一种板管换热器式非同步即时余热回收装置的制作方法

本发明涉及余热回收技术领域，尤其是指一种板管换热器式非同步即时余热回收装置。

背景技术：

对低品位废流体能量的回收再利用，一直是节能领域研究重点。浴池或北方学校澡堂集中沐浴的地方，采用的热水箱一般为非承压水箱，使用热水与补充冷水往往不同步，即使部分项目热水箱为承压水箱，使用热水与补充冷水再加热同步，由于花洒数量多，不知道哪些花洒使用，哪些花洒没有使用，也很难做到余热回收。目前，人淋浴完后的废热水直接排掉。后续虽可用废水源热泵等回收排放到废水箱中的废水的热量，但由于废水排放过程中的散热，导致热量的大量损失和热品味的大幅降低。人刚淋浴完的废水的温度在35℃左右，废水源热泵收集的废水温度就只有25℃左右了，造成热量浪费、回收价值低。

目前，也有一些用于回收废水的余热回收装置，但是由于受到结构的限制，经常出现堵塞的问题。例如中国专利ZL200810244379.5公开了一种高效易清洗污水换热器，其由污水箱体内布置的蛇形换热管进行换热。蛇形换热管需要支撑，蛇形换热管的支撑和蛇形换热管本身均成为换热器污水流道内的障碍，特别易造成毛发、发膏、污垢堵塞和沉积，清洗频率高，清洗也比较麻烦，缺陷十分明显，不能满足使用的需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种板管换热器式非同步即时余热回收装置，其避免热量损失和浪费，减少加热装置加热自来水的能耗，其废水流动顺畅、有效地防止污垢堵塞、沉积等现象、便于清洗和维护、节能环保，并且降低沐浴的成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种板管换热器式非同步即时余热回收装置，包括至少两个混水组件、对应设置于混水组件下方的板管换热器、与至少两个混水组件连通的冷水进水管道、换热进水管道、换热出水管道、与换热出水管道连通的热水箱、用于对热水箱内的水进行加热的加热装置及用于将热水箱的热水送至混水组件的热水出水管道；

所述板管换热器包括芯体，芯体包括A板、B板、前封板及后封板；A板并列设有若干A板沉槽，A板沉槽的背面为A板沉槽凸起；B板设有与A板沉槽对应的B板沉槽，B板沉槽的背面为B板沉槽凸起，相邻的两个B板沉槽相连通；A板沉槽凸起设置于B板沉槽内且A板沉槽凸起与B板沉槽之间具有间隙，A板沉槽凸起和B板沉槽两端均设有密封间隙的结构，使A板沉槽凸起与B板沉槽之间形成介质流道；

所述前封板和后封板分别设有用于连通相邻A板沉槽的前端槽和后端槽，A板沉槽、前端槽和后端槽组成废水流道；使用时，废水流经废水流道；所述换热进水管道和换热出水管道分别与所述介质流道连通。

其中，所述热水出水管道包括热水出水总管及与热水出水总管连接的热水出水分管，所述热水出水分管与混水组件连通；所述换热进水管道包括换热进水总管及与换热进水总管连通的换热进水分管，所述换热进水分管与板管换热器连通；

所述热水出水分管连接有热水水流感应装置，所述换热进水分管连接有节流控制装置，当热水水流感应装置感应到热水出水分管中的热水流动时，控制装置控制节流控制装置打开。

其中，所述换热进水分管连接有用于调节水流量大小的水流控制装置及用于显示水流量的水流显示装置。

其中，还包括预热水箱，所述换热出水管道通过预热水箱与热水箱连通；所述预热水箱设有高水位检测装置、低水位检测装置及用于向预热水箱内供水的预热供水管，该预热供水管连接有用于控制水通断的自来水控制水阀，换热出水管道上设有预热水控制阀。

其中，所述A板沉槽凸起和B板沉槽两端焊接，使A板沉槽凸起和B板沉槽两端的间隙被密封。

其中，B板设有用于连通相邻B板沉槽的沉槽。

优选的，所述介质流道的截面呈月牙形，所述月牙形截面由多段曲线组成，该多段曲线包括设置于A板的A板外压曲线段、分别与该A板外压曲线段的两端连接的A板内压曲线段、设置于B板的B板内压曲线段及分别与该B板内压曲线段的两端连接的B板外压曲线段。

优选的，还包括盖设于A板的盖板，盖板设有漏水孔，漏水孔处设有过滤网，所述前封板设有用于收集漏水孔中流出的流体的集水槽，集水槽与废水流道连通。

优选的，所述芯体通过若干卡块安装于盖板。

优选的，还包括箱体，所述芯体装设于箱体。

本发明的有益效果：

本发明所述混水组件至少设有两个，实际应用时，混水组件对应板管换热器设置在每个用水点，其组成沐浴系统的多个用水点。人们沐浴时，在各个混水组件和板管换热器处进行用水，一般都是非同步进行用水的，在各个用水处均设置板管换热器对废水的预热进行即时回收，将其用来预热自来水，避免热量损失和浪费，减少加热装置加热自来水到同等温度下的能耗，其节能环保，并且降低沐浴的成本。

本发明所述的板管换热器结构紧凑，可以小型化、使得安装和放置方便，使用灵活，适应范围广。

本发明所述的板管换热器，在A板设置A板沉槽，在B板设置B板沉槽，A板和B板均采用板片加波纹结构进行强化换热，换热系数高。A板和B板采用板管结构组合成芯体，A板沉槽的整体平滑性好，废水流动顺畅，有效的避免了污垢堵塞、沉积及其造成的换热系数大幅度降低问题。

本发明所述的板管换热器，A板沉槽和B板沉槽均并列设置有若干个，大大增加废水和自来水的热量交换面积，废水和自来水迂回流动，使自来水充分吸热。

本发明所述的板管换热器，A板的若干A板沉槽通过前端槽和后端槽连接，使得A板沉槽的转角为无障碍通道，其过渡平滑，可以避免了污垢堵塞、沉积及其造成的换热系数大幅度降低的问题。

本发明所述的板管换热器，对A板和B板进行冲压等就可以得到相应的沉槽，其制造相对容易，减低生产的成本。

本发明所述的板管换热器采用A板和B板板管结构，其结构稳定，使用寿命长，并且便于对A板沉槽和介质流道进行清洗，其维护成本低。

本发明独立使用板管换热器回收废水余热，代替现有的余热回收浸泡式结构，有效的避免了废水温度损失，提高了余热回收的效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明所述的加热装置的结构示意图。

图3为本发明实施例一所述板管换热器的立体结构示意图。

图4为本发明实施例一所述板管换热器的立体结构分解示意图。

图5为本发明实施例一所述A板的立体结构示意图。

图6为本发明实施例一所述B板的立体结构示意图。

图7为本发明实施例一所述前封板的立体结构示意图。

图8为本发明实施例一所述后封板的立体结构示意图。

图9为本发明实施例一所述板管换热器的截面的局部结构示意图。

图10为本发明实施例一所述板管换热器的另一种截面的局部结构示意图。

图11为本发明实施例二所述板管换热器的立体结构示意图。

图12为本发明实施例二所述板管换热器的立体结构分解示意图。

图13为本发明实施例二所述板管换热器的截面的局部结构示意图。

图14为本发明实施例三所述板管换热器的立体结构示意图。

图15为本发明实施例三所述板管换热器的立体结构分解示意图。

图16为本发明实施例四所述板管换热器的立体结构示意图。

图17为本发明实施例四所述板管换热器的立体结构分解示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步地说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

实施例一。

如图1至图10，一种板管换热器式非同步即时余热回收装置，包括至少两个混水组件1、对应设置于混水组件1下方的板管换热器800、与至少两个混水组件1连通的冷水进水管道3、换热进水管道4、换热出水管道5、与换热出水管道5连通的热水箱6、用于对热水箱6内的水进行加热的加热装置7及用于将热水箱6的热水送至混水组件1的热水出水管道8；

所述板管换热器800包括芯体20，芯体20包括A板30、B板40、前封板50及后封板70；A板30并列设有若干A板沉槽301，A板沉槽301的背面为A板沉槽凸起302；B板40设有与A板沉槽301对应的B板沉槽401，B板沉槽401的背面为B板沉槽凸起402，相邻的两个B板沉槽401相连通；A板沉槽凸起302设置于B板沉槽401内且A板沉槽凸起302与B板沉槽401之间具有间隙，A板沉槽凸起302和B板沉槽401两端均设有密封间隙的结构，使A板沉槽凸起302与B板沉槽401之间形成介质流道60；

所述前封板50和后封板70分别设有用于连通相邻A板沉槽301的前端槽501和后端槽701，A板沉槽301、前端槽501和后端槽701组成废水流道；使用时，废水流经废水流道；所述换热进水管道4和换热出水管道5分别与所述介质流道60连通。

实际应用时，所述A板30和B板40组装后，前封板50和后封板70分别设置于A板30和B板40组装体的两端。根据需要，可以采用多种方式密封A板沉槽凸起302和B板沉槽401两端的间隙，例如采用胶条密封及焊接密封等。本实施例中，提供一种优选的方案，所述A板沉槽凸起302和B板沉槽401两端焊接，焊接时，可以将A板30的两端下压或者将B板40的两端上压，使A板30的两端和B板40的两端进行接触式焊接，从而使A板沉槽凸起302和B板沉槽401两端的间隙被密封，而且能够承受较大的压力。相邻的两个B板沉槽401相连通的，A板沉槽凸起302与B板沉槽401之间的间隙也相互连通，其成为用于流通自来水或者其他介质的介质流道60。介质流道60的截面可以采用多种形状，如U型弯流道、圆形流道、椭圆形流道等，以适应不同换热场所要求。相邻的A板沉槽301通过前端槽501和后端槽701相串通，使得若干A板沉槽301和前端槽501和后端槽701组成废水流道。所述前端槽501和后端槽701优选为U形状，使得废水的流动更加顺畅。

热水箱6中热水的经过热水出水管道8流至混水组件1，冷水进水管道3中的自来水流至混水组件1与热水进行混合，以便于使用。沐浴时，产生的废水流进板管换热器800的废水流道。与此同时，自来水从换热进水管道4流进板管换热器800的介质流道60中，介质流道60中的自来水吸收A板沉槽301中废水的热量，自来水与废水进行热量交换，从而回收废水的热量来预热自来水。被预热后的自来水从换热出水管道5流到热水箱6中。进一步地，所述可将换热出水管道5与所述加热装置7连通，被预热后的自来水可以流进加热装置7，通过加热后再流入热水箱6中，通过余热回收后的废水，从板管换热器800的废水流道中排掉。具体的，所述加热装置7可以采用电热加热、电磁加热、空气源热泵加热及废水源热泵加热等，其可以采用现有的加热装置；所述混水组件1包括混水阀，还可以根据需要设置于与混水阀连接的花洒等，其属于现有组件，故不再赘述。

本发明所述混水组件1至少设有两个，实际应用时，混水组件1对应板管换热器800设置在每个用水点，其组成沐浴系统的多个用水点。人们沐浴时，一般都是非同步进行用水的，在各个用水处均设置板管换热器800对废水的预热进行即时回收，将其用来预热自来水，避免热量损失和浪费，减少加热装置7加热自来水到同等温度下的能耗，其节能环保，并且降低沐浴的成本。

本发明所述的板管换热器800结构紧凑，可以小型化、使得安装和放置方便，使用灵活，适应范围广。

本发明所述的板管换热器800，在A板30设置A板沉槽301，在B板40设置B板沉槽401，A板30和B板40均采用板片加波纹结构进行强化换热，换热系数高。A板30和B板40采用板管结构组合成芯体20，A板沉槽301的整体平滑性好，废水流动顺畅，有效的避免了污垢堵塞、沉积及其造成的换热系数大幅度降低问题。

本发明所述的板管换热器800，A板沉槽301和B板沉槽401均并列设置有若干个，大大增加废水和自来水的热量交换面积，废水和自来水迂回流动，使自来水充分吸热。

本发明所述的板管换热器800，A板30的若干A板沉槽301通过前端槽501和后端槽701连接，使得A板沉槽301的转角为无障碍通道，其过渡平滑，可以避免了污垢堵塞、沉积及其造成的换热系数大幅度降低的问题。

本发明所述的板管换热器800，对A板30和B板40进行冲压等就可以得到相应的沉槽，其制造相对容易，减低生产的成本。

本发明所述的板管换热器800采用A板30和B板40板管结构，其结构稳定，使用寿命长，并且便于对A板沉槽301和介质流道60进行清洗，其维护成本低。

本发明独立使用板管换热器800回收废水余热，代替现有的余热回收浸泡式结构，有效的避免了废水温度损失，提高了余热回收的效率。

本实施例中，所述热水出水管道8包括热水出水总管81及与热水出水总管81连接的热水出水分管82，所述热水出水分管82与混水组件1连通；所述换热进水管道4包括换热进水总管41及与换热进水总管41连通的换热进水分管42，所述换热进水分管42与板管换热器800连通；具体的，每一个混水组件1引一条热水出水分管82来连通热水出水总管81，每一个换热器800连通引一条换热进水分管42来连通换热器800，便于热水和自来水的供应。

进一步的，所述热水出水分管82连接有热水水流感应装置02，所述换热进水分管42连接有节流控制装置03，当热水水流感应装置02感应到热水出水分管82中的热水流动时，控制装置01控制节流控制装置03打开。人沐浴时，热水出水分管82对其供热水，当热水水流感应装置02感应到热水出水分管82中的热水流动时，与热水水流感应装置02对应的节流控制装置03打开，使换热进水管道4中的自来水进入换热器800，其对废水的热量进行即时回收。具体的，所述热水水流感应装置02和节流控制装置03均可以采用现有的装置、水阀或开关等来实现，其分别能够实现检测水流和控制水流通断，故不再赘述。

本实施例中，所述换热进水分管42连接有用于调节水流量大小的水流控制装置04及用于显示水流量的水流显示装置05。水流显示装置05可显示水流情况，以便检测和判断节流控制装置03和水流控制装置04是否有故障或损坏。

如图2所示，本实施例中，还包括预热水箱9，所述换热出水管道5通过预热水箱9与热水箱6连通；所述预热水箱9设有高水位检测装置91、低水位检测装置92及用于向预热水箱9内供水的预热供水管93，该预热供水管93连接有用于控制水通断的自来水控制水阀94，换热出水管道5上设有预热水控制阀51。进一步地，所述预热水箱9可以通过管道与加热装置7连通，预热水箱9的水可以直接流到热水箱6中，也可流入加热装置7中加热后，其在流入热水箱6中。

使用时，高水位检测装置91和低水位检测装置92用来检测预热水箱9内水位情况，当高水位检测装置91显示水箱内水不满时，保持换热出水管道5上的预热水控制阀51开启；当低水位检测装置92显示水箱内水位过低时，开启自来水控制水阀94，使自来水从预热供水管93流入预热水箱9，当预热水箱9的水位上升到合适位置时，关闭自来水控制水阀94，以确保预热水箱9一直有水可供使用。

本实施例中，B板40设有用于连通相邻B板沉槽401的沉槽400。所述沉槽包括上沉槽407，该上沉槽407位于相邻B板沉槽401之间的凸起上。如图9所示，当A板沉槽凸起302的底面没有与B板沉槽401接触时，只设置一个上沉槽407即可。如图10所示，当A板沉槽凸起302的底面与B板沉槽401接触时，所述沉槽还包括下沉槽408，B板沉槽401被A板沉槽凸起302间隔成两个部分，采用上沉槽407和下沉槽408使相邻B板沉槽401连通。从而使得A板沉槽凸起302与B板沉槽401之间的间隙也相互串通，而得到连通的介质流道60，其结构简单，整体性好，承压能力强。当然，根据使用需求，B板沉槽401也可以采用其他方式串通，比如采用上述的A板沉槽301的串通方式，采用封板结构来串通等。

本实施例中，前封板50和后封板70分别设置有前插槽502和后插槽702，A板30和B板40组装后两端分别插装于前插槽502和后插槽702，其安装简单，固定可靠，并使若干A板沉槽301与前端槽501和后端槽701完全对接。

本实施例中，所述芯体20设有若干加强筋条80，若干加强筋条80设置于A板30和/或B板40。具体来说，加强筋条80可以焊接于A板30或B板40上，或同时在A板30和B板40上都焊接加强筋条80，使得芯体20结构稳定，承压能力强。

如图9所示，本实施例中，优选的，所述介质流道60的截面呈月牙形，加大流体扰动，增大换热系数，加强流体的热量交换。所述月牙形截面由多段曲线组成，该多段曲线包括设置于A板30的A板外压曲线段305、分别与该A板外压曲线段305的两端连接的A板内压曲线段306、设置于B板40的B板内压曲线段405及分别与该B板内压曲线段405的两端连接的B板外压曲线段406。具体的，根据承受压力的大小，将多段曲线设为内压曲线段和外压曲线段，设计时，便于对A板30和B板40的厚度进行计算，设计实用、合理的厚度，避免产生设计缺陷，且避免材料的浪费，降低生产的成本。同时介质流道60采用多段曲线内外压设计，能够有效的减少流体的阻力。

本实施例中，提供计算A板或者B板厚度的计算公式，所述A板或者B板的厚度为：

按外压设计时

按内压设计时

其中，P为芯体流体设计压力；

D_1n为A板外压曲线段305或者B板外压曲线段406的当量直径；

D_2n为A板内压曲线段306或者B板内压曲线段405的当量直径；

[σ]为A板外压曲线段305或者B板外压曲线段406材料的抗拉强度；

σ为A板内压曲线段306或者B板内压曲线段405材料的抗拉强度；

η为A板内压曲线段306或者B板内压曲线段405的安全系数；

所述月牙形的介质流道60的平均壁厚

η₃为月牙形的介质流道60壁的抗拉强度安全系数；月牙形的介质流道60当量直径D₃＝L/π；其中，L为月牙形的介质流道60的周长；

实际使用时，所述A板或者B板的厚度取s_1n、s_2n、s₃中的最大值，并再加上安全余量a。所述安全余量a为根据实际生产需求选择的系数。

实施例二。

如图11至图13所示，本实施例二与实施例一的不同之处在于：所述板管换热器800还包括盖设于A板30的盖板10，盖板10设有漏水孔101，漏水孔101处设有过滤网102，所述前封板50设有用于收集漏水孔101中流出的流体的集水槽503，集水槽503与废水流道连通。

本实施例中，增加盖板10，该盖板10盖设于A板30，从而对A板沉槽301进行密封。实际应用时，盖板10可以与A板30顶面的凸起接触，也可以不接触。废水从漏水孔101流入，通过过滤网102过滤后，流入到集水槽503中，废水再从集水槽503流入到A板沉槽301中进行热量交换。所述盖板10与A板30之间的连接、A板30与B板40之间的连接，均可以根据承压能力的不同需求，从而选择焊接密封或者通过胶条压封等。本实施例中，所述芯体20通过若干卡块90安装于盖板10。

本实施例中，增加盖板10对A板沉槽301进行密封，过滤网102对废水进行过滤，可去除毛发等异物，防止废水流道堵塞。进一步采用卡块90安装芯体20，A板30和B板40组装后，其两端用若干卡块90卡紧，其安装方便，固定可靠。

实施例三。

如图14至图15所示，本实施例三与实施例二的不同之处在于：所述板管换热器800还包括箱体100，所述芯体20装设于箱体100。实际应用时，将芯体20安装于箱体100时，箱体100的底面可以与B板沉槽凸起402抵接，使得流体在箱体100与B板沉槽凸起402围成的流体槽200中流动，如图14所示。箱体100的底面也可以不抵接B板沉槽凸起402，使得流体在B板40与箱体100之间流动。在上述实施例二的基础上，再增加箱体100，可以将废水引入流体槽200中，使得介质流道60中的自来水同时吸收流体槽200和A板沉槽301中废水的热量，其吸热效果好，充分利用芯体20的结构来进行热量交换。当然，根据使用的需求，流体槽200或A板沉槽301均可以单独配合介质流道60进行废水与自来水之间的热量交换。

实施例四。

如图16和图17所示，本实施例四与实施例三的不同之处在于：所述芯体20至少设置有两组。本实施例中，多个芯体20组合成组合芯体700，将该组合芯体700装在箱体100内。采用第一进出水管001和第二进出水管002将各个芯体20的介质流道60并联起来，对其集中通自来水。同时，在箱体100连接通废水的进出接头500，在箱体100通废水，使组合芯体700中的自来水吸收废水的热量。当然，也可以将各个芯体20的介质流道60串联起来使用。本实施例中，除了具有实施例三中的有益效果外，其将多个芯体20组合使用，可增大换热器的换热量。

本实施例中，所述箱体100内设有用于对流体的流向进行导向的若干导向板600，所述芯体20安装于若干导向板600。芯体20通过导向板600进行固定，导向板600可以对箱体100的废水的流向起到导向作用，使其朝一个方向流动。另外，导向板600起到安装和固定芯体20的作用。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。