第三电动三通阀的第二口和第三口，进入外置换热器，成为中温高压的冷媒液体后，经第三三通的第一口和第三口至第二电动三通阀的第二口和第一口，再通过节流装置，成为低温低压冷媒液体后经第一电动三通阀的第一口和第三口，进入冷水箱换热器，成为低温低压冷媒气体后，再经四通换向阀的第二口和第三口、并通过第一三通的第二口和第三口，进入压缩机吸气口，构成热水箱加热停止、冷水箱制冷循环。

本发明进一步的完善是，还含有冷水箱制冷、热水箱制热循环状态——所述压缩机启动，所述四通换向阀的第二口和第三口导通，压缩机输出的高温高压冷媒气体由四通换向阀的第一口和第四口，经第二三通的第二口和第三口，进入热水箱换热器成为中温高压冷媒液体后，经第二电动三通阀的第三口和第一口，通过节流装置成为低温低压冷媒液体，再经第一电动三通阀的第一口和第三口进入冷水箱换热器，成为低温低压冷媒气体后，经四通换向阀的第二口和第三口、并经第一三通的第二口和第三口进入压缩机吸气口，构成冷水箱制冷、热水箱加热循环。在此过程中，外置换热器由于第一、第二电动三通阀的第二口均不导通，因此不参与冷媒的循环；结果，冷水箱作为蒸发器、热水箱作为冷凝器进行系统内部换热，实现热量互补，因此整个系统的能效显著提升。

附图说明

图1是本发明实施例一的机组构成结构示意图。

图2是图1实施例的冷水箱加热循环状态示意图。

图3是图1实施例的冷水箱制冷、热水箱制热循环状态示意图。

图4是图1实施例仅热水箱加热循环状态示意图。

图5是图1实施例仅冷水箱制冷循环状态示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的节能抑菌冷热水机组系统构成示意如图1所示，主要部件包括热泵主机1、热水箱2、冷水箱3、控制装置5。

冷水箱3设有内置冷水箱换热器3-1、进水口、冷水出口、第一温度传感器T1；热水箱2设有内置热水箱换热器2-1、自来水进水口、热水出口、第二温度传感器T2，该热水出口通过出水口电磁阀1-5（即M3）、第三温度传感器T3接出水三通1-12的第一口，该出水三通1-12的第二口和第三口分别接用水点和冷水箱3的进水口。当从热水箱出的热水温度T3＞70℃满足灭菌要求时，则出水口电磁阀M3开启，正常供水；若T3＜70℃，则出水口电磁阀M3关闭。

热泵主机1包括压缩机1-1、风侧换热器1-4、节流装置1-9（例如膨胀阀），第一口D、第二口C、第三口S、第四口E分别连接压缩机1-1出口、冷水箱换热器3-1、第一三通1-6（即F）第二口F2、第二三通1-8（即H）第二口H2的四通换向阀1-11；风侧换热器1-4的两端分别接第三三通1-10（即G）的第一口G1和第三电动三通阀1-7（即M4）的第三口C4，第三三通1-10的第二口G2和第三口G3分别接第一电动三通阀1-2（即M1）的第二口B1和第二电动三通阀1-3（即M2）的第二口B2，第三电动三通阀1-7的第一口A4和第二口B4分别接第一三通1-6的第一口F1和第二三通1-8的第一口H1；第一电动三通阀1-2的第一口A1和第三口C1分别接节流装置1-9的一端和冷水箱换热器3-1，第二电动三通阀1-3的第一口A2和第三口C2分别接节流装置1-9和热水箱换热器2-1；第一三通1-6的第三口F3接压缩机1-11吸气口，第二三通1-8的第三口H3接热水箱换热器2-1。

控制装置结构感测T1、T2和T3的温度，进而控制电动三通阀M1、M2和M4的方向、压缩机的启停、四通换向阀的方向。控制装置5的核心控制电路（参见201610988579.6、201810139648.5、201810364572.6、201810239785.6等专利文献，故不展开详述）接收温度传感器T1、T2、T3的温度信号，并控制设置于风侧换热器1-4旁的换热风扇4、压缩机1-1的启停，四通换向阀1-11、第一电子三通阀1-2、第二电子三通阀1-3、第三电子三通阀1-7、出水口电磁阀1-5的切换、通断等。

该机组运行时，具有如下循环状态：

图2所示的冷水箱加热循环状态主要用于初次使用或维护后的冷水箱加热除菌。此时控制压缩机1-1和换热风扇4启动、四通换向阀1-11内的第四口E和第二口C导通，压缩机1-1运行压缩的高温高压冷媒气体经四通换向阀1-11的第一口D和第二口C，进入冷水箱换热器3-1进行换热，加热冷水箱3内的水，冷媒成为中温高压冷媒液体后，经第一电动三通阀1-2的第三口C1和第一口A1，经节流装置1-9成为低温低压冷媒液体，经第二电动三通阀1-3的第一口A2和第二口B2、并经第三三通1-10的第三口G3和第一口G1进入风侧换热器1-4，之后冷媒成为低温低压冷媒气体，经第三电动三通阀1-7的第三口C4和第二口B4、并经过第二三通1-8的第一口H1和第二口H2，最后由四通换向阀1-11的第四口E和第三口S、并经第一三通1-6的第二口F2和第三口F3进入压缩机1-1吸气口，完成冷水箱加热循环。

图3所示的冷水箱制冷、热水箱制热循环状态用于日常运行中，当因冷水箱升温和热水箱降温、水温均不符合要求时，利用热泵将冷水箱制冷和热水箱制热。此时控制压缩机1-1启动、四通换向阀1-11的第二口C和第三口S导通，压缩机1-1运行压缩的高温高压冷媒气体由四通换向阀1-11的第一口D和第四口E，经第二三通1-8的第二口H2和第三口H3，进入热水箱换热器2-1进行换热，加热热水箱的水后，冷媒成为中温高压冷媒液体，经第二电动三通阀1-3的第三口C2和第一口A2，通过节流装置1-9成为低温低压冷媒液体，再经第一电动三通阀1-2的第一口A1和第二口C1进入冷水箱换热器3-1，将冷水箱中的水制冷，同时冷媒成为低温低压冷媒气体，经四通换向阀1-11的第二口C和第三口S、并经第一三通1-6的第二口F2和第三口F3进入压缩机吸气口，完成冷媒的冷水箱制冷、热水箱制热循环。在此过程中，风侧换热器1-4由于M1的第二口B1和M2的第二口B2均不导通，因此不参与冷媒的循环；结果，冷水箱作为蒸发器、热水箱作为冷凝器进行系统内部换热，实现热量互补，因此整个系统的能效显著提升。

图4所示的冷水箱制冷停止、热水箱加热循环用于日常运行中，当冷水箱温度已达到、而热水箱温度尚未达到设定温度时，热水箱需要风侧换热器作为吸热热源继续加热。此时控制压缩机1-1和换热风扇4启动，四通换向阀1-11的第二口C和第三口S导通，压缩机1-1运行压缩的高温高压冷媒气体由四通换向阀1-11的第一口D和第四口E，经第二三通1-8的第二口H2和第三口H3，进入热水箱换热器2-1进行换热，加热热水箱的水后，冷媒成为中温高压冷媒液体，经第二电动三通阀1-3的第三口C2和第一口A2，通过节流装置1-9成为低温低压冷媒液体，经第一电动三通阀1-2的第一口A1和第二口B1、并经第三三通1-10的第二口G2和第一口G1进入风侧换热器1-4，之后冷媒成为低温低压冷媒气体，经第三电动三通阀1-7的第三口C4和第一口A4、并经过第一三通1-6的第一口F1和第三口F3进入压缩机1-1吸气口，完成仅热水加热循环，直至热水箱的水温到达设定温度。在此过程中，冷水箱换热器3-1由于M1的第三口C1和冷媒管路不导通，因此不参与冷媒系统循环，热水箱作为冷凝器制热，风侧换热器作为蒸发器吸收空气中的热量，持续加热热水箱中的水。

图5所示的制热水停止、冷水箱制冷循环状态用于日常运行中，热水箱温度已达到、而冷水箱温度尚未达到设定温度时，冷水箱需要以风侧换热器作为蒸发器继续制冷。此时控制压缩机1-1和换热风扇4启动，四通换向阀1-11的第二口C和第三口S导通，压缩机1-1运行被压缩的高温高压冷媒气体经四通换向阀1-11的第一口D和第四口E，通过第二三通1-8的第二口H2和第一口H1，经第三电动三通阀1-7的第二口B4和第三口C4，进入风侧换热器1-4放热，成为中温高压的冷媒液体经第三三通1-10的第一口G1和第三口G3至第二电动三通阀1-3的第二口B2和第一口A2，再通过节流装置1-9成为低温低压冷媒液体，经第一电动三通阀1-2的第一口A1和第三口C1，进入冷水箱换热器3-1，将冷水箱3中的水制冷，同时冷媒成为低温低压冷媒气体，经四通换向阀1-11的第二口C和第三口S、并通过第一三通1-6的第二口F2和第三口F3口，进入压缩机吸气口，完成仅冷水箱制冷的冷媒循环。在此过程中，热水箱换热器2-1由于M2的第三口C和冷媒管路不导通，因此不参与冷媒系统循环，冷水箱3作为蒸发器、风侧换热器作为冷凝器向空气中释放热量，因此将冷水箱中的水制冷。

由此可见，本实施例的机组可以按需进行各受控件的自动控制，满足随时直接提供洁净抑菌的冷水和热水，满足特殊用水需求；以及利用热泵循环将冷水箱水温适当制冷和热水箱适当升温，即使热交换在机组内部相互进行的功能，因此能效显著提升。

除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。例如，冷水箱、热水箱、热泵主机可为集成式产品，也可以根据需要拆分设计；外置换热器可以是空气源换热器、水源换热器、地源换热器等等。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种节能抑菌冷热水机组，包括热泵主机(1)、热水箱(2)、冷水箱(3)，其特征在于：

所述冷水箱设有内置冷水箱换热器(3-1)、进水口、冷水出口、第一温度传感器(T1)，所述热水箱设有内置热水箱换热器(2-1)、自来水进水口、热水出口、第二温度传感器(T2)，所述热水出口通过出水口电磁阀(1-5)、第三温度传感器(T3)接出水三通(1-12)的第一口，所述出水三通(1-12)的第二口和第三口分别接用水点和冷水箱的进水口；

所述热泵主机包括压缩机(1-1)、外置换热器(1-4)、节流装置(1-9)，第一口(D)、第二口(C)、第三口(S)、第四口(E)分别连接压缩机出口、冷水箱换热器、第一三通(1-6)第二口(F2)、第二三通(1-8)第二口(H2)的四通换向阀(1-11)；所述外置换热器的两端分别接第三三通(1-10)的第一口(G1)和第三电动三通阀(1-7)的第三口，所述第三三通的第二口(G2)和第三口(G3)分别接第一电动三通阀(1-2)的第二口和第二电动三通阀(1-3)的第二口，所述第三电动三通阀的第一口和第二口分别接第一三通的第一口(F1)和第二三通的第一口(H1)，所述第一电动三通阀的第一口和第三口分别接节流装置的一端和冷水箱换热器，所述第二电动三通阀的第一口和第三口分别接节流装置和热水箱换热器，所述第一三通的第三口(F3)接压缩机的吸气口，所述第二三通的第三口(H3)接热水箱换热器。

2.根据权利要求1所述的节能抑菌冷热水机组，其特征在于：还含有控制装置，所述控制装置的相应信号接收端分别接第一、第二、第三温度传感器的信号输出端、相应的控制输出端分别接第一、第二、第三电动三通阀以及压缩机、四通换向阀、出水口电磁阀、外置换热器旁换热风扇的受控端。

3.根据权利要求1所述的节能抑菌冷热水机组，其特征在于具有至少如下循环状态；

冷水箱加热循环状态——所述压缩机(1-1)和换热风扇(4)启动、四通换向阀(1-11)内的第四口和第三口导通，压缩机输出的高温高压冷媒气体经四通换向阀的第一口和第二口进入冷水箱换热器，成为中温高压冷媒液体后经第一电动三通阀(1-2)的第三口和第一口、再经节流装置成为低温低压冷媒液体后，经第二电动三通阀(1-3)的第一口和第二口、并经第三三通(1-10)的第三口和第一口进入外置换热器，之后成为低温低压冷媒气体，经第三电动三通阀(1-7)的第三口和第二口、并经过第二三通(1-8)的第一口和第二口，由四通换向阀的第四口和第三口、并经第一三通(1-6)的第二口和第三口进入压缩机吸气口，构成冷水箱加热循环；

冷水箱制冷停止、热水箱加热循环——所述压缩机(1-1)和换热风扇(4)启动，所述四通换向阀(1-11)的第二口和第三口导通，压缩机输出的高温高压冷媒气体由四通换向阀的第一口和第四口，经第二三通(1-8)的第二口和第三口，进入热水箱换热器(2-1)，成为中温高压冷媒液体后，经第二电动三通阀(1-3)的第三口和第一口，再通过节流装置(1-9)成为低温低压冷媒液体，经第一电动三通阀(1-2)的第一口和第二口、并经第三三通(1-10)的第二口和第一口进入外置换热器(1-4)，成为低温低压冷媒气体，经第三电动三通阀(1-7)的第三口和第一口、并经过第一三通(1-6)的第一口和第三口进入压缩机的吸气口，构成冷水箱制冷停止、热水箱加热循环；

热水箱加热停止、冷水箱制冷循环状态——所述压缩机(1-1)和换热风扇(4)启动，所述四通换向阀(1-11)的第二口和第三口导通，压缩机输出的高温高压冷媒气体经四通换向阀的第一口和第四口，通过第二三通(1-8)的第二口和第一口，经第三电动三通阀(1-7)的第二口和第三口，进入外置换热器(1-4)，成为中温高压的冷媒液体后，经第三三通(1-10)的第一口和第三口至第二电动三通阀(1-3)的第二口和第一口，再通过节流装置(1-9)，成为低温低压冷媒液体后经第一电动三通阀(1-2)的第一口和第三口，进入冷水箱换热器(3-1)，成为低温低压冷媒气体后，再经四通换向阀的第二口和第三口、并通过第一三通(1-6)的第二口和第三口，进入压缩机吸气口，构成热水箱加热停止、冷水箱制冷循环。

4.根据权利要求3所述的节能抑菌冷热水机组，其特征在于：还含有冷水箱制冷、热水箱制热循环状态——所述压缩机(1-1)启动，所述四通换向阀(1-11)的第二口和第三口导通，压缩机输出的高温高压冷媒气体由四通换向阀的第一口和第四口，经第二三通(1-8)的第二口和第三口，进入热水箱换热器成为中温高压冷媒液体后，经第二电动三通阀(1-3)的第三口和第一口，通过节流装置(1-9)成为低温低压冷媒液体，再经第一电动三通阀(1-2)的第一口和第三口进入冷水箱换热器(3-1)，成为低温低压冷媒气体后，经四通换向阀的第二口和第三口、并经第一三通(1-6)的第二口和第三口进入压缩机吸气口，构成冷水箱制冷、热水箱加热循环。

5.根据权利要求1至4任一所述的节能抑菌冷热水机组，其特征在于：所述外置换热器为空气源换热器、水源换热器或地源换热器。

6.根据权利要求5所述的节能抑菌冷热水机组，其特征在于：所述节流装置为电子膨胀阀。

Images