专利名称：一种流水洗涤排水的废热利用方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种废热利用方法及设备，尤其是一种流水洗涤排水的废热利用方法及设备。
背景技术：
流水洗涤是一种常见的洗涤方式，如洗手、洗头、淋浴、洗车等，流水洗涤和一般洗涤方式的区别在于洗涤用水从高处流下经过被洗涤物后迅速排走，除了洗涤开始时被洗涤物可能吸收一部分水量外，流水洗涤用水和洗涤排水的流量是相等的。流水洗涤除了需要大量的洗涤用水有时还对水温有要求，如要满足流水洗涤对水温的要求，则还需消耗大量的能量来加热或冷却洗涤用水，在此只讨论需要加热的情况，需要冷却的情况可依此类推，加热洗涤用水的热量除了有少部分在洗涤过程中传递给被洗涤物和散发到周围环境中，绝大部分都随着洗涤排水排走。通过热交换器利用流水洗涤排水中的废热来预热洗涤用水是一种很自然想法，并且也有很多这方面的尝试，特别是淋浴排水的废热利用，其中如中国发明专利2005年10月沈日公开的公开号为CN1686037的“一种能自加热热水的节能浴房”，在这个发明专利中淋浴排水没有采用排水泵加压输送进入热交换器，而是完全靠自身的重力在热交换器中流动并与淋浴用水进行热交换，虽然结构简单，但换热效率低；还有如中国发明专利2008年03月19日公开的公开号为CN101143075的“淋浴房专用热水器”; 中国实用新型专利2000年12月27日公告的公告号为CN2412197的“淋浴水预热节能装置”，在这些发明中淋浴排水采用了自吸式排水泵加压输送进入热交换器，但由于实际使用中自来水的供水压力不一样、淋浴时的进水阀门的开度有大有小，必然导致淋浴用水的流量是不稳定的，而自吸式排水泵的排水流量是不可调节的，这样势必造成排水泵的排水流量不是大于淋浴用水的流量就是小于淋浴用水的流量，流量相等只是巧合；如果排水泵的排水流量小于淋浴用水的流量就会造成淋浴排水中的部分热量直接随淋浴排水白白流走而不能被完全利用；而如果排水泵的排水流量大于淋浴用水的流量就会造成淋浴排水断断续续，排水中夹杂大量的空气，并进入热交换器中，占据热交换器的换热面积，直接影响热交换器的热交换效率；同时预热后的淋浴用水的水温也是忽高忽低，并导致预热后淋浴用水在加热器中的恒温控制非常困难；另外，由于控制器没有预热准备功能，加热器需要很大的功率才能保证淋浴开始时淋浴用水的水温，特别是在冬季进水温度较低时尤为明显。
发明内容
本发明第一个要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种流水洗涤排水既能全部利用来预热流水洗涤用水而不被浪费；又能避免携带大量空气进入热交换器中，影响流水洗涤排水与流水洗涤用水之间的换热效率的流水洗涤排水的废热利用方法。为了解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是流水洗涤排水由排水泵加压输送进入热交换器排水侧，与热交换器进水侧的流水洗涤用水之间进行热交换，预热流水洗涤用水，所述的流水洗涤排水由所述的排水泵全部加压输送进入所述的热交换器排水侧，并且进入所述的热交换器排水侧的所述的流水洗涤排水不携带空气。本发明第二个要解决的技术问题是提供一种当有自吸功能且转速固定的排水泵在吸入全部洗涤排水和空气后，在进入热交换器前分离并排出其中空气的流水洗涤排水的废热利用设备，来实现以上流水洗涤排水的废热利用方法。为了解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是流水洗涤排水的废热利用设备，它包括进水管路、进水阀门、热交换器、水流开关、 加热器、喷淋头、接水底盘、过滤器、集水箱、排水泵、排水管路、控制器；进水阀门、热交换器进水侧、水流开关、加热器、喷淋头通过进水管路连接；过滤器在集水箱中；集水箱在接水底盘下；集水箱、排水泵、热交换器排水侧通过排水管路连接并接下水道；集水箱有溢流口并接下水道；水流开关、加热器、排水泵的电机和控制器连接，所述的排水泵的电机转速是固定的，所述的排水泵是有自吸功能的水泵，所述的排水泵出水口和所述的热交换器排水侧进水口之间的管路中有气水分离器，气水分离器上部直通大气或通过排气阀通大气，气水分离器下部的出水口接所述的热交换器排水侧进水口，所述的热交换器的排水侧最高水位低于气水分离器的最低水位。本发明第三个要解决的技术问题是提供一种由无自吸功能且转速固定的叶片式水泵通过叶片的离心作用从洗涤排水中分离并排出空气后再加压输送的流水洗涤排水的废热利用设备，来实现以上流水洗涤排水的废热利用方法。为了解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是流水洗涤排水的废热利用设备，它包括进水管路、进水阀门、热交换器、水流开关、 加热器、喷淋头、接水底盘、过滤器、集水箱、排水泵、排水管路、控制器；进水阀门、热交换器进水侧、水流开关、加热器、喷淋头通过进水管路连接；过滤器在集水箱中；集水箱在接水底盘下；集水箱、排水泵、热交换器排水侧通过排水管路连接并接下水道；集水箱有溢流口并接下水道；水流开关、加热器、排水泵的电机和控制器连接，所述的排水泵的电机转速是固定的，所述的排水泵是无自吸功能的叶片式水泵，所述的排水泵的泵体上有能排出泵体内空气的排气通道。本发明第四个要解决的技术问题是提供一种由排水泵加压输送进入热交换器排水侧的流水洗涤排水的流量是连续和可自动调节的，并与流水洗涤用水的流量相等的流水洗涤排水的废热利用设备，来实现以上流水洗涤排水的废热利用方法。为了解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是流水洗涤排水的废热利用设备，它包括进水管路、进水阀门、热交换器、水流开关、 加热器、喷淋头、接水底盘、过滤器、集水箱、排水泵、排水管路、控制器；进水阀门、热交换器进水侧、水流开关、加热器、喷淋头通过进水管路连接；过滤器在集水箱中；集水箱在接水底盘下；集水箱、排水泵、热交换器排水侧通过排水管路连接并接下水道；集水箱有溢流口并接下水道；水流开关、加热器、排水泵的电机和控制器连接，由所述的排水泵加压输送进入所述的热交换器排水侧的流水洗涤排水的流量是连续和可自动调节的，并与流水洗涤用水的流量相等。所述的排水泵的电机转速是可调的，所述的控制器有所述的排水泵的电机调速电路，所述的集水箱内有水位传感器或所述的集水箱外有称重传感器并且所述的集水箱通过称重传感器连接在所述的接水底盘下，水位传感器或称重传感器与所述的控制器连接。所述的排水泵的电机转速是可调的，所述的控制器有所述的排水泵的电机调速电路，所述的进水管路中有进水流量传感器，所述的排水管路中有排水流量传感器，进水流量传感器、排水流量传感器与所述的控制器连接。所述的排水泵的电机转速是固定的，所述的排水管路中有电动调节阀门，电动调节阀门与所述的控制器连接。所述的排水泵的电机转速是固定的，所述的排水管路中有浮球阀，浮球阀的浮球在集水箱内。以上这四个技术方案都是通过传感器，如水位传感器(包括浮球阀的浮球)、称重传感器、两个流量传感器等，直接或间接检测并得出洗涤用水和洗涤排水流量之间的差值，再通过控制器控制可调节流量的设备，如转速可调的排水泵、电动调节阀、浮球阀的阀体等，来自动调节洗涤排水流量，使之与洗涤用水流量相等，在洗涤用水流量最大时，排水泵保证能将洗涤排水全部加压输送进入热交换器，在洗涤用水流量小于排水泵的最大流量时，保证排水泵的排水流量是连续的，即排水泵保证不吸入空气或断流。由于采用上述这些技术方案，本发明的有益效果是在洗涤用水流量最大时洗涤排水也可以全部被排水泵加压输送进入热交换器对洗涤用水进行预热，充分利用了洗涤排水中的废热；在洗涤用水流量没有达到最大时，洗涤排水在被排水泵加压输送进入热交换器时并不携带空气，从而使得进入加热器前的洗涤用水在热交换器中与洗涤排水充分换热并最大限度地被预热，为加热器节省大量的能量，尤其是洗涤用水的进水温度较低时；同时洗涤用水在热交换器中预热后的水温也能保持相对稳定，为洗涤用水经过加热器时的恒温控制提供有利条件。本发明第五个要解决的技术问题是提供一种具有在每次洗涤过程暂停时排水管路中的存水保持静止不动；每次洗涤过程结束后排出排水管路中的存水、并利用排水管路中的存水反冲清洗管路过滤器的流水洗涤排水的废热利用设备。为了解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是所述的排水泵内或所述的排水管路中有止回阀或电磁阀，止回阀或电磁阀后有管路过滤器，电磁阀和控制器相连接，所述的排水管路末端排水口高于所述的热交换器排水侧的最高水位，所述的热交换器排水侧的最低水位高于管路过滤器，止回阀或电磁阀与管路过滤器之间的排水管路最低点或集水盘的最低点有排水阀，所述的排水管路末端排水口、排水阀出口、溢流口高于下水道并接下水道，所述的热交换器、水流开关、加热器、接水底盘、集水箱、止回阀或电磁阀、管路过滤器外有保温隔热层。采用上述技术方案的有益效果是能保证在每次洗涤过程暂停时排水管路中的存水既不会全部倒流回集水箱，也不会因虹吸现象全部排入下水道，而是在热交换器和排水管路中静止不动，为洗涤过程重新开始做好准备，每次洗涤过程结束后排出热交换器和排水管路中的存水，并利用此存水来反冲清洗管路过滤器。本发明第六个要解决的技术问题是提供一种只需要很小的加热器功率，洗涤用水的出水水温在洗涤开始时就能迅速达到要求，并能维持到建立换热平衡后的流水洗涤排水的废热利用设备。为了解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是
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所述的加热器由带储水箱的热水器和三通混水龙头组成，带储水箱的热水器的出水口接三通混水龙头的一个进水口，三通混水龙头的另一个进水口接所述的热交换器进水侧出水口或接自来水，带储水箱的热水器的进水口接自来水或接所述的热交换器进水侧出水口，三通混水龙头出水口接所述的喷淋头，三通混水龙头外有保温隔热层。所述的加热器是即热式电热水器或燃气热水器，所述的控制器有加热器功率选择或控制电路，所述的热交换器进水侧进口和所述的加热器出口之间有循环水泵，所述的水流开关在所述的热交换器进水侧、所述的加热器和循环水泵组成的循环管路中，循环水泵的出口或进口有止回阀或电磁阀，循环水泵、电磁阀与所述的控制器连接，所述的控制器有所述的洗涤用水预热准备功能，循环水泵、止回阀或电磁阀有外保温隔热层。采用上述技术方案的有益效果是加热器只需要很小的功率，既能满足建立换热平衡后洗涤用水的出水水温要求，又能保证从洗涤开始时到建立换热平衡前洗涤用水的出水水温达到要求。
图1为现有技术中淋浴排水的废热利用系统示意图。图2是流水洗涤排水的废热利用设备第一个实施例的示意图。图3是流水洗涤排水的废热利用设备第二个实施例的示意图。图4是流水洗涤排水的废热利用设备第三个实施例的示意图。图5是流水洗涤排水的废热利用设备第四个实施例的示意图。图6是流水洗涤排水的废热利用设备第五个实施例的示意图。图7是流水洗涤排水的废热利用设备第五个实施例排水泵放大的示意图。图8是流水洗涤排水的废热利用设备第五个实施例排水泵放大的示意图。图9是流水洗涤排水的废热利用设备第六个实施例的示意图。图10是流水洗涤排水的废热利用设备第七个实施例的示意图。图11是流水洗涤排水的废热利用设备第八个实施例的示意图。图12是流水洗涤排水的废热利用设备第九个实施例的示意图。图13是流水洗涤排水的废热利用设备第十个实施例的示意图。图14是流水洗涤排水的废热利用设备第十一个实施例的示意图。图15是流水洗涤排水的废热利用设备第十二个实施例的示意图。图16是流水洗涤排水的废热利用设备第十三个实施例的示意图。图17是流水洗涤排水的废热利用设备第十四个实施例的示意图。图18是流水洗涤排水的废热利用设备第十五个实施例的示意图。图19是流水洗涤排水的废热利用设备第十六个实施例的示意图。图20是流水洗涤排水的废热利用设备第十七个实施例的示意图。图21是流水洗涤排水的废热利用设备第十八个实施例的示意图。图22是流水洗涤排水的废热利用设备第十九个实施例的示意图。图23是流水洗涤排水的废热利用设备第二十个实施例的示意图。图中实线代表水路连接；虚线代表电气连接；箭头代表水流方向。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细描述。图1为现有技术中淋浴排水的废热利用系统示意图，进水阀门2、热交换器3进水侧、水流开关4、加热器5、喷淋头6通过进水管路1连接；过滤器8在集水箱9中，集水箱9 在接水底盘7下；集水箱9、排水泵10、热交换器3排水侧通过排水管路11连接；热交换器 3排水侧出口接下水道14 ；集水箱9有溢流口 13并接下水道14 ；加热器5为电热水器，水流开关4、加热器5、排水泵10的电机和控制器12连接，排水泵10的电机转速是固定的；排水泵10为自吸式水泵，如柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、螺杆泵、转子泵、旋片泵、自吸式旋涡泵、 自吸式离心泵等；自吸式水泵具有能先吸空水泵吸入管段中的空气再开始吸水的能力。当进水阀门2打开开始淋浴时，水流开关4给控制器12信号，这时控制器12启动加热器5开始加热和排水泵10开始排水，淋浴排水和淋浴用水在热交换器3中进行换热；热交换器3 可以是板式、螺旋板式、套管式、管壳式等类型。由于自来水的供水压力有波动、淋浴时的进水阀门2的开度有大有小，淋浴用水的流量是不稳定的，而排水泵10的流量又是不可调节的，这样势必造成排水泵10的流量不是大于淋浴用水的流量就是小于淋浴用水的流量，流量相等只是巧合。排水泵10的流量小于淋浴用水的流量就会造成淋浴排水中的部分热量随淋浴排水从溢流口 13白白流入下水道14，而不能被完全利用，要避免这种现象，排水泵 10的最大流量就要达到或超过淋浴用水的最大流量，而当淋浴用水没有达到最大流量时， 排水泵10的流量就会大于淋浴用水的流量造成淋浴排水断断续续，排水管中夹杂大量空气，形成气水混输的现象，并进入热交换器3中占据换热面积，直接影响热交换器3的热交换效率，同时预热后的淋浴用水的水温也是忽高忽低，控制器12很难通过加热器5对这种温度忽高忽低的进水进行恒温控制。图1中的淋浴排水的废热利用系统示意图不仅仅只局限于淋浴，流水洗涤的其它方式，如洗手、洗头、洗车等也是完全适用的。图2是流水洗涤排水的废热利用设备第一个实施例的示意图，与现有技术不同的是排水泵10的出水口和热交换器3排水侧进水口之间的管路中有气水分离器15。排水泵10的最大流量应满足洗涤用水的最大流量要求，正常使用时排水泵10的最大流量会大于洗涤用水的流量，排水泵10的排水流量断断续续，排水管中夹杂大量的空气，形成气水混合的现象，气水混合物通过排水管路11首先进入气水分离器15，在气水分离器15中空气与排水分离，空气聚集到气水分离器15上部，气水分离器15上部有排气口直通大气，排气口接下水道14，排水从气水分离器15下部进入热交换器3的排水侧，热交换器3排水侧的最高水位低于气水分离器15的最低水位，排水完全通过重力作用保持流动，流量大小取决于气水分离器15和热交换器3之间的水位高度差，洗涤用水流量最大时气水分离器15中的水不得从上部的排气口溢出，热交换器3和气水分离器15之间的垂直距离越大越好。图3是流水洗涤排水的废热利用设备第二个实施例的示意图，与第一个实施例不同的是气水分离器15上部有排气阀16，空气由排气阀16排出。排水从气水分离器15下部进入热交换器3排水侧，热交换器3排水侧的最高水位低于气水分离器15的最低水位， 即使在排气阀16排气时，即气水分离器15内的压力降为大气压时，排水仍可通过重力作用保持流动，热交换器3和气水分离器15之间的垂直距离越大越好，排气阀16既可在气水分离器15外，也可在气水分离器15内，图3中排气阀16在气水分离器15外，排气阀16的排气口接下水道14。
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图4是流水洗涤排水的废热利用设备第三个实施例的示意图，与现有技术不同的是排水泵10置于集水箱9的底部下方，排水泵10的吸入口在集水箱9底部的最低点，排水泵10的吸入口的轴线是垂直的，排水泵10是无自吸功能且转速固定的叶片式水泵，如 离心泵、轴流泵、混流泵、旋流泵、非自吸旋涡泵等。洗涤排水从排水泵10的吸入口进入泵壳17内，而排水泵10的泵壳17内的空气可通过排水泵10的吸入口排出。排水泵10的最大流量应满足洗涤用水的最大流量要求，正常使用时排水泵10的最大流量会大于洗涤用水的流量，排水泵10的吸入口必然是气水混流，由于水与空气的密度相差悬殊，在排水泵10的叶片旋转过程中，排水受到的离心力远大于空气受到的离心力，只有水才能从排水泵10的排出口进入排水管路11中，空气只能聚积在排水泵10的泵壳17内和吸入口处而不能进入排水管路11中，从而保证排水泵10的流量连续并与洗涤用水的流量相等，避免出现洗涤排水白白流走和排水泵10吸入大量空气并进入排水管路11中，以及因泵壳17内空气无法排出而产生断流的现象，排水泵10的吸入口的直径要能满足最大流量要求。排水泵 10的叶轮和电机之间可以不采用直连的方式，而采用皮带或齿轮连接的方式，叶轮和电机在皮带或齿轮的同一侧，这样可减少接水底盘7下的空间，图4中未画出。图5是流水洗涤排水的废热利用设备第四个实施例的示意图，与第三个实施例不同的是排水泵10的吸入口的轴线是水平的，排水泵10的吸入口通过90°弯头连接在在集水箱9底部的最低点，排水泵10的吸入口的直径要能满足最大流量要求，正常使用时排水泵10的最大流量会大于洗涤用水的流量，排水泵10的泵壳17内上部的空气可通过排水泵10的吸入口排出，排水泵10的泵壳17内下部总是充满水的，由于水与空气的密度相差悬殊，在排水泵10的叶片旋转过程中，排水受到的离心力远大于空气到的离心力，只有排水泵10的泵壳17内的水才能从排水泵10的排出口进入排水管路11中，而排水泵10的泵壳17内的空气则不能进入排水管路11中，由于排水泵10的泵壳17只有下部才能充满水， 而上部却是空气，故排水泵10的出力将有很大的损失。图6是流水洗涤排水的废热利用设备第五个实施例的示意图，与第四个实施例不同的是排水泵10置于集水箱9的外侧面，排水泵10的吸入口的轴线是水平的，排水泵10 的吸入口通过直管连接在集水箱9底部的最低点。其离心分离空气和泵壳17内的空气从吸入口排出的原理与第四个实施例相同。当然排水泵10的吸入口的轴线也可以倾斜往上， 如图7所示，但必须保证在排水泵10吸空时，即泵壳17内充满空气而排出口充满水时，集水箱9内的水仍可从排水泵10的吸入口进入泵壳17内，即泵壳17内的空气仍可通过排水泵10的吸入口与大气相连，并通过排水泵10的吸入口排出。如果排水泵10的吸入口的轴线倾斜往上超过此角度，则在排水泵10出现吸空断流后，泵壳17内的水全部被排走，只留下空气，集水箱9内的水再要从水泵10的吸入口进入排水泵10的泵壳17内时，排水泵10 的泵壳17内的空气就不能从排水泵10的吸入口排出，而排水泵10的排出口由于有水，空气也不能从排水泵10的排出口排出，因此泵壳17内就会出现窝气现象，排水泵10就失去排水功能。从第三、第四、第五个实施例和以上的论述，可以看出排水泵10位置只要在图7 的夹角α范围内都是可行的。当然在夹角α范围以外只要能从排水泵10的叶轮中心将泵壳17内的空气排出也是可以的，图8中排水泵10吸入口在夹角β范围以内虽然是向下的，但有排气管从泵壳17内叶轮中心往外排气，排水泵10仍可正常工作。以上第三、第四、第五个实施例中排水泵10如果是潜水型的，则排水泵10可置于集水箱9内，其余不变。图9是流水洗涤排水的废热利用设备第六个实施例的示意图，与第三个实施例不同的是排水泵10的电机在泵壳17上方，水是从泵壳17上部的吸入口，即从电机和叶轮的连接轴四周流入泵体的，集水箱9的一部分可以成为排水泵10的泵壳17的一部分，其排水和排气的原理不变。图10是流水洗涤排水的废热利用设备第七个实施例的示意图，与第六个实施例不同的是排水泵10有两个吸入口，部分流量时洗涤排水从泵壳17下部的一个吸入口进入泵体，同时泵壳17内的空气可以从泵壳上部的吸入口排出，最大流量时洗涤排水还可以从泵壳17上部的另一个吸入口，即从电机和叶轮的连接轴四周流入泵体内，这时排水泵10类似于一台双吸泵。图11是流水洗涤排水的废热利用设备第八个实施例的示意图，与现有技术不同的是排水泵10的电机转速是由控制器12控制的，即排水泵10的流量是可调节的，集水箱 9中的水位传感器18检测水位并与控制器12连接，排水泵10的最大流量应能满足洗涤用水的最大流量要求，排水泵10既可以是有自吸功能的水泵，如柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵、螺杆泵、转子泵、旋片泵、自吸式旋涡泵、自吸式离心泵等，也可以是不具备自吸功能的水泵， 如离心泵、轴流泵、混流泵、旋流泵、旋涡泵等，但其安装位置要能保证其正常的排水功能。 排水泵10的电机转速由控制器12根据水位传感器18的水位信号进行调节，始终保持集水箱9中的水位稳定，也就是根据进入集水箱9中的洗涤用水的流量来调节洗涤排水的流量， 从而保证排水泵10的流量连续并与洗涤用水的流量相等，即排水泵10的流量既不大于也不小于洗涤用水的流量，避免出现洗涤排水白白流走或排水泵10吸入空气或断流的现象， 图11中的排水泵10是一台离心式潜水泵，启动时泵的叶轮应在水位以下，所以每次运行前由水位传感器18的检测水位，水位达到一定位置时，控制器12才启动排水泵10，在运行中一旦集水箱9内水位过低，控制器12必须停止排水泵10，待水位恢复后排水泵10再运行，避免造成排水泵10空转或窝气并产生断流的现象，水位传感器18可以采用电阻式，电容式、电磁式、压力式等。当然水位传感器也可以采用分段式水位开关，排水泵10的电机采用多速电机，如高、中、低、超低水位开关对应三速电机的高速、中速、低速和停止；还可以用高、低水位开关对应排水泵10的电机的启动和停止。图12是流水洗涤排水的废热利用设备第九个实施例的示意图，与第八个实施例不同的是集水箱9外的称重传感器19代替了水位传感器18，由称重传感器19检测集水箱9内排水的重量来间接检测集水箱9内水位的高度。洗涤排水流量调节原理与第八个实施例相同，称重传感器19与控制器12连接，排水泵10的电机转速可由控制器12根据称重传感器19的重量信号进行调节，始终保持集水箱9中的水的重量即水位稳定；集水箱9通过称重传感器19连接在接水底盘7下，集水箱9的重量全部由称重传感器19承担，称重传感器19可以由一个或多个传感器组成，称重传感器19可以是悬臂梁式、S型或轮辐式等， 图12中称重传感器19是悬臂梁式。排水泵10采用具备自吸功能的水泵最好，这样排水泵 10的吸入口就可以直接插在集水箱9的排水中而不与集水箱9有接触，减少对称重传感器 19的影响，如图12所示；当然排水泵10不具备自吸功能也可以，如第八个实施例中采用的离心式潜水泵，只是离心式潜水泵在集水箱9中，对称重传感器19的影响要大一些。每次运行时由称重传感器19检测集水箱9的重量，当集水箱9的重量达到一定值时也就是集水
10箱9中的水位达到一定值时，控制器12才启动排水泵10。图13是流水洗涤排水的废热利用设备第十个实施例的示意图，与第八个实施例不同的是在进水管路1中有进水流量传感器20、排水管路11中有排水流量传感器21，流量传感器20、21与控制器12连接。排水泵10的电机转速由控制器12根据流量传感器20、 21的流量信号进行调节，也就是通过根据洗涤用水的流量来调节洗涤排水的流量，从而保证排水泵10的流量连续并与洗涤用水的流量相等，避免出现洗涤排水白白流走和排水泵 10吸入空气或断流的现象。每次运行时由进水流量传感器20检测进水流量，当进水流量达到一定值时，控制器12才启动排水泵10。流量传感器20、21可以是蜗轮式、压差式、电磁式、涡街式或超声波式等。以上第八、九、十个实施例中，排水泵10的电机转速是由控制器12控制的，即排水泵10的流量是可调节的，在排水泵10的功率较大、洗涤用水的流量变化范围较大时，其节电效果明显。图14是流水洗涤排水的废热利用设备第十一个实施例的示意图，与第十个实施例不同的是排水泵10的电机转速是固定的，排水泵10的流量可随阻力变化而变化，排水管路11中有电动调节阀22，洗涤排水流量调节是由电动调节阀22实现的。流量传感器20、 21、电动调节阀22与控制器12连接，电动调节阀22的开度由控制器12根据流量传感器 20,21流量信号进行调节，也就是根据洗涤用水的流量来调节洗涤排水的流量，从而保证排水管路11中的排水流量连续并与洗涤用水的流量相等，避免出现洗涤排水白白流走和排水泵10吸入空气或断流的现象。每次运行时由进水流量传感器20检测进水流量，当进水流量达到一定值时，控制器12才启动排水泵10。同样在第八、第九个实施例中也可由电动调节阀22代替电机转速可调的排水泵 10来作为洗涤排水流量调节设备。图15是流水洗涤排水的废热利用设备第十二个实施例的示意图，与现有技术不同的是排水泵10的吸入口有浮球阀23，洗涤排水流量调节是由浮球阀23实现的。浮球阀23的浮球根据集水箱9内的水位自动调节排水泵10吸入口的浮球阀23的开度，从而自动调节排水流量，保持集水箱9中的水位稳定，也就是根据进入集水箱9中的洗涤用水的流量来调节洗涤排水的流量，从而保证排水泵10的流量连续并与洗涤用水的流量相等，避免出现洗涤排水白白流走和排水泵10吸入空气或断流的现象。浮球阀23直接作用于排水泵 10的吸入口，排水泵10应是吸入口真空度不高且流量随阻力变化而变化的泵，如离心泵， 如排水泵10的吸入口真空度高于浮球阀23的浮力时，可在排水泵10的吸入口上留有在浮球阀23全关时仍保持最小流量的孔，浮球阀23的浮球可以是各种形状。图16是流水洗涤排水的废热利用设备第十三个实施例的示意图，与第十二个实施例不同的是洗涤排水流量调节是由浮球阀M实现的。洗涤排水流量调节原理与第十二个实施例相同。在第十二、十三两个实施例中，浮球阀23J4还可以从排水泵10的吸入口改到排水泵10的排出口管路中。以上从第八到第十三个实施例是通过传感器，如水位传感器(包括浮球阀的浮球)、称重传感器、两个流量传感器等，直接或间接检测并得出洗涤用水和洗涤排水流量之间的差值，再通过控制器控制可调节流量的设备，如转速可调的排水泵、电动调节阀、浮球阀的阀体等，来自动调节洗涤排水流量，使之与洗涤用水流量相等，在洗涤用水流量最大时，排水泵保证能将洗涤排水全部加压输送进入热交换器，在洗涤用水流量小于排水泵的最大流量时，保证排水泵的排水流量是连续的，即保证排水泵不吸入空气或断流，如果排水泵的排水流量大于洗涤用水流量，并且超过一定时间后，排水泵必然出现断流现象，一旦出现断流现象，第八个和第十二个实施例中的无自吸功能的水泵泵壳和吸入口内部就必然进入空气并且无法从水泵出口排出，水泵将失去排水功能。以上的十三个实施例中，每次洗涤过程暂停，即进水阀门2关闭时，水流开关4给控制器12信号，加热器5和排水泵10停止工作，在热交换器3和排水管路11中的存水可能倒流回集水箱9、或因虹吸现象排入下水道14，一旦存水排空后，热交换器3的换热平衡就被破坏了，当洗涤过程重新开始，即进水阀门2再打开时，热交换器3的换热平衡就必须重新建立。只有吸入式排水泵10的入口内部是有止回阀的、或热交换器3排水侧的最高水位低于集水箱9，才可避免存水倒流回集水箱9中；如果热交换器3排水侧的最高水位低于下水道14，则可避免存水因虹吸现象排入下水道14。每次洗涤过程结束后，热交换器3和排水管路11中的存水应排入下水道14，否则长时间存水会造成热交换器3内表面结垢或腐蚀；同时可利用排出热交换器3和排水管路11中的存水的机会，来反冲清洗管路过滤器。图17是流水洗涤排水的废热利用设备第十四个实施例的示意图，是在第七个实施例的基础上增加了 排水管11中的止回阀25、管路过滤器27、排水阀观；同时热交换器3 排水侧排水管路末端的排水口 26高于热交换器3的最高水位。排水管路末端的排水口 26、 排水阀观的出口、溢流口 13都高于下水道14，并且接入下水道14。当洗涤过程中洗涤用水流量暂停时，水流开关4输出停止信号，控制器12停止加热器5加热和排水泵10排水， 这时热交换器3高于集水箱9或下水道14就会出现或者倒流回集水箱9，或者因虹吸现象排入下水道14，故在排水泵10的出口加止回阀25，防止水倒流回集水箱9 ；当然有些排水泵10内部有止回阀，如柱塞泵、隔膜泵等，则止回阀25就不需要了。热交换器3排水侧排水管路末端的排水口沈高于热交换器3的最高水位，可防止热交换器3中的水因虹吸现象排入下水道；集水箱9上部的溢流口 13可防止排水泵10流量控制失效时或洗涤用水超过排水泵10的最大流量时洗涤排水溢出。止回阀25与管路过滤器27之间的排水管路最低点有排水阀观，用于洗涤过程结束停机时排空热交换器3和排水管路11中的存水，同时反冲清洗管路过滤器27，当然能用于反冲清洗的水量只是热交换器3和排水管路11中的存水，排水阀观可以是手动的或电动的。热交换器3、水流开关4、加热器5、接水底盘7、集水箱9、止回阀25、管路过滤器27以及部分进水管路1、排水管路11等部件外有保温隔热层。图18是流水洗涤排水的废热利用设备第十五个实施例的示意图，与第十四个实施例不同的是热交换器3排水侧排水口接水箱四最低点处的进口并低于水箱四最低点处的进口，水箱四上部的溢流口接下水道14。每次洗涤过程开始后，从热交换器3排水侧排水口出来的排水总是先充满水箱四再从上部的溢流口排入下水道14 ；水箱四的位置尽可能高、体积尽可能大，以便于利用水箱四中排水的势能和水量，在洗涤过程结束停机后排空存水时，反冲清洗管路过滤器27的效果更好。图19是流水洗涤排水的废热利用设备第十六个实施例的示意图，与第十四个实施例不同的是止回阀25由电磁阀30代替，电磁阀30与控制器12连接，洗涤过程中电磁阀30和排水泵10同步，防止热交换器3和排水管路11中的存水倒流回集水箱9。但洗涤
12过程结束停机时排水泵10停机，而电磁阀30则打开并延时一段时间后再关闭，在此段时间中热交换器3和排水管路11中的存水倒流排入集水箱9中，同时反冲清洗管路过滤器27， 排水阀观此时应在集水盘9的最低点，排水阀观可以是手动的或电动的。以上十六个实施例中的加热器5由于没有储水功能或储水量很小，每次洗涤过程开始时由于换热过程尚未建立，故加热器5需要很大的功率才能满足洗涤用水对水温的要求，特别是在供水温度较低的北方的冬季，随着换热过程逐步建立并达到平衡，加热器5的功率需要从最大值一直调节到最小值，这就对加热器5和控制器12提出了很高的要求。图20是流水洗涤排水的废热利用设备第十七个实施例的示意图，与第十六个实施例不同的是由带储水箱的热水器32和三通混水龙头31替代加热器5，带储水箱的热水器32的出水口接三通混水龙头31的一个进水口，热交换器3进水侧出口接三通混水龙头 31另一个进水口和带储水箱的热水器32的进水口，三通混水龙头31出水口接喷淋头6，三通混水龙头31除了有三通混水调温功能外，还有开关水流的功能，进水阀门2也由三通混水龙头31代替。由于热水器32具有储水功能，故热水器32的加热功率可降低很多。图21是流水洗涤排水的废热利用设备第十八个实施例的示意图，与第十七个实施例不同的是带储水箱的热水器32的进水口接热交换器3进水侧出口，带储水箱的热水器32的出水口接三通混水龙头31的一个进水口，三通混水龙头31另一个进水口接自来水，水流开关4移到喷淋头6和三通混水龙头31之间，以保证水流开关4的灵敏度不受影响。图22是流水洗涤排水的废热利用设备第十九个实施例的示意图，与第十七个实施例不同的是带储水箱的热水器32的进水口接自来水，带储水箱的热水器32的出水口接三通混水龙头31的一个进水口，三通混水龙头31另一个进水口接热交换器3进水侧出口， 水流开关4移到喷淋头6和三通混水龙头31之间，以保证水流开关4的灵敏度不受影响。以上从第一个到第十五个实施例中的加热器5都可以用第十七、第十八、第十九个实施例中的带储水箱的热水器32和三通混水龙头31替代；只是第十八、第十九个实施例中如采用第十、第十一个实施例中的进水流量传感器20、排水流量传感器21来调节流量， 则进水流量传感器20也应移到喷淋头6和三通混水龙头31之间，以保证进水流量传感器 20检测的是从喷淋头6流过的流量。图23是流水洗涤排水的废热利用设备第二十个实施例的示意图，加热器5可以是即热式电热水器，还可以是燃气热水器，即没有储水功能或储水量很小，加热器5功率选择或控制功能由控制器12实现，能保证加热器5的出水温度相对稳定；控制器12中还有加热器5的预热准备功能，每次流水洗涤排水的废热利用设备开始运转前有个预热准备过程，预热准备过程就是加热加热器5中的水，使之在开始洗涤时就能迅速达到要求的出水温度，同时加热器5的加热功率和最低水量要从开始洗涤一直到能建立整个洗涤换热平衡前都能保证出水温度达到要求，这样会要求加热器5的储水量即体积较大，或者加热器5的加热功率较大。如果用热交换器3进水侧的储水量代替加热器5的大部分储水量，加热器5 的体积可降至最小同时加热器5的加热功率可降至最低，但此时在热交换器3的进水侧进口和加热器5的出口之间则需要一台循环水泵33，水流开关4在热交换器3的进水侧出口和加热器5的进口之间，循环水泵33的出口或进口有止回阀34，当预热准备过程开始时，循环水泵33启动，止回阀34允许水流通过，水流开关4输出信号，控制器12启动加热器5，直到水温达到要求，循环水泵33、加热器5停止，预热准备过程结束可以进入洗涤过程，在洗涤过程中，止回阀34不允许水流通过。加热器5、热交换器3外有保温隔热层，当洗涤过程暂停时间较长，加热器5、热交换器3中水温缓慢下降后，预热准备过程重新开始，始终维持加热器5、热交换器3中的水温，直至关机。止回阀34可由电磁阀代替并与循环水泵33同步启停，同时循环水泵33的水流方向也可反向。本实施例中其余部分与第十四个实施例相同。以上从第一个到第十六个实施例中的加热器5都可以改成第二十个实施例中的即热式电热水器或燃气热水器和循环水泵33、止回阀34组成的预热循环系统。以上的实施例中，如果排水泵10的电机转速固定的，在排水泵10的功率较小而不须过多考虑其节电效果时，则具有明显的成本优势。以上的实施例中，所有部件或集中在一起，或分开几处设置皆可；如自来水供水压力过低，则在进水管路中增加一台增压泵即可。以上实施例只讨论需要加热的情况，需要冷却的情况可依此类推，只要把加热器换成冷却设备即可。
权利要求
1.一种流水洗涤排水的废热利用方法，流水洗涤排水由排水泵加压输送进入热交换器排水侧，与热交换器进水侧的流水洗涤用水之间进行热交换，预热流水洗涤用水，其特征在于所述的流水洗涤排水由所述的排水泵全部加压输送进入所述的热交换器排水侧，并且进入所述的热交换器排水侧的所述的流水洗涤排水不携带空气。
2.实现权利要求1所述的流水洗涤排水的废热利用方法的设备，它包括进水管路、进水阀门、热交换器、水流开关、加热器、喷淋头、接水底盘、过滤器、集水箱、排水泵、排水管路、控制器；进水阀门、热交换器进水侧、水流开关、加热器、喷淋头通过进水管路连接；过滤器在集水箱中；集水箱在接水底盘下；集水箱、排水泵、热交换器排水侧通过排水管路连接并接下水道；集水箱有溢流口并接下水道；水流开关、加热器、排水泵的电机和控制器连接，其特征在于所述的排水泵的电机转速是固定的，所述的排水泵是有自吸功能的水泵， 所述的排水泵出水口和所述的热交换器排水侧进水口之间的管路中有气水分离器，气水分离器上部直通大气或通过排气阀通大气，气水分离器下部的出水口接所述的热交换器排水侧进水口，所述的热交换器的排水侧最高水位低于气水分离器的最低水位。
3.实现权利要求1所述的流水洗涤排水的废热利用方法的设备，它包括进水管路、进水阀门、热交换器、水流开关、加热器、喷淋头、接水底盘、过滤器、集水箱、排水泵、排水管路、控制器；进水阀门、热交换器进水侧、水流开关、加热器、喷淋头通过进水管路连接；过滤器在集水箱中；集水箱在接水底盘下；集水箱、排水泵、热交换器排水侧通过排水管路连接并接下水道；集水箱有溢流口并接下水道；水流开关、加热器、排水泵的电机和控制器连接，其特征在于所述的排水泵的电机转速是固定的，所述的排水泵是无自吸功能的叶片式水泵，所述的排水泵的泵体上有能排出泵体内空气的排气通道。
4.实现权利要求1所述的流水洗涤排水的废热利用方法的设备，它包括进水管路、进水阀门、热交换器、水流开关、加热器、喷淋头、接水底盘、过滤器、集水箱、排水泵、排水管路、控制器；进水阀门、热交换器进水侧、水流开关、加热器、喷淋头通过进水管路连接；过滤器在集水箱中；集水箱在接水底盘下；集水箱、排水泵、热交换器排水侧通过排水管路连接并接下水道；集水箱有溢流口并接下水道；水流开关、加热器、排水泵的电机和控制器连接，其特征在于由所述的排水泵加压输送进入所述的热交换器排水侧的流水洗涤排水的流量是连续和可自动调节的，并与流水洗涤用水的流量相等。
5.根据权利要求4所述的流水洗涤排水的废热利用设备，其特征在于所述的排水泵的电机转速是可调的，所述的控制器有所述的排水泵的电机调速电路，所述的集水箱内有水位传感器或所述的集水箱外有称重传感器并且所述的集水箱通过称重传感器连接在所述的接水底盘下，水位传感器或称重传感器与所述的控制器连接。
6.根据权利要求4所述的流水洗涤排水的废热利用设备，其特征在于所述的排水泵的电机转速是可调的，所述的控制器有所述的排水泵的电机调速电路，所述的进水管路中有进水流量传感器，所述的排水管路中有排水流量传感器，进水流量传感器、排水流量传感器与所述的控制器连接。
7.根据权利要求5或6所述的流水洗涤排水的废热利用设备，其特征在于所述的排水泵的电机转速是固定的，所述的排水管路中有电动调节阀门，电动调节阀门与所述的控制器连接。
8.根据权利要求4所述的流水洗涤排水的废热利用设备，其特征在于所述的排水泵的电机转速是固定的，所述的排水管路中有浮球阀，浮球阀的浮球在集水箱内。
9.根据权利要求2或3或4所述的流水洗涤排水的废热利用设备，其特征在于所述的排水泵内或所述的排水管路中有止回阀或电磁阀，止回阀或电磁阀后有管路过滤器，电磁阀和控制器相连接，所述的排水管路末端排水口高于所述的热交换器排水侧的最高水位， 所述的热交换器排水侧的最低水位高于管路过滤器，止回阀或电磁阀与管路过滤器之间的排水管路最低点或集水盘的最低点有排水阀，所述的排水管路末端排水口、排水阀出口、溢流口高于下水道并接下水道，所述的热交换器、水流开关、加热器、接水底盘、集水箱、止回阀或电磁阀、管路过滤器外有保温隔热层。
10.根据权利要求2或3或4所述的流水洗涤排水的废热利用设备，其特征在于所述的加热器由带储水箱的热水器和三通混水龙头组成，带储水箱的热水器的出水口接三通混水龙头的一个进水口，三通混水龙头的另一个进水口接所述的热交换器进水侧出水口或接自来水，带储水箱的热水器的进水口接自来水或接所述的热交换器进水侧出水口，三通混水龙头出水口接所述的喷淋头，三通混水龙头外有保温隔热层。
11.根据权利要求2或3或4所述的流水洗涤排水的废热利用设备，其特征在于所述的加热器是即热式电热水器或燃气热水器，所述的控制器有加热器功率选择或控制电路， 所述的热交换器进水侧进口和所述的加热器出口之间有循环水泵，所述的水流开关在所述的热交换器进水侧、所述的加热器和循环水泵组成的循环管路中，循环水泵的出口或进口有止回阀或电磁阀，循环水泵、电磁阀与所述的控制器连接，所述的控制器有所述的洗涤用水预热准备功能，循环水泵、止回阀或电磁阀有外保温隔热层。
全文摘要
本发明公开了一种流水洗涤排水由排水泵全部加压输送进入热交换器，并且进入热交换器时不携带空气的流水洗涤排水的废热利用方法，以及实现该方法的三种设备一、当有自吸功能且转速固定的排水泵在吸入全部洗涤排水和空气后，在进入热交换器前分离并排出其中空气的流水洗涤排水的废热利用设备；二、由无自吸功能且转速固定的叶片式水泵通过叶片的离心作用从洗涤排水中分离并排出空气后再加压输送的流水洗涤排水的废热利用设备；三、排水泵加压输送进入热交换器的洗涤排水的流量是连续和可自动调节的，并与洗涤用水流量相等的流水洗涤排水的废热利用设备。这种流水洗涤排水的废热利用方法及设备，能利用全部洗涤排水中的废热；并保证洗涤用水在热交换器中与洗涤排水充分换热，最大限度地节约了加热能量。
文档编号F24H1/10GK102213486SQ20111008907
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月11日 优先权日2011年4月11日
发明者陈建平 申请人:陈建平