專利名稱：雙路輸入熱泵廢熱梯度利用熱水系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及廢水熱能回收技術，特別涉及一種雙路輸入熱泵廢熱梯度利用熱水系統(tǒng)。
背景技術：
我國制定的國民經濟和社會發(fā)展“十一五”、“十二五”規(guī)劃綱要中，明確提出“要大力發(fā)展高效節(jié)能、先進環(huán)保、資源循環(huán)利用”等戰(zhàn)略性新興產業(yè)。為此，各行各業(yè)遵循這一重要國策，根據可持續(xù)發(fā)展的需要，紛紛將節(jié)能減排及資源循環(huán)利用提高到舉足輕重的位置。近些年來，許多廠礦企業(yè)、學校、醫(yī)院及服務行業(yè)等單位，積極開展了對以往慣例排放掉的大量廢熱水中的熱能，進行回收利用，并取得了良好的環(huán)境效益和經濟效益。目前，采用熱能回收機和水源熱泵相結合制備熱水，或采用熱能回收機和空氣源熱泵相合制備熱水， 雖都具有明顯的節(jié)能效果，但還存在著熱回收不充分和單源熱泵固有的缺陷。水源熱泵，在冬季能利用廢熱水的熱量，有較高的能效比，但在沒有水源情況下，就無法運行；空氣源熱泵雖適用范圍廣，在溫度較高時，其能效比高于水源熱泵，但冬季能效比低，特別是當氣溫低于一 7°C時，就難以正常運行。為此，業(yè)內的科研人員相繼推出了 “雙源熱泵熱水機”(茂名德利制冷工程有限公司生產)、“雙源雙效熱回收熱泵熱水裝置”(專利號200720091189)、 “有水內循環(huán)換熱回路的熱泵熱水機組”(專利號2006100885913)，及申請人參與研發(fā)的“雙源熱泵廢熱梯級利用一體式熱水機”等。以上的各種雙源熱泵一體機的結構設計，兼?zhèn)淞怂礋岜脽崮芾寐矢吆涂諝庠礋岜眠m用范圍廣的優(yōu)點，在同等條件下，提高了廢熱水熱能回收率。但是，上述的各種一體式熱水機，只能選擇使用空氣源制熱水或水源制熱水中的一種制熱水模式。在某些環(huán)境溫度下，因受單源熱泵自身性能的局限，在利用等量相等溫度廢熱水時，熱能回收不能達到最大化，制熱量達不到最大化。例如目前被評價為最為先進的 “雙源熱泵廢熱梯級利用一體式熱水機”當環(huán)境溫度在6°C時，在進水溫度相同和廢熱水流量不變情況下，空氣能熱泵與水源熱泵的能效比和制熱量幾乎是相當；而當環(huán)境溫度高于 6°C時，空氣能熱泵的能效比和制熱量卻優(yōu)于水源熱泵。在我國的大部分地區(qū)，70%以上時間的環(huán)境溫度處于6°C以上，使用一體式熱水機制熱水時，運行空氣源熱泵，水源熱泵就不能運行，將導致經熱交換后溫度仍尚在15°C以上的廢熱水熱能被白白浪費掉。因此，全年大部分的時候，洗浴等廢熱水的熱能得不到充分利用。另外，因一體機必須安裝在室外，環(huán)境溫度在一 7 V以下時，空氣源熱泵模式很難正常運行，而運行水源熱泵模式時，因其在室外運行，防凍要求較高，系統(tǒng)熱損失較大，對運行效果亦有影響。因此，已知的多種形式的一體式熱水機，均存在上述所例舉的不足之處。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對上述的不足之處，提出了一種雙路輸入熱泵廢熱梯度利用熱水系統(tǒng)， 目的在于通過對包含有熱能回收機、水源熱泵和空氣源熱泵系統(tǒng)的構成進行合理配置，實現智能化控制系統(tǒng)中，空氣源熱泵與水源熱泵在不同條件下的最佳運行工況，以達到其性能系數最大值和制熱量最大值的統(tǒng)一。本發(fā)明技術解決方案
本發(fā)明所稱的系統(tǒng)設置有組件熱能回收機、水源熱泵、空氣源熱泵、熱水箱、廢熱水箱，以及設置在相關組件之間的連接管道與閥體。所述熱能回收機通過A連接管道輸出的溫凈水，輸入至空氣源熱泵冷凝器；所述熱能回收機通過C連接管道輸出的降溫后的廢熱水，輸入至水源熱泵的蒸發(fā)器。本發(fā)明的進一步技術解決方案
所述的熱能回收機還通過B連接管道輸出溫凈水，輸入至水源熱泵冷凝器。且所述A 連接管道和B連接管道相并聯。所述C連接管道還與熱能回收機廢水進口、水源熱泵蒸發(fā)器的廢水出口及廢熱水箱，共組成熱能回收機和水源熱泵的熱源通道。、
所述的熱源通道的管道中連接有自吸泵、手動閥門，共組成閉路反沖通道。所述系統(tǒng)內設置有智能化控制裝置，該裝置主要由電腦主機控制系統(tǒng)、環(huán)境溫度傳感器、熱水溫度傳感器、廢熱水箱水位傳感器、熱水箱水位傳感器、自吸泵、電磁閥及自來水進水管道與熱能回收機、水源熱泵冷凝器、空氣源熱泵冷凝器之間設有的冷水電磁閥組成。本發(fā)明的有益效果
(一)本發(fā)明通過熱能回收機的溫凈水出口與空氣熱泵冷凝器的進水口的管道連接；通過熱能回收機降溫后的廢熱水出口與水源熱泵的蒸發(fā)器的管道連接。這看似簡單的設計卻取得了意想不到的效果；此舉既可使冬季自來水溫度提升高于25°C進入空氣源熱泵，而極大改善空氣源熱泵工況，提高了空氣源熱泵的能效比和制熱量；又可為水源熱泵提供15°C 以上的降溫后廢熱水作為熱源，亦為水源熱泵創(chuàng)造了良好的熱源條件，使水源熱泵也獲得較高能效比和較大制熱量。在回收等量等溫的廢熱水和使用同規(guī)格熱能回收機的條件下， 與現行最先進的“雙源熱泵廢熱梯級利用一體式熱水機”相比，本系統(tǒng)提高了 40-50%的制熱量；即使環(huán)境溫度為6°C至一 6°C，其綜合性能仍明顯地優(yōu)于其它類型的雙源熱泵一體式熱水機。(二)本發(fā)明采用智能化控制，當季節(jié)變化時，仍可根據不同環(huán)境溫度和空氣源熱泵與水源熱泵各自對工況的不同需求，配置各自在不同條件下的最佳運行工況，實現不同條件下的最佳運行效果，達到在該條件下的性能系數最大值和制熱量最大值的統(tǒng)一，一年四季，均能保證設備高效穩(wěn)定運行，其年均性能系數達5. 5以上。(三)本發(fā)明經多次試驗，系統(tǒng)對溫度為15°c的廢水仍可回收熱能，最后排放的廢水溫度僅在8°C -4°C左右，達到熱能回收最大化、制熱量最大化和收益最大化。(四)本發(fā)明所設置組件中，空氣源熱泵安裝在室外，而水源熱泵和熱能回收機無須如一體式熱水機一樣安裝在室外，而是可安裝在設備房內，冬季熱損小、防凍要求低，具有較好的適應性和運行工況。(五)本發(fā)明設有閉路反沖通道，輔以申請人研發(fā)的高效低腐蝕的清洗劑，可簡單、 徹底地解決行業(yè)內長期無法解決的、因洗浴廢水的污垢而使熱交換效率大幅下降的難題。


附圖1為本發(fā)明組成件連接方式的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，
本系統(tǒng)主要由熱能回收機1、水源熱泵2、空氣源熱泵3、熱水箱5、廢熱水箱6，以及連接管道與閥體組成。熱能回收機1設有自來水進水管道11、廢熱水進水管道12、溫凈水出口、降溫廢熱水出水。水源熱泵2 (圖中的虛線框 I內)主要由水源熱泵壓縮機21、水源熱泵冷凝器22、水源熱泵蒸發(fā)器23組成，所述壓縮機 21與蒸發(fā)器23之間設有水源熱泵氣液分離器M ；所述冷凝器22與蒸發(fā)器23之間設有膨脹閥25，所述壓縮機21與冷凝器22之間設有高壓開關F1，蒸發(fā)器23與氣液分離器M之間設有低壓開關F2?？諝庠礋岜? (圖中的虛線框II內)主要由空氣源熱泵壓縮機31、空氣源熱泵冷凝器32、空氣源熱泵蒸發(fā)器33組成，所述壓縮機31與冷凝器32之間設有空氣源熱泵四通閥35 ；所述四通閥35與壓縮機31之間設有空氣源熱泵氣液分離器34。所述冷凝器32與蒸發(fā)器33之間設有毛細管36，所述壓縮機31與四通閥35之間設有高壓開關F3， 四通閥35與氣液分離器34之間設有低壓開關F4。所述熱能回收機通過A連接管道14輸出溫凈水輸入空氣源熱泵冷凝器；所述熱能回收機通過C連接管道15輸出的降溫后的廢熱水輸入水源熱泵的蒸發(fā)器。所述的熱能回收機還通過B連接管道13輸出溫凈水輸入至水源熱泵冷凝器。所述的熱源通道的管道中連接有自吸泵16、水源熱泵蒸發(fā)器的廢水出口處設有手動閥門Si，水源熱泵蒸發(fā)器與自吸泵16之間設有手動閥門S2，自吸泵16與廢
熱水箱6之間設有手動閥門S3、S4、S5、S6，共組成閉路反沖通道。所述自來水進水管道與熱能回收機、水源熱泵冷凝器、空氣源熱泵冷凝器之間設有電磁閥，分別為水源熱泵冷水進水電磁閥41、水源熱泵溫凈水進水電磁閥42、空氣源熱泵溫凈水進水電磁閥43、熱能回收機冷水進水電磁閥44、空氣源熱泵冷水進水電磁閥43。所述系統(tǒng)內設置的智能化控制裝置，該裝置主要由電腦主機控制系統(tǒng)、環(huán)境溫度傳感器、熱水溫度傳感器、廢熱水箱水位傳感器、熱水箱水位傳感器、自吸泵電磁閥等圖中未表示。電腦主機系統(tǒng)通過接受到的外部信號一廢熱水箱水位、熱水箱水位、熱水溫度傳感器、環(huán)境溫度，通過事先設定好的邏輯判斷程序，對相關電磁閥發(fā)出開或關的指令，滿足系統(tǒng)要求的工作狀態(tài)，以保證水源熱泵和空氣源熱泵達到其性能系數最大值和制熱量最大值的統(tǒng)一。以下簡要說明本發(fā)明在不同的環(huán)境溫度下的運行過程
(一)當廢熱水箱的水位到達設定自吸泵啟動水位，并且環(huán)境溫度在-6°或者以上時， 啟動自吸泵，打開熱能回收機進水閥和空氣源熱泵溫凈水進水閥，經過熱能回收機提溫的溫凈水，進入空氣源熱泵冷凝器，加熱后進入熱水箱；同時從熱能回收機輸出的降溫廢熱水，經過水源熱泵的蒸發(fā)器的廢水進口，在蒸發(fā)器內與低溫冷媒換熱后，降溫后的廢水從蒸發(fā)器的廢水出口直接排掉。同步打開水源熱泵冷水進水閥，冷水通過水源熱泵冷凝器加熱后進入熱水箱。(二)當廢熱水箱的水位到達設定自吸泵啟動水位，并且環(huán)境溫度到達溫度-7° 或者以下時，啟動自吸泵，打開熱能回收機進水閥和水源熱泵溫凈水進水閥，經過熱能回收機提溫的溫凈水進入水源熱泵冷凝器，加熱后進入熱水箱；同時從熱能回收機輸出的降溫后廢熱水，經過水源熱泵的蒸發(fā)器與低溫冷媒再次換熱后直接排掉?？諝庠礋岜迷诖藴囟认聞t自動停機。(三)當廢熱水箱的水位到達設定的最低水位線，自吸泵自動關閉，水源熱泵則同步關閉，與此同時打開空氣源冷水進水閥，冷水通過空氣源冷凝器加熱后進入熱水箱。(四)當熱水箱的水位到達最高水位時，所有設備(空氣源熱泵、水源熱泵和自吸泵等)均自動停止工作。綜上，本發(fā)明達到了預期的發(fā)明目的。
權利要求
1.雙路輸入熱泵廢熱梯度利用熱水系統(tǒng)，設置有組件熱能回收機、水源熱泵、空氣源熱泵、熱水箱、廢熱水箱，以及設置在相關組件之間的連接管道與閥體，其特征在于所述熱能回收機通過A連接管道輸出的溫凈水，輸入空氣源熱泵冷凝器；所述熱能回收機通過C連接管道輸出的降溫后的廢熱水，輸入水源熱泵的蒸發(fā)器。
2.根據權利要求1所述的雙路輸入熱泵廢熱梯度利用熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的熱能回收機還通過B連接管道輸出的溫凈水，輸入至水源熱泵冷凝器，且B連接管道和A連接管道相并聯。
3.根據權利要求1所述的雙路輸入熱泵廢熱梯度利用熱水系統(tǒng)，其特征在于所述C 連接管道還與熱能回收機廢水進口、水源熱泵蒸發(fā)器的廢水出口及廢水池，共組成熱能回收機和水源熱泵的熱源通道。
4.根據權利要求3所述的雙路輸入熱泵廢熱梯度利用熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的熱源通道管道中連接有自吸泵、手動閥門，共組成閉路反沖通道。
5.根據權利要求1所述的雙路輸入熱泵廢熱梯度利用熱水系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)內設置有智能化控制裝置，該裝置主要由電腦主機控制系統(tǒng)、環(huán)境溫度傳感器、熱水溫度傳感器、廢熱水箱水位傳感器、熱水箱水位傳感器、自吸泵、電磁閥及自來水進水管道與熱能回收機、水源冷凝器、空氣源冷凝器之間設有的冷水電磁閥組成。
6.根據權利要求4所述的雙路輸入熱泵廢熱梯度利用熱水系統(tǒng)，其特征在于所述水源熱泵蒸發(fā)器的廢水出口處設有手動閥門Si，水源熱泵蒸發(fā)器與自吸泵16之間設有手動閥門S2，自吸泵與廢水池之間設有手動閥門S3、S4、S5、S6，共組成閉路反沖通道。
7.根據權利要求5所述的雙路輸入熱泵廢熱梯度利用熱水系統(tǒng)，其特征在于所述自來水進水管道與熱能回收機、水源熱泵冷凝器、空氣源熱泵冷凝器之間設有的冷水電磁閥， 分別為水源熱泵冷水進水電磁閥、水源熱泵溫凈水進水電磁閥、空氣源熱泵溫凈水進水電磁閥、熱能回收機冷水進水電磁閥、空氣源熱泵冷水進水電磁閥。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種雙路輸入熱泵廢熱梯度利用熱水系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要設置有熱能回收機、水源熱泵、空氣源熱泵。所述熱能回收機輸出溫凈水至空氣源熱泵冷凝器；輸出降溫后的廢熱水至水源熱泵的蒸發(fā)器。本發(fā)明的雙路輸出系統(tǒng)取得了意想不到的效果，既可使冬季自來水溫度提升高于25℃后，進入空氣源熱泵改善工況，又可為水源熱泵提供15℃以上的廢水熱源，使空氣源、水源熱泵均獲得較高能效比和較大制熱量；實現了性能系數最大值和制熱量最大值的統(tǒng)一，其綜合性能明顯地優(yōu)于目前先進的雙源熱泵一體式熱水機，因此本系統(tǒng)全天候均能保證設備高效穩(wěn)定運行產生充足熱水。
文檔編號F24H4/02GK102563972SQ20121001748
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權日2012年1月20日
發(fā)明者嚴偉, 劉亞, 朱加年, 朱延文, 楊太建 申請人:淮安恒信水務科技有限公司