淋浴热水生产与系统控制噪声及水温的新方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种以淋浴废水为热源的淋浴热水生产与系统噪声及水温控制的新方法和装置，本发明的技术方案生产淋浴热水的能效比高达十倍，具有速热连续淋浴功能且可与坐便器组合为复合型产品，本发明的技术方案能够大幅度降低系统运行过程中的噪声尤其是淋浴时人耳朵能听到的噪声，保持淋浴过程热水温度基本恒定且一年四季均能正常使用，同时还能最大限度地保持卫生间的整齐美观。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明公开了一种以淋浴废水为热源的淋浴热水生产与系统噪声及水温控制的 新方法和装置，属于工程热物理与卫浴【技术领域】。 淋浴热水生产与系统控制噪声及水温的新方法和装置
【背景技术】
[0002] 现有的以淋浴废水为热源生产淋浴热水的方法及其装置最早由党坤选、路英梅发 明并于1996年7月26日向中国专利局提交了发明专利申请，该申请已获授权（名称：一种 生产淋浴用热水的方法及其装置、发明专利号：ZL96118737.9).然而在实际使用中该专利 方法及其装置存在如下诸方面的不足：
[0003] 第一是运行过程噪声太大：要把现代工业水准制造的压缩机和废水泵装在金属制 箱体内悬挂在卫生间墙壁上的人体等高位置附近，压缩机与废水泵运行时整个箱体会产生 连续的振动和很大的共鸣噪声，其状况与分体式空调器悬挂于户外的外机工作状态相似。 而淋浴时该噪声恰恰就在使用者的耳边轰轰隆隆响个不停，这让人难以忍受。
[0004] 第二是淋浴水温不稳定：在前述的在早发明中，为了收集淋浴废水，人淋浴时必须 站在尺寸有限的软垫上。但人的肢体动作会导致部分废水飞溅散出软垫以外从而使收集的 废水量随时间变化，这导致装置输出的淋浴热水的温度也随之忽高忽低变化无常让人无所 适从。
[0005] 第三是冬、夏两季难正常使用：冬天，当自来水温度低于7°C或以下（除华南外我 国北方及长江流域使用地表水的地区均有此类状况发生）時，仅用上述专利的部分废水分 流不经过换热器的调节方法肯定会发生蒸发温度太低导致废水结冰堵塞而无法使用的情 况；夏天，当气温高于33°C时地表自来水温度通常也高于25°C，这时又会出现因装置冷凝 温度太高致装置输出的淋浴热水烫人，此时仅靠废水分流方法调节也无法奏效。也就是说， 采用在早专利调节方法的机器在冬、夏两季很难生产能正常使用的淋浴热水。
[0006] 第四，吸、排水管无法藏在墙壁（因该系统有进、出、吸、排水四根水管）内，影响卫 生间的整齐美观。
【发明内容】
[0007] 本发明是以从刚使用过的淋浴废水中提取热量来实现连续生产淋浴热水供人连 续淋浴使用的目的，本发明公开了一种以淋浴废水为热源的淋浴热水生产与系统噪声及水 温控制的新方法和装置。本发明的技术方案能够克服上述在早专利之不足，大幅度降低系 统运行过程中的噪声尤其是淋浴时人耳朵能听到的噪声，保持淋浴过程热水温度基本恒定 且一年四季均能正常使用，同时还能最大限度地保持卫生间的整齐美观。
[0008] 本发明控制和减小噪声的技术方案是把上面安装有压缩机及水泵等系统组件的 底座部件，置身于前、后、左、右、上这五个面都水封密闭且电绝缘的塑料或陶瓷材质箱体之 下；在箱体内部敷设消声阻尼材料，在箱体外表面制出极细且密布表面的储液微凹槽，在底 座下面装设软质橡胶支撑减震垫。淋浴时箱体直接置于淋浴位置附近的卫生间地面上。
[0009] 这样第一是箱体内表面消声材料的消声作用和橡胶支撑减震垫的缓冲阻尼作用 以及稳固的地面支撑就大大减轻了箱体因吊挂悬空而引起的振动和共鸣噪声；
[0010] 第二，淋浴过程飞溅降落在箱体上的水滴会在箱体表面的储液微凹槽内形成连续 水膜从而对噪声进行有效的吸收和反射，这可进一步消除和减弱从箱体传出的机器运行 噪声；若有需要，淋浴时还可在箱体表面覆上湿毛巾则减噪效果更为显著；
[0011] 第三，由于箱体高度仅40厘米左右，而人在淋浴时耳朵高度约为150厘米，根据声 学传递原理，最后通过液膜传出的噪声当经过这一米多的距离到达人的耳朵时，声压会从 在箱体表面时的数值下降到原值的百分之十左右，声压（A声级）最少也会下降4分贝；
[0012] 上述降噪措施的综合效应，能够比较圆满的解决系统装置在使用过程中烦人的噪 声问题。
[0013] 按本发明的技术方案，生产淋浴热水的系统装置置于五面体箱体之下且箱体可直 接置于淋浴位置附近的卫生间地面上甚至可放在卫生间地面的下水管处。这样系统装置的 废水排水管就可以直接暗藏通入下水管中；废水吸水管可以直接沿着地面墙脚通到卫生间 地漏处连接废水过滤收集吸盘部件来收集淋浴废水；废水吸水管还可以在室内装修时暗藏 布置在地下直接通到卫生间地漏处连接废水过滤收集吸盘部件收集淋浴废水。采用上述措 施就避免了在卫生间墙壁上布置吸、排两条管道，从而最大限度地保持卫生间的整齐美观。
[0014] 由于卫生间内所有的淋浴废水最后都汇集到了地漏处，所以本发明技术方案中在 地漏处安置地漏堰塞圈和废水过滤收集吸盘部件来收集废水能够保证淋浴废水量供应稳 定从而使系统生产的淋浴热水的温度基本恒定。
[0015] 本发明的淋浴热水温度的控制方法是可以采用变频压缩机根据输出的淋浴热水 的温度变化来调节压缩机的转速以调整冷凝输出功率进而达到调节输出的淋浴热水的温 度和节约电能的双重目的；
[0016] 当采用定频压缩机时，本发明的淋浴热水温度的控制方法是：
[0017] 第一，使废水泵在工作、停机状态间交替运行来调节进入热泵系统的淋浴废水的 供应量进而达到调节淋浴热水温度的目的：废水泵工作时间长停机时间短则淋浴废水供 应较多这时输出的淋浴热水温度较高些；反之则输出的淋浴热水温度要低些；废水泵在工 作、停机状态间交替运行时停机时间的长短要兼顾到使系统蒸发器在运行过程不能结冰的 限制条件；
[0018] 第二，从蒸发器排出的部分冷废水直接排到卫生间地面与落地淋浴废水混合来降 低进入系统的淋浴废水的温度，进一步调节系统输出的淋浴热水的温度：其实现方法是用 手动或者自动控制的方法，在输出的淋浴热水的温度高于需要的温度时开启排水管路上的 旁通阀门，使从蒸发器排出的部分冷废水直接排向卫生间地面与经人体淋浴落下的较热的 淋浴废水混合降低进入系统的废水的温度进而达到调节系统输出的淋浴热水温度的目的。
[0019] 第三，对在地漏处安置的地漏堰塞圈设置合理的堰塞高度来调节卫生间地面淋浴 废水存水的多少。当系统处在调温状态运行时，由于进入系统的淋浴废水量小于从人体落 下的淋浴废水量，多余的废水就会在液面超过堰塞高度时自动溢流进入地漏下水道从而更 进一步加强了调节系统输出的淋浴热水温度的效果。
[0020] 按本发明的技术方案，其系统温度的控制方法还包括当自来水温度较低時自动开 启辅助电热加热系统来提高进入系统的水温，从而避免因蒸发温度太低导致废水结冰堵塞 而无法使用情况的发生。
[0021] 本发明的技术方案在不淋浴时压缩机和废水泵均不工作，此时电热加热系统还可 以单独手动或自动控制开启，开启后达到设定温度时停止加热，当温度低于设定温度时再 重复加热，如此反复。此时系统简化成为一台速热式电热水器。
[0022] 本发明的技术方案中，确保使落地放置的箱体在淋浴使用过程中人身安全与电 气绝缘的保证技术措施是与箱体底部内侧相连接的底座由塑料材料注塑制成，底座底面及 四周应防水且底座底面四周周圈向上翻起的坚直高度应确保在箱体落地放置后，底座四周 上沿的高度高于卫生间地面最大可能的存水液面高度，从而保证安置于底座上的机器部件 在正常的淋浴使用条件下与卫生间地面上积存的淋浴废水之间电气绝缘；考虑到系统在工 作过程中可能有一些冷凝水留存在底座底部因底座四周的高度而难于排出，可以在底座下 或侧面制造安装上水绝缘电阻型防电墙或连接上一段内径几毫米长度大于50厘米，盘成 盘状的塑料管及阀门与卫生间地面相通，这样在淋浴结束后，留存在底座底部的冷凝水就 会沿着水绝缘电阻型防电墙或盘成盘状的塑料管经阀门流出到卫生间地面上；在人淋浴 时，由于塑料管和水绝缘电阻型防电墙在通水状态下绝缘电阻高达兆欧量级，因此可以保 证即使热泵系统工作过程中漏电，但传到卫生间地面的电流不会超过1毫安，符合国家标 准对家用电器泄漏电流的安全规定。因此，落地放置的装置箱体在淋浴使用的任何情况下 都能用者的人身安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 附图1是本发明所述的淋浴热水生产与系统噪声及水温控制的新方法及装置的 系统流程结构示意图；
[0024] 附图2是本发明所述的箱体和安装热泵装置的塑料制底座的水电绝缘结构示意 图；
[0025] -些不太影响理解本发明实质内容的次要结构的投影关系在附图中没有画出。
[0026] 附图中各数字指代含义是：1.电加热腔体、2.自来水淋浴废水换热器、3.废水泵、 4.节流器、5.蒸发器、6.压缩机、7.冷凝加热器、8.淋浴喷头、9.水阀门、10.淋浴废水过滤 及收集吸盘部件、11.地漏堰塞圈、12.卫生间地面、13.地漏、14.橡胶支撑减震垫、15.底 座、16.底座接口、17.塑料管、18.阀门、19.系统装置、20.箱体。
[0027] 附图中实线代表自来水管线；虚线代表淋浴废水管线；点化线代表制冷工质管 线；箭头代表如进方向。
【具体实施方式】
[0028] 以下将结合附图描述本发明所述的淋浴热水生产与系统噪声及水温控制的新方 法和采用本发明的新方法的装置的技术方案及【具体实施方式】：
[0029] 参照附图1，自来水流程是：自来水经过电加热腔体（1)(在冬天自来水温度太低 或系统仅作为普通电热水器使用时）后进入自来水淋浴废水换热器（2)与淋浴废水进行间 壁式逆流换热后再进入冷凝加热器（7)中吸收热泵工质冷凝放出的热量使温度升高至淋 浴温度从淋浴喷头（8)喷下供人淋浴使用；
[0030] 淋浴废水流程是：由淋浴喷头（8)喷出经人体落下的淋浴废水在卫生间地面受地 漏堰塞圈（11)阻隔汇集后被淋浴废水过滤及收集吸盘部件（10)吸入再经废水泵（3)加压 在自来水淋浴废水换热器（2)中向自来水进行间壁式逆流换热后再进入蒸发器（5)向热泵 工质进一步放热后流往卫生间下水管或地漏（13)下水道；当系统处于调节状态时淋浴废 水在蒸发器（5)中向热泵工质进一步放热后部分流往卫生间下水管或地漏（13)下水道，另 一部分则经水阀门（9)流往卫生间地面（12);
[0031] 热泵工质流程是：气体热泵工质经电能驱动的压缩机（6)压缩后成为高温高压的 气体工质，高温高压的气体工质在冷凝加热器（7)中向预热后的温自来水冷凝放热后自身 凝结为液体然后经节流器（4)节流降压后在蒸发器（5)中吸收淋浴废水放出的热量而蒸发 为气体工质再流向压缩机（6);
[0032] 系统如此周而复始循环反复，就不断地把冷自来水加热为淋浴热水供人使用。自 来水从15度升温到40度用于淋浴，正常情况下要用电能或其它热能使其升温25度。但在 本系统的自来水加热过程中，自来水从15度升温到30度通过与淋浴废水换热实现基本无 能耗；自来水从30度升温到40度通过热泵循环的冷凝加热实现；由于热泵循环的能效比 大约为4倍，也就是说自来水通过热泵循环的冷凝加热实现从30度到40度的变化加热温 升为10度，仅需相当于2. 5度温升对应的电能消耗。换言之，把自来水从15度升温到40 度用于淋浴，采用本发明的新方法，所需电能仅为直接用电能加热所需电能的十分之一。
[0033] 综上可知，采用本发明的方案生产淋浴用热水，装置能效是普通电加热方法的十 倍左右，因此具有十分显著的节能减排效益。
[0034] 采用本发明公开的淋浴热水生产与系统噪声及水温控制的新方法的装置，五面体 的箱体可以用塑料经注塑或吸塑方法制成，也可以用陶瓷材料经烧结制成。箱体可以根据 需要制成兀凳、椅子、沙发或其它合适形状供人淋浴时使用；箱体还可以根据需要制成下部 空腔能包容安置本发明系统的坐便器的形状且具有坐便器一应功能，本发明的装置的内部 系统连带底座置于坐便器下面的空腔中，装置系统的排水管直接通入坐便器下的排污管道 中。经这样组合而成的复合系统，既有坐便器功能，同时还有供应温水用于便后冲洗以及节 能速热淋浴功能，此外还省去了淋浴所需的本发明装置或其它种类热水器的安装空间，使 卫生间看起来更加简洁整齐，预计这样组合而成的复合功能型产品，将以其优越的节能效 果为节能增效减排减霾，服务大众造福社会做出贡献。
【权利要求】
1. 一种淋浴热水生产的新方法其特征是自来水经过电加热腔体（1)(在冬天自来水温 度太低或系统仅作为普通电热水器使用时）后进入自来水淋浴废水换热器（2)与淋浴废 水进行间壁式逆流换热后再进入冷凝加热器（7)中吸收热泵工质冷凝放出的热量使温度 升高至淋浴温度从淋浴喷头（8)喷下供人淋浴使用；淋浴废水流程是由淋浴喷头（8)喷出 经人体落下的淋浴废水在卫生间地面受地漏堰塞圈（11)阻隔汇集后被淋浴废水过滤及收 集吸盘部件（10)吸入再经废水泵（3)加压在自来水淋浴废水换热器（2)中向自来水进行 间壁式逆流换热后再进入蒸发器（5)向热泵工质进一步放热后流往卫生间下水管或地漏 (13)下水道；当系统处于调节状态时淋浴废水在蒸发器（5)中向热泵工质进一步放热后部 分流往卫生间下水管或地漏（13)下水道，另一部分则经水阀门（9)流往卫生间地面（12); 热泵工质流程是气体热泵工质经电能驱动的压缩机（6)压缩后成为高温高压的气体工质， 高温高压的气体工质在冷凝加热器（7)中向预热后的温自来水冷凝放热后自身凝结为液 体然后经节流器（4)节流降压后在蒸发器（5)中吸收淋浴废水放出的热量而蒸发为气体工 质再流向压缩机￠);系统如此周而复始循环反复，不断地把冷自来水加热为淋浴热水供 人使用。
2. 按权利要求1所述的一种淋浴热水生产系统控制和减小噪声的新方法其特征是把 上面安装有压缩机及水泵等系统组件的底座部件置于前、后、左、右、上这五个面都水封密 闭且电绝缘的塑料或陶瓷材质箱体之下；在箱体内部敷设消声阻尼材料，在箱体外表面制 出极细且密布表面的储液微凹槽，在底座下面装设软质橡胶支撑减震垫，淋浴时箱体放在 淋浴位置附近的卫生间地面上；因箱体内表面消声材料的消声作用和橡胶支撑减震垫的缓 冲阻尼作用以及稳固的地面支撑减轻箱体内由系统机器运行引起的振动和共鸣噪声；淋浴 过程飞溅降落在箱体上的水滴在箱体表面的储液微凹槽内形成的连续水膜对噪声进行有 效的吸收和反射进一步消除和减弱从箱体传出的机器运行噪声；必要时还可在箱体表面覆 上湿毛巾减噪；通过加大使用者与箱体的距离远离噪声源来进一步减轻人耳承受的噪声污 染。
3. 按权利要求1所述的一种淋浴热水生产系统控制淋浴热水温度的新方法其特征是 当采用变频压缩机时，根据淋浴热水的温度变化来调节压缩机的转速以调整冷凝输出功率 进而达到调节输出的淋浴热水的温度和节约电能的双重目的；当采用定频压缩机时，使废 水泵在工作、停机状态间交替运行来调节进入热泵系统的淋浴废水的供应量进而达到调节 淋浴热水温度的目的，废水泵在工作、停机状态间交替运行时停机时间的长短要兼顾到使 系统蒸发器在运行过程不能结冰的限制条件；当用废水分流方法来控制淋浴热水温度时， 通过手动或自动控制把从蒸发器排出的部分冷废水直接排到卫生间地面与落地淋浴废水 混合来降低进入系统的淋浴废水的温度进而实现调节系统输出的淋浴热水温度；当采用废 水溢流方法来控制淋浴热水温度时，通过对在地漏处安置的地漏堰塞圈设置合理的堰塞高 度来调节卫生间地面淋浴废水存水量，系统处在调温状态运行时，多余的废水在卫生间地 面的淋浴废水液面超过堰塞高度时自动溢流进入地漏下水道从而使输出的淋浴热水的温 度下降。
4. 按权利要求1所述的一种淋浴热水生产系统控制淋浴热水温度的新方法其特征是 当自来水温度较低時通过开启辅助电热加热系统来提高进入系统的自来水温度来避免因 蒸发温度太低引起的结冰堵塞情况。
5. 按权利要求1所述的一种淋浴热水生产与系统噪声及水温控制的新方法制造的淋 浴热水生产装置其特征是塑料或陶瓷材质的箱体的前、后、左、右、上这五个面都水封密闭 且电绝缘，与箱体底部内侧相连接的底座由塑料材料注塑制成，底座底面及四周应防水且 底座底面四周周圈向上翻起的坚直高度应确保在箱体落地放置后底座四周上沿的高度高 于卫生间地面可能的最大液面高度，从而保证安置于底座上的机器部件在正常的淋浴使用 条件下与使用者和卫生间地面上积存的淋浴废水之间电气绝缘；在底座下或侧面制造安装 上水绝缘电阻型防电墙或连接上一段内径几毫米长度大于50厘米，盘成盘状的塑料管及 阀门与卫生间地面相通，淋浴完毕留存在底座底部的冷凝水沿着水绝缘电阻型防电墙或盘 成盘状的塑料管经阀门流出到卫生间地面上；塑料管和水绝缘电阻型防电墙在通水状态下 绝缘电阻达到兆欧量级保证人在淋浴时即使装置系统漏电，但传到卫生间地面的电流也不 会超过1毫安，从而符合国家标准对家用电器泄漏电流的安全规定确保人身安全。
6. 按权利要求5所述的一种淋浴热水生产与系统噪声及水温控制的新方法制造的淋 浴热水生产装置其特征是五面体的箱体可以用塑料经注塑或吸塑方法制成，也可以用陶瓷 材料经烧结制成；箱体可以根据需要制成兀凳、椅子、沙发或其它合适形状及造型供人淋浴 时使用。
7. 按权利要求5所述的一种淋浴热水生产与系统噪声及水温控制的新方法制造的淋 浴热水生产装置其特征是可以把箱体制成具有坐便器一应功能且下部有较大的空腔的坐 便器，本生产装置除箱体外的内部系统连带底座均安置在坐便器下面的空腔中，排水管直 接通到坐便器下的排污管道；经这样组合而成的复合系统既有坐便器功能同时还有供应温 水用于便后冲洗及节能速热淋浴功能且节约空间，使卫生间看起来更加简约整洁。
8. 按权利要求5所述的一种淋浴热水生产与系统噪声及水温控制的新方法制造的淋 浴热水生产装置其特征是在压缩机及废水泵均不工作时辅助电热加热系统可以单独手动 或自动控制开启，达到设定温度时停止加热，当温度低于设定温度时再重复加热，如此反 复，在此情况下本淋浴热水生产装置变为一台速热式电热水器。
【文档编号】F24H4/02GK104121693SQ201410253076
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年5月31日 优先权日:2014年5月31日
【发明者】党路明, 党坤选 申请人:党路明