TWI444579B - 具熱回收功能之冷媒循環系統 - Google Patents

Description

具熱回收功能之冷媒循環系統

本提案係關於一種具熱回收功能之冷媒循環系統，特別是運用於冷凍空調設備之具熱回收功能之冷媒循環系統。

在能源緊缺、傳統能源使用費用持續走高的情勢下，市場上對於省能或節能型之各式家電用品的需求，亦不斷地升高。

以現今最常見之冷凍空調設備而言，其在運轉過程中係會產生大量的廢熱，而這些廢熱往往係直接排放到大氣中。如此一來，冷凍空調設備所產生的熱量將沒有被回收利用而無形中造成了浪費。

有鑑於此，便有具有熱回收器的冷凍空調設備問市，此熱回收器內係具有一水流管路。熱回收器用以吸收冷凍空調所產生的熱量，而冷水經由水流管路進入熱回收器內進行熱交換，使得冷水升溫成熱水而進行利用。因此，冷凍空調設備所產生的熱量係轉換成冷水升溫成熱水所需的熱量，以達成廢熱再利用之功效。

然而，當使用者大量地使用由熱回收器所產生的熱水時，常常因供過於求而發生熱水水溫急速降低的問題。此外，當環境溫度於低溫狀態時，如冬天，冷凍空調設備其運轉所產生的熱量也相對降低，使得熱回收器所能夠回收的熱能有限。如此一來，也將造成熱水供應短缺的問題發生。

本提案在於提供一種具熱回收功能之冷媒循環系統，藉以解決使用者大量地使用熱水以及環境溫度偏低時，熱回收器無法及時提供足夠的熱水之問題。

本提案所揭露之具熱回收功能之冷媒循環系統，其包含一冷媒循環模組、一熱回收模組及一分流模組。冷媒循環模組包含相連通的一壓縮機、一蒸發器及一膨脹裝置。熱回收模組連接於壓縮機與膨脹裝置之間，熱回收模組適用於回收由壓縮機所流出之冷媒的熱能。分流模組包含一冷卻器及一分流器。冷卻器係與蒸發器為並聯配置的關係而連接於冷媒循環模組。分流器設置於冷媒循環模組，分流器適用於將流向蒸發器之部分的冷媒分流至冷卻器，以維持該壓縮機之運轉率。

本提案所揭露之具熱回收功能之冷媒循環系統，其包含一冷媒循環模組及一熱回收模組。冷媒循環模組包含相連通的一壓縮機、一蒸發器及一膨脹裝置。熱回收模組包含多個熱回收器，熱回收模組連接冷媒循環模組，且介於壓縮機與膨脹裝置之間，熱回收模組適用於回收由壓縮機所流出之冷媒的熱能。

根據上述本提案所揭露之具熱回收功能之冷媒循環系統，係藉由分流模組分流蒸發器的冷媒，以維持冷媒的總流量，令熱回收模組能夠回收到足夠的熱能。此外，藉由熱回收模組包含多個熱交換器之設計，可令熱回收模組獲得足夠且穩定的熱回收量。如此一來，可改善習知熱回收器於大量用水以及環境溫度偏低時，無法提供足夠熱水的問題。

有關本提案的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施 例詳細說明如下。

10‧‧‧具熱回收功能之冷媒循環系統

100‧‧‧熱回收模組

100’‧‧‧熱回收模組

100”‧‧‧熱回收模組

110‧‧‧第一熱回收器

110’‧‧‧第一熱回收器

110”‧‧‧第一熱回收器

120‧‧‧第二熱回收器

120’‧‧‧第二熱回收器

120”‧‧‧第二熱回收器

130‧‧‧第三熱回收器

130’‧‧‧第三熱回收器

130”‧‧‧第三熱回收器

200‧‧‧壓縮機

300‧‧‧蒸發器

400‧‧‧分流模組

410‧‧‧冷卻器

420‧‧‧分流器

500‧‧‧膨脹裝置

600‧‧‧熱交換器

700‧‧‧控制模組

710‧‧‧流率控制模組

720‧‧‧控制器

800‧‧‧儲水裝置

810‧‧‧供水管路

811‧‧‧高溫熱水出水口

812‧‧‧中溫熱水出水口

813‧‧‧低溫熱水出水口

814‧‧‧出水口

820‧‧‧冷水源

830‧‧‧溫度感測器

840‧‧‧加熱器

901‧‧‧控制閥

902‧‧‧控制閥

903‧‧‧控制閥

904‧‧‧控制閥

906‧‧‧閥門

907‧‧‧閥門

908‧‧‧閥門

911‧‧‧控制閥

912‧‧‧控制閥

921‧‧‧控制閥

第1圖係為根據本提案一實施例之具熱回收功能之冷媒循環系統的結構示意圖。

第2圖係為根據本提案另一實施例之具熱回收功能之冷媒循環系統的結構示意圖。

第3圖係為根據本提案另一實施例之具熱回收功能之冷媒循環系統的結構示意圖。

請參照「第1圖」，「第1圖」係為根據本提案一實施例之具熱回收功能之冷媒循環系統的結構示意圖。

本提案所揭露之具熱回收功能之冷媒循環系統10，係可運用於一般辦公大樓的空調系統、一般冷凍庫的冷凍系統或是其他具有冷媒相變之循環系統，但不以此為限。

具熱回收功能之冷媒循環系統10包含一冷媒循環模組及一熱回收模組100。冷媒循環模組包含相連通的一壓縮機200、一蒸發器300及一膨脹裝置500。熱回收模組100連接於壓縮機200與膨脹裝置500之間。更進一步來說，液態冷媒由膨脹裝置500流向蒸發器300，並於流經蒸發器300時吸收大量熱能而成為氣態冷媒。吸收大量熱能的氣態冷媒接著依序流經壓縮機200及熱回收模組100，並於流經熱回收模組100時釋放大量的熱能而成為液態冷媒，熱回收模組100則吸收這些熱能而加以利用。接著， 液態冷媒再由熱回收模組100流至膨脹裝置500，以完成一次的冷媒循環。

此外，在本實施例或其他實施例當中，具熱回收功能之冷媒循環系統10還包含一分流模組400。分流模組400包含一冷卻器410及一分流器420。冷卻器410係與蒸發器300為並聯配置的關係而連接於冷媒循環模組。其中，分流器420係可包含流向控制閥或是節流閥，冷卻器410係可包含一冷卻裝置，如冷板、熱交換器、冷卻管等。其中，冷卻器410可設置於室外或是室內，但不以此為限。分流器420設置於冷媒循環模組，且介於膨脹裝置500與蒸發器300之間。分流器420用以將流向蒸發器300之部分的液態冷媒分流至冷卻器410以進行吸收熱能而成為氣態冷媒，流過冷卻器410的氣態冷媒再與流過蒸發器300的氣態冷媒匯集後而繼續流向壓縮機200。其中，分流模組400的功效在於適時的將流向蒸發器300之冷媒分流至冷卻器410，以維持壓縮機200的運轉率。

舉例來說，以空調系統而言，當環境溫度較低時(如冬天)，蒸發器300對於冷媒的需求量便相對減少。如此一來，壓縮機200的運轉率也同時跟著降低，相對也造成流至熱回收模組100的冷媒量減少，使得熱回收模組100所能夠回收的熱能相對不足，進而使得熱回收模組100無法回收足夠的熱能進行利用。因此，藉由分流模組400的設置，當環境溫度高(如夏天)而使得空調系統需滿負載時，分流器420便將冷媒全部流向蒸發器300而不流至冷卻器410。當環境溫度低(如冬天)而使得空調系統為低負載時，分流器420便將流向蒸發器300的部份冷媒分流至冷卻器410，以維持整體系統的冷媒循環流量，使得壓縮機200的運轉率能夠維持一定而避免下降。如此一來，即可使熱回收模組100能夠回收足夠且穩定的熱量以供利用。

請繼續參照「第1圖」，在本實施例或其他實施例當中，熱回收模組100係包含一第一熱回收器110、一第二熱回收器120及一第三熱回收器130。意即，本實施例之熱回收模組100包含多個熱回收器，而圖示中僅以三個熱回收器做為例子，但不以此為限。其中，本實施例之第一熱回收器110內的冷媒管路、第二熱回收器120內的冷媒管路及第三熱回收器130內的冷媒管路係彼此獨立而不連通。此外，第一熱回收器110內的冷媒管路、第二熱回收器120內的冷媒管路及第三熱回收器130內的冷媒管路係可以是採用微鰭管或是其他熱傳增強管，以提升熱交換的效率。並且，熱回收模組100內的冷媒管路更設置有三個控制閥902、903、904分別對應於第一熱回收器110、第二熱回收器120及第三熱回收器130，控制閥902、903、904分別用以控制流入第一熱回收器110、第二熱回收器120及第三熱回收器130的冷媒流量。

並且，在本實施例或其他實施例當中，係以熱回收模組100回收熱能以對冷水加溫成熱水為例，但不以此為限。因此，本實施例之具熱回收功能之冷媒循環系統10更包含有一供水管路810，供水管路810連接熱回收模組100的第一熱回收器110、第二熱回收器120及第三熱回收器130。藉由一冷水源820提供冷水，令冷水經由供水管路810的一端分別流入熱回收模組100的第一熱回收器110、第二熱回收器120及第三熱回收器130。冷水與第一熱回收器110、第二熱回收器120及第三熱回收器130內的冷媒進行熱交換而升溫為熱水，熱水再由供水管路810的另一端流出熱回收模組100。此外，於供水管路810上更可設置有分別對應第一熱回收器110、第二熱回收器120及第三熱回收器130的閥門906、907、908，閥門 906、907、908用以控制冷水流入第一熱回收器110、第二熱回收器120及第三熱回收器130的流量。

此外，值得一提的是，由於本實施例之具熱回收功能之冷媒循環系統10的熱回收模組100係包含多個熱回收器，藉此能夠使熱回收模組100盡可能的回收冷媒所吸收的所有熱能而避免浪費，以滿足使用者大量使用熱水的需求。如此一來，當熱水使用量大時，可避免熱回收模組100無法及時回收足夠的熱量，進而造成熱水水溫急速下降的問題。

請繼續參照「第1圖」，在本實施例或其他實施例當中，具熱回收功能之冷媒循環系統10更包含有一儲水裝置800，儲水裝置800連接供水管路810。儲水裝置800用以儲存分別由第一熱回收器110、第二熱回收器120及第三熱回收器130所流出的熱水。並且，儲水裝置800更連接有一出水口814，使用者可經由出水口814獲取熱水。

並且，在本實施例或其他實施例當中，在出水口814與儲水裝置800之間更可設置有一加熱器840。當儲水裝置800內所儲存的熱水之水溫未能達到使用者的期望溫度時，可透過加熱器840對儲水裝置800流出的熱水加溫，以達使用者的需求。

並且，在本實施例或其他實施例當中，儲水裝置800上更可設有一溫度感測器830，溫度感測器830用以監測儲水裝置800的熱水水溫。

此外，在本實施例或其他實施例當中，具熱回收功能之冷媒循環系統10更可包含一熱交換器600，熱交換器600連接於熱回收模組100與膨脹裝置500之間，且熱交換器600與介於熱回收模組100與膨脹裝 置500之間的冷媒管路係為並連的關係。熱交換器600與熱回收模組100之間更可設置有一控制閥901，控制閥901可控制由熱回收模組100流出的冷媒的直接流入膨脹裝置500或是先流入熱交換器600再流至膨脹裝置500。其中，可將熱交換器600視為一輔助的冷凝器，熱交換器600用以將熱回收模組100流出的冷媒之剩餘熱能排除，以維持具熱回收功能之冷媒循環系統10的冷凍空調部分之功能。

此外，在本實施例或其他實施例當中，具熱回收功能之冷媒循環系統10更可包含一控制模組700，控制模組700包含一流率控制模組710及一控制器720。其中，流率控制模組710可為一控制水泵，控制器720可為變頻器或其他控制模組。控制模組700可以無線或是有線的方式電性連接溫度感測器830、分流器420、控制閥901、902、903、904以及閥門906、907、908。藉由控制模組700的設置，可設定儲水溫度並控制相關的冷水流通量以及冷媒流通量。

請參照「第2圖」，「第2圖」係為根據本提案另一實施例之具熱回收功能之冷媒循環系統的結構示意圖。由於本實施例與「第1圖」之實施例相似，差異之處在於熱回收模組100的結構配置。因此只針對差異處加以說明。

其中，本實施例之熱回收模組100’係包含一第一熱回收器110’、一第二熱回收器120’及一第三熱回收器130’。其中，第二熱回收器120’內的冷媒管路及第三熱回收器130’內的冷媒管路係相互串聯，因此流入第二熱回收器120’內的冷媒係接著流入第三熱回收器130’內。並且，熱回收模組100內的冷媒管路更設置有二個控制閥911、912分別對應 於第一熱回收器110’及第二熱回收器120’，控制閥911、912分別用以控制流入第一熱回收器110’及第二熱回收器120’的冷媒流量。

請參照「第3圖」，「第3圖」係為根據本提案另一實施例之具熱回收功能之冷媒循環系統的結構示意圖。由於本實施例與「第1圖」之實施例相似，差異之處在於熱回收模組100的結構配置。因此只針對差異處加以說明。

其中，本實施例之熱回收模組100”係包含一第一熱回收器110”、一第二熱回收器120”及一第三熱回收器130”。其中，第一熱回收器110”的冷媒管路、第二熱回收器120”內的冷媒管路及第三熱回收器130”內的冷媒管路係相互串聯，因此流入第一熱回收器110”內的冷媒係接著依序流入第二熱回收器120”及第三熱回收器130”內。並且，熱回收模組100”內的冷媒管路更設置有一個控制閥921對應於第一熱回收器110”，控制閥921用以控制流入第一熱回收器110”的冷媒流量。此外，連接第一熱回收器110”、第二熱回收器120”及第三熱回收器130”的供水管路810係分別具有一高溫熱水出水口811、一中溫熱水出水口812及一低溫熱水出水口813分別對應第一熱回收器110”、第二熱回收器120”及第三熱回收器130”。藉此，令熱回收模組100”可具有同時提供多種溫度之熱水的功能。

根據上述實施例之具熱回收功能之冷媒循環系統，係藉由分流模組以及熱回收模組包含多個熱交換器之設計，以提供足夠且穩定的熱回收量。如此一來，可改善因大量的用水需求或是環境溫度較低而造成熱回收量不足的問題，以避免熱水水溫無法穩定維持的問題。

雖然本提案以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本提案，任何熟習相像技藝者，在不脫離本提案之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本提案之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧具熱回收功能之冷媒循環系統

100‧‧‧熱回收模組

110‧‧‧第一熱回收器

120‧‧‧第二熱回收器

130‧‧‧第三熱回收器

200‧‧‧壓縮機

300‧‧‧蒸發器

400‧‧‧分流模組

410‧‧‧冷卻器

420‧‧‧分流器

500‧‧‧膨脹裝置

600‧‧‧熱交換器

700‧‧‧控制模組

710‧‧‧流率控制模組

720‧‧‧控制器

800‧‧‧儲水裝置

810‧‧‧供水管路

814‧‧‧出水口

820‧‧‧冷水源

830‧‧‧溫度感測器

840‧‧‧加熱器

901‧‧‧控制閥

902‧‧‧控制閥

903‧‧‧控制閥

904‧‧‧控制閥

906‧‧‧閥門

907‧‧‧閥門

908‧‧‧閥門

Claims (30)

1. 一種具熱回收功能之冷媒循環系統，其包含：一冷媒循環模組，包含相連通的一壓縮機、一蒸發器及一膨脹裝置；一熱回收模組，連接於該壓縮機與該膨脹裝置之間，該熱回收模組適用於回收由該壓縮機所流出之冷媒的熱能；以及一分流模組，其包含：一冷卻器，係與該蒸發器為並聯配置的關係而連接於該冷媒循環模組；以及一分流器，設置於該冷媒循環模組，該分流器適用於將流向該蒸發器之部分的冷媒分流至該冷卻器，以維持該壓縮機之運轉率。
2. 如請求項1所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，其中該熱回收模組包含多個熱回收器。
3. 如請求項2所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，其中該些熱回收器的數量為三，且該三組熱回收器內分別具有一冷媒管路，該些冷媒管路彼此間係相互並聯。
4. 如請求項2所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，其中該些熱回收器的數量為三，且三該熱回收器內分別具有一冷媒管路，其中二該熱回收器內的該冷媒管路係相互串聯。
5. 如請求項2所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，其中該些熱回收器的數量為三，且三該熱回收器內分別具有一冷媒管路，且該些冷媒管路係相互串聯。
6. 如請求項1所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，更包含一控制器，電 性連接該分流器與該熱回收模組。
7. 如請求項1所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，更包含一熱交換器，係介於該熱回收模組與該膨脹裝置之間。
8. 如請求項7所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，更包含一流向控制閥，設置於該熱回收模組與該熱交換器之間，該流向控制閥選擇性的令由該熱回收模組流出的冷媒直接流至該膨脹裝置，或是令由該熱回收模組流出的冷媒先流經該熱交換器後，再流至該膨脹裝置。
9. 如請求項1所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，其中該熱回收模組更包含一控制閥，該控制閥控制冷媒流入該熱回收模組之流量。
10. 如請求項9所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，更包含一控制器，電性連接該控制閥。
11. 如請求項1所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，更包含一供水管路，該供水管路連接該熱回收模組，冷水經由該供水管路的一端流入該熱回收模組進行熱交換而升溫為熱水，熱水再由該供水管路的另一端流出該熱回收模組。
12. 如請求項11所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，更包含一儲水裝置，連接該供水管路，該儲水裝置適用於儲存由該熱回收模組所流出之熱水。
13. 如請求項11所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，其中該供水管路上更設有一閥門，該閥門控制冷水流入該熱回收模組之流量。
14. 如請求項13所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，更包含一控制器及一溫度感測器，該溫度感測器適用於感測熱水之溫度，該控制器電性連 接該閥門、該溫度感測器與該熱回收模組。
15. 如請求項1所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，其中該分流器適用於將流向該蒸發器之部分的液態冷媒分流至該冷卻器，以使液態冷媒吸收熱能而成為氣態冷媒，流過該冷卻器的氣態冷媒再與流過該蒸發器的氣態冷媒匯集而一併流向該壓縮機，以維持該壓縮機之運轉率。
16. 如請求項1所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，其中當環境溫度高時，該分流器使冷媒流向該蒸發器而阻止冷媒流向該冷卻器，當環境溫度低時，該分流器將流向該蒸發器之部分的冷媒分流至該冷卻器，以維持該壓縮機之運轉率。
17. 一種具熱回收功能之冷媒循環系統，其包含：一冷媒循環模組，包含相連通的一壓縮機、一蒸發器及一膨脹裝置；一熱回收模組，包含多個熱回收器，該熱回收模組連接該冷媒循環模組，且介於該壓縮機與該膨脹裝置之間，該熱回收模組適用於回收由該壓縮機所流出之冷媒的熱能；一分流模組，其包含：一冷卻器，係與該蒸發器為並聯配置的關係而連接於該冷媒循環模組；以及一分流器，設置於該冷媒循環模組，該分流器適用於將流向該蒸發器之部分的冷媒分流至該冷卻器，以維持該壓縮機之運轉率；以及一控制器，電性連接該分流器與該熱回收模組。
18. 如請求項17所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，其中該些熱回收器 的數量為三，且該三組熱回收器內分別具有一冷媒管路，該些冷媒管路彼此間係相互並聯。
19. 如請求項17所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，其中該些熱回收器的數量為三，且三該熱回收器內分別具有一冷媒管路，其中二該熱回收器內的該冷媒管路係相互串聯。
20. 如請求項17所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，其中該些熱回收器的數量為三，且三該熱回收器內分別具有一冷媒管路，且該些冷媒管路係相互串聯。
21. 如請求項17所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，其中該分流器適用於將流向該蒸發器之部分的液態冷媒分流至該冷卻器，以使液態冷媒吸收熱能而成為氣態冷媒，流過該冷卻器的氣態冷媒再與流過該蒸發器的氣態冷媒匯集而一併流向該壓縮機，以維持該壓縮機之運轉率。
22. 如請求項17所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，其中當環境溫度高時，該分流器使冷媒流向該蒸發器而阻止冷媒流向該冷卻器，當環境溫度低時，該分流器將流向該蒸發器之部分的冷媒分流至該冷卻器，以維持該壓縮機之運轉率。
23. 如請求項17所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，更包含一熱交換器，係介於該熱回收模組與該膨脹裝置之間。
24. 如請求項23所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，更包含一流向控制閥，設置於該熱回收模組與該熱交換器之間，該流向控制閥選擇性的令由該熱回收模組流出的冷媒直接流至該膨脹裝置，或是令由該熱回收模組流出的冷媒先流經該熱交換器後，再流至該膨脹裝置。
25. 如請求項17所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，其中該熱回收模組更包含一個控制閥，對應該些熱回收器，該控制閥控制冷媒流入該些熱回收器之流量。
26. 如請求項25所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，更包含一控制器，電性連接該控制閥。
27. 如請求項17所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，更包含一供水管路，該供水管路連接該熱回收模組，冷水經由該供水管路的一端流入該熱回收模組進行熱交換而升溫為熱水，熱水再由該供水管路的另一端流出該熱回收模組。
28. 如請求項27所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，更包含一儲水裝置，連接該供水管路，該儲水裝置適用於儲存由該熱回收模組所流出之熱水。
29. 如請求項27所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，其中該供水管路上更設有一閥門，該閥門控制冷水流入該熱回收模組之流量。
30. 如請求項29所述之具熱回收功能之冷媒循環系統，更包含一控制器及一溫度感測器，該溫度感測器適用於感測熱水之溫度，該控制器電性連接該閥門、該溫度感測器與該熱回收模組。