一种用自来水过冷的废热回收系统及其工作方法与流程

本发明涉及空调热泵技术领域，尤其是涉及一种用自来水过冷的废热回收系统及其工作方法。

背景技术：

人们在许多如酒店、澡堂、家里等场所洗澡时，通常人们用来洗浴的热水在使用完后还会有一定的热量，但这部分热量往往会直接流到排水管里，没有被重新吸收再利用，导致大量热量流失，造成能源浪费。

因此人们研究出费水废热回收系统，而现有废水废热回收系统不少，但实用性不多，废水废热回收产品得不到推广。一方面因产品结构复杂，成本太高，当有高温废水时系统吸收废水余热制热水，没废水或废水温度过低时系统失去制热功能；而洗浴废水不仅污垢多，而且偏酸或偏碱性，污垢易引起毛细管式换热器堵塞，影响换热效果，酸碱性废水易腐蚀换热器，导致制冷系统损坏。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于一种结构设计合理、运行可靠性高、高效节能的自来水过冷的废热回收系统及其工作方法。

为实现上述目的，本发明提供的方案为：一种用自来水过冷的废热回收系统，包括以下部件压缩机、四通阀、水箱、过冷换热器、储液罐、废水换热器、第一制冷截止阀、第二制冷截止阀、第一节流部件、第二节流部件、空气换热器、进水口、水流开关、第一水路截止阀、第二水路截止阀、第三水路截止阀、第四水路截止阀、单向阀、浴室、喷淋系统、废水槽与排水口，通过上述部件连接组成制冷系统和水路系统；其中所述过冷换热器包括第一换热管与第二换热管，所述第一换热管两端分别设有a、b接口，所述第二换热管两端分别设有c、d接口，所述水箱包括冷凝器与蓄水槽，所述冷凝器设于所述蓄水槽内，所述四通阀设有C、D、E、S四个接口，所述废水换热器设于所述废水槽内；

所述制冷系统中各部件的连接关系如下：所述压缩机连接所述四通阀的接口D，该四通阀的接口C连接所述水箱的冷凝器，所述冷凝器连接所述过冷换热器中第一换热管的接口a，所述第一换热管的接口b连接所述储液罐，该储液罐分别连接所述第一制冷截止阀与第一节流部件，所述第一制冷截止阀与第一节流部件共同连接所述废水换热器，该废水换热器分别连接所述第二制冷截止阀与第二节流部件，所述第二制冷截止阀与第二节流部件共同连接所述空气换热器，该空气换热器连接所述四通阀的接口E，该四通阀的接口S连接所述压缩机；

所述水路系统中各部件的连接关系如下：所述进水口连接所述水流开关，该水流开关连接所述过冷换热器中第二换热管的接口c，所述第二换热管的接口d分别连接所述第二水路截止阀与第三水路截止阀；该第二水路截止阀连接所述单向阀，该单向阀连接所述水箱的蓄水槽，所述蓄水槽连接所述第一水路截止阀，所述第一水路截止阀与第三水路截止阀共同连接所述喷淋系统，所述喷淋系统设于所述浴室内，该浴室底部设有所述废水槽，该废水槽连接所述第四水路截止阀，该第四水路截止阀连接所述排水口。

进一步地，所述废水槽内设有感应探头与水位开关。

本发明还提供自来水过冷的废热回收系统的工作方法，本发明的废热回收系统具有用废水的废热制热水功能、用空气低品位热能制热水功能与用自来水过冷功能；

废热回收系统进行用废水的废热制热水功能的工作方法，当所述水流开关与水位开关闭合，所述废水槽里水温达到设定值且大于室外环境温度，且所述水箱的水位低于设定值时，关闭所述第一制冷截止阀，打开所述第二制冷截止阀，此时高温高压的冷媒由所述压缩机流向所述四通阀的接口D，从该四通阀的接口C流出，流到所述水箱内并通过所述冷凝器进行放热降温使所述蓄水槽内的水升温，放热降温后的冷媒从该冷凝器流向所述过冷换热器中第一换热管的接口a，并通过该第一换热管进行放热过冷，放热过冷后的冷媒从所述第一换热管的接口b流到所述储液罐内，接着由该储液罐流向所述第一节流部件进行节流，节流后的冷媒流到所述废水换热器内吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒依次经所述第二制冷截止阀与空气换热器流到所述四通阀的接口E，再从该四通阀的接口S流回所述压缩机，完成系统用废水的废热制热水功能；

废热回收系统进行用空气低品位热能制热水功能的工作方法，当所述水流开关断开或所述水位开关断开或所述废水槽里水温低于设定值，且所述水箱水温低于设定值时，打开所述第一制冷截止阀，关闭所述第二制冷截止阀，此时高温高压的冷媒由所述压缩机流向所述四通阀的接口D，从该四通阀的接口C流出，流到所述水箱内并通过所述冷凝器进行放热降温使所述蓄水槽内的水升温，放热降温后的冷媒从该冷凝器流向所述过冷换热器中第一换热管的接口a，并通过该第一换热管进行放热过冷，放热过冷后的冷媒从所述第一换热管的接口b流到所述储液罐内，接着由该储液罐经所述第一制冷截止阀和所述废水换热器流到所述第二节流部件进行节流，节流后的冷媒流到所述空气换热器内进行吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒流向所述四通阀的接口E，再从该四通阀的接口S流回所述压缩机，完成系统用空气低品位热能制热水功能；

废热回收系统进行用自来水过冷功能的工作方法，当洗浴时，所述水流开关打开，自来水从进水口进入并通过该水流开关，接着从所述第一换热器中的第二换热管的接口c进入该第二换热管内，并吸收冷媒于所述第一换热管释放的热量，吸热后的自来水从所述第二换热管的接口d流出，分别流向所述第二水路截止阀与第三水路截止阀，一部分自来水经所述第二水路截止阀流到所述水箱的蓄水槽推动该蓄水槽内原有的热水流向所述第一水路截止阀，再流到所述喷淋系统，另一部分流到所述第三水路截止阀的自来水，也经该第三水路截止阀流向所述喷淋系统，并与所述蓄水槽的热水混合用于调节混合后的水温，从所述喷淋系统喷出的热水经使用后进入所述废水槽内，在该废水槽内经过所述废水换热器吸热后排到所述第四水路截止阀，再流到所述排水口排出，完成系统用自来水过冷功能。

本方案的有益效果为：1、节能，本方案中在冷媒于水箱的冷凝器中放热降温时采用自来水冷却冷媒，有效地降低冷媒的冷凝温度，提高制热量与效能比；2、热回收，减少能源的浪费，本方案中系统能将废水里的余热与空气低品位热能吸收再利用，提高能源使用率，节能减排；3、适应范围广，本方案中系统不仅能吸收废水余热制热水，而且能吸收空气里低品位热量制热水，提供更多热源选择，提高设备利用率和扩大设备的适用范围。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图2为本发明的用自来水过冷进行废水的废热回收示意图。

图3为本发明的用自来水过冷进行空气低品位热能回收示意图。

其中，11为压缩机，12为四通阀，13为水箱，131为冷凝器，132为蓄水槽，14为过冷换热器，141为第一换热管，142为第二换热管，15为储液罐，16为废水换热器，171为第一制冷截止阀，172为第二制冷截止阀，181为第一节流部件，182为第二节流部件，19为空气换热器，21为进水口，22为水流开关，231为第一水路截止阀，232为第二水路截止阀，233为第三水路截止阀，234为第四水路截止阀，24为单向阀，25为浴室，251为喷淋系统，26废水槽，27为排水口。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

参见附图1，一种用自来水过冷的废热回收系统及其工作方法，其中用自来水过冷的废热回收系统包括制冷系统和水路系统。

制冷系统包括压缩机11、四通阀12、水箱13的冷凝器131、过冷换热器14的第一换热管141、储液罐15、废水换热器16、第一制冷截止阀171、第二制冷截止阀172、第一节流部件181、第二节流部件182与空气换热器19，其中四通阀12设有C、D、E、S四个接口，过冷换热器14包括第一换热管141与第二换热管142，第一换热管141两端分别设有a、b接口，第二换热管142两端分别设有c、d接口，水箱13包括冷凝器131与蓄水槽132，冷凝器131设于蓄水槽132内。

水路系统包括进水口21、水流开关22、过冷换热器14的第二换热管142、第一水路截止阀231、第二水路截止阀232、第三水路截止阀233、第四水路截止阀234、单向阀24、13水箱的蓄水槽132、浴室25、喷淋系统251、废水槽26与排水口27。

其中废水换热器16设于废水槽26内，废水槽26内设有感应探头与水位开关，空气换热器19设于室外。

制冷系统的连接关系如下：压缩机11连接四通阀12的接口D，该四通阀12的接口C连接水箱13的冷凝器131，冷凝器131连接过冷换热器14中第一换热管141的接口a，第一换热管141的接口b连接储液罐165，该储液罐15分别连接第一制冷截止阀171与第一节流部件181，第一制冷截止阀171与第一节流部件181共同连接废水换热器16，该废水换热器16分别连接第二制冷截止阀172与第二节流部件182，第二制冷截止阀172与第二节流部件182共同连接空气换热器19，该空气换热器19连接四通阀12的接口E，该四通阀12的接口S连接所述压缩机11，形成制冷系统的循环回路。

水路系统的连接关系如下：进水口21连接所述水流开关22，该水流开关22连接过冷换热器14中第二换热管142的接口c，第二换热管142的接口d分别连接第二水路截止阀232与第三水路截止阀233；该第二水路截止阀232连接单向阀24，该单向阀24连接水箱13的蓄水槽132，蓄水槽132连接第一水路截止阀231，第一水路截止阀231与第三水路截止阀233共同连接喷淋系统251，喷淋系统251设于浴室25内，该浴室25底部设有废水槽26，该废水槽26连接第四水路截止阀234，优选地，第四水路截止阀234连接废水槽26的底部，该第四水路截止阀234连接排水口27，形成水路系统的循环回路。

本实施例系统的功能有用废水的废热制热水（即废水的废热回收）功能、用空气低品位热能制热水（即空气低品位热能回收）功能和用自来水过冷功能；具体来说，制冷系统具有用废水的废热制热水功能与用空气低品位热能制热水功能，而水路系统具有用自来水过冷功能；通常在废热回收系统工作时，用废水的废热制热水功能与用自来水过冷功能共同配合工作（参见附图2），或用空气低品位热能制热水功能与用自来水过冷功能共同配合工作（参见附图3）。

参见附图2所示的制冷系统，此时制冷系统进行用废水的废热制热水功能，当水流开关22与水位开关闭合，废水槽26里水温达到设定值且大于室外环境温度，且水箱13的水位低于设定值时，关闭第一制冷截止阀171，打开第二制冷截止阀172，此时高温高压的冷媒由压缩机11流向四通阀12的接口D，从该四通阀12的接口C流出，流到水箱13内并通过冷凝器131进行放热降温使蓄水槽132内的水升温，放热降温后的冷媒从该冷凝器131流向过冷换热器14中第一换热管141的接口a，并通过该第一换热管141进行放热过冷，放热过冷后的冷媒从第一换热管141的接口b流到储液罐15内，接着由该储液罐15流向第一节流部件181进行节流，节流后的冷媒流到废水换热器16内吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒依次经第二制冷截止阀171与空气换热器19流到四通阀12的接口E，再从该四通阀12的接口S流回压缩机1，完成系统用废水的废热制热水功能。

参见附图3所示的制冷系统，此时制冷系统进行用空气低品位热能制热水功能，当水流开关22断开或所述水位开关断开或废水槽26里水温低于设定值，且水箱13水温低于设定值时，打开第一制冷截止阀171，关闭第二制冷截止阀172，此时高温高压的冷媒由压缩机11流向四通阀12的接口D，从该四通阀12的接口C流出，流到水箱13内并通过冷凝器131进行放热降温使蓄水槽132内的水升温，放热降温后的冷媒从该冷凝器131流向过冷换热器14中第一换热管141的接口a，并通过该第一换热管141进行放热过冷，放热过冷后的冷媒从第一换热管141的接口b流到储液罐15内，接着由该储液罐15经第一制冷截止阀171和废水换热器16流到第二节流部件182进行节流，节流后的冷媒流到空气换热器19内进行吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒流向四通阀12的接口E，再从该四通阀12的接口S流回压缩机11，完成系统用空气低品位热能制热水功能。

参见附图2或附图3所示的水路系统，此时水路系统进行用自来水过冷功能，当洗浴时，水流开关22打开，自来水从进水口21进入并通过该水流开关22，接着从第一换热器14中的第二换热管142的接口c进入该第二换热管142内，并吸收冷媒于第一换热管141释放的热量，吸热后的自来水从第二换热管142的接口d流出，分别流向第二水路截止阀232与第三水路截止阀233，一部分自来水经第二水路截止阀232流到水箱13的蓄水槽132推动该蓄水槽132内原有的热水流向第一水路截止阀231，再流到喷淋系统251，另一部分流到第三水路截止阀233的自来水，也经该第三水路截止阀233流向喷淋系统251，并与蓄水槽132的热水混合用于调节混合后的水温，从喷淋系统251喷出的热水经使用后进入废水槽26内，在该废水槽26内经过废水换热器16吸热后排到第四水路截止阀234，再流到排水口27排出，完成系统用自来水过冷功能。

本实施例回收系统的功能实施的原理为：

多热源制热原理，该回收系统在废水槽26里设有废水换热器16，用来吸收废水废热制热水；回收系统还设有空气换热器19，用来吸收空气里低品位热量来制热水，使该废热回收系统能吸收多种热源进行制热水。

制冷系统过冷原理：在制热过程中，随着水箱13水温升高，制冷系统冷凝温度跟着升高，导致制热量和能效比下降。该发明将洗浴用的自来水与水箱13冷凝器131出口冷媒进行热交换，冷媒再次放热降温，降低冷媒冷凝温度，提高冷媒进入换热器前的过冷度，从而提高制热量和能效比。

制冷系统吸收废水废热制热水功能：回收系统在自来水进水流路上设有水流开关22，在废水槽26里设有感温探头和水位开关，洗浴时水流开关22闭合，当废水槽26废水达到设定值时，水位开关闭合。当废水槽26里水温达到设定值且大于室外环境温度，水箱13温度低于设定值时，制冷系统的废水换热器16吸收废水槽26里废水的热量来制热水；当废水槽26水温降到设定值或水箱13温度达到设定值，或者水位开关断开时，制冷系统停止运行，以防废水槽26温度过低冻坏废水换热器16。

制冷系统吸收空气热量制热水功能：当废水槽26和水箱13温度低于设定值或水位开关断开时，系统停止废水换热器16吸收废水废热制热水，转通过空气换热器19吸收空气热量制热水。当水箱13温度达到设定值，制冷系统停止运行；当废水槽26温度大于设定值且大于室外环境温度，水位开关闭合，水箱13温度低于设定值时，系统停止空气换热器19制热水，转到废水换热器16制热水。

上述仅为本发明阐述该废热回收系统的组成形式、功能原理和部分功能实施，不限于结构、流路和能源种类的改变，凡是与本发明共同利用自来水进行过冷，串联换热器来制热的方式方法，均在本申请的保护范围内。