专利名称：应对气候变化的热泵与热水器和节水器组合家用电器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种家用电器系统，尤其是主要由家用冷凝热回收热泵装置与家用热水器和 家用节水系统组成的，主要有节能效果，因而减少电能需求、减少碳排放的，包括节水效果 的，在大量使用后能够直接降低夏季近地面大气层温度的家用电器系统。构成整个系统的家 用设备在功能上相对独立，在控制上相对集中。
背景技术：
目前，公知的家用全封闭贮水式电热水器主要由外壳、保温层、承压内胆、电加热管构 成，其工作原理是靠电加热管加热贮存在承压内胆中的水。公知的家用热泵装置包括空调器和电冰箱，主要由压縮机、冷凝器、节流装置和蒸发器 组成，内部充满制冷剂。以单冷空调器为例，其工作原理是低压的制冷剂被吸入压縮机， 被压縮成高温高压的制冷剂；而后，气态制冷剂流到室外的冷凝器，在向室外散热过程中， 逐渐冷凝成高压液体制冷剂；接着，通过节流装置降压降温，又变成低温低压的气液制冷剂 混合物。此时，气液混合的制冷剂进入室内的蒸发器，通过吸收室内空气中的热量而不断汽 化，这样，房间的温度降低了，制冷剂也又变成了低压气体，重新进入了压缩机。如此循环 往复，空调就可以连续不断地运转工作了。电冰箱的制冷原理与空调类似。公知的具有热回收功能的中央空调系统主要由压縮机、水冷冷凝器、冷却水塔、节流装 置、蒸发器组成，其制冷原理与家用空调类似，其节能原理是利用水冷冷凝器散发的废热加 热自来水，得到生活用热水，通过减少生活热水所需能量消耗达到节能效果。用水冷冷凝器 散发的废热加热自来水时，其自来水量应与建筑的冷负荷及水冷冷凝器所需的冷却水量相匹 配，保证制冷机安全正常运行。但是各类建筑的冷负荷与冷却水量的变化规律与其自来水用 水量的变化规律不尽相同，要做到最佳匹配比较困难。在实际冷却水量与所需冷却水量的匹 配方面，中央空调系统有独特的优势，中央空调系统可以通过控制冷却水塔向大气排放的散 热量来解决实际冷却水量与所需冷却水量的匹配问题。公知的家用空调冷凝热回收技术方案主要有2种。第1种技术方案的特点是把水冷冷凝 器安装在一个容积很大的全封闭贮水式保温内胆中，保温内胆兼作热水器使用，以大量储存 的冷却水防止水冷冷凝器因冷却水量不足带来的制冷效率下降问题；第2种技术方案的特点 是仿照具有热回收功能的中央空调系统的做法，附带安装有一个室外空气冷却的冷凝器，以此弥补室内安装的布置在贮水式保温内胆中的水冷冷凝器有时因冷却水量不足带来的制冷效 率下降问题。公知的电冰箱冷凝热回收技术方案主要是把水冷冷凝器布置在一个全封闭贮水式保温内 胆中，保温内胆兼作热水器使用，并利用保温内胆中安装的电加热管辅助加热，以保证热水 器出口热水温度。但是，综上所述，现有家用空调的室外机向大气直接散热，加剧了气候变暖的趋势。现有的电冰箱向室内空气直接散热，导致室温升高，在夏季增加了空调的制冷负担。而对于家 用冷凝热回收热泵装置，由于其结构相对于中央空调等大中型热泵装置简单得多，现有的冷 凝热回收技术方案要想解决实际冷却水量与所需冷却水量的匹配难题就要付出很高的代价， 有的技术方案因为热水器容积太大导致批量生产困难、所需安装空间较大、热水器外壳散热 面积大、胆内热水温度往往不够高、使用不便，还有的技术方案因为系统复杂导致造价高、 安装复杂、控制复杂、总体节约效果欠佳，更有一些技术方案没有考虑到水量匹配问题；还 有一个热回收技术难题是热水器的水温控制问题，其控制难点在于热水器要求保温胆内的水 温度升高到设定点，而热泵要求保温胆内的水温度最好总是低的，尚未见到公知的家用冷凝 热回收热泵装置技术方案中提出和解决这个问题。发明内容为了克服现有空调和热水器加剧气候变暖趋势，现有家用冷凝热回收热泵装置技术方案 存在使用不便、系统复杂、造价太高、控制复杂、安装复杂、总体节约效果欠佳，难以普及 的不足，本发明提供一种热泵与热水器和节水系统组合而成的家用电器系统，不仅妥善解决 了冷凝热回收热泵装置水量匹配问题，还提出和解决了热水器的水温控制问题。整个系统有 节能效果，包括节水效果。在应对气候变化方面，整个系统有减少碳排放造成的温室效应和 直接降低夏季近地面大气层温度的双重功效。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是以节水系统配合分两级加热的热水器回收 热泵的冷凝热。本发明有四大技术特征第一采用及时排水的方法解决实际冷却水量与所需 冷却水量的匹配难题；第二采用分两级加热的方法解决热水器的水温控制问题；第三利用节 水系统或者其它保温容器解决及时排水引起的浪费水问题；第四是热泵制冷产生的废热以热 水的形式通过下水道直排地下，从而直接降低夏季近地面大气层温度。下面以家用热泵中的 空调为例具体说明本发明的技术方案。本发明利用一个全封闭贮水式电热水器的基本构造，包括公知的外壳、保温层、承压内 胆、温度开关、电加热管。热水器有两个出口， 一个是主出口，另一个是旁路出口， 一个带 电打开失电关闭的两位两通电磁阔安装在热水器的旁路出口上，这个电磁阀就是解决实际冷 却水量与所需冷却水量的匹配难题的关键部件，以下用"排水电磁阀"这个名词特指这个关 键部件。空调的冷凝器安装在热水器内胆里面的底部，冷凝器两端连通铜管，铜管穿出热水 器，穿出热水器的铜管把膨胀阀、蒸发器、压縮机连接起来，用公知的方法组成一个空调器。 以下用"初级热水器"这个名词特指这个内胆里面安装有热泵的冷凝器和电加热管的热水器。空调室内机安装在卫生间墙壁外侧的居室内部，由蒸发器包括风扇、电子控制器构成， 其中的电子控制器承担包括空调、热水器和排水电磁阀的整个系统的控制任务。空调压縮机、 空调膨胀阀、热水器布置在同一个金属外壳中，壁挂式安装在卫生间墙壁内侧。卫生间墙壁 钻一个孔，连接墙壁两侧空调部件的铜管、电线从孔中穿过。排水电磁阀出口用管路连接到一种接力式节水系统的接力桶。接力式节水系统是将己经 使用过一次的但是仍然比较干净的自来水收集起来，暂时存储在一种带有溢流管的储水箱内， 位于储水箱底部的出水口通过管道向抽水马桶供水。这种储水箱在接力式节水系统中起着承上启下的核心作用，所以命名为接力桶。由于有接力桶的存在，使得家庭生活用水的废水 被回收，二次利用，达到节水效果。在本发明中，排水电磁闽出口排出的是热水，所以必须 给接力桶外壳加装保温层，这样空调制冷产生的废热才能以热水的形式最终排入地下。以下 用"保温节水箱"这个名词特指这个带有溢流管，外壳加装保温层，内胆与大气连通，能够 接收和储存排水电磁阀排水并且二次利用的保温容器。热泵、热水器、节水系统，这三个主要部分构成了本发明。下面分别说明这三个部分的 工作原理和整个家用电器系统的工作原理，重点说明本发明是如何采用及时排水的方法解决实际冷却水量与所需冷却水量的匹配难题；如何采用分两级加热的方法解决热水器的水温控 制问题；如何解决及时排水引起的浪费水问题的。其中冷凝热回收热泵的工作原理是冷凝器置于初级热水器内胆中，热泵在制冷过程中， 冷凝器散发的热量被初级热水器中的水吸收，使得初级热水器中的水温升高，利用冷凝器散 发的废热加热水，达到了节能效果。当初级热水器中的水温升高到一定程度后，就会反过来 阻碍冷凝器散热，这时排水电磁阀在控制器的控制下打开，排出初级热水器中的热水，新的 冷水随即补入，冷凝器又可以正常散热了。这样，本发用排水电磁阀及时排出初级热水器中 的热水，就解决了冷凝热回收热泵的实际冷却水量与所需冷却水量的匹配难题。其中热水器部分的工作原理是两级加热。从初级热水器出来的热水温度受到冷凝器散 热量的制约，无法随时满足使用要求，需要借助第二级加热器进一步加热。第二级加热器进 一步加热的手段主要有四种 一种是初级热水器内部安装有两个电加热管，第二个电加热管 是布置在顶部出水口附近的顶部电加热管，利用顶部电加热管局部加热顶部出水口附近热水， 以满足使用要求；第二种是在初级热水器的出水口直接连通一个直热式电加热器或者煤气热 水器，经再次加热后提供使用；第三种是把初级热水器的出水口连通到一个冷热水混水阀的 冷水入口，混水阀热水入口连接太阳能热水器的出水口或煤气热水器的出水口，经与高温热 水混合后提供使用；第四种是初级热水器的热水排入保温接力桶，在保温接力桶中安装电加 热管和相应的温度控制器，经再次加热后提供使用。这样，本 发明用两级加热的方法解决了 热水器的水温控制问题。其中保温接力桶的工作原理是采用内部与大气相连通的盛水容器接收并储存排水电磁 阀排出的水，使用者可以在需要用水的时候随时使用，如果保温接力桶内水太满，就会经溢 流管排出。带保温层的目的是把冷凝器散出的热量最终以热水的形式经下水道排入地下，避 免热量散发到室内，既有利于热泵的制冷效果，又可以在人们大量安装使用本发明产品后， 降低夏季近地面大气层的温度。保温接力桶可以是带保温层的浴缸，也可以是带保温层的洗 澡盆，也可以是带保温层的水箱。保温接力桶实际上有两种"接力"功能 一种是水的暂时 储存和最终排放，另一种是热量的暂时储存和最终排放。这样，本发明用保温接力桶解决了 及时排水引起的浪费水问题，解决了热泵的废热排放问题，而且还可以利用保温接力桶组成 节水系统达到节水效果。整个家用电器系统的工作原理是在控制器的集中控制之下，系统开机时，热泵的起动 和停机决定于其蒸发器附近安装的温度测量点所测量到的温度，例如空调室内机中的温度测量点测得室内温度高则起动空调制冷，反之停止制冷。初级热水器中安装的水温测量点在控 制器的作用下，主要通过打开或者关闭排水电磁阀控制初级热水器中的水温不至于太高。整个家用电器系统作为一个既制冷，又产生热水的家用电器系统，特别是当其中的热泵 用作空调的时候，随着季节的变化，主要有两种工况 一种是夏季工况， 一种是冬季工况。夏季工况是夏季来临时，需要空调制冷。这时系统中的空调(热泵)工作， 一边给室 内空气降温， 一边加热初级热水器内的冷水，这时，位于初级热水器中的底部电加热管在整 个夏季是始终关闭的，只依靠初级热水器中的空调冷凝器散发的热量加热器中的热水，随后 借助二级加热器继续加热提供使用。冬季工况是夏季结束时，不需要空调制冷了，初级热水器中的空调冷凝器不再散发热 量，要依靠位于初级热水器中的底部电加热管加热其中的冷水，这时的初级热水器出口的热 水温度可以调的较低一些，既节能，又能满足一般使用要求，二级加热器可以在热水用量大 的时候发挥作用。由于不需要空调制冷了，排水电磁阔在冬季工况始终是关闭的，不再有热 水经排水电磁阀排入保温接力桶，尤其是利用保温接力桶构成节水系统的，可以充分发挥节 水作用。本发明的有益效果是首先，本发明妥善解决了冷凝热回收技术的几个难题。在家用空 调领域，现有技术由于无法妥善解决冷凝器实际冷却水量与所需冷却水量的匹配难题，阻碍 了冷凝热回收技术的应用，而本发明不仅妥善解决了水量匹配难题，还提出和解决了热水器 的水温控制问题，其技术方案适合冷凝热回收技术大规模普及应用于家用空调和冰箱。第二 个有益效果是，与现有技术相比，本发明有明显的节能效果。尤其在夏季使用本发明产品时， 利用空调冷凝器废热制备生活热水，家用热水器所消耗的能源几乎被完全节省了下来，即使 不在夏季使用，由于使用两级加热，初级热水器的温度可以调低一点，也有利于节能。第三 个有益效果是抑制了夏季用电高峰。在夏季，现有技术由于空调和电热水器的用电负荷叠加， 电网全年的负荷最高峰值出现在夏季最热的几天中，而本发明回收空调废热，大大降低了电 热水器的负荷，抑制了夏季用电高峰，这就有利于火力发电厂的经济运行，也可以减少建设 发电机组的投入。第三个有益效果是有节水效果。例如用本发明的保温接力桶与抽水马桶配 合使用构成的节水系统，基本可以做到抽水马桶冲水不直接使用新鲜自来水，而代之以已经 使用过一次的仍然比较干净的自来水。以一个三口之家每天冲抽水马桶4次计算，每次用水 9升，每个月可以节水1吨左右。第四个有益效果是防盗。与现有技术相比，由于去掉了空 调室外机，就没有了室外机被盗的可能。第五个有益效果是在应对气候变化方面，整个系统 有减少碳排放造成的温室效应和直接降低夏季近地面大气层温度的双重功效。现有技术的冷 凝器向大气散热，直接造成了近地面大气温度的升高，而本发明的冷凝器以热水的形式经过 下水道向地下散热，这就直接降低了夏季近地面大气层温度，而本发明减少碳排放的效果来 自于节能效果。第六个有益效果是本发明的产品在大量使用时由于周围环境温度的降低而进 一步降低了每一户空调的能耗。第七个有益效果是本发明的产品在大量使用时实际上提供了 一种人为控制大气层近地面温度的方法。
具体实施方式
利用一个公知的家用全封闭贮水式电热水器的基本构造，包括外壳、保温层、容积为50 升的承压内胆，形成一个初级热水器，内胆承压0.8兆帕。初级热水器顶部有两个出水口， 一个是内径20毫米的主出水口，另一个是内径10毫米 的旁路出水口，处于下游的主出水口连通一个流量开关。空调的冷凝器与初级热水器的电加热管制作在同一块圆形黄铜片上，作为一个整体部件 安装在初级热水器底部。其中空调的冷凝器用内直径5毫米，壁厚0. 7毫米紫铜管盘制成最 大外直径不超过80毫米的螺旋状管束，包围在电加热管周围。冷凝器两端的铜管中心平行相 距40毫米，垂直穿过一块圆形黄铜片。该黄铜片直径100毫米，厚4毫米，铜片中心附近开 有2个直径6.5毫米的圆孔，两孔中心相聚40毫米，以便冷凝器两端的铜管穿过黄铜片。冷 凝器两端的铜管穿过黄铜片以后，铜管焊接在黄铜片上，电加热管的铠装紫铜管也穿出该黄 铜片，铜管焊接在黄铜片上，这个底部电加热管的供电电压是220伏，功率1250瓦。在本例中，初级热水器内部安装有两个电加热管，第二个电加热管是布置在顶部出水口 附近的顶部电加热管，这个电加热管是交流220伏供电，1250瓦，带温度开关，安装于顶部 出水口附近。初级热水器内胆呈圆柱形，立式布置，底面开一个直径90毫米园孔，上述冷凝器的螺旋 状紫铜管束和底部电加热管通过90毫米园孔伸入内胆中，以直径100毫米的硅胶密封垫圈垫 在内胆与IOO毫米圆形黄铜板之间，以公知的螺纹压紧式结构安装在内胆中。选用带温度开 关的2000瓦电加热管作为顶部电加热管，安装在初级热水器顶部出水口附近，最终形成一个 带上下两个电加热管、带空调冷凝器的初级热水器。露出初级热水器外的冷凝器的2个紫铜管头以焊接方式与交流220伏供电、945瓦的空 调压縮机用公知的方法，与空调室内机组成一个空调器。空调压縮机、空调膨胀阀、初级热 水器布置在同一个金属外壳中，整个金属外壳连同其内部结构壁挂式安装在卫生间墙壁内侧。空调室内机壁挂式安装在卫生间墙壁外侧的居室内部，空调室内机安装加热空气用的 1250瓦电加热器。卫生间墙壁钻一个孔，连接墙壁两侧空调部件的铜管、电线从孔中穿过。电子控制器布置在空调室内机壳内，承担包括空调、热水器和排水电磁阀的整个系统的 控制任务。一个交流220伏，通径10毫米，带电打开失电关闭的两位两通电磁阀用铝塑管路连通到 热水器的IO毫米内径旁路出口上，用作排水电磁阀。阀体及其前后连通管路带橡胶海绵管保温层。排水电磁阀出口连通到保温接力桶，保温接力桶构成一种节水系统。 保温接力桶由容积为40升的有盖塑料水箱带保温层构成，盖上气孔直通大气。保温接力桶安装在洗手池下面，洗手池的排水管连接到保温接力桶，保温接力桶底部略高于抽水马桶冲水口，桶内收集的洗手池排水用来冲厕所。一个浮力阀安装在保温接力桶底部，浮力阀出口在桶内，浮力阀入口接自来水。这个浮 力阔的浮子高度可调，阀的关闭水位一般设置在保温接力桶下部1/4处，这样，保温接力桶至少有10升的水供抽水马桶冲水使用，而上部空出来的3/4的空间可以随时收集洗手池的排 水，用这上部3/4的空间收集来的废水冲厕所，达到节水效果。这种节水系统的原理见《组合式多功能卫生洁具系统》的发明专利申请，申请号为 200810052032.0。节水的关键是冲水阀，要用快关冲水阀，以便多次使用水箱里的水冲厕所， 而不是一次用光水箱里所有的水。保温接力桶溢流管用直径为48mm，壁厚为3mm，高度为450mm的PVC管制成，这个溢流 管实际上就是快关冲水阀的岡芯。这种快关冲水阀的原理见《快关冲水阀》的发明专利申请， 申请号为200810052033. 5，它是采用大直径溢流管作为冲水阀的阀芯，在支架的支撑和引导 下，溢流管落下时，形成冲水阀的关闭状态。通过人为控制溢流管拉起髙度可以控制冲水流 量。放开手柄，借助阀芯重力，冲水阀可快速关闭。兼做溢流管的快关冲水阀安装在保温接力桶底部，用PVC塑料管与抽水马桶的冲水口连 通，这种抽水马桶只有盆形体，抽水马桶本身没有水箱。保温接力桶壁挂式安装，固定在洗手池排水口下方，洗手池离地面890毫米，柜式安装， 固定在大理石台面上，洗手池的排水经过一个切换阀连通到保温接力桶，切换阀的作用是 比较干净的水收集到保温接力桶，很脏的水直排溢流管。这种切换阀的原理见《家用洗手池 排水切换阀》的发明专利申请。这样，在具体实施例中，空调的室外机安装在厕所墙壁外侧，初级热水器和空调压縮机 安装在厕所墙壁内侧，保温接力桶与洗手池和抽水马桶构成节水系统，排水电磁阀连通初级 热水器和保温接力桶，构成了本发明 一个完整的具体实施例。具体实施例的控制方法是初级热水器温度开关取样点在顶部电加热管附近，温度开关 带可操作旋钮，其温度报警接点用导线接入一个交流220伏继电器线圈，扩展成3对干接点。 其中一对干接点接入顶部电加热管控制回路，当水温低时投入顶部电加热管，水温高时停止； 另一对干接点接入排水阀控制回路，水温高时打开排水电磁阀，水温低时关闭，220伏交流 电源输入一个双刀双掷的接点容量15安培的继电器接点公共端，在流量开关的控制下，在流 量开关动作时向顶部电加热器回路供电，在流量开关不动作时向排水电磁阀控制回路供电； 第三对干接点经手动开关接入底部电加热管回路，以便在夏季结束后打开手动开关，在空调 不工作时代替冷凝器散热，制备热水。在第二个实施例中，首先安装保温接力桶。针对已经安装并正在使用的家庭卫生间抽水 马桶，配备一个保温接力桶，容积为40升，用有盖塑料水箱带保温层制成，盖上有一个直径 100毫米的开口，以便使用者随时向此口倒入收集来的已经用过一次的自来水。保温接力桶 壁挂式安装在抽水马桶水箱旁边，桶底略高于抽水马桶冲水口，通过保温接力桶底部安装的 快关冲水阀，用直径50毫米塑料波纹管穿过原有抽水马桶水箱上面操作按钮的安装孔，直接 胶粘连通到抽水马桶冲水口，而原有的操作按钮、浮力阔等全部去掉，改由保温接力桶直接 冲水。 一个浮力阀安装在保温接力桶底部，浮力阀出口在水箱内，浮力阀入口接自来水。这 个浮力阀的浮子高度可调，阀的关闭水位一般设置在保温接力桶下部1/4处，与原有抽水马 桶构成一个完整的节水系统。这实际上是首先对现役家用卫生洁具进行节水改造，并预留进一步节能改造的接口。利用保温接力桶暂时组成一个可以使用的节水系统，保温接力桶上盖预留一个直径20毫 米圆孔作为排水电磁阀的接口，溢流水位附近的桶内壁上预留一个水位报警信号器的安装底 座。然后在节水系统正常使用寿命期内安装热泵、初级热水器和排水电磁阀等家用电器系统 的其它部分，最终组成一个家用电器系统。在第三个个实施例中，保温接力桶是一个带保温层的节水用洗澡盆。用尼龙制成的圆形 洗澡盆平底，总容积约60升，带有一个有孔圆形保温上盖，盆的侧壁装有可拆卸溢流管连通 下水道，溢流水位附近装有高度可调的水位报警信号器，盆的上边缘配有双头塑料夹，夹子 的一头夹在盆沿上，另一头用来夹住洗衣机排水软管。它除了用作小孩洗澡之外，还可以放 在滚筒式洗衣机的顶盖上面，把洗衣机的排水管用固定软管用的夹子夹在盆边上，用洗澡盆 收集和储存比较干净的洗衣机排水，储存在洗澡盆里的洗衣机排水供擦地面或者冲厕所之用， 以达到节水效果。为了避免排水电磁阀误动作，采用两个排水电磁阀串联在同一个初级热水器与保温接力 桶的连通管路中，而且在排水电磁阀所在管路中安装节流片或节流阔。排水电磁阀通过可快 速拆卸的管路连接到保温洗澡盆，与空调、初级热水器等共同构成完整的系统。控制器是电子式的，在夏季，溢流水位附近安装的水位报警信号器调整在盆内壁高度一 半的位置，当盆内水位上升到水位信号器报警后，立即或者经过一段时间的延时后停止空调、 关闭排水电磁阀。在本例中，家电系统的空调在夏季为使用者降低了室温，同时利用空调废 热制备了 50升热水存放在初级热水器中，30升热水放在保温洗澡盆中。而为了防止洗澡盆移走后排水电磁阀没有地方排水，在家电系统控制面板上有一个选择 开关，打开该开关后，当初级热水器温度开关超过温度设定点之后，立即或者经过一段时间 的延时后停止空调、关闭排水电磁阀。该功能也可由一个安装在洗澡盆附近的位置开关激活。在第四个实施例中，保温接力桶是带保温层的长1.5米的浴缸，带可移除的有气孔的保 温上盖，在溢流水位附近装有水位报警信号器。初级热水器无顶部电加热管，而是利用一个冷热水混水阀，将初级热水器的主出水口连 通到混水阀的冷水入口 ，混水阀热水入口连通太阳能热水器的出水口或煤气热水器的出水口 ， 这样可以在初级热水器出口水温不高时仍然有稳定的热水可用。在第五个实施例中， 一套家电系统有3个接力桶，3个相应的排水电磁阀。本例在实施 例一的全部配置基础上，还增加了2个保温接力桶，分别是实施例三中的保温洗澡盆和实施 例四中的保温浴缸，3个保温接力桶溢流水位附近都安装有水位报警信号器。控制器是电子式的，初级热水器内部出水口附近安装有热电阻，热电阻电连接到控制器，控制器带有相应的热电阻测量通道。在控制器上用按键设定针对热电阻所测温度的报警点。在夏季，空调工作，当初级热水器内部出水口附近水温太高时，控制器首先打开连通保温洗澡盆的排水电磁阀，当收到保温洗澡盆水位报警信号器发出的表示水位已到达溢流水位附近的信号后，如果初级热水器内部出水口附近水温太高，控制器选择打开连通保温浴缸的排水电磁阀，当收到保温浴缸已到溢流水位的信号后，控制器选择打开连通组合式多功能卫生洁具系统的排水电磁阀，当收到组合式多功能卫生洁具系统已到溢流水位的信号后，立即或者 经过一段时间的延时后停止空调、关闭所有排水电磁阀。在第六个实施例中，保温接力桶是一个带保温层的节水抽水马桶水箱。马桶水箱总容积 约为40升，敞口，外观呈柱状，立式安装，桶高约0.8米。有浮力阀安装在接力桶底部，以 便在桶内水位低于到1/4的时候自动补充自来水，从而保证抽水马桶不用人工补水。快关冲 水阀的安装保证了在抽水马桶冲水时，储存在接力桶内的水不被一次全部排空。使用时，既 可以直接向敞口的接力桶内倒入收集来的水，达到节水效果，又可以在收集来的水量不足的 时侯，借助浮力阀自动向接力桶补充自来水。详细原理见《接力式节水系统》的发明专利申 请的第三个实施例，申请号为200710057001. X。初级热水器无顶部电加热管，初级热水器有两个出水口，分别是主出水口和旁路出水口， 旁路出水口连通排水电磁阀，主出水口连通到直热式电热水器的进水口或者煤气热水器的进 水口，这样可以在初级热水器出口水温不高时仍然有稳定的热水可用。在第七个实施例中，家用电器系统中的热泵是电冰箱。电冰箱压縮机功率是300瓦，220 伏交流供电。容积为5升的初级热水器布置在冰箱底部，其内部只安装冷凝器，和一个温度 开关，除此之外，初级热水器中不安装任何电加热管。初级热水器有两个出水口，其中的主 出水口连通排水电磁阀的入口 ，排水电磁阀的出口与保温接力桶连通。保温接力桶容积20升，顶部有直径10毫米气孔通大气，底部安装有1250瓦电加热管和 相应的温度开关，形成一个敞开的贮水式电热水器。保温接力桶内安装有浮力阀，浮力阀的 入口在桶外，出口在桶内，浮力阀的浮子高度可调，初级热水器的旁路出水口连通到保温接 力桶内所安装浮力阀的入口，保温接力桶壁挂式安装在厨房洗菜池上方，其底部高于洗菜池 水龙头300亳米以上，保温接力桶不装设水位信号器，溢流管直接连通下水道。在第八个实施例中，沿用了第七个实施例的基本结构，但是热泵是空调，而且构成家用 电器系统中的所有部件和设备都布置在同一个大柜子里，构成一个整体柜式系统。空调压縮机功率是1250瓦，220伏交流供电，布置在整体柜式系统底部。空调压縮机旁 边是初级热水器，容积为40升，其内部只安装冷凝器，和一个温度开关，除此之外，初级热 水器中不安装任何电加热管。初级热水器有两个出水口，其中的主出水口连通排水电磁阀的 入口，排水电磁阀的出口与保温接力桶连通。保温接力桶容积120升，顶部有直径10毫米气孔通大气，底部安装有2000瓦电加热管 和相应的温度开关，形成一个敞开的贮水式电热水器。保温接力桶内安装有浮力阀，浮力阀 的入口在桶外，出口在桶内，浮力阀的浮子高度可调，溢流管预留接口以便直接连通下水道， 可以装设水位信号器。初级热水器的旁路出水口连通到保温接力桶内所安装浮力阀的入口。保温接力桶、初级热水器都呈柱状，立式布置在整体柜式系统底部。排水电磁阀、空调膨胀阀、空调蒸发器以及风扇、电子控制器布置在整体柜式系统中上 部，最终构成一个整体柜式系统。使用时初级热水器入口接自来水，溢流管接口连通下水道，接上电源就能用，适合理发店、小餐馆等场所使用。在第九个实施例中，空调和电冰箱的电子式控制器中都有电子表，每个电子表都有两个 闹铃功能可以设定在24小时内的任意2个时刻闹铃，利用这两个闹铃功能实现定时开机、关 机功能。一般情况下在夏季17点到19点是一天的用电低谷，使用者可以利用定时开机、关机功 能，定时在夏季每天的17点自动打开空调和电冰箱强制冷，17点30分关闭电冰箱强制冷， 19点关闭空调。这样就实现了错峰用电，有利于电力系统的经济运行。在第十个实施例中，控制器和第九个实施例一样，有定时开机、关机功能。 一般情况下在夏季14点到15点出现一天的气温最高值，使用者可以利用定时开机、关 机功能，定时在夏季14点自动打开空调，到15点关闭空调。在人口密集区大量安装使用第十个实施例的产品以后，大量使用者在气象部门的指导下 定时在同一个时间段附近自动打开大量的空调，能降低近地面大气层温度，从而在小范围内 微弱影响气候变化。
权利要求
1.一种家用电器系统，包括由热泵和热水器组成的冷凝热回收装置，其特征是整个系统主要由热泵、初级热水器、保温接力桶、排水电磁阀等设备组成，其中热泵可以是电冰箱，也可以是空调，空调室内机可以安装加热空气用的电加热器件，其中初级热水器的特征是采用全封闭贮水式电热水器的基本构造，包括外壳、保温层、承压内胆、温度开关，可以有电加热管，承压内胆里面的底部安装有热泵的冷凝器，初级热水器出水口可以带流量开关，其中保温接力桶的特征是桶壁、桶底和桶盖均覆盖有保温层，桶内有气孔或缝隙与大气相连通，桶内带有溢流管，溢流管的出口连通到下水道或者抽水马桶等卫生洁具的冲水口的入口，保温接力桶溢流水位附近可以安装水位报警信号器，报警信号器发出的表示水位已经到达溢流水位的报警信号电连接到控制器，保温接力桶可以是节水系统中带保温层的储水箱；也可以是带保温层的节水用洗澡盆，洗澡盆可以带可移除的有气孔的保温上盖；也可以是带保温层的浴缸，浴缸可以带可移除的有气孔的保温上盖；也可以是带保温层的抽水马桶水箱，其中排水电磁阀的特征是带电打开，失电关闭的两位两通电磁阀，排水电磁阀的入口连通初级热水器的出水口，排水电磁阀的出口连通到保温接力桶的内胆，包括采用两个排水电磁阀串联在同一个初级热水器与保温接力桶的连通管路中，包括在排水电磁阀所在管路中安装节流片或节流阀，排水电磁阀的阀体及其连通管路可以带保温层，构成整个家用电器系统的设备在功能上相对独立，在结构上彼此联系，在控制上相对集中。
2. 根据权利要求l所述的家用电器系统，其特征是初级热水器有两个出水口，分别是主出 水口和旁路出水口，旁路出水口连通排水电磁阀的入口，排水电磁阀的出口与保温接力桶连 通，保温接力桶内安装有浮力阀，浮力阀的入口在桶外，出口在桶内，浮力阀的入口连通自 来水，浮力阀的浮子高度可调，保温接力桶底部安装快关冲水阀，快关冲水阀的出口连通抽水马桶等卫生洁具的冲水口 的入口，初级热水器的主出水口连通到直热式电热水器的进水口或者煤气热水器的进水口，或者 初级热水器的主出水口连通到一个冷热水混水阔的冷水入口，混水阀热水入口连通太阳能热 水器的出水口或煤气热水器的出水口。
3. 根据权利要求l所述的家用电器系统，其特征是初级热水器有两个出水口，其中的主出 水口连通排水电磁阀的入口，排水电磁阀的出口与保温接力桶连通，保温接力桶内安装有浮 力阀，浮力阀的入口在桶外，出口在桶内，浮力阀的浮子高度可调，初级热水器的旁路出水 口连通到保温接力桶内所安装浮力阀的入口，保温接力桶底部安装有电加热管和相应的温度 开关，初级热水器可以单独布置，或者构成家用电器系统中的所有部件和设备可以全部布置在同一个外壳中。
4. 根据权利要求l所述的家用电器系统，其特征是初级热水器内部安装有两个电加热管， 分别是布置在顶部出水口附近的顶部电加热管和布置在底部冷凝器附近的底部电加热管，或者底部电加热管和冷凝器固定在同一个金属物上，作为一个整体部件安装在初级热水 器底部。
5. 根据权利要求l所述的家用电器系统，其特征是 一个家用电器系统内部包含有一个以上 的保温接力桶，每个保温接力桶都有相应的排水电磁阀与之相连通。
6. —种根据权利要求l、 2、 3、 4或5的产品的控制方法，其特征是在控制器中，针对初级热水器的水温测量点，有可调的温度设定点，这个温度设定点可以是报警点定值可调的机 械式温度开关，也可以是电子式控制器设定的温度设定点，当初级热水器内部水温超过这个 温度设定点之后，排水电磁阀带电，打开排水电磁阔，排出初级热水器内的热水，采用机械 式温度开关的，排水电磁阀在温度开关动作恢复后关闭，采用电子式控制器设定温度设定点 的，可以经延时后关闭排水电磁阀，或者当初级热水器内部水温超过这个温度设定点之后，立即或者经过一段时间的延时后 停止家用电器系统的热泵、关闭排水电磁阀。
7. —种根据权利要求l、 2、 3、 4或5的产品的控制方法，其特征是初级热水器内部安装 有两个电加热管的，使用者可以通过人为操作手动开关、通过控制器控制或者由流量开关控 制电气回路打开或者关闭顶部电加热管，这个可人为操作的手动开关可以是测量取样点位于 顶部电加热管上方的可调的温度开关，也可以是顶部电加热管及其控制回路的电源开关。
8. —种根据权利要求l、 2、 3、 4或5的产品的控制方法，其特征是当一个或多个保温接 力桶溢流水位附近安装的水位报警信号器发出表示水位已经到达溢流水位的报警信号后，立 即或者经过一段时间的延时后停止本家用电器系统的热泵、关闭该保温接力桶连通的排水电 磁阀，或者一个家用电器系统内部包含有多个保温接力桶的，当其中一个保温接力桶溢流水位 附近安装的水位报警信号器发出表示水位已经到达溢流水位的报警信号后，立即打开与其它 保温接力桶连通的排水电磁阀、同时关闭该保温接力桶连通的排水电磁阀。
9. 一种根据权利要求l、 2、 3、 4或5的产品的控制方法，其特征是在控制器中增加可以 表征当地时间的时钟，基于该时钟，提供给使用者定时开机、关机功能，使用者可以利用定时开机、关机功能根据当地电网负荷大小在一天中的一般变化规律， 选择定时在每天的电网负荷一般较低的时间自动打开热泵或者热水器，或者使用者可以根据当地夏季气温在一天中的一般变化规律，选择在夏季气温每天最高 值到来之前定时打开热泵，或者根据气象部门的建议定时打开热泵。
10. —种实施权利要求l、 2、 4或5的产品的方法，其特征是首先安装保温接力桶，保温 接力桶可以是节水系统中带保温层的储水箱，暂时组成一个可以使用的节水系统；或者保温 接力桶是带保温层的节水用洗澡盆，暂时与洗衣机组成一个可以使用的节水系统；或者保温 接力桶是带保温层的浴缸，保温接力桶预留排水电磁阀的接口，然后在保温接力桶的正常使用寿命期内安装热泵和 热水器等家用电器系统的其它部分，最终组成一个家用电器系统。
全文摘要
一种应对气候变化的热泵与热水器和节水器组合家用电器系统，它是以节水系统配合分两级加热的热水器回收热泵的冷凝热，构成整个系统的家用设备在功能上相对独立，在控制上相对集中。它主要有明显的节能效果，因而减少电能需求、减少碳排放，能够抑制夏季用电高峰，它也有节水效果。它妥善解决了冷凝热回收技术应用于家用电器的几个技术难题，提出和解决了冷凝热回收技术热水器的水温控制问题，其技术方案适合冷凝热回收技术大规模普及应用于家用空调和冰箱。在应对气候变化方面，整个系统有减少碳排放造成的温室效应和直接降低夏季近地面大气层温度的双重功效。在大量使用时实际上提供了一种人为控制大气层近地面温度的方法。
文档编号F24H9/16GK101245950SQ200810052570
公开日2008年8月20日 申请日期2008年3月31日 优先权日2008年3月31日
发明者峰 林 申请人:峰 林