专利名称：一种生产淋浴用热水的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用淋浴废水余热来预热淋浴用自来水，热泵循环作为加热热源的生产淋浴用热水的方法及其装置。
现有的淋浴用热水大多采用燃料燃烧加热或电能直接发热加热自来水的方法来获取。燃料燃烧会产生环境污染问题，必需安装在淋浴室外进行操作，有些不便；受供电条件的制约，对于普通家庭，电功率很难大于3千瓦，采用电能直接发热加热方法生产淋浴用热水，流量尚不到2升/分。因此，其装置大多作成了储水式结构，体积庞大，且不能多人连续淋浴。再者，电能属于高品位能源，仅仅将其作为热源直接使用，也带来了热力学意义上的浪费。由于传热过程中加热壁面温度及热流密度很大，容易形成水垢，使加热性能逐渐恶化进而导致加热部分失效，缩短了整个装置的使用寿命。
另一方面，虽然淋浴用热水一般是从15℃左右加热到40℃左右供人使用，但淋浴后废水的温度还在35℃左右。也就是说，淋浴过程实际上仅仅使用了四分之一左右的能量，其余大部分则白白地从下水道浪费了。
本发明的目的，在于克服上述现有技术的不足，提供一种新型的生产淋浴用热水的方法及其装置。本发明的方法是有效回收淋浴废水热量以预热淋浴用自来水，同时，把释放余热后的淋浴废水作为低温热源，把经过预热后的淋浴用自来水作为高温热源，用电能驱动压缩机，使制冷介质从释放余热后的淋浴废水中吸取热量，再将所吸热量和压缩机消耗的电能一起排向预热后的淋浴用自来水，将其加热到淋浴温度后从喷头流出供人使用。
本发明的方法采用热泵循环加热，在平均蒸发温度15℃，平均冷凝温度50℃的条件下，以目前工业水平的热泵平均效率计算，供热效率是电能直接发热加热方式的4倍左右；另外，本发明方法中自来水先经过预热过程，以自来水温度15℃，淋浴用热水温度40℃，淋浴后废水温度35℃，4℃传热温差计算，预热后自来水温度可提高到30℃以上，所以需要用热泵循环加热的范围就从通常的25℃温差减少为不到10℃，因此，就可减小压缩机的容量，降低造价。在上述条件下，采用本发明方法生产8升/分的淋浴用热水，压缩机的驱动功率约为1.25千瓦，而同样的热水流量，如果采用电能直接加热方式或燃料燃烧方式加热，所需加热功率则为14千瓦。因此，本发明的技术方案与现有技术相比，具有很好的节能效果。
由于加热过程依靠冷凝放热来实现，而冷凝温度仅为50℃左右，因此加热壁面上温度也仅50℃左右，不容易形成水垢，从而延长整个装置的使用寿命。
以下将结合附图对本发明方法作进一步的详细描述
图1是本发明方法的流程示意图。
参照图1，一种生产淋浴用热水的方法是自来水先在废水换热器[1]中吸取淋浴废水的余热使之预热，然后再在冷凝加热器[3]中吸收制冷介质冷凝放出的热量使之温度升至淋浴温度从喷头[7]排出；收集的淋浴废水经自吸式废水加压泵[4]抽送到废水换热器[1]中向自来水释放余热后，再经过蒸发吸热器[2]向制冷介质放热后排往下水；液态制冷工质经节流装置[6]后，在蒸发吸热器[2]中吸收淋浴废水放出的热量而蒸发成气态，电能驱动压缩机[5]使气态制冷介质升压后在冷凝加热器[3]中向经过淋浴废水预热的自来水放热从而冷凝成液体。
在自来水温度较低时，为了避免淋浴废水在蒸发吸热器[2]中放热温度过低而结冰，此时，淋浴废水可部分或全部不经过废水换热器[1]而直接进入蒸发吸收器[2]中散热后排向下水。
以下将结合附图对按照本发明方法生产淋浴用热水的装置进行描述
图2是按本发明方法生产淋浴用热水的装置示意图。
图3是热交换器的绕管式结构示意图。
图4是热交换器的套管式结构示意图。
参照附图，由硬质外壳[10]和装于其中的压缩机[5]，冷凝加热器[3]，节流装置[6]，蒸发吸热器[2]，自吸式废水加压泵[4]，废水换热器[1]，连结管路，控制系统及地面放置的废水收集器[12]等组成生产淋浴用热水的装置，自吸式废水加压泵[4]的吸入端与废水收集器[12]相连，输出端与废水换热器[1]废水侧的一端相连；废水换热器[1]废水侧的另一端与蒸发吸热器[2]废水侧的一端相连，蒸发吸热器[2]废水侧的另一端通向下水道；废水换热器[1]自来水侧的一端连接自来水进水，另一端连结冷凝加热器[3]水侧的一端，冷凝加热器[3]水侧的另一端通向淋浴喷头；冷凝加热器[3]制冷介质侧的一端与压缩机[5]排出端相连，冷凝加热器[3]制冷介质侧的另一端与节流装置[6]的一端相连；蒸发吸热器[2]的制冷介质侧的一端与压缩机[5]的吸入端相连，蒸发吸热器[2]制冷介质侧的另一端与节流装置[6]的另一端相连。图中实线代表淋浴用水走向，虚线代表淋浴废水走向，点划线代表制冷介质走向。如上装置的工作循环是自吸式废水加压泵[4]抽取由废水收集器[12]收集的经过滤网过滤的淋浴废水，废水换热器[1]将淋浴废水剩余部分热量传给自来水，冷凝加热器[3]使经吸收废水余热温度提高的自来水再吸收制冷介质凝结放出热量从而使温度进一步升高至淋浴温度后通向喷头供人使用；蒸发吸热器[2]使经过废水换热器[1]后的废水进一步降温后排出至下水；蒸发吸热器[2]中通过废水降温放出之热量使制冷介质蒸发；冷凝加热器[3]使经过压缩机[5]压缩后的高压制冷介质通过向经过预热后的温自来水放热而凝结为液体；节流装置[6]使高压的液体制冷介质压力降低至蒸发压力，如此周而复始循环，从而连续提供淋浴用热水。
在自吸式废水加压泵[4]输出端与蒸发吸热器[2]间可直接连一通道，其间装置调节阀门[13]，在自来水温度很低时，部分或全部淋浴废水可不经过废水换热器[1]而直接进入蒸发吸热器[2]。
为了提高换热效率，废水换热器[1]，蒸发吸热器[2]，冷凝加热器[3]制成图3图4示意的绕管，套管式及板式列管式结构两种热交换介质在其间成逆流或准逆流布置，并可分别在换热面两侧布置扰流装置或加装翅片以提高传热系数。
为尽量减小装置的体积，蒸发吸热器[2]，废水换热器[1]，冷凝加热器[3]除可制成分立元件外，还可制成图2所示的筒状合套结构。
为适合大小不同流量要求，节流装置[6]可为毛细管，热力膨胀阀，电子节流阀等不同形式。
为了便于操作，装置的自吸式废水加压泵[4]，压缩机[5]及阀门的启闭可设计为电、声遥控型式。
为了便于无自来水或水压较低场合使用，在自来水进水管路上可与自吸式废水加压泵[4]同轴串接一个自吸式自来水加压泵。
权利要求
1.一种生产淋浴用热水的方法其特征是自来水先在废水换热器[1]中吸取淋浴废水的余热使之预热，然后再在冷凝加热器[3]中吸收制冷介质冷凝放出的热量使之温度升至淋浴温度从喷头[7]排出；收集的淋浴废水经自吸式废水加压泵[4]抽送到废水换热器[1]中向自来水释放余热后，再经过蒸发吸热器[2]向制冷介质放热后排往下水；液态制冷工质经节流装置[6]后，在蒸发吸热器[2]中吸收淋浴废水放出的热量而蒸发成气态，电能驱动压缩机[5]使气态制冷介质升压后在冷凝加热器[3]中向经过淋浴废水预热的自来水放热从而冷凝成液体。
2.按权利要求1所述的一种生产淋浴用热水的方法其特征是在自来水温度较低时，淋浴废水可部分或全部不经过废水换热器[1]而直接进入蒸发吸热器[2]中散热后排向下水。
3.一种按照权利要求1所述方法生产淋浴用热水的装置其特征是由硬质外壳[10]和装于其中的压缩机[5]，冷凝加热器[3]，节流装置[6]，蒸发吸热器[2]，自吸式废水加压泵[4]，废水换热器[1]，连结管路，控制系统及地面放置的废水收集器[12]等组成，自吸式废水加压泵[4]的吸入端与废水收集器[12]相连，输出端与废水换热器[1]废水侧的一端相连；废水换热器[1]废水侧的另一端与蒸发吸热器[2]废水侧的一端相连，蒸发吸热器[2]废水侧的另一端通向下水道；废水换热器[1]自来水侧的一端连接自来水进水，另一端连结冷凝加热器[3]水侧的一端，冷凝加热器[3]水侧的另一端通向淋浴喷头；冷凝加热器[3]制冷介质侧的一端与压缩机[5]排出端相连，冷凝加热器[3]制冷介质侧的另一端与节流装置[6]的一端相连；蒸发吸热器[2]的制冷介质侧的一端与压缩机[5]的吸入端相连，蒸发吸热器[2]制冷介质侧的另一端与节流装置[6]的另一端相连；工作循环是自吸式废水加压泵[4]抽取由废水收集器[12]收集的经过滤网过滤的淋浴废水，废水换热器[1]将淋浴废水剩余部分热量传给自来水，冷凝加热器[3]使经吸收废水余热温度提高的自来水再吸收制冷介质凝结放出热量从而使温度进一步升高至淋浴温度后通向喷头供人使用；蒸发吸热器[2]使经过废水换热器[1]后的废水进一步降温后排出至下水；蒸发吸热器[2]中通过废水降温放出之热量使制冷介质蒸发；冷凝加热器[3]使经过压缩机[5]压缩后的高压制冷介质通过向经过预热后的温自来水放热而凝结为液体；节流装置[6]使高压的液体制冷介质压力降低至蒸发压力。
4.按权利要求3所述的一种生产淋浴用热水的装置其特征是在自吸式废水加压泵[4]输出端与蒸发吸热器[2]间可直接连一通道，其间装置调节阀门[13]，部分或全部淋浴废水可不经过废水换热器[1]而直接进入蒸发吸热器[2]。
5.按权利要求3所述的一种生产淋浴用热水的装置其特征是废水换热器[1]，蒸发吸热器[2]，冷凝加热器[3]可分别制成绕管式，板式，套管式及列管式结构，两种热交换介质在其间成逆流或准逆流布置，并可分别在换热面两侧布置扰流装置或加装翅片以提高传热系数。
6.按权利要求3所述的一种生产淋浴用热水的装置其特征是蒸发吸热器[2]，废水换热器[1]，冷凝加热器[3]除可制成分立元件外，还可制成图2所示的筒状合套结构。
7.按权利要求3所述的一种生产淋浴用热水的装置其特征是节流装置[6]可为毛细管，热力膨胀阀，电子节流阀等不同形式。
8.按权利要求3所述的一种生产淋浴用热水的装置其特征是自吸式废水加压泵[4]，压缩机[5]及阀门的启闭可设计为电、声遥控型式。
9.按权利要求3所述的一种生产淋浴用热水的装置其特征是在自来水进水管路上可与自吸式废水加压泵[4]同轴串接一个自吸式自来水加压泵。
全文摘要
本发明公开了一种生产淋浴用热水的方法及其装置。该方法是回收淋浴废水余热来预热自来水,同时把释放余热后的废水作为低温热源,把预热后的自来水作为高温热源,电能驱动压缩机从废水吸热,通过凝结放热加热预热后的自来水至淋浴温度。其生产装置由废水换热器,自吸式废水加压泵,蒸发吸热器,冷凝加热器等组成。加热效率是现有直接加热型热水器的十倍左右,1.25千瓦功率即可生产8升/分的热水。
文档编号F28D7/02GK1172245SQ9611873
公开日1998年2月4日 申请日期1996年7月26日 优先权日1996年7月26日
发明者党坤选, 路英梅 申请人:路英梅