CN208886975U - 一种可回收废热的热管储热式空调热泵装置 - Google Patents

Abstract

一种可回收废热的热管储热式空调热泵装置，包括空调系统模块和热泵系统模块，空调系统模块包括相互连接空调压缩机和空调冷凝器，热泵系统模块包括防扰动水箱和组合式热管冷凝蒸发器；还包括相变储热罐、废水收集箱和热源换热箱；相变储热罐上设置有空调排气管和相变热管冷凝段，空调排气管分别连接空调压缩机和空调冷凝器；热源换热箱包括热源箱体和热源换热管，热源换热管与相变热管冷凝段环路连接，热源箱体与防扰动水箱连接；废水收集箱包括废水箱体和废水换热管，废水换热管连接供水源和热源箱体。本实用新型能有效提升空调器和空气源热泵热水器运行的热效率，并改善热泵蒸发器在低温蒸发时出现的结霜现象，还能有效回收利用洗浴废水的余热。

Description

一种可回收废热的热管储热式空调热泵装置

技术领域

本实用新型涉及一种空调热泵系统，特别涉及一种可回收废热的热管储热式空调热泵装置。

背景技术

现有空调系统中，压缩机高温的排气热量在冷凝器中直接排走，成为“废热”；现有空气源热泵热水器其蒸发器在较低温蒸发时，会出现结霜现象，使系统效率恶化，同时，热水用于洗浴后，温度较高洗浴废水直接排走，造成大量的洗浴废水余热散失；此外，普通水箱在热水不断输出，冷水不断输入的过程中，冷水通过自身动能以及与原热水迅速混合，使得水箱中的热水被整体快速降温，影响用户的热水使用体验。

因此，有必要做进一步改进。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种能有效提升空调器和空气源热泵热水器运行的热效率，并改善热泵蒸发器在低温蒸发时出现的结霜现象，还能有效回收利用洗浴废水的余热的可回收废热的热管储热式空调热泵装置。本实用新型克服了传统空调系统运行时未能回收利用压缩机排气废热，以及传统空气源热泵热水器的蒸发器在低温蒸发时出现结霜现象，换热效率恶化，空气源热泵热水器洗浴废水余热未能回收利用以及普通水箱中补充冷水与原热水快速混合，影响用户的热水使用体验的不足。

按此目的设计的一种可回收废热的热管储热式空调热泵装置，包括空调系统模块和热泵系统模块，其中，所述空调系统模块包括相互连接空调压缩机和空调冷凝器，所述热泵系统模块包括防扰动水箱和组合式热管冷凝蒸发器，防扰动水箱上的水箱冷凝器与组合式热管冷凝蒸发器连接；其特征在于：还包括相变储热罐、废水收集箱和热源换热箱；所述相变储热罐上设置有空调排气管和相变热管冷凝段，空调排气管一端与空调压缩机连接、另一端与空调冷凝器连通；所述热源换热箱包括热源箱体、及设置于热源箱体上的热源换热管，热源换热管与相变热管冷凝段环路连接，热源箱体与防扰动水箱连接；所述废水收集箱包括废水箱体、及设置于废水箱体上的废水换热管，废水换热管一端连接供水源、另一端连接热源箱体；所述组合式热管冷凝蒸发器并联在相变储热罐与热源换热箱之间。

所述相变储热罐内填充有相变材料，空调排气管和相变热管冷凝段分别设置于相变储热罐内腔、且分别被相变材料浸没。

所述相变材料为固液相变材料，其熔点为45℃～65℃。

所述组合式热管冷凝蒸发器包括热泵蒸发器、引风机、第一热管冷凝段和第二热管冷凝段；所述热泵蒸发器连接水箱冷凝器；所述第一热管冷凝段和第二热管冷凝段分别设置于热泵蒸发器迎风方向的前后侧，第一热管冷凝段和第二热管冷凝段分别与热泵蒸发器的同侧周边连接，以构成环形密闭的流道。

所述热泵蒸发器的进口端通过热泵膨胀阀连接水箱冷凝器的出口端；所述热泵系统模块还包括热泵压缩机，热泵蒸发器的出口端通过热泵四通阀连接热泵压缩机，热泵压缩机连接水箱冷凝器的进口端。

所述第一热管冷凝段和第二热管冷凝段分别并联在相变储热罐与热源换热箱之间；所述第一热管冷凝段的出口端设置有第一电子阀；所述第二热管冷凝段的出口端设置有第二电子阀。

所述废水箱体顶部设置有肋排站台，废水箱体与肋排站台之间有废水渗透层，废水穿过废水渗透层进入废水箱体。

所述防扰动水箱内腔设置有一块或两块以上多孔泡沫钢板，两块以上的多孔泡沫钢板沿轴向排布。

所述水箱冷凝器为内置式冷凝器或外绕盘管式冷凝器，优选为外绕盘管式冷凝器。

所述空调系统模块还包括空调蒸发器，空调蒸发器通过空调四通阀与空调压缩机连接，空调蒸发器通过空调膨胀阀与空调冷凝器连接。

本实用新型技术方案的有益技术效果是：可有效提高空调系统和热泵热水器系统的运行效率，改善低温环境下热泵蒸发器的结霜现象；此外，热水器洗浴废水余热有效回收利用，进而可延长水箱中补充冷水与原热水混合时间，改善用户的热水使用体验，并最终节约耗材和能源。可见，本装置可实现空调器运行时产生的压缩机排气废热回收利用；还能提高空气源热泵热水器的效率、使其低温蒸发时蒸发器结霜问题获得改善，空气源热泵热水器洗浴废水可实现余热回收，进而延长水箱中冷、热水的混合时间，从而实现节约能源和耗材，改善用户使用水箱热水的体验。

附图说明

图1为本实用新型可利用废热的热管储热式空调-热泵装置整体结构图；

图2为本实用新型相变储液罐结构图(剖面)；

图3为本实用新型组合式组合式热管冷凝蒸发器侧视图；

图4为本实用新型防扰动水箱结构图(剖面)；

图5为本实用新型废水收集箱结构图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

参见图1-图5，本可回收废热的热管储热式空调热泵装置，包括空调系统模块1和热泵系统模块2，其中，空调系统模块1包括相互连接空调压缩机11和空调冷凝器14，热泵系统模块2包括防扰动水箱23和组合式热管冷凝蒸发器25，防扰动水箱23上的水箱冷凝器233与组合式热管冷凝蒸发器25连接。此外，还包括相变储热罐12、废水收集箱26和热源换热箱27；相变储热罐12内腔设置有空调排气管122和相变热管冷凝段123，空调排气管122一端与空调压缩机11的排气端连接、另一端与空调冷凝器14连通；热源换热箱27包括热源箱体、及设置于热源箱体上的热源换热管271，热源换热管271与相变热管冷凝段123环路连接，热源箱体与防扰动水箱23连接；废水收集箱26包括废水箱体261、及设置于废水箱体261上的废水换热管263，废水换热管263一端连接供水源、另一端连接热源箱体；组合式热管冷凝蒸发器25并联在相变储热罐12与热源换热箱27之间。工作时，空调压缩机11排出的高温废气被相变储热罐12吸收，空调排气管122的工质在相变储热罐12内蒸发，并在组合式热管冷凝蒸发器25中冷凝放热；此外，热泵系统模块2的洗浴废水的热量通过废水收集箱26有效回收利用。

进一步说，参见图2，相变储热罐12内填充有相变材料121，空调排气管122和相变热管冷凝段123分别设置于相变储热罐12内腔、且分别被相变材料121浸没；该相变材料121为固液相变材料，其熔点以45℃～65℃为宜；相变储热罐12外壁包裹有相变保温层124。

进一步说，参加图3，组合式热管冷凝蒸发器25包括热泵蒸发器251、流道连接件252、引风机253、第一热管冷凝段254和第二热管冷凝段255；热泵蒸发器251连接水箱冷凝器233；第一热管冷凝段254和第二热管冷凝段255分别设置于热泵蒸发器251迎风方向的前后侧，流道连接件252将第一热管冷凝段254和第二热管冷凝段255分别与热泵蒸发器251的同侧周边连接，以构成环形密闭的流道。初态空气先与第一热管冷凝段254进行换热，空气温度升高，热泵蒸发器251的换热温差增大，换热效率提高；此外，环境空气温度升高可减少低温蒸发时蒸发器的结霜。

进一步说，热泵蒸发器251的进口端通过热泵膨胀阀24连接水箱冷凝器233的出口端；热泵系统模块2还包括热泵压缩机21，热泵蒸发器251的出口端通过热泵四通阀22连接热泵压缩机21，热泵压缩机21连接水箱冷凝器233的进口端。

进一步说，第一热管冷凝段254和第二热管冷凝段255分别并联在相变储热罐12与热源换热箱27之间；第一热管冷凝段254的出口端设置有第一电子阀35；第二热管冷凝段255的出口端设置有第二电子阀36。

进一步说，参见图4，防扰动水箱23内腔设置有两块以上多孔泡沫钢板234，两块以上的多孔泡沫钢板234沿轴向排布，且截面面积彼此相同，由于多孔泡沫钢板234可有效吸收流体的动能，当补充来水进入防扰动水箱23后，其动能被多多孔泡沫钢板234有效吸收，减缓了低温来水与原热水的混合，因此，原热水不容易被降温，改善热水使用者的用水体验；防扰动水箱23下部的水箱进水管231与热源换热箱27内腔连通，防扰动水箱23上部的水箱出水管232与供水单元连接，以为用户供给热水；防扰动水箱23外壁包裹有水箱保温层235；水箱冷凝器233为外绕盘管式冷凝器，其外绕常规管径D1≥3mm，外绕微通道D2≤3mm。

进一步说，参见图5，废水箱体261顶部设置有由若干肋排条组成肋排站台267，废水箱体261与肋排站台267之间有废水渗透层268，废水穿过废水渗透层268进入废水箱体261，肋排站台267可供用户站立，洗浴废水在肋排条间的缝隙落到废水箱体261内收集，而且当废水过多溢出时，废水可从肋排条根部排出废水箱体261外，不会浸泡到使用者的脚部；废水换热管263的进水端通过进水管262连接供水源；废水箱体261下部设有连通其内腔的排水孔266，排水孔266可及时将废水箱体261内腔底部经换热后温度下降的废水排走；废水箱体261底部有支脚264，支脚264底部有防滑垫265，通过设置支脚264使废水箱体261可适应不平坦或者有突起物的地面。

进一步说，空调系统模块1还包括空调蒸发器16，空调蒸发器16通过空调四通阀13与空调压缩机11连接，空调蒸发器16通过空调膨胀阀15与空调冷凝器14连接。

下面详细阐述本实用新型的工作原理：

空调系统模块1包含停止、制冷以及热泵三种模式；热泵系统模块2包含停止、制热以及除霜三种模式；相变储热罐12的运行模式可任意组合。

当空调系统模块1制冷、热泵系统模块2停止或除霜模式时，第一电子阀35和第二电子阀36截止，相变储热罐12出口端与热源换热箱27进口端之间的第三电子阀37连通，相变储热罐12内的热量通过相变热管冷凝段123释放到热源换热箱27中与来水换热；

当空调系统模块1制冷、热泵系统模块2制热模式时，第一电子阀35、第二电子阀36和第三电子阀37连通，相变储热罐12内的热量通过相变热管冷凝段123、第一热管冷凝段254和第二热管冷凝段255分别预热热泵蒸发器251的来流空气以及进水管262中的来水；

当空调系统模块1热泵、热泵系统模块2为任意模式时，相变储热罐12可提供相变材料121的内能使热泵压缩机21吸气温度过热，提高热泵的系统效率；当防扰动水箱23中的热水用于洗浴时，洗浴后的废水会被收集进废水收集箱26，并通过废水换热管263预热来水，洗浴废水的余热获得有效回收利用。

上述为本实用新型的优选方案，显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种可回收废热的热管储热式空调热泵装置，包括空调系统模块(1)和热泵系统模块(2)，其中，所述空调系统模块(1)包括相互连接空调压缩机(11)和空调冷凝器(14)，所述热泵系统模块(2)包括防扰动水箱(23)和组合式热管冷凝蒸发器(25)，防扰动水箱(23)上的水箱冷凝器(233)与组合式热管冷凝蒸发器(25)连接；其特征在于：还包括相变储热罐(12)、废水收集箱(26)和热源换热箱(27)；所述相变储热罐(12)上设置有空调排气管(122)和相变热管冷凝段(123)，空调排气管(122)一端与空调压缩机(11)连接、另一端与空调冷凝器(14)连通；所述热源换热箱(27)包括热源箱体、及设置于热源箱体上的热源换热管(271)，热源换热管(271)与相变热管冷凝段(123)环路连接，热源箱体与防扰动水箱(23)连接；所述废水收集箱(26)包括废水箱体(261)、及设置于废水箱体(261)上的废水换热管(263)，废水换热管(263)一端连接供水源、另一端连接热源箱体；所述组合式热管冷凝蒸发器(25)并联在相变储热罐(12)与热源换热箱(27)之间。

2.根据权利要求1所述可回收废热的热管储热式空调热泵装置，其特征在于：所述相变储热罐(12)内填充有相变材料(121)，空调排气管(122)和相变热管冷凝段(123)分别设置于相变储热罐(12)内腔、且分别被相变材料(121)浸没。

3.根据权利要求2所述可回收废热的热管储热式空调热泵装置，其特征在于：所述相变材料(121)为固液相变材料，其熔点为45℃～65℃。

4.根据权利要求1所述可回收废热的热管储热式空调热泵装置，其特征在于：所述组合式热管冷凝蒸发器(25)包括热泵蒸发器(251)、引风机(253)、第一热管冷凝段(254)和第二热管冷凝段(255)；所述热泵蒸发器(251)连接水箱冷凝器(233)；所述第一热管冷凝段(254)和第二热管冷凝段(255)分别设置于热泵蒸发器(251)迎风方向的前后侧，第一热管冷凝段(254)和第二热管冷凝段(255)分别与热泵蒸发器(251)的同侧周边连接，以构成环形密闭的流道。

5.根据权利要求4所述可回收废热的热管储热式空调热泵装置，其特征在于：所述热泵蒸发器(251)的进口端通过热泵膨胀阀(24)连接水箱冷凝器(233)的出口端；所述热泵系统模块(2)还包括热泵压缩机(21)，热泵蒸发器(251)的出口端通过热泵四通阀(22)连接热泵压缩机(21)，热泵压缩机(21)连接水箱冷凝器(233)的进口端。

6.根据权利要求4所述可回收废热的热管储热式空调热泵装置，其特征在于：所述第一热管冷凝段(254)和第二热管冷凝段(255)分别并联在相变储热罐(12)与热源换热箱(27)之间；所述第一热管冷凝段(254)的出口端设置有第一电子阀(35)；所述第二热管冷凝段(255)的出口端设置有第二电子阀(36)。

7.根据权利要求1所述可回收废热的热管储热式空调热泵装置，其特征在于：所述废水箱体(261)顶部设置有肋排站台(267)，废水箱体(261)与肋排站台(267)之间有废水渗透层(268)，废水穿过废水渗透层(268)进入废水箱体(261)。

8.根据权利要求1所述可回收废热的热管储热式空调热泵装置，其特征在于：所述防扰动水箱(23)内腔设置有一块或两块以上多孔泡沫钢板(234)，两块以上的多孔泡沫钢板(234)沿轴向排布。

9.根据权利要求8所述可回收废热的热管储热式空调热泵装置，其特征在于：所述水箱冷凝器(233)为内置式冷凝器或外绕盘管式冷凝器。

10.根据权利要求1-9任一项所述可回收废热的热管储热式空调热泵装置，其特征在于：所述空调系统模块(1)还包括空调蒸发器(16)，空调蒸发器(16)通过空调四通阀(13)与空调压缩机(11)连接，空调蒸发器(16)通过空调膨胀阀(15)与空调冷凝器(14)连接。