本发明涉及从断续水流自动汲取最新恒量水用于热交换的方法及装置，应用于回收理发店洗头盆排水口流出的废温水流等断续水流中的余热。
背景技术：
人们普遍采用盘旋的蛇管让吸放热两种介质在流动途中实现热交换，这种热交换器适用于连续流动的介质之间进行热交换。在断续的水流中，由于介质量少，沿途的热交换面积大，其热损耗也严重，故为了热效率，保温成本也徒然上升。
为了降低制作上的保温成本，增大热交换效率，人们采用集水热交换器。所述集水热交换器包括集水仓，冷水承压仓。集水仓带集水仓收集口和集水仓截排口。冷水承压仓带冷水承压仓进水口和冷水承压仓出水口；集水仓在冷水承压仓内部，冷水承压仓与集水仓之间通过热传递性能优良材料制作的仓壁相隔离。集水仓收集口与洗头盆排水口连通；集水仓截排口内安置下水器。所述下水器的提拉头或手旋钮安装在台面方便操作处。使用时，电热水器进水口与冷水承压仓出水口连通；冷水承压仓进水口与自来水(水源)相连通。不足是每次更换废温水需要人工操作下水器，把下水器打开排空集水仓中的已回收过余热的废温水然后再关闭上让排空后的集水仓收集新的废温水。这种集水热交换器要人工操作下水器，并依靠人工操作实现集水仓中定量废温水的收集，使用中人工成本很高，也很不方便。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种体积小、热交换效率高的从断续水流自动汲取最新恒量水用于热交换的方法及装置。
本发明从断续水流自动汲取最新恒量水用于热交换的方法，包括：
(a)利用集水仓收集断续水流中的水；所述集水仓带集水仓收集口和集水仓截排口；断续水流从集水仓收集口流入被收集在集水仓内；收集在集水仓的水通过集水仓仓壁同位于集水仓外围空间的冷水承压仓中的冷水进行热交换；所述冷水承压仓带冷水承压仓进水口和冷水承压仓出水口；冷水承压仓进水口用于同冷水源相连通；冷水承压仓出水口用于同电热水器的进水口相连通；
(b)收集在集水仓的水量的最大量由下水器的最高水位线控制；所述下水器包括下水器外管和下水器内管；下水器外管一端戴管帽,另一端侧壁开进水孔；下水器内管水位段插在下水器外管内部,下水器内管插头段露出，下水器内管水位段通过侧面外表面与下水器外管的内表面直接粘接或者通过机械方式让下水器内管水位段同下水器外管之间相互固定；所述下水器位于集水仓内部，并通过下水器内管插头段插在集水仓截排口上；其特征是还包括：
(c)集水仓收集口带集水仓收集口喉管，集水仓收集的水量达到最大量后，断续水流继续流入集水仓收集口被收集在集水仓收集口喉管中将位于集水仓收集口喉管内的下水器戴管帽端淹没；
(d)所述下水器外管戴管帽端的侧壁或管帽顶壁开一微孔与内部连通；下水器内管水位段的端面与微孔的纵向距离3～20mm；让淹没的水流入微孔中使下水器戴帽端内部形成真空，进而把集水仓底部的水从下水器进水孔流入再从下水器内管管内及集水仓截排口排向外界。
一种实现上述方法的装置，包括集水仓，冷水承压仓；集水仓带集水仓收集口和集水仓截排口；冷水承压仓带冷水承压仓进水口和冷水承压仓出水口；集水仓在冷水承压仓内部,通过热传递性能优良材料制作的仓壁相隔离；集水仓截排口内安置下水器；下水器包括下水器外管和下水器内管；其特征是冷水承压仓的空间和集水仓的空间由环形冷水承压仓外侧壁及其上端板和下端板所围密闭空间经环形冷水承压仓内侧壁相隔离形成；冷水承压仓进水口和冷水承压仓出水口开在冷水承压仓外侧壁上；集水仓收集口开在上端板上，集水仓截排口开在下端板上；下水器外管一端戴管帽，并在下水器外管侧壁或管帽顶壁开一微孔与内部连通，另一端侧壁开进水孔；下水器内管水位段插在下水器外管内部，端面与微孔的纵向距离3～20mm,通过侧面外表面与下水器外管的内表面直接粘接方式或者通过机械方式让下水器内管水位段同下水器外管之间相互固定；下水器内管插头段露出，并插在集水仓截排口上；所述集水仓收集口带集水仓收集口喉管；所述下水器戴管帽端位于喉管内部；所述喉管与上端板连接为一体。
所述集水仓收集口喉管带配接法兰。
本发明具有如下优点：
1、集水仓收集口喉管的截面积相比集水仓截面积可以制作很小，断续水流流入集水仓收集口喉管中，集水仓底部会有同等水量被下水器自动抽走而把水位自动维持在下水器内管水位段端口这一水位线上；这种自动维持水量的过程，响应灵敏，不断地注入新鲜的水置换出集水仓内等量的最冷的水，保持仓内的恒量的最新鲜的温度最高的水，提高换交换的效率。
2、体积小，热交换效率高。
3、保留了现有技术中节省电热水器电能可达40％的优点。
4、安装在洗头盆正下方使用，最大限度地避免了洗头废水流动到集水容器内途中的热量损失。
5、下水器插在集水仓截排口上，保持竖直状态；集水仓内水位最高高度由下水器内管水位段的长度来控制；当洗头水流量较大进而把微孔填堵时，下水器内管形成真空，集水器底部的水被加速抽出。定量收集废温水做到准确、及时，保证了在规定的时间内热交换效率的最大化。
6、集水仓底部的冷废水可因洗头废温水徒增快速抽出，定量更新废温水快速。
7、从下水器上微孔中流走的洗头废温水极少，满足了控制水位的需要。
附图说明
附图1是本发明装置的结构示意图。
图中1是下端板，3是冷水承压仓进水口，5是环形冷水承压仓内侧壁，7是环形冷水承压仓外侧壁，9是上端板，12是集水仓收集口喉管，13是配接法兰，15是管帽，17是微孔，19是冷水承压仓出水口，21是冷水承压仓的空间，23是集水仓的空间，25是下水器外管，27是进水孔，29下水器内管，31是集水仓截排口。
图2是本发明装置所用下水器一实施例结构示意图。
图中15是管帽，17是微孔，25是下水器外管，27是进水孔，29是下水器内管。
图3是本发明所用下水器另一实施例结构示意图。
图中15是管帽，33是微孔Ⅰ，25是下水器外管，27是进水孔，29是下水器内管。
图4是图3的剖视结构图。
图中17是微孔，15是管帽，25是下水器外管，35是下水器内管水位段，37是下水器内管插头段。
具体实施方式
本发明下面以理发店洗头废温水流为断续水流为例作进一步的说明。从断续水流自动汲取最新恒量水用于热交换的方法，包括：
(a)利用集水仓收集断续水流中的水。断续水流在任意给定的时间内，其流动的总量通常很有限。如果使用现有连续流动介质的热交换器，因热交换接触面积过大必然导致向环境中散发的热量也多，热交换的效率可以预见是很低。利用集水仓收集断续水流中的水，将它们收集在一起，集中的一个有限的空间体积内用于热交换，也能预见其热交换效率会很高。所述集水仓带集水仓收集口和集水仓截排口。断续水流从集水仓收集口流入被收集在集水仓内；收集在集水仓的水通过集水仓仓壁同位于集水仓外围空间的冷水承压仓中的冷水进行热交换。所述冷水承压仓带冷水承压仓进水口和冷水承压仓出水口；冷水承压仓进水口用于同冷水源相连通；冷水承压仓出水口用于同电热水器的进水口相连通。这里，回收的余热用于提高电热水器单位时间内出的热水量，减少电热水器的用电量。
(b)收集在集水仓的水量的最大量由下水器的最高水位线控制。所述下水器包括下水器外管和下水器内管；下水器外管一端戴管帽,另一端侧壁开进水孔；下水器内管水位段插在下水器外管内部,下水器内管插头段露出，下水器内管水位段通过侧面外表面与下水器外管的内表面直接粘接或者通过机械方式让下水器内管水位段同下水器外管之间相互固定。所述下水器位于集水仓内部，并通过下水器内管插头段插在集水仓截排口上。本发明方法还包括：
(c)集水仓收集口带集水仓收集口喉管(12)，集水仓收集的水量达到最大量后，断续水流继续流入集水仓收集口被收集在集水仓收集口喉管中将位于集水仓收集口喉管内的下水器戴管帽端淹没。
(d)所述下水器外管戴管帽端的侧壁或管帽顶壁开一微孔与内部连通。管帽顶壁开的微孔(17)，侧壁开的微孔如微孔Ⅰ(33)。下水器内管水位段的端面与微孔的纵向距离3～20mm；让淹没的水流入微孔中使下水器戴帽端内部形成真空，进而把集水仓底部的水从下水器进水孔(27)流入再从下水器内管管内及集水仓截排口(31)排向外界。
集水仓收集口喉管(12)的横截面可以制作成很小，单位时间断续水流流入其中，可以形成比较高的水量将下水器戴管帽端淹没，提高本发明方法的灵敏度，使收集在集水仓收集口喉管中的最新水量快速把集水仓底部的冷水置换出来排向外界。
一种实现上述本发明方法的装置，包括集水仓，冷水承压仓；集水仓带集水仓收集口和集水仓截排口(31)；冷水承压仓带冷水承压仓进水口(3)和冷水承压仓出水口(19)；集水仓在冷水承压仓内部,通过热传递性能优良材料制作的仓壁相隔离；集水仓截排口(31)内安置下水器；下水器包括下水器外管(25)和下水器内管(29)；本发明冷水承压仓的空间(21)和集水仓的空间(23)由环形冷水承压仓外侧壁(7)及其上端板(9)和下端板(1)所围密闭空间经环形冷水承压仓内侧壁(5)相隔离形成。集水仓中洗头废温水呈轴对称结构分布，其所载热量可沿着环形冷水承压仓内侧壁中心轴的径向向外迁移，透过冷水承压仓内侧壁达到冷水承压仓中的冷水，使同一水平层面上的不同径向的冷水有相同的温度梯度，得到各向温度均匀的温水。
冷水承压仓进水口(3)和冷水承压仓出水口(19)开在冷水承压仓外侧壁(7)上。保留了出高进低的特点，使升温后的温水有机会第一时间进入电热水器内胆。
集水仓收集口开在上端板(9)上，优选位于板中央位置；集水仓截排口(31)开在下端板上，优选位于板中央位置。集水仓收集口和集水仓截排口皆位于板的中央，这样有利于新收集入的洗头废温水沿着集水仓轴中心线流入，快速形成具有轴对称结构的新的温度场分布，使洗头废温水入仓后沿着轴的径向流动，提高热交换的面积。而热交换后生成的洗头废冷水沉入底层，又能沿着轴的径向由外向内流动，从进水孔(27)经下水器排向外界。
下水器外管(25)一端戴管帽(15)，并在下水器外管侧壁或管帽顶壁开一微孔(17、33)与内部连通，另一端侧壁开进水孔(27)；下水器内管水位段(35)插在下水器外管(25)内部，端面与微孔(17、33)的纵向距离3～20mm,通过侧面外表面与下水器外管的内表面直接粘接方式或者通过机械方式让下水器内管水位段同下水器外管之间相互固定。所述机械方式，例如依靠下水器外管内表面的同轴分布的若干凸条将下水器内管外表面卡持着，使下水器内管插在下水器外管内部并与下水器外管同轴或双轴相平行。也可以依靠卡环，将卡环套在下水器内管上，让卡环侧向外表面同下水器外管内表面紧密接触把外水器内管固定在下水器外管内部，或内外管同轴或内外管双轴相平行。下水器内管插头段(37)露出，并插在集水仓截排口(31)上。所述集水仓收集口带集水仓收集口喉管(12)；所述下水器戴管帽端位于集水仓收集口喉管(12)内部；所述集水仓收集口喉管(12)与上端板(1)连接为一体。本下水器作用有二：一是将集水仓内的水位维持在下水器内管水位段的高度。二是自动换水，把集水仓内底层的水抽出，从集水仓截排口(31)排向界，及时腾出集水仓仓内的容积去容纳新产生的洗头废温水。下水器中的微孔作用有三：一是减小流入进水孔的洗头废冷水(热交换过的洗头废热水)在进入下水器内管最上端端口之前的流动阻力。二是洗头过程中新进入的洗头废温水堵着微孔时，下水器内管内部因为原有管内之水下落而形成真空，使集水仓底部的洗头废冷水快速抽出到外界。真空的出现和真空状态的维持，使本发明具有加速处理流量徒增情况下的洗头废温水进而维持集水仓内水位不变的性能，确保热交换面积时时处于充分利用的状态，提高热交换的效率。三是从微孔中注入水，将内部的空气排出，有利促成内部真空的生成。下水器内管端面与微孔之间的距离关系到使用中下水器是否具有这种加速处理流量徒增情况下的洗头废温水并维持仓内水位不变的性能。超出20mm，表示管帽端面高出所欲维持的水位越高，微孔受堵的机率也就越小。微孔的大小，实施中直径在0.5～2.5mm以内，可以满足控制的需要。“下水器外管侧壁或管帽顶壁开一微孔”是指下列三种情形之一：一是只在管帽顶壁开一微孔；二是只在下水器外管侧壁开一微孔；三是管帽顶壁和下水器外管侧壁皆开一微孔。
本发明装置为了能同断续水流源如洗头床的洗头盆在排水口流出的断续洗头废温水流相配接，利用喉管本身呈短管状的特点，本装置同洗头盆排水口对接可以采用通过筒套筒加密封圈或胶密封的方式与洗头盆排水口筒套合在一起。所述集水仓收集口喉管(12)还可带配接法兰(13)，本装置同洗头盆排水口对接还可通过法兰同洗头盆排水口相配接。在安装在洗头床的洗头盆下部使用时，本发明装置皆使用支架座落在地面上。为了节约成本，提高使用寿命，下水器外管(25)及其管帽(15),以及下水器内管(29)皆由PVC材料、PPR材料、PE材料三者之一制作。下水器插在集水仓截排口(31)上，从而也下水器可以从集水仓截排口(31)中拨出来。这方便了维修和清洁。本发明可由带拉链的人造皮革套包覆，仅露出冷水承压仓进水口，冷水承压仓出水口，配接法兰，集水仓截排口。带拉链的人造皮革套内表面与冷水承压仓外侧壁(7)外表面、上端板(9)外表面、下端板(1)外表面之间填充保温材料。所填充的保温材料可以是固定形状的整体结构，也可以粒状填充物。通过冷水承压仓内外侧壁的同中心轴以及下水器的小巧，本发明装置体积可以制作成非常小巧。方便人们从断续水流中回收余热，减小电热水器的所耗的电能。
使用中冷水承压仓进水口(3)与冷水源(自来水)相连，冷水承压仓出水口(19)与热水器进水口相连，通过配接法兰与洗头盆排水口相配接。集水仓截排口(31)同外界相连。其工作过程是洗头废温水陆续或连续地从集水仓收集口流入至集水仓的空间(23)内积聚起来，呈集水仓中心轴线对称分布。由于进水孔(27)的连通，微孔能进山减小流动阻力的作用，以及下水器内管插头段插在集水仓截排口(31)内，积水的高度可以到达下水器内管水位段的最高高度，此最高度即为最高水位线。微孔(17)或微孔Ⅰ(33)的连通，使集水仓内的水位线同分布在下水器外管内表面与下水器内管外表面之间的水的水位线在同一水平面上。水位到达最高高度后，洗头废温水若断续流入集水仓收集口，集水仓底部的洗头废冷水会从进水孔(27)流入，并从在集水仓截排口内部的下水器内管插头段端口流出排向外界。由于热水器出口流出的热水同冷水相混合生成洗头用的温水，在洗头的过程中，冷水承压仓内较高温度的冷水从电热水器进水口被送入电热水器内胆，来自冷水源的冷水同时会被等量补充入冷水承压仓内。只要集水仓内积蓄着洗头废温水，冷水承压仓内的冷水就在透过冷水承压仓内侧壁从集水仓内的洗头废温水吸收热量进而升温，升温后的冷水在冷水承压仓内上浮到仓内上部。下水器长度足够长，把管帽伸入集水仓收集口喉管(12)内，由于喉管截面积相比集水仓截面积小很多，增大了使用中洗头废温水淹没微孔的机会，使本发明装置快速抽出集水仓底部的洗头冷废冷水。当洗头中产生的洗头温废水流量比较大，以致于把微孔淹没时，由于下水器内管内部的真空作用，集水仓内底部的水就会被快速地抽出到外界，使集水仓内的废温水得到快速置换。此抽出的过程直到喉管中积聚的废温水水位下降没能将微孔淹没为止。在微孔没能淹没时，下水器会立即停止从集水仓内抽水，将集水仓内的水维持在下水器内管水位段最高水位线上。