CN114777176A - 一种绿色节能油烟余热回收系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种绿色节能油烟余热回收系统，包括油烟系统、循环水系统、热泵系统以及自来水系统；循环水系统用于回收油烟系统中高温油烟的余热，热泵系统用于吸收循环水系统中循环水的热量并对自来水系统中的自来水进行加热；还包括空调系统和切换管路系统，空调系统的室外机的换热器通过切换管路系统与循环水系统和自来水系统配合连接，空调系统的室外机的换热器与循环水系统中的循环水热交换或者与自来水系统中的自来水热交换；换热器与循环水热交换或者换热器与自来水热交换通过切换管路系统切换；实现在冬季时利用油烟余热为室内供暖，在夏季时利用室内热量制取生活热水，实现对室内降温的同时制取更多的生活热水，满足用户对生活热水的需求。

Description

一种绿色节能油烟余热回收系统及工作方法

技术领域

本发明涉及一种绿色节能油烟余热回收系统及工作方法，属于油烟余热回收技术领域。

背景技术

食物的制作方法包括煎、炒、烹、炸等等，制作时会产生大量的油烟，油烟中包含有水蒸气、复杂有机物、燃料燃烧微粒等等，其温度高达60℃，直接排至室外会对大气环境产生严重污染，同时造成能源浪费；目前对油烟的处理主要集中在污染物的治理上，在油烟余热回收方面的研究较少，每家每户的厨房、食堂厨房、饭店厨房等等都会产生大量的油烟，油烟量大、温度高，其中的余热没有回收利用就直接排放至室外，造成严重的能源浪费；而厨房中洗菜、洗碗等又需要大量的卫生热水，如若将油烟中的余热转换到生活用水中，节约能源的同时又能保护环境，是一个十分值得研究的领域。

传统油烟余热回收过程中，即使油烟已经在滤油器中进行了处理，但油烟中还含有大量复杂有机物、燃料燃烧微粒等等有害物质，油烟直接进入热泵系统会腐蚀蒸发器，对热泵系统的运行产生影响，导致热泵系统的使用寿命降低；蒸发器表面油污的积累也会导致其换热效率下降，进而影响油烟余热回收效率；

同时，建筑室内在冬季时需要采用空调系统供暖，在夏季时需要采用空调系统将室内的热量排出，在现有技术中，暂未发现在冬季时利用油烟余热对室内供暖的相关技术，也鲜少发现在夏季时利用室内的热量加热制取生活热水的相关技术。

发明内容

为了填补上述现有技术中的相关技术空白，本发明提供了一种绿色节能油烟余热回收系统，同时公开了所述油烟余热回收系统的工作方法；采用热泵系统加循环水系统的方式对油烟余热进行回收并用于加热制取生活热水，保证热泵系统的平稳运行，降低脏污油烟对热泵系统的影响；而且还可以实现在冬季时利用油烟余热为室内供暖，在夏季时利用室内的热量加热制取生活热水，实现对室内降温的同时制取更多的生活热水，满足用户对生活热水的需求。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种绿色节能油烟余热回收系统，包括油烟系统、循环水系统、热泵系统以及自来水系统；所述循环水系统用于回收油烟系统中高温油烟的余热，所述热泵系统用于吸收循环水系统中循环水的热量并对自来水系统中的自来水进行加热；

还包括空调系统和切换管路系统，所述空调系统的室外机的换热器通过切换管路系统与循环水系统和自来水系统配合连接，所述空调系统的室外机的换热器与循环水系统中的循环水热交换或者与自来水系统中的自来水热交换；换热器与循环水热交换或者换热器与自来水热交换通过切换管路系统切换。

作为本发明的进一步优选，所述空调系统的室外机具有换热箱体，所述室外机的换热器设置在换热箱体内部；所述换热箱体通过切换管路系统的切换串联至循环水系统中、串联至自来水系统中或者并联至自来水系统中；便于切换管路系统切换循环水或者自来水与换热器热交换。

作为本发明的进一步优选，所述切换管路系统包括第一管道、循环水副截止阀、第二管道、自来水副流量调节阀、第三管道、第一切换截止阀、第四管道、第二切换截止阀；

循环水系统的循环泵的出口端通过第一管道与换热箱体进口端连通，循环水副截止阀设置在第一管道上；

自来水系统的自来水水泵的出口端通过第二管道与换热箱体进口端连通，自来水副流量调节阀设置在第二管道上；

换热箱体的出口端通过第三管道与循环水系统的第一换热箱进口端连通，第一切换截止阀设置在第三管道上；

换热箱体的出口端通过第四管道与自来水系统的热水箱连通，第二切换截止阀设置在第四管道上。

作为本发明的进一步优选，所述自来水副流量调节阀是电动流量调节阀；

所述切换管路系统还包括温度传感器和PLC控制器，所述温度传感器设置在空调系统的室内机回风口处，所述温度传感器与PLC控制器通信连接，所述PLC控制器与电动流量调节阀电连接，所述PLC控制器根据温度传感器的输出信号控制电动流量调节阀的开度大小；空调系统在制冷工作时，初始时室内温度较高，因此空调系统的室外机的换热器的散发热量较高，PLC控制器根据温度传感器的输出信号控制电动流量调节阀的开度变大，使自来水流量增加，用以保证自来水对换热器的冷却效果，与换热器热交换之后的自来水升温变成生活热水流入自来水系统的热水箱中；随着室内温度变低后，空调系统的室外机的换热器的散发热量变低，PLC控制器根据温度传感器的输出信号控制电动流量调节阀的开度变小，使自来水流量减小；实现可以根据室内温度的变化来控制电动流量调节阀的开度大小，室内温度越高，电动流量调节阀的开度越大。

作为本发明的进一步优选，所述换热箱体是圆柱形筒体结构，换热箱体的一端设置进口，另一端设置出口，空调系统的室外机的换热器设置在换热箱体内部，换热器的铜管在换热箱体侧壁处穿出并与换热箱体侧壁之间焊接密封连接；换热器与换热箱体集成在一起形成模块化，便于后期维护。

作为本发明的进一步优选，位于换热箱体内部的换热器的铜管盘绕形成多棱柱状结构，多棱柱状结构换热器的轴线与换热箱体的轴线重合，多棱柱状结构换热器上相邻两个棱柱之间构成换热流体的流动通道；在多棱柱状结构换热器的两端轴心处分别设置锥形端盖；多棱柱状结构换热器沿换热箱体长度方向延伸布置，与流体的流动方向一致，便于流体流动；朝向换热箱体进口的锥形端盖用于对进入换热箱体内部的流体进行导流，朝向换热箱体出口的锥形端盖用于对流出换热箱体内部的流体进行导流。

作为本发明的进一步优选，多棱柱状结构换热器中相邻两个棱柱之间连接有多个导热翅片，多个导热翅片相互平行，相邻两个导热翅片之间的间隙构成换热流体的流动通道；增加换热器与流体的接触面，增加换热器的换热面积，提高换热器的换热效率，同时对换热流体具有导流作用。

作为本发明的进一步优选，在换热箱体的进口处可拆卸连接有过滤装置；用以过滤流体，避免流体中的杂质进入换热箱体内部。

一种绿色节能油烟余热回收系统的工作方法，具体如下：

空调系统制热工作时，切换管路系统切换使换热箱体串联至循环水系统中；循环水系统工作后，油烟系统中高温油烟与循环水系统中的循环水热交换，换热后的循环水依次流过换热箱体和第一换热箱，空调系统的室外机的换热器与换热箱体内部流过的循环水热交换，空调系统的室外机的换热器换得热量用于给室内供暖；

空调系统制冷工作时，切换管路系统切换使换热箱体串联或者并联至自来水系统中；自来水系统工作后，自来水系统中的自来水流过换热箱体，空调系统的室外机的换热器与换热箱体内部流过的自来水热交换，空调系统的室外机的换热器散发热量用于给室内制冷，并且空调系统的室外机的换热器散发热量用于给自来水加热，加热后的自来水流入自来水系统的热水箱中。

作为本发明方法的进一步优选，空调系统制热工作时，热泵系统和自来水系统启动工作或停止工作；若热泵系统和自来水系统启动工作，则循环水系统中的循环水与换热箱体内部的换热器换热后，再与第一换热箱内部的热泵系统的蒸发器换热；此时，循环水的热量即可以被空调系统吸收用于给室内供暖，还可以被热泵系统吸收用于给自来水加热；若热泵系统和自来水系统停止工作，则循环水系统中的循环水只与换热箱体内部的换热器换热，不与第一换热箱内部的热泵系统的蒸发器换热；此时，循环水的热量只会被空调系统吸收用于给室内供暖；

空调系统制冷工作时，循环水系统和热泵系统启动工作或停止工作；若循环水系统和热泵系统启动工作，则油烟系统中高温油烟与循环水系统中的循环水热交换，换热后的循环水流过第一换热箱；循环水系统中的循环水与第一换热箱内部的热泵系统的蒸发器换热；此时，循环水的热量被热泵系统吸收用于给自来水加热，从而实现与空调系统配合同步制取生活热水；若循环水系统和热泵系统停止工作，则只有空调系统利用室内的热量加热制取生活热水。

本发明的有益之处在于：

（1）本发明在热泵系统与油烟系统之间设置循环水系统，使热泵系统与油烟不直接接触，保证高效换热的同时还有效避免了油烟直接参与热泵系统工作，油烟不会对热泵系统产生腐蚀作用，高效回收油烟余热的同时热泵系统不会受到脏污油烟的影响；实现采用热泵系统加循环水系统的方式对油烟余热进行回收并用于加热制取生活热水，保证热泵系统的平稳运行，降低脏污油烟对热泵系统的影响；

（2）本发明加入了空调系统，实现在冬季时利用油烟余热为室内供暖，在夏季时利用室内的热量加热制取生活热水，实现对室内降温的同时制取更多的生活热水，满足用户对生活热水的需求。

附图说明

图1是本发明各系统之间的连接关系示意图；

图2是本发明热泵系统和空调系统的制冷剂循环过程压焓图；

图3是本发明空调系统的室外机的换热箱体结构示意图；

图4是图3中换热箱体进口端的内部结构示意图；

图中附图标记的含义：

1-第一换热箱，2-第二换热箱，3-第一管道，4-循环水副截止阀，5-第二管道，6-自来水副流量调节阀，7-第三管道，8-第一切换截止阀，9-第四管道，10-第二切换截止阀，11-烟道，12-油烟风机，13-油烟净化器，14-排油口，15-油水收集器，21-循环水管道，22-循环泵，23-翅片管换热器，24-循环水主截止阀，31-热泵制冷剂管道，32-蒸发器，33-干燥过滤器，34-热泵压缩机，35-冷凝器，36-热泵节流阀，37-气液分离器，40-热水出水管道，41-自来水管道，42-自来水水泵，43-自来水主流量调节阀，44-热水箱，45-热水泵，46-热水流量调节阀，47-用户侧温度计，48-自来水侧流量计，49-自来水侧温度计，50-电加热器，51-空调制冷剂管道，52-室内机，53-空调节流阀，54-室外机，55-四通换向阀，56-空调压缩机，57-换热器，58-锥形端盖，59-导热翅片，60-换热箱体。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

如图1-4所示，本实施例是一种绿色节能油烟余热回收系统，包括油烟系统、循环水系统、热泵系统以及自来水系统；循环水系统用于回收油烟系统中高温油烟的余热，热泵系统用于吸收循环水系统中循环水的热量并对自来水系统中的自来水进行加热；

各个系统的具体结构如下：

油烟系统包括烟道11，烟道11一端与油烟风机12连通，烟道11另一端与油烟净化器13连通；

循环水系统包括循环水管道21、循环泵22、第一换热箱1和翅片管换热器23，循环泵22、第一换热箱1和翅片管换热器23通过循环水管道21依次连通形成闭环循环回路；翅片管换热器23设置在油烟风机12与油烟净化器13之间的烟道11中；在循环泵22与第一换热箱1之间的循环水管道21上设置循环水主截止阀24；与翅片管换热器23对应的烟道11底部设置漏斗状结构，在漏斗状结构的底部设置排油口14，在排油口14处设置油水收集器15；油烟与翅片管换热器23换热冷却降温后凝结出大量的油水，油水通过排油口14排入油水收集器15中，油烟降温后再经过油烟净化器13，而非高温油烟直接进入油烟净化器13，可以减轻油烟净化器13的负担；实现在减轻后端油烟净化器13工作压力的同时，有效降低对环境空气的污染；烟道11中油烟的流动方向与翅片管换热器23中循环水的流动方向相反；使翅片管换热器23中的低温循环水首先与低温油烟接触，进而使翅片管换热器23中的循环水逐渐被加热，循环水的温度逐渐递增，减少循环水在流动时的热量损失；

热泵系统包括热泵制冷剂管道31、蒸发器32、热泵压缩机34、冷凝器35、热泵节流阀36、气液分离器37以及热泵制冷剂管道31内的制冷剂；蒸发器32、热泵压缩机34、冷凝器35、热泵节流阀36和气液分离器37通过热泵制冷剂管道31依次连通形成闭环循环回路；蒸发器32设置在第一换热箱1内部；热泵系统还包括干燥过滤器33，干燥过滤器33设置在蒸发器32和热泵压缩机34之间的热泵制冷剂管道31上，从蒸发器32出来的制冷剂气体中含有部分液体，这部分液体直接进入热泵压缩机34的话会损坏热泵压缩机34，所以需要在蒸发器32和热泵压缩机34之间设置一台干燥过滤器33，用以除去制冷剂气体中含有的部分液体；

自来水系统包括依次连通的自来水管道41、自来水水泵42、自来水主流量调节阀43、第二换热箱2、热水箱44、热水泵45、热水流量调节阀46和热水出水管道40；热泵系统的冷凝器35设置在第二换热箱2内部；在第二换热箱2的进口端、热水箱44的进口端分别设置自来水侧温度计49，用于监测相应位置的自来水温度；在第二换热箱2的进口端还设置有自来水侧流量计48，用于监测进入第二换热箱2内部的自来水流量；热水出水管道40上设置用户侧温度计47，用于监测热水的出水温度；在热水箱44中设置有电加热器50，用以作为应急辅助热源使用；

本实施例还包括空调系统和切换管路系统，其中空调系统包括空调制冷剂管道51、室内机52、空调节流阀53、室外机54、四通换向阀55、空调压缩机56以及空调制冷剂管道51内的制冷剂，室内机52、空调节流阀53、室外机54、四通换向阀55和空调压缩机56通过空调制冷剂管道51依次连通形成闭环循环回路；

空调系统的室外机54的换热器57通过切换管路系统与循环水系统和自来水系统配合连接，空调系统的室外机54的换热器57与循环水系统中的循环水热交换或者与自来水系统中的自来水热交换；换热器57与循环水热交换或者换热器57与自来水热交换通过切换管路系统切换；冬季时，换热器57与循环水热交换，到了夏季之后，通过切换管路系统切换，使换热器57与自来水热交换；再次回到冬季之后，再通过切换管路系统切换，使换热器57与循环水热交换。

本实施例中，空调系统的室外机54具有换热箱体60，室外机54的换热器57设置在换热箱体60内部；换热箱体60通过切换管路系统的切换串联至循环水系统中、串联至自来水系统中或者并联至自来水系统中；便于切换管路系统切换循环水或者自来水与换热器57热交换。

本实施例中，切换管路系统包括第一管道3、循环水副截止阀4、第二管道5、自来水副流量调节阀6、第三管道7、第一切换截止阀8、第四管道9、第二切换截止阀10；

循环水系统的循环泵22的出口端通过第一管道3与换热箱体60进口端连通，循环水副截止阀4设置在第一管道3上；

自来水系统的自来水水泵42的出口端通过第二管道5与换热箱体60进口端连通，自来水副流量调节阀6设置在第二管道5上；

换热箱体60的出口端通过第三管道7与循环水系统的第一换热箱1进口端连通，第一切换截止阀8设置在第三管道7上；

换热箱体60的出口端通过第四管道9与自来水系统的热水箱44连通，第二切换截止阀10设置在第四管道9上。

本实施例中，自来水副流量调节阀6是电动流量调节阀；切换管路系统还包括温度传感器和PLC控制器，温度传感器设置在空调系统的室内机52回风口处，温度传感器与PLC控制器通信连接，PLC控制器与电动流量调节阀电连接，PLC控制器根据温度传感器的输出信号控制电动流量调节阀的开度大小；空调系统在制冷工作时，初始时室内温度较高，因此空调系统的室外机54的换热器57的散发热量较高，PLC控制器根据温度传感器的输出信号控制电动流量调节阀的开度变大，使自来水流量增加，用以保证自来水对换热器57的冷却效果，与换热器57热交换之后的自来水升温变成生活热水流入自来水系统的热水箱44中；随着室内温度变低后，空调系统的室外机54的换热器57的散发热量变低，PLC控制器根据温度传感器的输出信号控制电动流量调节阀的开度变小，使自来水流量减小；实现可以根据室内温度的变化来控制电动流量调节阀的开度大小，室内温度越高，电动流量调节阀的开度越大。

本实施例中，换热箱体60是圆柱形筒体结构，换热箱体60的一端设置进口，另一端设置出口，空调系统的室外机54的换热器57设置在换热箱体60内部，换热器57的铜管在换热箱体60侧壁处穿出并与换热箱体60侧壁之间焊接密封连接；换热器57与换热箱体60集成在一起形成模块化，便于后期维护；位于换热箱体60内部的换热器57的铜管盘绕形成多棱柱状结构，多棱柱状结构换热器57的轴线与换热箱体60的轴线重合，多棱柱状结构换热器57上相邻两个棱柱之间构成换热流体的流动通道；在多棱柱状结构换热器57的两端轴心处分别设置锥形端盖58；多棱柱状结构换热器57沿换热箱体60长度方向延伸布置，与流体的流动方向一致，便于流体流动；朝向换热箱体60进口的锥形端盖58用于对进入换热箱体60内部的流体进行导流，朝向换热箱体60出口的锥形端盖58用于对流出换热箱体60内部的流体进行导流。

本实施例在多棱柱状结构换热器57中相邻两个棱柱之间连接有多个导热翅片59，多个导热翅片59相互平行，相邻两个导热翅片59之间的间隙构成换热流体的流动通道；增加换热器57与流体的接触面，增加换热器57的换热面积，提高换热器57的换热效率，同时对换热流体具有导流作用。

实际应用时，在换热箱体60的进口处可拆卸连接有过滤装置；用以过滤流体，避免流体中的杂质进入换热箱体60内部。

基于上述实施例的一种绿色节能油烟余热回收系统的工作方法，具体如下：

空调系统制热工作时，切换管路系统切换使换热箱体60串联至循环水系统中；循环水系统工作后，油烟系统中高温油烟与循环水系统中的循环水热交换，换热后的循环水依次流过换热箱体60和第一换热箱1，空调系统的室外机54的换热器57与换热箱体60内部流过的循环水热交换，空调系统的室外机54的换热器57换得热量用于给室内供暖；

空调系统制冷工作时，切换管路系统切换使换热箱体60串联或者并联至自来水系统中；自来水系统工作后，自来水系统中的自来水流过换热箱体60，空调系统的室外机54的换热器57与换热箱体60内部流过的自来水热交换，空调系统的室外机54的换热器57散发热量用于给室内制冷，并且空调系统的室外机54的换热器57散发热量用于给自来水加热，加热后的自来水流入自来水系统的热水箱44中。

在冬季空调系统制热工作时，热泵系统和自来水系统可以根据实际情况启动工作或停止工作；若热泵系统和自来水系统启动工作，则循环水系统中的循环水与换热箱体60内部的换热器57换热后，再与第一换热箱1内部的热泵系统的蒸发器32换热；此时，循环水的热量即可以被空调系统吸收用于给室内供暖，还可以被热泵系统吸收用于给自来水加热；若热泵系统和自来水系统停止工作，则循环水系统中的循环水只与换热箱体60内部的换热器57换热，不与第一换热箱1内部的热泵系统的蒸发器32换热；此时，循环水的热量只会被空调系统吸收用于给室内供暖；

在夏季空调系统制冷工作时，循环水系统和热泵系统可以根据实际情况启动工作或停止工作；若循环水系统和热泵系统启动工作，则油烟系统中高温油烟与循环水系统中的循环水热交换，换热后的循环水流过第一换热箱1；循环水系统中的循环水与第一换热箱1内部的热泵系统的蒸发器32换热；此时，循环水的热量被热泵系统吸收用于给自来水加热，从而实现与空调系统配合同步制取生活热水；若循环水系统和热泵系统停止工作，则只有空调系统利用室内的热量加热制取生活热水。

本实施例各系统的工作过程及原理如下：

油烟系统中，厨房产生的高温油烟在油烟风机12的作用下进入烟道11，经过烟道11内的翅片管换热器23时，与翅片管换热器23内的循环水换热，高温油烟将热量传递给循环水，冷却降温后的油烟会凝结出大量的油水，油水通过排油口14排入油水收集器15中，冷却降温后的油烟经过油烟净化器13处理后，排入大气；在此系统中，高温油烟的流动方向与循环水的流动方向相反。

循环水系统中，循环水在翅片管换热器23内与烟道11中的高温油烟换热，低温循环水吸收高温油烟热量后变成高温循环水，高温循环水在循环泵22的作用下进入第一换热箱1，并与第一换热箱1内部的蒸发器32换热，将热量传递给蒸发器32内部的制冷剂，冷却后的低温循环水离开第一换热箱1，再次进入翅片管换热器23内，继续吸收高温油烟的热量，在第一换热箱1内，循环水的流动方向与蒸发器32中制冷剂的流动方向相反。

热泵系统中，热泵系统内的制冷剂在压焓图上的循环过程如图2中的a-b-c-d-a所示，其中，d-a表示蒸发器32内制冷剂的变化过程，a-b表示热泵压缩机34内制冷剂的变化过程，b-c表示冷凝器35内制冷剂的变化过程，c-d表示热泵节流阀36内制冷剂的变化过程；

低温低压的制冷剂液体（d点状态）在蒸发器32内吸收了循环水传递过来的热量，蒸发成了低温低压的制冷剂气体（a点状态），低温低压的制冷剂气体（a点状态）被热泵压缩机34压缩成高温高压的制冷剂气体（b点状态），从热泵压缩机34出来的高温高压制冷剂气体（b点状态）流入冷凝器35，将热量传递给第二换热箱2内流过冷凝器35的低温自来水；释放热量后，高温高压制冷剂气体（b点状态）凝结成高温高压的制冷剂液体（c点状态），从冷凝器35出来的高温高压制冷剂液体（c点状态）经过热泵节流阀36的节流，转变为低温低压的气液混合体（d点状态），低温低压的气液混合体（d点状态）经过气液分离器37分离，气液分离器37分离出来的低温低压制冷剂液体再次进入蒸发器32开始下一个循环；实际过程中，从蒸发器32出来的制冷剂气体中含有部分制冷剂液体，这部分制冷剂液体直接进入热泵压缩机34的话会损坏热泵压缩机34，所以需要在蒸发器32和热泵压缩机34之间设置一台干燥过滤器33除去制冷剂液体。

空调系统在冬季制热工作时，空调系统内的制冷剂流向如图1中空调系统处的空心小箭头所示，空调系统内的制冷剂在压焓图上的循环过程如图2中的a’-b’-c’-d’-a’所示，其中，d’-a’表示室外机54内制冷剂的变化过程，a’-b’表示空调压缩机56内制冷剂的变化过程，b’-c’表示室内机52内制冷剂的变化过程，c’-d’表示空调节流阀53内制冷剂的变化过程；

室外机54内低温低压的制冷剂液体（d’点状态）吸收循环水传递过来的热量，蒸发成了低温低压的制冷剂气体（a’点状态），低温低压的制冷剂气体（a’点状态）被空调压缩机56压缩成高温高压的制冷剂气体（b’点状态），从空调压缩机56出来的高温高压的制冷剂气体（b’点状态）流过室内机52，将热量传递给流经室内机52的室内空气，释放热量后，高温高压的制冷剂气体（b’点状态）凝结成高温高压的制冷剂液体（c’点状态），从室内机52出来的高温高压的制冷剂液体（c’点状态）经过空调节流阀53的节流，转变为低温低压的气液混合体（d’点状态），低温低压的气液混合体（d’点状态）再次进入室外机54开始下一个循环。

空调系统在夏季制冷工作时，空调系统内的制冷剂流向与冬季制热工作时相反，空调系统内的制冷剂流向如图1中空调系统处的实心小箭头所示，但空调系统内的制冷剂在压焓图上的循环过程与冬季制热工作时相同，均以a’-b’-c’-d’-a’表示，但是不同的是，d’-a’表示室内机52内制冷剂的变化过程，a’-b’表示空调压缩机56内制冷剂的变化过程，b’-c’表示室外机54内制冷剂的变化过程，c’-d’表示空调节流阀53内制冷剂的变化过程；

室内空气流过室内机52，将热量传递给流经室内机52的低温低压的制冷剂液体，低温低压的制冷剂液体吸收室内空气热量后，蒸发成了低温低压的制冷剂气体，低温低压的制冷剂气体进入空调压缩机56，被空调压缩机56压缩成高温高压的制冷剂气体，从空调压缩机56出来的高温高压的制冷剂气体流过室外机54，将热量传递给流经室外机54的自来水，释放热量后，高温高压的制冷剂气体凝结成高温高压的制冷剂液体，从室外机54出来的高温高压的制冷剂液体经过空调节流阀53的节流，转变为低温低压的气液混合体，低温低压的气液混合体再次进入室内机52开始下一个循环。

本实施例的平常工作状态如下：

切换管路系统的循环水副截止阀4、第一切换截止阀8、自来水副流量调节阀6和第二切换截止阀10关闭；循环水系统的循环水主截止阀24开启，自来水系统的自来水主流量调节阀43开启；

空调系统不工作，循环水系统工作后，油烟系统中高温油烟与循环水系统中的循环水热交换，换热后的循环水流过第一换热箱1；热泵系统和自来水系统启动工作，热泵系统的蒸发器32与第一换热箱1内部流过的循环水热交换，吸收循环水的热量，低温自来水在自来水水泵42的作用下流入第二换热箱2，与第二换热箱2内部热泵系统的冷凝器35换热，吸收冷凝器35中制冷剂的热量，转化为高温自来水，然后流入并储存到热水箱44中，再经过用户侧热水泵45送至用户；此时，循环水系统回收的油烟余热只会被热泵系统吸收用于给自来水加热。

本实施例在冬季时的第一种工作状态如下：

切换管路系统的循环水副截止阀4和第一切换截止阀8开启，自来水副流量调节阀6和第二切换截止阀10关闭；循环水系统的循环水主截止阀24关闭，自来水系统的自来水主流量调节阀43开启；此时换热箱体60串联至循环水系统中；

空调系统制热工作，循环水系统工作后，油烟系统中高温油烟与循环水系统中的循环水热交换，换热后的循环水依次流过换热箱体60和第一换热箱1；空调系统的室外机54的换热器57与换热箱体60内部流过的循环水热交换，空调系统的室外机54的换热器57换得热量用于给室内供暖；与此同时，热泵系统和自来水系统启动工作，热泵系统的蒸发器32与第一换热箱1内部流过的循环水热交换，吸收循环水的热量，低温自来水在自来水水泵42的作用下流入第二换热箱2，与第二换热箱2内部热泵系统的冷凝器35换热，吸收冷凝器35中制冷剂的热量，转化为高温自来水，然后流入并储存到热水箱44中，再经过用户侧热水泵45送至用户；此时，循环水系统回收的油烟余热即可以被空调系统吸收用于给室内供暖，还可以被热泵系统吸收用于给自来水加热。

本实施例在冬季时的第二种工作状态如下：

切换管路系统的循环水副截止阀4和第一切换截止阀8开启，自来水副流量调节阀6和第二切换截止阀10关闭；循环水系统的循环水主截止阀24关闭，自来水系统的自来水主流量调节阀43关闭；此时换热箱体60串联至循环水系统中；

空调系统制热工作，循环水系统工作后，油烟系统中高温油烟与循环水系统中的循环水热交换，换热后的循环水依次流过换热箱体60和第一换热箱1；空调系统的室外机54的换热器57与换热箱体60内部流过的循环水热交换，空调系统的室外机54的换热器57换得热量用于给室内供暖；与此同时，热泵系统和自来水系统停止工作；此时，循环水系统回收的油烟余热只会被空调系统吸收用于给室内供暖。

本实施例在夏季时的第一种工作状态如下：

切换管路系统的循环水副截止阀4和第一切换截止阀8关闭，自来水副流量调节阀6和第二切换截止阀10开启；自来水系统的自来水主流量调节阀43关闭；此时换热箱体60串联至自来水系统中；

空调系统制冷工作，自来水系统启动工作，低温自来水在自来水水泵42的作用下流入换热箱体60，空调系统的室外机54的换热器57与换热箱体60内部流过的低温自来水热交换，空调系统的室外机54的换热器57散发热量用于给室内制冷，低温自来水吸收空调系统的室外机54的换热器57散发的热量，低温自来水被加热转变为具有一定温度的自来水，加热后的自来水流入自来水系统的热水箱44中，再经过用户侧热水泵45送至用户；实现对室内降温的同时制取更多的生活热水，满足用户对生活热水的需求；与此同时，循环水系统和热泵系统停止工作。

本实施例在夏季时的第二种工作状态如下：

切换管路系统的循环水副截止阀4和第一切换截止阀8关闭，自来水副流量调节阀6和第二切换截止阀10开启；自来水系统的自来水主流量调节阀43开启；此时换热箱体60并联至自来水系统中；

空调系统制冷工作，自来水系统启动工作，低温自来水在自来水水泵42的作用下流入换热箱体60，空调系统的室外机54的换热器57与换热箱体60内部流过的低温自来水热交换，空调系统的室外机54的换热器57散发热量用于给室内制冷，低温自来水吸收空调系统的室外机54的换热器57散发的热量，低温自来水被加热转变为具有一定温度的自来水，加热后的自来水流入自来水系统的热水箱44中，再经过用户侧热水泵45送至用户；实现对室内降温的同时制取更多的生活热水，满足用户对生活热水的需求；

与此同时，循环水系统和热泵系统启动工作，油烟系统中高温油烟与循环水系统中的循环水热交换，换热后的循环水流过第一换热箱1，热泵系统的蒸发器32与第一换热箱1内部流过的循环水热交换，吸收循环水的热量，低温自来水在自来水水泵42的作用下流入第二换热箱2，与第二换热箱2内部热泵系统的冷凝器35热交换，吸收冷凝器35中制冷剂的热量，转化为高温自来水，然后流入并储存到自来水系统的热水箱44中，再经过用户侧热水泵45送至用户；此时，循环水系统回收的油烟余热被热泵系统吸收用于给自来水加热。

本发明的有益效果包括：

（1）本发明在热泵系统与油烟系统之间设置循环水系统，使热泵系统与油烟不直接接触，保证高效换热的同时还有效避免了油烟直接参与热泵系统工作，油烟不会对热泵系统产生腐蚀作用，高效回收油烟余热的同时热泵系统不会受到脏污油烟的影响；实现采用热泵系统加循环水系统的方式对油烟余热进行回收并用于加热制取生活热水，保证热泵系统的平稳运行，降低脏污油烟对热泵系统的影响；

（2）本发明加入了空调系统，实现在冬季时利用油烟余热为室内供暖，在夏季时利用室内的热量加热制取生活热水，实现对室内降温的同时制取更多的生活热水，满足用户对生活热水的需求。

术语解释：

蒸发器：蒸发器里的制冷剂是低温低压的液体，当循环水流过蒸发器时，循环水把热量传递给蒸发器里的制冷剂，制冷剂蒸发，转化为低温低压气体。

压缩机：压缩机可以将制冷剂由低温低压的气体压缩成高温高压的气体。

冷凝器：冷凝器内高温高压的制冷剂气体把热量传递给流过冷凝器的自来水，制冷剂冷凝，转化为高温高压液体。

节流阀：节流阀将高温高压的制冷剂液体转化为低温低压的气液混合体。

气液分离器：把气液混合的制冷剂中的气体去除。

干燥过滤器：把制冷剂气体中的液体去除。

油烟净化器：用于处理油烟废气。

蒸发温度：制冷剂在蒸发器内沸腾的温度，蒸发温度与蒸发压力相对应，蒸发温度越高，蒸发压力也就越高。

蒸发压力：制冷剂由液体转化为气体时的最大压力。

冷凝温度：冷凝器内，制冷剂在由气体凝结成液体时的温度；冷凝温度与冷凝压力相对应，冷凝温度越高，冷凝压力也就越高。

冷凝压力：制冷剂由气体凝结成液体时的最大压力。

压焓图：用于分析制冷剂状态变化过程，横坐标为比焓值（表示制冷剂焓值的大小，横坐标值越大，制冷剂焓值越大），纵坐标为绝对压力的对数值（表示制冷剂压力的高低，纵坐标值越大，制冷剂压力越高）。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，否则术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点；本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种绿色节能油烟余热回收系统，包括油烟系统、循环水系统、热泵系统以及自来水系统；所述循环水系统用于回收油烟系统中高温油烟的余热，所述热泵系统用于吸收循环水系统中循环水的热量并对自来水系统中的自来水进行加热；其特征在于：还包括空调系统和切换管路系统，所述空调系统的室外机的换热器通过切换管路系统与循环水系统和自来水系统配合连接，所述空调系统的室外机的换热器与循环水系统中的循环水热交换或者与自来水系统中的自来水热交换；换热器与循环水热交换或者换热器与自来水热交换通过切换管路系统切换。

2.根据权利要求1所述的一种绿色节能油烟余热回收系统，其特征在于，所述空调系统的室外机具有换热箱体，所述室外机的换热器设置在换热箱体内部；所述换热箱体通过切换管路系统的切换串联至循环水系统中、串联至自来水系统中或者并联至自来水系统中。

3.根据权利要求2所述的一种绿色节能油烟余热回收系统，其特征在于，

所述切换管路系统包括第一管道、循环水副截止阀、第二管道、自来水副流量调节阀、第三管道、第一切换截止阀、第四管道、第二切换截止阀；

循环水系统的循环泵的出口端通过第一管道与换热箱体进口端连通，循环水副截止阀设置在第一管道上；

自来水系统的自来水水泵的出口端通过第二管道与换热箱体进口端连通，自来水副流量调节阀设置在第二管道上；

换热箱体的出口端通过第三管道与循环水系统的第一换热箱进口端连通，第一切换截止阀设置在第三管道上；

换热箱体的出口端通过第四管道与自来水系统的热水箱连通，第二切换截止阀设置在第四管道上。

4.根据权利要求3所述的一种绿色节能油烟余热回收系统，其特征在于，所述自来水副流量调节阀是电动流量调节阀；

所述切换管路系统还包括温度传感器和PLC控制器，所述温度传感器设置在空调系统的室内机回风口处，所述温度传感器与PLC控制器通信连接，所述PLC控制器与电动流量调节阀电连接，所述PLC控制器根据温度传感器的输出信号控制电动流量调节阀的开度大小。

5.根据权利要求3所述的一种绿色节能油烟余热回收系统，其特征在于，所述换热箱体是圆柱形筒体结构，换热箱体的一端设置进口，另一端设置出口，空调系统的室外机的换热器设置在换热箱体内部，换热器的铜管在换热箱体侧壁处穿出并与换热箱体侧壁之间焊接密封连接。

6.根据权利要求5所述的一种绿色节能油烟余热回收系统，其特征在于，位于换热箱体内部的换热器的铜管盘绕形成多棱柱状结构，多棱柱状结构换热器的轴线与换热箱体的轴线重合，多棱柱状结构换热器上相邻两个棱柱之间构成换热流体的流动通道；在多棱柱状结构换热器的两端轴心处分别设置锥形端盖。

7.根据权利要求6所述的一种绿色节能油烟余热回收系统，其特征在于，多棱柱状结构换热器中相邻两个棱柱之间连接有多个导热翅片，多个导热翅片相互平行，相邻两个导热翅片之间的间隙构成换热流体的流动通道。

8.根据权利要求5所述的一种绿色节能油烟余热回收系统，其特征在于，在换热箱体的进口处可拆卸连接有过滤装置。

9.基于权利要求3所述一种绿色节能油烟余热回收系统的工作方法，其特征在于：

空调系统制热工作时，切换管路系统切换使换热箱体串联至循环水系统中；循环水系统工作后，油烟系统中高温油烟与循环水系统中的循环水热交换，换热后的循环水依次流过换热箱体和第一换热箱，空调系统的室外机的换热器与换热箱体内部流过的循环水热交换，空调系统的室外机的换热器换得热量用于给室内供暖；

空调系统制冷工作时，切换管路系统切换使换热箱体串联或者并联至自来水系统中；自来水系统工作后，自来水系统中的自来水流过换热箱体，空调系统的室外机的换热器与换热箱体内部流过的自来水热交换，空调系统的室外机的换热器散发热量用于给室内制冷，并且空调系统的室外机的换热器散发热量用于给自来水加热，加热后的自来水流入自来水系统的热水箱中。

10.根据权利要求9所述一种绿色节能油烟余热回收系统的工作方法，其特征在于，空调系统制热工作时，热泵系统和自来水系统启动工作或停止工作；空调系统制冷工作时，循环水系统和热泵系统启动工作或停止工作。

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