一种热泵热水器装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种热泵热水器装置，包括：压缩机、四通阀、冷凝器、节流阀以及蒸发器，还包括：集水槽；废水终端；第一废水管和第二废水管；蓄热器，蓄热器内具有废水换热管和冷媒换热管。废水换热管连接于第二废水管中；用于控制第一废水管导通，且第二废水管截止，或者第一废水管截止，且第二废水管导通的第一阀组；冷媒管，蓄热器的冷媒换热管连接于冷媒管中；还包括第二阀组，第二阀组能够控制冷媒管导通，同时切断蒸发器与冷凝器之间的回路，还能够控制冷媒管截止，同时导通蒸发器与冷凝器之间的回路。在开启除霜模式后，冷媒吸收存储在蓄热器中的热量，该热量来自于废水的余热，这样就避免了对冷凝器中热水热量的消耗，节能减排。
【专利说明】
一种热泵热水器装置
技术领域
[0001]本发明涉及回收利用淋浴废水余热技术领域，更具体地说，涉及一种热栗热水器
目.0
【背景技术】
[0002]热栗热水器主要包括压缩机、冷凝器、节流阀以及蒸发器。制热水模式的工作原理如下:高温高压的冷媒蒸汽从压缩机中排出，之后流进冷凝器，将热量传递给冷凝器中的冷水，同时冷媒被冷凝为中温高压的液体，之后冷媒流进节流阀中，被节流成为低温低压的两相冷媒，之后再流入蒸发器中，吸热变为气体冷媒，最后再流回压缩机中。在环境温度较低时，蒸发器上会凝霜，此时需要开启除霜模式，冷媒的流向变为与上述制热水模式相反的方向:高温高压的冷媒蒸汽从压缩机中排出后，流入蒸发器中，冷媒在蒸发器中散热，除霜，同时冷媒被冷凝成中温高压的液体，之后流进节流阀中，被节流为低温低压的两相冷媒，之后再流入冷凝器中，吸收冷凝器中热水的热量，变为气体冷媒，最后流回压缩机中。
[0003]淋浴后产生的废水温度一般都在35°C以上。如果能将废水的余热回收利用在热栗热水器装置中，那么就会大大降低热栗热水器对能源的消耗，达到节能减排的目的。
[0004]因此，如何设计一种热栗热水器装置，该热栗热水器装置能够回收利用淋浴废水中的余热，从而降低对能源的消耗，节能减排，是本领域技术人员亟待解决的关键性问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种热栗热水器装置，该热栗热水器装置能够回收利用淋浴废水中的余热，从而降低对能源的消耗，节能减排。
[0006]为达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]—种热栗热水器装置，包括:
[0008]压缩机、四通阀、冷凝器、节流阀以及蒸发器，还包括:
[0009]集水槽；
[0010]废水终端；
[0011]用于将所述集水槽中的废水栗出的第一水栗；
[0012]并联设置于所述集水槽和所述废水终端之间的第一废水管和第二废水管；
[0013]蓄热器，所述蓄热器内具有废水换热管和冷媒换热管，还具有填充于所述废水换热管和所述冷媒换热管之间的蓄热材料;所述废水换热管连接于所述第二废水管中；
[0014]用于控制所述第一废水管导通，且所述第二废水管截止，或者所述第一废水管截止，且所述第二废水管导通的第一阀组；
[0015]冷媒管，在除霜模式时，所述冷媒管能够连通所述蒸发器的冷媒出口和所述压缩机的进口，所述蓄热器的冷媒换热管连接于所述冷媒管中；还包括第二阀组，所述第二阀组能够控制所述冷媒管导通，同时切断所述蒸发器与所述冷凝器之间的回路，还能够控制所述冷媒管截止，同时导通所述蒸发器与所述冷凝器之间的回路。
[0016]优选地，还包括冷水预热器，所述冷水预热器包括废水进口、废水出口、冷水进口以及冷水出口；
[0017]所述集水槽的出水口与所述冷水预热器的废水进口连通，冷水管与所述冷水预热器的冷水进口连通，所述冷水预热器的冷水出口与所述冷凝器的进水口连通，所述冷水预热器的废水出口能够与所述第一废水管或第二废水管连通。
[0018]优选地，所述废水终端为储水罐；
[0019]所述蒸发器的换热管包括外管和设置于所述外管内的内管；
[0020]所述外管与所述内管之间形成的环形通道为冷媒通道；
[0021]所述蒸发器的内管与所述储水罐通过第三废水管构成闭合回路；
[0022]所述第三废水管上设置有第二水栗。
[0023]优选地，所述储水罐内设置有温度传感器，该温度传感器用于控制所述第二水栗的启停。
[0024]优选地，所述第一阀组包括第一三通阀和第二三通阀；
[0025]所述第一三通阀的S口和D 口连接于所述第一废水管中，C口与所述第二废水管的进口连通，所述第一水栗连接于所述第一废水管中，且位于所述第一三通阀和所述集水槽之间；所述第二三通阀的S口和D口连接于所述第一废水管中，所述第二三通阀的C口与所述第二废水管的出口连通。
[0026]优选地，所述第二阀组包括第三三通阀和第四三通阀；
[0027]所述第三三通阀的C口与所述蒸发器在除霜模式时的冷媒出口连通，S 口与所述冷凝器的冷媒出口连通，D 口与所述蓄热器的冷媒换热管的进口连通，所述节流阀位于所述C口和所述蒸发器之间；
[0028]所述第四三通阀的C 口与四通阀的S 口连通，所述第四三通阀的S 口与所述冷凝器的冷媒进口连通，D 口与所述蓄热器的冷媒换热管的出口连通。
[0029]优选地，所述蓄热器的废水换热管为螺旋状管;所述蓄热器的冷媒换热管包括多根直管，所述蓄热器还具有与多根所述直管的进口连通的分流器，与多根所述直管的出口连通的集流器。
[0030]优选地，多根所述直管中，有一部分位于所述螺旋状管的外侧，且围绕所述螺旋状管均匀布置，另一部分位于所述螺旋状管的内侧。
[0031]优选地，所述集水槽内设置有过滤器。
[0032]优选地，还包括一端与所述储水罐连通，另一端与用水设备连通的第四废水管，所述第四废水管上设置有电磁阀。
[0033]从上述技术方案可以看出，在环境温度较高时，从集水槽中流出的废水直接通过第一废水管进入废水终端;在环境温度较低时，使从集水槽流出的废水先经过蓄热器，再流入废水终端。废水的热量被储存在蓄热器中。在开启除霜模式后，冷媒吸收蓄热器中的热量，变为气体冷媒，流回压缩机中，这样就避免了对冷凝器中热水热量的消耗。本发明实现了对淋浴废水的回收利用，从而达到了节能减排的目的。
【附图说明】
[0034]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0035]图1为本发明一具体实施例提供的热栗热水器装置的结构示意图；
[0036]图2为本发明一具体实施例提供的室外环境温度低于17°C时，制热水模式时的冷媒和废水的流向图；
[0037]图3为本发明一具体实施例提供的室外环境温度高于17°C时，制热水模式时的冷媒和废水的流向图；
[0038]图4为本发明一具体实施例提供的除霜模式时冷媒的流向图；
[0039]图5为本发明一具体实施例提供的蓄热器的结构示意图；
[0040]图6为本发明一具体实施例提供的蒸发器的结构示意图；
[0041]图7为本发明一具体实施例提供的蒸发器的换热管的结构示意图。
[0042]其中，I为淋浴喷头、2为冷热水混合阀、3为集水槽、31为过滤器、4为冷水预热器、5为第一水栗、6为第一三通阀、7为第二三通阀、8为储水罐、9为第二水栗、10为电磁阀、11为压缩机、12为四通阀、13为冷凝器、14为第四三通阀、15为第三三通阀、16为蓄热器、161为分流器、162为螺旋状管、163为集流器、164为直管、17为节流阀、18为蒸发器、181为外侧换热翅片、182为外管、183为内管、184为内侧换热翅片、19为风扇。
【具体实施方式】
[0043]本发明提供了一种热栗热水器装置，该热栗热热器能够回收利用淋浴废水中的余热，从而降低对能源的消耗，节能减排。
[0044]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0045]请参考图1-7。在本发明一具体实施例中，热栗热水器装置包括:压缩机11、四通阀
12、冷凝器13、节流阀17、蒸发器18，还包括集水槽3、废水终端、第一水栗5、蓄热器16、第一阀组、第二阀组、第一废水管、第二废水管以及冷媒管。
[0046]集水槽3用于收集淋浴废水。第一水栗5用于将集水槽3内的废水栗出。第一废水管和第二废水管并联设置于集水槽3和废水终端之间。蓄热器16具有冷媒换热管和废水换热管，还具有位于冷媒换热管和废水换热管之间的蓄热材料。蓄热器16的废水换热管连接于第二废水管中。第一阀组用于控制第一废水管导通，且第二废水管截止，或者第一废水管截止，且第二废水管导通。
[0047]在室外环境温度较高时，比如在室外环境温度高于17°C时，蒸发器18上不会出现结霜，因此，不需要开启除霜模式，因此，第一阀组控制第一废水管导通，且第二废水管截止，从集水槽3流出的废水不经过蓄热器16，直接通过第一废水管流入进废水终端;在室外环境温度较低时，比如在室外环境温度低于17°C时，第一阀组控制第一废水管截止，且第二废水管导通，从集水槽3流出的废水先要经过蓄热器16，之后再进入废水终端，在该过程中，废水的部分热量会被保存在蓄热器中。
[0048]冷媒管能够连通蒸发器18在除霜模式时的冷媒出口和压缩机11的进口。蓄热器16的冷媒换热管连接于冷媒管中。第二阀组能够控制冷媒管导通，同时切断蒸发器18、冷凝器13以及压缩机11之间的回路，还能够控制冷媒管截止，同时导通蒸发器18、冷凝器13以及压缩机11之间的回路。在除霜模式时，第二阀组控制冷媒管导通，同时切断蒸发器18、冷凝器13以及压缩机11之间的回路。冷媒在蒸发器18中散热、除霜，经节流阀17的节流后，流入蓄热器16的冷媒换热管中，吸取蓄热材料中储存的热量，变为气体冷媒，流回压缩机11中。这样就避免了冷媒消耗冷凝器13中热水的热量，从而达到节能减排的目的。
[0049]在本发明一具体实施例中，增设了冷水预热器4。冷水预热器4用于预热冷水。冷水预热器4具有废水进口、废水出口、冷水进口以及冷水出口。废水和冷水在冷水预热器4中进行热交换，冷水吸收废水中的热量，提升自身的温度，从而来降低压缩机11的功率消耗，达到节能减排的目的。集水槽3的出水口与冷水预热器4的废水进口连通。冷水预热器4的废水出口能够与第一废水管或第二废水管连通。冷水管与冷水预热器4的冷水进口连通，冷水预热器4的冷水出口与冷凝器13的进水口连通。蓄热器16和冷水预热器4组成了对废水余热的二级梯度回收利用。
[0050]在本发明一具体实施例中，上述中的废水终端为储水罐8。蒸发器18的换热管包括外管182和设置于外管182内的内管183。外管182和内管183之间形成的环形通道为冷媒通道。还包括第三废水管。蒸发器18的内管183和储水罐8通过第三废水管形成闭合回路。第二水栗9设置在第三废水管上。在室外环境温度低于17°C时，蒸发温度通常在8°C以下。对于蓄热器16来说，相变蓄热材料的熔化温度为16°C，废水的进水温度约为26°C，出水温度约为20°C，即废水的出水温度高于蒸发温度，废水中的余热能够用在蒸发器18中与冷媒进行换热，从而提高热栗热水器的工作效率。
[0051]在制热水的模式中，同时在室外环境温度低于17°C，且储水罐8内水温在8°C以上时，启动第二水栗9，废水在蒸发器18的内管183与储水罐8之间作循环流动，冷媒在蒸发器18的环形通道内流动，同时与内管183中的废水和外部的空气进行换热，此为冷媒双热源换热模式。当储水罐8内的废水温度低于8°C时，使第二水栗9停止工作，环形通道内的冷媒只与外部空气进行热交换，冷媒进入单热源换热模式。蓄热器16、冷水预热器4以及储水罐8和蒸发器18的闭合回路构成了对废水余热的三级梯度回收利用。
[0052]为了进一步提高上述蒸发器18内冷媒与废水的换热效率，可以在内管183的外表面上设置内侧换热翅片184。
[0053]为了使本发明中的热栗热水器装置更加智能化，在本发明一具体实施例中，在储水罐8内设置了温度传感器，该温度传感器将温度信号传输给控制器，当温度传感器检测到的废水的温度大于8°C时，控制器控制第二水栗9工作，当温度传感器检测到的废水的温度低于8 0C时，控制器控制第二水栗9停止工作。
[0054]在本发明一具体实施例中，第一废水管和第二废水管的并联设置是通过以下方式实现的:第一阀组包括第一三通阀6和第二三通阀7。第一三通阀6的S 口和D 口连接于第一废水管中。第一三通阀6的C 口与第二废水管的进口连通。第二三通阀7的S 口和D 口连接于第一废水管中，第二三通阀7的C口与第二废水管的出口连通。第一水栗5设置在第一废水管中，且位于第一三通阀6和冷水预热器4之间。
[0055]在室外环境温度高于17°C时，废水不经过蓄热器16，直接经过第一废水管。那么，第一三通阀6的S口和D口导通，S口和C口截止，第二三通阀7的S口和D 口导通，S口和C口截止。废水的流向为:冷水预热器4的废水出口一第一三通阀6的S 口一第一三通阀6的D 口一第二三通阀7的S 口一第二三通阀7的D 口一废水终端。
[0056]在室外环境温度低于17°C时，废水要经过蓄热器16，再流入废水终端。那么，第一三通阀6的S 口和D口截止，S口和C口导通，第二三通阀7的S口和D口截止，D 口和C口导通。废水的流向为:冷水预热器4的废水出口一第一三通阀6的S 口一第一三通阀6的C 口 —第二三通阀7的C 口一第二三通阀7的D 口一废水终端。
[0057]在本发明一具体实施例中，蓄热器16与冷凝器13的并联方式是通过以下方式实现的:第二阀组包括第三三通阀15和第四三通阀14。第三三通阀15的C 口与蒸发器18的冷媒出口连通，S 口与冷凝器13的冷媒出口连通，D 口与蓄热器16的冷媒换热管的进口连通。第四三通阀14的C 口与四通阀12的S 口连通，第四三通阀14的S 口与冷凝器13的冷媒进口连通，D 口与蓄热器16的冷媒换热管的出口连通。
[0058]在制热水模式时，第三三通阀15的S 口和C 口导通，C 口和D 口截止，第四三通阀14的C口和S 口导通，C口和D 口截止。冷媒的流向为:压缩机11一四通阀12的C口一四通阀12的S口一第四三通阀14的C 口一第四三通阀14的S 口一冷凝器13的冷媒进口一冷凝器13的冷媒出口一第三三通阀15的S 口一第三三通阀15的C 口一节流阀17—蒸发器18的环形通道的冷媒进口一蒸发器18的环形通道的冷媒出口一四通阀12的D 口一四通阀12的E 口一压缩机11。
[0059]在除霜模式时，蒸发器18的环形通道的冷媒进口和冷媒出口对调。第三三通阀15的C口和D口导通，C口和S口截止。第四三通阀14的D口和C口导通，C口和S口截止。冷媒的流向为:压缩机11 一四通阀12的C 口一四通阀12的D 口一蒸发器18的环形通道的冷媒进口一蒸发器18的环形通道的冷媒出口一节流阀17—第三三通阀15的C 口一第三三通阀15的D 口一蓄热器16的冷媒换热管的进口一蓄热器16的冷媒换热管的出口一第四三通阀14的D 口一第四三通阀14的C 口一四通阀12的S 口一四通阀12的E 口一压缩机11。
[0000]在本发明一具体实施例中，上述中的蓄热器16的废水换热管为螺旋状管162。螺旋状管162延长了废水与蓄热材料的换热时间，确保废水与蓄热材料充分地换热。蓄热器16的冷媒换热管包括多根直管164，蓄热器16还具有分流器161和集流器163。分流器161与多根直管164的进口连通，集流器163与多根直管164的出口连通。
[0061]进一步地，为了提高冷媒与蓄热材料的换热效率，将多根直管164中的一部分直管164位于螺旋状管162的外侧，且围绕螺旋状管162均匀布置。另一部分直管164位于螺旋状管162的内侧。
[0062]在本发明一具体实施例中，在集水槽3内设置了过滤器31，该过滤器31用于过滤淋浴废水中的头发等杂质，从而防止废水管的堵塞，确保整个装置的顺利运行。
[0063]在本发明一具体实施例中，还包括第四废水管，第四废水管的一端与储水罐8连通，另一端与用水设备连通。该用水设备可以为厕所的马桶。在第四废水管上设置电磁阀
10,在需要冲厕时，电磁阀10被触发，导通，废水从储水罐8内流出。还可以在储水罐8上设置溢流阀。
[0064]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种热栗热水器装置，包括: 压缩机(11)、四通阀(12)、冷凝器(13)、节流阀(17)以及蒸发器(18)，其特征在于，还包括: 集水槽(3); 废水终端； 用于将所述集水槽(3)中的废水栗出的第一水栗(5); 并联设置于所述集水槽(3)和所述废水终端之间的第一废水管和第二废水管； 蓄热器(16)，所述蓄热器(16)内具有废水换热管和冷媒换热管，还具有填充于所述废水换热管和所述冷媒换热管之间的蓄热材料;所述废水换热管连接于所述第二废水管中； 用于控制所述第一废水管导通，且所述第二废水管截止，或者所述第一废水管截止，且所述第二废水管导通的第一阀组； 冷媒管，在除霜模式时，所述冷媒管能够连通所述蒸发器(18)的冷媒出口和所述压缩机(11)的进口，所述蓄热器(16)的冷媒换热管连接于所述冷媒管中；还包括第二阀组，所述第二阀组能够控制所述冷媒管导通，同时切断所述蒸发器(18)与所述冷凝器(13)之间的回路，还能够控制所述冷媒管截止，同时导通所述蒸发器与所述冷凝器之间的回路。2.根据权利要求1所述的热栗热水器装置，其特征在于，还包括冷水预热器(4)，所述冷水预热器(4)包括废水进口、废水出口、冷水进口以及冷水出口 ； 所述集水槽(3)的出水口与所述冷水预热器(4)的废水进口连通，冷水管与所述冷水预热器(4)的冷水进口连通，所述冷水预热器(4)的冷水出口与所述冷凝器(13)的进水口连通，所述冷水预热器(4)的废水出口能够与所述第一废水管或第二废水管连通。3.根据权利要求1所述的热栗热水器装置，其特征在于，所述废水终端为储水罐(8); 所述蒸发器(18)的换热管包括外管(182)和设置于所述外管(182)内的内管(183);所述外管(182)与所述内管(183)之间形成的环形通道为冷媒通道； 所述内管(183)与所述储水罐(8)通过第三废水管构成闭合回路； 所述第三废水管上设置有第二水栗(9)。4.根据权利要求3所述的热栗热水器装置，其特征在于，所述储水罐(8)内设置有温度传感器，该温度传感器用于控制所述第二水栗(9)的启停。5.根据权利要求2所述的热栗热水器装置，其特征在于，所述第一阀组包括第一三通阀(6)和第二三通阀(7); 所述第一三通阀(6)的S 口和D 口连接于所述第一废水管中，C口与所述第二废水管的进口连通，所述第一水栗(5)连接于所述第一废水管中，且位于所述第一三通阀(6)和所述冷水预热器(4)之间，所述第二三通阀(7)的S口和D口连接于所述第一废水管中，所述第二三通阀(7)的C 口与所述第二废水管的出口连通。6.根据权利要求1所述的热栗热水器装置，其特征在于，所述第二阀组包括第三三通阀(15)和第四三通阀(14); 所述第三三通阀(I 5)的C 口与所述蒸发器(18)在除霜模式时的冷媒出口连通，S 口与所述冷凝器(13)的冷媒出口连通，D 口与所述蓄热器(16)的冷媒换热管的进口连通，所述节流阀(17)位于所述C 口和所述蒸发器(18)之间； 所述第四三通阀(14)的C 口与所述四通阀(12)的S 口连通，所述第四三通阀(14)的S 口与所述冷凝器(13)的冷媒进口连通，D 口与所述蓄热器(16)的冷媒换热管的出口连通。7.根据权利要求1所述的热栗热水器装置，其特征在于，所述蓄热器(16)的废水换热管为螺旋状管(162);所述蓄热器(16)的冷媒换热管包括多根直管(164)，所述蓄热器(16)还具有与多根所述直管(164)的进口连通的分流器(161)，与多根所述直管(164)的出口连通的集流器(163)。8.根据权利要求7所述的热栗热水器装置，其特征在于，多根所述直管(164)中，有一部分位于所述螺旋状管(162)的外侧，且围绕所述螺旋状管(162)均匀布置，另一部分位于所述螺旋状管(162)的内侧。9.根据权利要求1所述的热栗热水器装置，其特征在于，所述集水槽(3)内设置有过滤器(31)。10.根据权利要求3所述的热栗热水器装置，其特征在于，还包括一端与所述储水罐(8)连通，另一端与用水设备连通的第四废水管，所述第四废水管上设置有电磁阀(10)。
【文档编号】F24H9/00GK105910280SQ201610402345
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】陈颖, 杨庆成, 宋孟杰, 陈健勇, 钟天明, 丁榕
【申请人】广东工业大学