利用空调单元或水泵预加热水的设备和方法
【技术领域】
[0001]已经提出了用于使用来自空调设备的制冷剂预先加热热水器水箱中的水的多种设备和方法，所述空调设备例如是具有不可逆制冷剂回路的空调机或具有可逆制冷剂回路的热栗。然而，这些先前提出的设备和方法经常被证实就应用于多种用途而言不合人意的复杂并且价格昂贵。期望的是提供这样的设备和方法，所述设备和方法有效利用空调设备的制冷剂的热量来预热水。这是本发明的主要目的。
【附图说明】
[0002]图1是采用了本发明的原理的空调机/热水器回路的示意图，其中，空调机仅提供被调节空间的空气冷却；
[0003]图2是与图1类似的示意图，但是其中空调机处于其空气冷却模式而且还将制冷剂的热量提供给单个热水器；
[0004]图3是与图2类似的示意图，但是其中空调机将制冷剂的热量提供给两个热水器水箱布置方案中的热水器水箱中的一个；
[0005]图4是采用了本发明的原理的热栗/热水器回路的示意图，其中，热栗处于其空气冷却模式；
[0006]图5是与图4类似的示意图，但是其中热栗处于其空气冷却模式而且还将制冷剂的热量提供给热水器；
[0007]图6是与图4类似的示意图，但是其中热栗处于其空气加热模式而没有将制冷剂的热量提供给热水器；和
[0008]图7是与图4类似的示意图，但是其中热栗处于其空气加热模式而且还将制冷剂的热量提供给热水器。
【具体实施方式】
[0009]当在此使用时，术语“空调设备”包含这样的设备，所述设备可用于改变输送到被调节空间的空气的温度，并且具有相关的制冷剂回路。因此，“空调设备”可以包括:(1)空调单元(或者“空调机”)，所述空调单元具有不可逆(non-reversible)制冷剂回路，所述不可逆制冷剂回路可以用于冷却输送到被调节空间的空气；或者(2)热栗，所述热栗具有可逆(reversible)制冷剂回路，所述可逆制冷剂回路可以用于加热或者冷却输送到被调节空间的空气。
[0010]典型的住宅空调设备从房间移除热量并且将移除的热量转移到房间外的环境。在实施本发明的原理的过程中，可以捕获所述热量的一部分并且使用所捕获的热量来预加热家庭热水器中的水至低于热水器的调定点温度的温度。热水器中的电气元件(多个电气元件)或者煤气燃烧器提供额外的热量，以便使得水温升高至热水器的调定点温度。处于加热或者冷却模式的热栗还可以根据本发明的原理来预加热热水器中的水。
[0011]图1和图2中示意性示出了采用本发明的原理的空调机/热水器回路10，所述空调机/热水器回路10包括:(1)空调机12，所述空调机12具有室外冷凝单元14和室内盘管单元16 ;和(2)相联的热水器18，所述热水器18代表性地可以是煤气式热水器或者电热水器。在图1中，空调机12处于仅空气冷却模式，并且在图2中，空调机12处于空气冷却模式，并且还向热水器18提供补充的基于制冷剂的热量。空调机/热水器回路10的各个功能均由示意性示出的电子控制单元20(仅在图1中示出)控制，所述电子控制单元20操作整个回路10的后续描述的多个部件。
[0012]首先参照图1，室外冷凝单元14包括冷凝器盘管22和相关的冷凝器风扇24以及压缩机26。冷凝器盘管22和压缩机26如图所示通过制冷剂管道回路28联接到室内单元蒸发器盘管34和导热制冷剂管，所述制冷剂管道回路28具有抽吸和液体管路部分30和32，所述导热制冷剂管围绕热水器18的金属水箱部分36螺旋地缠绕，并且用作热水器18的制冷剂至水箱水的换热器38。
[0013]可操作地连结到电子控制系统20的是:(1)电子控制的调节阀40，所述电子控制的调节阀40具有相联的制冷剂温度传感器42，所述制冷剂温度传感器42如图所示安装在冷凝单元14中的制冷剂管道回路28中；(2)电子控制的调节阀44和相关的制冷剂温度传感器46，所述相关的制冷剂温度传感器46如图所示安装在制冷剂管道回路28中且毗邻盘管换热器38的制冷剂入口 48 ;以及(3)常开螺线管阀50，所述常开螺线管阀50安装在换热器入口 48和换热器制冷剂出口 52之间的制冷剂旁路32a中。如图1所示，待加热的水经由进水管54流入到热水器水箱36中，并且响应于对加热的水的需求，水被经由热水供应管56从水箱36排出。
[0014]仍然参照图1，在空调机12处于它的仅空气冷却模式并且热水器18不需要将制冷剂热量经由换热器38传递到其水箱36中的水的情况下，气态制冷剂被从蒸发器盘管34经由抽吸管路30传递到压缩机26，其中，压缩机26致使热的制冷剂液体流经冷凝器盘管22并且被冷凝器盘管22冷却。电子控制系统20保持螺线管阀50处于其常开位置，并且保持调节阀40、44处于闭合位置，使得离开冷凝器盘管22的液体流经打开的螺线管阀50，绕过热水器换热器38，并且经由管道部分32流经膨胀阀58，然后进入并经过蒸发器盘管34。从蒸发器盘管34排出的经过冷却的气态制冷剂随后经由抽吸管路30返回到压缩机26。流过蒸发器盘管34的空气(未示出)被冷却，并且流至由空调机12服务的被调节空间。
[0015]现在转到图2，当热水器18需要制冷剂热量(由水箱36的底部部分中的未示出的温度传感器判定)时，控制系统20(图1)适当地设定与其相连的上述多个阀40、44、50的位置，以便致使经过管道回路28的热的制冷剂的一部分经过换热器38，由此在所述热的制冷剂的一部分与离开阀50并且绕过换热器38的热的制冷剂汇合以便与之一起流到蒸发器盘管34之前，将制冷剂热量转移到热水器水箱36中的水。当控制系统20检测到热水器18不再需要制冷剂热量时，控制系统20使空调机12恢复成其图1的空气冷却模式，在所述空气冷却模式中，流经管道回路28的所有制冷剂均绕过用于附加的电或者煤气式热水器18a的热水器盘管换热器28。
[0016]图3中示意性示出的整个空调机/热水器回路10a除了以下区别之外与先前描述的空调机/热水器回路10相同:(1)附加的热水器18a与先前描述的热水器18串联，使得经由管56离开热水器18的水流经附加的换热器18a，然后通过热水出水管56a从附加的换热器18a排出，所述附加的热水器18a具有与其相联的电或者煤气加热设备，但是没有相联的盘管式的制冷剂至水的换热器；和(2)热水器18没有电或者煤气加热器，而是仅经由其管道换热器部分38接收制冷剂的热量，由此该热水器18仅用作水预热装置。
[0017]这种两个水箱的构造允许在空调单元12 (或者在此稍后描述的热栗)在很少需要或者不需要热水期间运行时存储热水，由此在需要大量热水期间提供了额外的低成本热水容量。与先前描述的单水箱布置方案相比，这也提高了空调单元或者热栗的效率，原因在于，在很少需要或者不需要热水期间，预热器水箱18中的水的温度通常低于主水箱18a中的水的温度。
[0018]图4至7中示意性示出了热栗/热水器回路60，所述热栗/热水器回路60采用了本发明的原理，并且包括:(1)热栗62，所述热栗62具有室外单元64和室内盘管单元66 ;和
(2)相联的热水器68，所述相联的热水器68代表性地可以是煤气式或者电热水器。在图4中，热栗62处于仅空气冷却模式。在图5中，热栗62处于空气冷却模式，并且还向热水器68提供补充的基于制冷剂的水预热。在图6中，热栗62处于仅空气加热模式。在图7中，热栗62处于空气加热模式，并且还向热水器68提供了补充的基于制冷剂的水预热。由示意性示出的电子控制电路70 (仅在图4中示出)控制热栗/热水器60的各种功能，所述电子控制电路70操作回路60的各种后续描述的部件。
[0019]如图4至7所示，室外单元64包括冷凝器盘管72及相联的风扇74、以及压缩机76。冷凝器盘管72和压缩机76如图所示通过制冷剂管道回路78联接到室内单元蒸发器盘管84和导热铜管，所述制冷剂管道回路78具