一种洗碗机热水/餐厅空调联供热泵系统的制作方法

本发明涉及热泵技术领域，特别是涉及用于厨房的洗碗机和餐厅的空调联供的热泵系统。

背景技术：

随着人力成本的提高和洗碗机技术的普及，以及人们对餐饮卫生和餐具的清洁越来越高的要求，大部分单位食堂和公共餐饮部门都使用洗碗机进行餐具的清洗和消毒。为了保证夏季餐厅的舒适度，餐厅均安装柜式空调机组或中央空调设备。在空调季节，洗碗机和空调均需消耗大量的电能。

洗碗机运行时需要用热水清洗餐具，一般有以下流程：1、预清洗，需要35-45℃的热水；2、主清洗，需要55-65℃的热水；3、预冲洗，65-75℃的热水；4、主冲洗，需要80-90℃的热水，本阶段兼有消毒的作用。5、烘干，需要50℃的热风。为了保证餐具的清洗效果，各流程安装了自动控温的电加热器。中等规模的洗碗机的需要的电容量为50-90千瓦，正常运行时的消耗电功率在30-50千瓦以上。运行成本较高且占用较大的供电容量，特别是一些规模大的学校在供电容量有限的情况下，餐厅的厨房安装了洗碗机占用了较大的供电容量，影响了其他部门和学生宿舍的空调的安装和使用。

由于空气源热泵热水机组的热能取自空气，因此其制热能效受环境影响较大，特别是在严寒的冬季，空气源热泵的的运行受到低温低效和结霜的影响，能效急剧下降，甚至产生低温高压保护，机组不能正常运行。然而，严寒季节，厨房的油烟机和通风机照常运行，将厨房产生的烟气和热空气排出室外，造成热能浪费。

技术实现要素：

考虑到餐厅的空调需冷和厨房的洗碗机的需热是同步而且匹配，采用一台热泵系统可以在冷凝侧产生洗碗机热水的同时，在蒸发侧得到空调所需要的冷水(冷风)。

考虑到冬季严寒期热泵能效显著降低的时段，厨房的油烟机和排风机可以将排出的热风用于热泵蒸发器提高环境温度，大幅度的提高热泵的能效。

基于上述思路，本发明的目的是：提供一种洗碗机热水/餐厅空调联供热泵系统，全年给厨房的洗碗机提供热水，在空调季同时向餐厅提供空调所需的冷风或冷冻水，在冬季严寒期，将厨房经过处理的排风供给热泵的蒸发器，以改变其环境温度而提高热泵的能效。

实现上述目的的技术方案是：一种洗碗机热水/餐厅空调联供热泵系统，包括热泵主机、送风通道及送风口、风机盘管、调节水箱、循环泵、供水泵、供水管线、热泵蒸发器进风温度调节器。根据热泵的性能曲线，出水温度超过60℃时，热泵的cop大幅度降低，因此，热泵供水温度不高于60℃，可以满足厨房机洗碗机预清洗和主清洗的热水需求，这部分的耗水量较大需热量较多。洗碗机其余程序的热水和消毒在60℃的基础上继续由原来的电加热完成。

所述的热泵主机有两种形式，均可实现热水和空调联供：

1、风冷热泵，通过制热端的冷凝器循环加热水箱中的水达到设定温度，供洗碗机使用；制冷端的蒸发器从餐厅空气中摄取热能，降低空气的温度，设计蒸发器的空气进出口温差为10-15℃，可以较快的将餐厅的室降下来。热泵运行时可以同时实现制取厨房和洗碗机用的热水和餐厅的空调。

2、水冷热泵，制热端的冷凝器和制冷端的蒸发器的换热介质均为水，制热端的冷凝器通过循环加热水箱的水供洗碗机使用；制冷端的蒸发器产生7℃的冷水，通过管道送到餐厅的风机盘管，循环降低餐厅的空气温度。

所述的送风通道及送风口是安装在风冷热泵的制冷端，将制冷端的蒸发器产生的冷风输送到需要空调的餐厅，通过送风口直接向餐厅送冷风，实现降低餐厅室温的目的。

所述的风机盘管是安装在水冷热泵的制冷端，将制冷端蒸发器产生的7℃的冷水输送到餐厅安装的风机盘管处，通过风机盘管换成冷风送到餐厅，实现向餐厅供空调的目的。

所述的调节水箱具有调节水量和保温的功能，材质要符合餐饮的卫生要求。水箱设有循环管道的进出口，进口通过循环泵与热泵的冷凝器出口连接，出口通往热泵的冷凝器进口。水箱底部的输水管通过输水泵向洗碗机和厨房供热水。水箱上部的补水管安装浮球阀防止水箱溢水。

所述的循环泵的作用是将水箱中的水循环通过热泵冷凝器进行换热加温，循环泵与热泵同步运行。

所述的供水泵和供水管线的作用是将水箱中加热预定温度的水输送到洗碗机和厨房的用水点。为节约电能，供水泵可加装变频装置，根据用水量的变化调节供水量。

所述的热泵蒸发器进风温度调节系统包括：厨房排风机、送风道、引风机、混风室。热泵蒸发器进温度调节系统的作用是当冬季环境温度低于10℃时，热泵的cop下降，加热成本增加。通过引风机将厨房排风机排出的热风(30-35℃)送至混风室加入新风，使热泵蒸发器的进风温度保持在25℃左右，提高热泵的制热能力并降低制热成本。

所述的厨房排风机将厨房燃气燃烧和蒸煮炊具的产生的水蒸气经过除油烟的处理，已达到环境排放标准，排出的热风相对湿度较高接近饱和，含有大量的汽化潜热，所以经过热泵蒸发器后温度进一步降低后，产生冷凝水，冷凝过程将热风中的微小颗粒物溶到水中，起到净化空气的环保效果。

所述的送风道一端连接厨房排风机的出口，一端连接引风机进口。风道上设有切换装置，采暖季节风机运行时将热风切换至引风机，非采暖季节的热风排放大气。

所述的引风机是轴流或离心风机，风量与厨房排风机匹配，风压需克服风道及混风室的风阻，并使热泵最终排放的低温空气有一定的余压。

所述的混风室是将风道输送的热风与部分冷空气混合并保持蒸发器进风温度为25℃左右，以使热泵系统高效运行，同时将热泵的空气进、出口的空气隔离，防止气流短路降低蒸发器进口气温。

本发明具有以下效益：

1、节电效益

现状厨房洗涤和洗碗机热水均采用电加热的方式，电能转换率低于0.95，采用空气源热泵的能效可以达到4左右，比电加热提高4倍以上。

2、减少洗碗机的供电容量

炎热的夏季是用电高峰，特别是空调需要较大的供电容量，然而一台中型的洗碗机就需要80千瓦以上的供电容量，对大部分的用电单位都是负担，使得空调的供电不足而降低了用户的生活质量。采用本技术可以减少60％以上的供电容量，可以腾出更多的供电容量安装空调而不必增容。

3、餐厅获得免费的空调

由于餐厅的空调冷源是热泵制热过程中产生的冷量，其成本已计算在热水的成本之中，所以是免费的，既没有设备投资，也没有增加电力消耗。

4、充分利用厨房排风的热能

即使在寒冷季节，厨房排风的温度仍然较高，其热量来自炊事器具燃烧天然气产生的热量和采暖设备释放的热量。这些热量都是付出了能源费用的代价换来的，被排放到大气而浪费。采用本技术可以在回收热能的同时又提高了热泵的能效，降低热水加热成本。

附图说明：

附图是洗碗机热水/餐厅空调联供热泵系统流程示意图

图中：

1、热泵主机，2、热泵冷凝器，3、热泵蒸发器。4、洗碗机5、供水管，6、供水泵，7、调节水箱，8、循环泵，9、风机盘管，10、冷水管道，11、补水管道

实施例1：

一种洗碗机热水/餐厅空调联供热泵系统，包括热泵主机1、风机盘管9、调节水箱7、循环泵8、供水泵6、供水管线5、热泵蒸发器3、热泵冷凝器2、洗碗机4。本系统运行时可以同时向洗碗机供热水和餐厅供空调。

如附图所示，这是洗碗机热水/餐厅空调联供热泵系统的热水/空调联供运行工况。在实施例中采用的是水冷热泵，制热端的冷凝器2和制冷端的蒸发器3的换热介质均为水，制热端的冷凝器2通过循环泵8加热水箱7的水供洗碗机4使用；制冷端的蒸发器3产生7℃的冷水，通过冷水管道10送到餐厅的风机盘管9，循环降低冷餐厅的空气温度。

在实施例1中，洗碗机和厨房洗涤用热水需要的热量要与所供空调的餐厅的需冷量尽量匹配，热泵的制冷量应略大于餐厅空调的冷负荷，可以保证就餐人员集中时产生的高负荷的供冷量。

热泵系统的运行有三种工况(1)单独供热水，本系统在非空调期是单独供热水工况，即热泵在空气源工况运行，热泵从空气中提取热量；(2)单独供空调，本系统在空调期没有热水需求时，是空调运行工况，热泵制冷产生的热能排放到大气中；(3)热水和空调联供工况，本系统在加热热水的同时可向餐厅供空调。

在实施例1中，由于餐厅的空调和洗碗机热水的需求都是不连续的，因此热泵系统需要通过调节水箱7调节空调和热水在时空上的不同步，根据水箱7容积和厨房以及洗碗机4的用水量确定热泵系统运行的时间，在洗碗机4不运行时，热泵将水箱7的水连续加热，并储存在水箱7中，空调风机盘管9可连续送风预冷餐厅的室内空气。

水箱7具有调节水量和保温的功能，材质要符合餐饮的卫生要求。水箱7设有循环管道的进出口，进口通过循环泵与热泵的冷凝器2出口连接，出口通往热泵的冷凝器2进口。水箱底部的输水管5通过输水泵6向洗碗机4和厨房供热水。水箱上部的补水管11安装浮球阀防止水箱溢水。

供水泵6和供水管线5的作用是将水箱7中加热预定温度的水输送到洗碗机4和厨房的用水点。为节约电能，供水泵6可加装变频装置，根据用水量的变化调节供水量。

实施例2：

一种洗碗机热水/餐厅空调联供热泵系统，包括热泵主机、调节水箱、循环泵、供水泵、供水管线、热泵蒸发器、热泵冷凝器、送风道及送风口、热泵蒸发器进风温度调节器。本系统运行时可以同时向洗碗机供热水和餐厅供空调并可供应全年的热水。

实施例2是洗碗机热水/餐厅空调联供热泵系统在采暖期的热水运行工况，采用的是风冷热泵，制热水所需的热量来自空气。严寒气候时通过热泵蒸发器进风温度调节系统把厨房排风机排出的热风引到热泵蒸发器，提高热泵进风温度，防止蒸发器结霜并降低热水加热成本。

热泵蒸发器进风温度调节系统包括：厨房排风机、送风道、引风机、混风室。热泵蒸发器进风温度调节系统的作用是当冬季环境温度低于10℃时，热泵的cop下降，加热成本增加。通过引风机将厨房排风机排出的热风(30-35℃)送至混风室并加入新风，使热泵蒸发器的进风温度保持在25℃左右，提高热泵的制热能力并降低制热成本。

厨房排风机将厨房燃气燃烧和蒸煮炊具的水蒸气经过除油烟的处理，已达到环境排放标准，排出的热风相对湿度较高接近饱和，含有大量的汽化潜热，所以经过热泵蒸发器后温度进一步降低后，产生冷凝水，冷凝过程将热风中的微小颗粒物溶到水中，起到净化空气的环保效果。

送风道一端连接厨房排风机的出口，一端连接引风机进口。风道上设有切换装置，采暖季节风机运行时将热风切换至引风机，非采暖季节的热风排放大气。

引风机是轴流或离心风机，风量与厨房排风机匹配，风压需克服风道及混风室的风阻，并使热泵最终排放的低温空气有一定的余压。

混风室的作用是将风道输送的热风与部分冷空气混合并保持蒸发器进风温度为25℃左右，以使热泵系统高效运行，同时将热泵的空气进、出口的空气隔离，防止气流短路降低蒸发器进口气温。

以上的实施例仅是洗碗机热水/餐厅空调联供热泵系统的诸多应用方面的两个具体案例，并不能对本专利产生任何限制，对于热泵系统在厨房洗碗机热水和空调方面的各种应用方式，均在本专利的保护范围。