水冷单元机及其热回收系统、热回收控制方法与流程

本发明涉及水冷机领域，具体而言，涉及一种水冷单元机及其热回收系统、热回收控制方法。

背景技术：

目前，水冷单元机由于换热器的本身限制无法做冷媒切换，因此只能实现制冷功能、且无热回收系统。这种情况使得现有技术中的水冷单元机冷凝侧的冷凝温度普遍在35℃左右。

但是，客户平时所需热水温度通常都会高于这个温度，例如在洗浴等情况下。因此，如何使热回收系统的出水温度变得更高，是本领域需要解决的一个技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例中提供一种水冷单元机及其热回收系统、热回收控制方法，以解决现有技术中的出水温度均在35℃左右、难以有较大提升的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种水冷单元机的热回收系统，包括依次连接的压缩机、冷凝壳管和蒸发器，且蒸发器的出口与压缩机的入口连接；热回收系统还包括热回收壳管，热回收壳管与冷凝壳管并联、或串联在压缩机与冷凝壳管之间；热回收壳管的出口通过储水容器与用户使用端连接，热回收壳管的入口与冷水水源连接。

作为优选，热回收壳管的出口通过第一水泵与储水容器连接。

作为优选，冷水水源通过第二水泵与热回收壳管的入口连接。

作为优选，第二水泵通过流量调节阀与热回收壳管的入口连接。

作为优选，热回收系统还包括用于对储水容器降温的降温装置，降温装置为补水阀或散热风机，其中，补水阀连接在第二水泵的出口与第一水泵的入口之间，散热风机安装在储水容器的顶部。

作为优选，冷凝壳管的出口依次通过冷却塔和第三水泵与冷凝壳管的入口连接。

作为优选，储水容器的加热部件为锅炉或太阳能。

本发明还提供了一种水冷单元机，其特征在于，包括上述的热回收系统。

本发明还提供了一种水冷单元机的热回收控制方法，包括：提供上述的热回收系统；在用户开始使用热水时，在关闭第三水泵的同时，启动热回收系统的第一水泵和第二水泵，以启动热回收系统、并由储水容器向用户提供水源。

作为优选，设热回收系统的储水容器的出水实时温度为t、用户设定的出水温度上限为Ta、用户设定的出水温度下限为Tb；在启动热回收系统后的第一预定时间执行第一步骤，第一步骤包括：如果t＞Ta，则开启降温装置；和/或如果Tb≤t≤Ta，则所述储水容器的降温装置、加热部件及流量调节阀继续保持各自的状态不变；和/或如果t＜Tb，则降低流量调节阀的开度。

作为优选，在第一步骤执行完毕后的第二预定时间执行第二步骤，第二步骤包括：如果t＜Tb，则启动储水容器的加热部件；和/或如果Tb≤t≤Ta，则停止流量调节阀的动作以使所述流量调节阀恢复至原始开度。

作为优选，在第二步骤执行完毕后的第三预定时间执行第三步骤，第三步骤包括：如果t＜Tb，则继续保持在第二步骤时执行的相应操作；和/或如果Tb≤t≤Ta，则停止储水容器内的加热部件、并停止流量流量调节阀的动作以使所述流量调节阀恢复至原始开度。

作为优选，在用户停止使用热水时，在启动第三水泵的同时，关闭热回收系统的第一水泵和第二水泵以关闭热回收系统。

本发明可通过由热回收壳管将冷凝壳管的冷凝热量吸收，实现百分之百回收冷凝热量，然后提供给用户使用。因此，采用本发明的技术方案可以提高用户侧出水的水温，从而克服现有技术中的水冷单元机冷凝温度普遍在35℃左右，其热回收系统出水温度无法突破这个温度限制的问题。

附图说明

图1是本发明实施例的水冷机组热回收冷媒管路原理图；

图2是本发明实施例的热回收壳管的热回收水路系统原理图；

图3是本发明实施例的冷凝壳管的水路系统原理图；

图4是本发明实施例的水路控制时序图。

附图标记说明：1、压缩机；2、热回收壳管；3、冷凝壳管；4、蒸发器；5、储水容器；6、用户使用端；7、冷水水源；8、第一水泵；9、第二水泵；10、流量调节阀；11、补水阀；12、冷却塔；13、第三水泵；14、毛细管；15、气液分离器；16、分气包。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

水冷单元机中的蒸发侧为用户提供舒适冷风，而冷凝侧则将废热排放至大自然，如能将冷凝侧热量全部回收利用，将使水冷单元机在节能环保上取的巨大的进步。此外，现有技术中的水冷单元机冷凝侧的冷凝温度普遍在35℃左右，加上8℃左右的排气过热度，就算全负荷运行全部回收冷凝废热，热回收系统出水温度达到36℃已经很难了。

为此，本发明提供了一种可行的水冷单元机全热回收系统及其控制方法，其可在全部回收机组冷凝器废热的前提下，使用水温度突破现有水冷单元机冷凝温度限制，还可在用户端对出水温度进行控制。

如图1至图3所示，该热回收系统的创新之处主要是向水冷单元机中增加了一个热回收壳管2，例如它可以是热回收换热器等。如图1所示，从冷媒连接的方面看，该热回收系统包括依次连接的压缩机1、冷凝壳管3和蒸发器4，且蒸发器4的出口与压缩机1的入口连接，其中，热回收壳管2既可以与冷凝壳管3并联、也可以串联在压缩机1与冷凝壳管3之间。采用并联时，系统工作时冷媒在经过热回收壳管2时，就不用经过冷凝壳管3，可以降低冷媒压损。优选地，冷凝壳管3与热回收壳管2的换热面积相同，以最大程度地吸收冷凝热量。

更具体地，如图1所示，蒸发器4的冷媒依次经过分气包16和气液分离器15与压缩机1的入口连接；冷凝壳管3中的冷媒则通过毛细管14与蒸发器4连接。

从热回收水系统的连接方向看，如图2所示，本发明将热回收壳管2的出口通过储水容器5与用户使用端6连接，通过用户使用端6向用户提供一定温度的热水，将热回收壳管2的入口与冷水水源7连接，以连接用户侧出水。

工作时，热回收壳管2的入口通过冷水水源7连接用户侧的冷水，冷水与冷凝器的废热进行热交换，并利用储水容器5将经热交换而变热的热水保存起来，当用户打开热水时，可以将储水容器5中的热水提供给用户使用端6，以供用户使用。

可见，本发明可通过由热回收壳管2将冷凝壳管3的冷凝热量吸收，实现百分之百回收冷凝热量，然后提供给用户使用。因此，采用本发明的技术方案可以提高用户侧出水的水温，从而克服现有技术中的水冷单元机冷凝温度普遍在35℃左右，其热回收系统出水温度无法突破这个温度限制的问题。

如图2所示，本发明将热回收壳管2的出口通过第一水泵8与储水容器5连接，并将冷水水源7通过第二水泵9与热回收壳管2的入口连接。这样，可通过第一水泵8和第二水泵9来驱动相应管路中的液体进行流动。利用第二水泵9可将低温水压入热回收壳管2中。

本发明优选还包括设置在热回收进水侧的流量调节阀10，其中，第二水泵9通过该流量调节阀10与热回收壳管2的入口连接，以达到增减水流量的作用。

当储水容器5出水端的水温过高时，本发明可利用一个降温装置对储水容器5进行降温，以达到对出水进行降温的目的，例如降温装置为补水阀11或散热风机。其中，在利用补水阀11时，可以在第二水泵9的出口与第一水泵8的入口之间设置一条补水管，并将补水阀11安装在该补水管上；而采用散热风机进行降温时，可以将它安装在储水容器5的顶部。此外，本发明中的补水阀11和散热风机不但可以单独使用，还可以联合使用，以提高降温的速度。打开水阀将低温水导入出水端，降低水温。如图3所示，本发明中冷凝壳管3的出口依次通过冷却塔12和第三水泵13与冷凝壳管3的入口连接。冷凝壳管3、冷却塔12和第三水泵13组成一个封闭回路。

优选地，储水容器5的加热部件为锅炉或太阳能，以利于用户可以因地制宜地进行多样化选择。

本发明还提供了一种水冷单元机，其包括上述的热回收系统。

为了实现对上述热回收系统的控制，本发明还提供了一种水冷单元机的热回收控制方法。

当用户开始使用热水时，本方法采用如下方式开启热回收系统，以便向用户提供热水，即：在关闭第三水泵13的同时，启动热回收系统的第一水泵8和第二水泵9，此时，由储水容器5向用户提供水源。

这样，当用户打开热水阀门时，第一水泵8和第二水泵9开始动作，同时冷凝壳管3的第三水泵13停止动作，从而通过热回收壳管将冷凝热量吸收，实现百分之百回收冷凝热量，然后提供给用户使用。因此，采用本发明的技术方案可以提高用户侧出水的水温，从而克服现有技术中的水冷单元机冷凝温度普遍在35℃左右，其热回收系统出水温度无法突破这个温度限制的问题。

为了达到对用户侧出水温度柔性控制的目的，本发明还可根据热回收系统的储水容器5的出水实时温度为t、用户设定的出水温度上限为Ta、用户设定的出水温度下限为Tb之间的关系，对热回收系统进行相应的控制。其中，所述柔性控制是指热回收系统可以随时提供任何温度的热水，比如出水实时温度过低或过高时，通过对热回收水路相关部件的控制，将出水温度提高或者降低，以方便用户使用等。

为了进行可靠地控制，本发明将控制分成以下几个阶段进行。

第一阶段：在启动热回收系统后的第一预定时间(例如5min)时，比较t、Ta、Tb之间的大小关系。

(1)如果t＞Ta，则表明出水温度过高，于是开启降温装置进行降温，以使出水温度达到用户设定的温度范围。

(2)如果Tb≤t≤Ta，则所述储水容器5的降温装置、加热部件及流量调节阀10继续保持各自的状态不变；

(3)如果t＜Tb，则表明出水温度已经低于用户设定的最低温度，因此通过降低流量调节阀10的开度的方式，减小进入热回收壳管2的冷水流量，从而达到提高水温的目的。例如，可通过流量调节阀10降低10％的水流量。

第二阶段：在第一阶段执行完毕后的第二预定时间(例如5min)，继续比较t、Ta、Tb之间的大小关系。

(1)如果t＜Tb，则表明出水温度已经下降至低于用户设定的出水温度下限的程度，回收的热量无法满足用户的需求，因此启动储水容器5的加热部件对储水容器5内的水进行加热。

(2)如果Tb≤t≤Ta，则表明目前的冷水流量已经能够基本满足换热需求，因此停止流量调节阀10的动作。

第三阶段：在第二阶段执行完毕后的第三预定时间(例如5min)，继续比较t、Ta、Tb之间的大小关系。

(1)如果t＜Tb，则继续保持在第二阶段时执行的相应操作。这是因为，热回收出水温度经过5min的二级加热还没达到预设范围，所以要继续加热，直到达到用户要求。

(2)如果Tb≤t≤Ta，则停止储水容器5内的加热部件及流量流量调节阀10的动作。此阶段中的(2)和(1)实际属于递进关系，就是说经：过第二阶段二级加热的5min后，若热回收出水温度达到用户要求，则直接执行此阶段的(2)，若没有达到用户要求，则执行此阶段的(1)，也就是继续保持第二阶段的二级加热，这个运行没有时间限制，直到热回收出水温度达到用户要求，则再执行此阶段的(2)。第三阶段在整个控制里面属于收官阶段，其实就是对第二阶段的补充和收尾。

在上述各阶段中，停止加热步骤和流量调节阀就是指关闭加热部件，及将流量调节阀10恢复至原来的开度。总的来讲，第一阶段控制对应控制时序图中的降温或者一级加热或者开启阶段，第二阶段控制对应控制时序图中的二级加热，而第三阶段控制对应的是依然是二级加热。

优选地，在用户停止使用热水时，在启动第三水泵13的同时，关闭热回收系统的第一水泵8和第二水泵9以关闭热回收系统。

图4则从控制时序方面，对本发明中的上述几个阶段进行的说明，图4中，A表示第一水泵、B表示第二水泵、C表示第三水泵、D表示流量控制阀、E表示补水阀、F表示加热部件、G表示一级加热、H表示二组加热、I表示降温。

如图4所示，横轴所示的时间小于t1时，热回收系统处关闭状态；当时间轴位于t1-t2之间时，第一水泵、第二水泵为高电平(表示有效或启动状态)、第三水泵、流量控制阀、补水阀和加热部件为低电平(表示无效或停止状态)。当时间轴达到t2-t3之间时，流量控制阀开始动作，其开度降低从而提高出水温度，从而实现一级加热的目的。当时间轴达到t3-t4之间时，加热部件变为高电平状态，于是实现二级加热的目的。当时间轴达到t4-t5之间时，流量控制阀和加热部件均停止动作、并打开补水阀，以实现降温的目的。

由此可以，本发明可通过两级加热以及补水阀降温的方式将储水罐中的实际水温调节至热回收系统中用户设定的出水温度，从而达到通过反馈系统对出水温度进行自动控制的目的。

本发明通过热回收壳管2及其相关水路系统，在全部回收单元机冷凝器废热的前提下，实现了热回收侧出水温度的可控，使出水温度的上限出水温度突破了机组冷凝温度限制。

当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。