優(yōu)先權(quán)要求和交叉引用

本申請要求于2014年8月20日提交的臨時(shí)申請u.s.s.n.62/039,894的優(yōu)先權(quán)。所述申請通過引用全文并入本文。

本發(fā)明總體涉及一種組合式熱水、空氣加熱及調(diào)節(jié)系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及一種包括熱泵的組合式熱水、空氣加熱及調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

常規(guī)的熱水、空氣加熱和冷卻設(shè)備以分立單元存在。在這些設(shè)備之間缺乏協(xié)同熱傳遞。例如，由一個(gè)裝置排放的熱能不被另一個(gè)裝置吸收和利用，而是丟失了或傳遞到周圍環(huán)境。當(dāng)需要熱時(shí)，可再次通過燃燒油、氣體或消耗電力等使熱而可用。

已經(jīng)作出嘗試以捕獲待在一個(gè)系統(tǒng)中使用的來自另一個(gè)系統(tǒng)的廢熱或捕獲待在系統(tǒng)的一部分中使用的來自系統(tǒng)的另一個(gè)部分的廢熱。博恩斯(burns)的美國專利第5,097,801號(下文稱為博恩斯)公開了通過與來自初級加熱設(shè)備的煙道氣體的熱交換而提取熱能的廢熱能熱水加熱器。該熱水器具有易于拆卸、緊湊和簡單的熱交換器和煙道氣旁路系統(tǒng)，以避免熱交換器過熱。吉梅內(nèi)斯(jimenez)的美國專利第8,091,514號(下文稱為吉梅內(nèi)斯)公開了用于在水進(jìn)入常規(guī)住宅、商業(yè)或工業(yè)燃?xì)鉄崴髦邦A(yù)熱水的能量回收器。能量回收器安裝在分流器和熱空氣煙道之間的熱水器的頂部上。能量回收器是雙壁結(jié)構(gòu)，其直徑大于分流器和熱空氣煙道的直徑，以允許熱空氣正常通過系統(tǒng)。自來水進(jìn)入雙壁結(jié)構(gòu)內(nèi)的管道并在被引導(dǎo)通過熱水器之前被加熱。管道可以由通過回轉(zhuǎn)連接的多個(gè)直長段構(gòu)成，或者可以處于單個(gè)直段的形式，該單個(gè)直段連接到由圍繞能量回收器的軸線的經(jīng)連接的彎曲段制成的盤管。冷凝收集器可以提供在分流器和能量回收器之間以收集可因冷卻氣體而形成的任何冷凝物，并且防止冷凝物落入熱水器中，在熱水器中冷凝物可以熄滅火焰。博恩斯和吉梅內(nèi)斯均公開了回收能量，否則該能量將是加熱系統(tǒng)中的廢熱。他們中沒有一個(gè)公開利用一個(gè)或多個(gè)熱泵的組合式熱水和空氣加熱及冷卻系統(tǒng)。

因此，需要能夠駕馭和利用從一個(gè)過程排放的能量的組合式熱水和空氣加熱和冷卻系統(tǒng)，由此使得可以經(jīng)由作為例如在冷卻中已經(jīng)發(fā)生的操作的結(jié)果的能量傳遞來滿足對熱能的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開了一種組合式熱水和空氣加熱及調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括：

(a)第一熱交換器6，包括入口、出口和第一流體移動器12，該入口適于接收流體供應(yīng)80和再循環(huán)流82中的至少一個(gè)，該出口適于提供輸出流和再循環(huán)流82中的至少一個(gè)，該第一流體移動器適于推動輸出流和再循環(huán)流82；

(b)熱泵4，包括蒸發(fā)器22、冷凝器62、鼓風(fēng)機(jī)24，鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)造成抽吸蒸發(fā)器22周圍的空氣并將該空氣沖擊在蒸發(fā)器22上；

(c)制冷塔回路60，具有第一端部、第二端部和流體導(dǎo)體以及第二流體移動器30，該第一端部構(gòu)造成用于與冷凝器62進(jìn)行熱傳遞，該流體導(dǎo)體連接第一端部和第二端部，該第二流體移動器被構(gòu)造成通過流體導(dǎo)體推動流體，其中，第二端部包括熱傳遞盤管18、第一流動路徑50、第二流動路徑84、集水池14以及制冷塔鼓風(fēng)機(jī)58，第一流動路徑構(gòu)造成流動通過該熱傳遞盤管18，第二流動路徑被構(gòu)造成在熱傳遞盤管18和第一熱交換器6中的至少一個(gè)上流動，集水池用于接收第二流動路徑84的流，制冷塔鼓風(fēng)機(jī)適于增加在第一流動路徑50和第二流動路徑84中的至少一個(gè)與第一流動路徑50和第二流動路徑84中的至少一個(gè)的周圍環(huán)境之間的熱傳遞，以及增加第一流動路徑50和第二流動路徑84中的至少一個(gè)與第一熱交換器6之間的熱傳遞；

(d)加熱源44，適于加熱第一熱交換器6內(nèi)的流體供應(yīng)80和再循環(huán)流82中的至少一個(gè)；以及

(e)第二熱交換器26，適于引起流體導(dǎo)體的流體與流體供應(yīng)80和再循環(huán)流82中的一個(gè)之間進(jìn)行熱傳遞，

由此，如果需要水加熱，則進(jìn)行以下操作中的至少一個(gè)：

打開加熱源44并且打開第一流體移動器12，

其中，酸性冷凝物形成在第一熱交換器6和熱傳遞盤管18的外表面上，使得外表面除垢；以及

關(guān)閉加熱源44、打開第二流體移動器30、打開第一流體移動器12并且打開熱泵4；

如果需要空氣加熱，則進(jìn)行以下操作中的至少一個(gè)：

打開加熱源44、打開第一流體移動器12、打開第二流體移動器30并且打開熱泵4；以及

關(guān)閉加熱源44、打開第一流體移動器12、打開第二流體移動器30打開熱泵4并且打開制冷塔鼓風(fēng)機(jī)58；

如果需要空氣冷卻，則進(jìn)行以下操作中的至少一個(gè)：

關(guān)閉加熱源44、打開第二流體移動器30、打開熱泵4并且選擇第一流動路徑50和第二流體路徑84中的至少一個(gè)；

關(guān)閉加熱源44、打開第二流體移動器30、打開熱泵4、打開第一流體移動器12并且選擇第一流動路徑50和第二流動路徑84中的至少一個(gè)；以及

關(guān)閉熱源44、打開第二流體移動器30、打開熱泵4、打開第一流體移動器12、打開制冷塔鼓風(fēng)機(jī)58并且選擇第一流體路徑50和第二流體路徑84中的至少一個(gè)。

在一個(gè)實(shí)施例中，第二熱交換器26為板式熱交換器。

在一個(gè)實(shí)施例中，制冷塔回路60還包括第三流動路徑54，第三流動路徑構(gòu)造成用于將制冷塔回路60連接到第一熱交換器6的入口。

在一個(gè)實(shí)施例中，集水池14還包括導(dǎo)流器風(fēng)扇76，導(dǎo)流器風(fēng)扇適于增強(qiáng)在集水池14中第二流動路徑84的流的蒸發(fā)。

本發(fā)明的目的在于提供作為單個(gè)單元的能夠提供熱水、空氣加熱和空氣冷卻的組合式系統(tǒng)，因此不需要多個(gè)設(shè)備，每個(gè)設(shè)備同時(shí)用于一個(gè)或多個(gè)功能，例如水加熱、空氣加熱和空氣冷卻。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供舒適設(shè)備，其能夠雙向熱傳遞，因此能夠有效地加熱水和空氣以及冷卻空氣。

雖然可以存在本發(fā)明的許多實(shí)施例，但是每個(gè)實(shí)施例可以以任何組合滿足前述列舉的對象中的一個(gè)或多個(gè)。不意味著每個(gè)實(shí)施例將必然滿足每個(gè)目標(biāo)。因此，已經(jīng)寬泛地概述了本發(fā)明的更重要特征，以便可以更好地理解其具體實(shí)施方式，以及可以更好地理解對本領(lǐng)域的貢獻(xiàn)，當(dāng)然存在本發(fā)明的附加特征，該特征將在本文中描述并且將形成本說明書的主題的一部分。

附圖說明

為了獲得本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點(diǎn)和目的的方式，將通過參考在附圖中示出的本發(fā)明具體實(shí)施例來提供上面簡要描述的本發(fā)明的更具體的描述。應(yīng)當(dāng)理解，這些附圖僅描繪了本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明范圍的限制，將通過使用附圖以附加的特性和細(xì)節(jié)描述和解釋本發(fā)明，在附圖中：

圖1是描繪本組合式熱水、空氣加熱及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示圖。

圖2是描繪本組合式熱水、空氣加熱及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制冷塔的一個(gè)實(shí)施例的示圖。

圖3是描繪本組合式熱水、空氣加熱及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的示圖。

圖3a是描繪本組合式熱水、空氣加熱及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的示圖。

圖4是描繪在冬季本系統(tǒng)的示例空氣加熱操作的框圖。

圖5是描繪在夏季本系統(tǒng)的示例水加熱操作的框圖。

圖6是描繪在夏季本系統(tǒng)的另一示例操作的框圖。

圖7是描繪在特定外部溫度條件下本系統(tǒng)的示例操作的框圖。

圖8是描繪在另一外部溫度條件下本系統(tǒng)的示例操作的框圖。

圖9是描繪在沒有家用水流的情況下本系統(tǒng)的示例操作的框圖。

圖10是描繪在有家用水流的情況下本系統(tǒng)的示例操作的框圖。

具體實(shí)施方式

部件列表

2——組合式熱水、空氣加熱及調(diào)節(jié)系統(tǒng)

4——熱泵

6——盤管熱交換器(hex)

8——止回閥

10——淋浴頭

12——流體移動器或泵

14——集水池

16——緩沖罐

18——熱傳遞盤管

20——壁

22——蒸發(fā)器

24——鼓風(fēng)機(jī)

26——板式熱交換器(pthe)

28——進(jìn)水歧管

30——流體移動器或泵

32——收集的液滴

34——閥

36——閥

38——入口配件

40——出口配件

42——使用點(diǎn)

44——燃燒器

46——入口

48——出口

50——第一流動路徑

52——四通閥

54——第三流動路徑

56——再循環(huán)流路

58——制冷塔鼓風(fēng)機(jī)

60——制冷塔回路

62——冷凝器

64——恒溫閥

66——潛在鈣沉積物

68——煙氣或冷卻空氣

70——排水閥

72——膨脹閥

74——壓縮機(jī)

76——導(dǎo)流器風(fēng)扇

78——制冷塔或水蒸發(fā)冷凝器(wec)

80——流體供應(yīng)

82——再循環(huán)流

84——第二流動路徑

術(shù)語“約”在本文中用于表示大約、大致、在其附近或在其區(qū)間中。當(dāng)術(shù)語“約”與數(shù)值范圍結(jié)合使用時(shí)，其通過擴(kuò)展在所提出的數(shù)值上和下邊界來修飾該范圍。通常，在本文使用術(shù)語“約”以通過向上或向下(更高或更低)20％的變化來修飾高于和低于所述值的數(shù)值。

圖1是描繪本組合式熱水、空氣加熱及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示圖。組合式熱水和空氣加熱及調(diào)節(jié)系統(tǒng)2包括第一熱交換器6、熱泵4、制冷塔回路60、加熱源或燃燒器44和第二熱交換器26。在該示例中，組合式熱水和空氣加熱及調(diào)節(jié)系統(tǒng)2被示出通過出口配件40向兩個(gè)使用點(diǎn)42提供熱水，抽吸經(jīng)由壁20而通過建筑物并且經(jīng)由入口配件38而通過組合式系統(tǒng)2的水供應(yīng)(watersupply)且提供經(jīng)加熱或冷卻的空氣到空間。圖2是描繪本系統(tǒng)的制冷塔的一個(gè)實(shí)施例的示圖。

第一熱交換器6包括入口46、出口48和第一流體移動器12，該入口適于接收輸入流或再循環(huán)流，該出口適于提供輸出流和再循環(huán)流，該第一流體移動器適于推動輸入流和再循環(huán)流。熱泵4包括蒸發(fā)器22、冷凝器62、鼓風(fēng)機(jī)24，該鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)造成抽吸圍繞所述蒸發(fā)器22的空氣并使空氣沖擊在所述蒸發(fā)器22上。

制冷塔回路60主要包括制冷塔，該制冷塔包括第一端部、第二端部和流體導(dǎo)體、第二流體移動器30，該第一端部構(gòu)造成接收從冷凝器62排放的熱，該流體導(dǎo)體連接第一端部和第二端部，該第二流體移動器30構(gòu)造成推動流體通過流體導(dǎo)體。第二端部包括熱傳遞盤管18、第一流動路徑50、第二流動路徑84、集水池14和制冷塔鼓風(fēng)機(jī)58，該第一流動路徑構(gòu)造成流動通過熱傳遞盤管18，第二流動路徑84被構(gòu)造成在熱傳遞盤管18的外表面上方流動并且從熱傳遞盤管的外表面蒸發(fā)(如果不是熱傳遞盤管，則為熱交換器6)，該集水池用于接收通過第二流動路徑84的流，該制冷塔鼓風(fēng)機(jī)適于增加將來自第一流動路徑50和第二流動路徑84的熱以及傳遞第一流動路徑50和第二流動路徑84中之一或兩者之間的熱耗散到第一熱交換器。參考圖2，為了從制冷塔回路60的流動中耗散熱量，流被構(gòu)造成經(jīng)由作為淋浴器的一個(gè)或多個(gè)淋浴頭10通過熱交換器6和盤管18的外表面離開。在另一個(gè)實(shí)施例中，盤管18不靠近熱交換器6設(shè)置。離開制冷塔回路60的淋浴(shower)被構(gòu)造成流過盤管18或熱交換器6但非流過這兩者。再次參考圖2，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)熱交換器6與熱傳遞盤管18耦接時(shí)，當(dāng)燃燒器44在使用中時(shí)，不能啟用通過制冷塔回路60的流動。燃燒器44適于加熱在第一熱交換器6和/或盤管18內(nèi)的水流。在一個(gè)實(shí)施例中，熱交換器6還包括緩沖罐16，緩沖罐構(gòu)造成用于可操作地接收通過熱交換器6的流并且保持少量的水，以在請求時(shí)輔助減少提供熱水的延遲。

第二熱交換器26適于使得在流體導(dǎo)管的流體與家用冷水供應(yīng)80的未加熱流和路徑56的再循環(huán)流82之間進(jìn)行熱傳遞。在一個(gè)實(shí)施例中，第二熱交換器26是板式熱交換器。在一個(gè)實(shí)施例中，制冷塔回路60還包括第三流動路徑54，第三流動路徑被構(gòu)造成用于將制冷塔回路60連接到第一熱交換器6的入口。如果第三流動路徑54可用，則優(yōu)選地存在用于控制通過第三流動路徑的流量的閥，由此使得流可以完全停止或調(diào)節(jié)。在另一個(gè)實(shí)施例中，制冷塔鼓風(fēng)機(jī)58適于增加流過第一流動路徑50和第二流動路徑84的流體之間的熱傳遞，以及增加在流過第一流動路徑50和第二流路84中一者或這兩者到第一熱交換器6的流體之間的熱傳遞。

在一種模式中，如果需要加熱水，例如當(dāng)在一個(gè)或多個(gè)使用點(diǎn)42存在需要時(shí)，燃燒器44和第一流體移動器12均被打開。進(jìn)入的水首先通過入口46被抽吸，在熱交換器6中從燃燒器44接收熱并離開以服務(wù)一個(gè)或多個(gè)使用點(diǎn)42。

在另一模式中，如果需要加熱水，則第二流體移動器30和第一流體移動器12都打開，并且熱泵4打開。在這種模式下，首先通過蒸發(fā)器22吸收熱。鼓風(fēng)機(jī)24增加從環(huán)境空氣到熱泵4內(nèi)的流體的熱傳遞效率。隨著熱泵4中的經(jīng)加熱的流到達(dá)冷凝器62，熱被排放到制冷塔回路60。在制冷塔回路60中獲取的熱量又經(jīng)由熱傳遞盤管18排放到在熱交換器6內(nèi)的流體流。因此鼓風(fēng)機(jī)24將經(jīng)調(diào)節(jié)或冷卻的空氣移動到一空間，該調(diào)節(jié)或冷卻的空氣置于該空間內(nèi)，同時(shí)即使在燃燒器關(guān)閉的情況下，流過熱交換器6的流體也被加熱?，F(xiàn)在在制冷塔回路60中的經(jīng)熱消耗的流體由泵30返回，以繼續(xù)從冷凝器62去除熱。在這種情況下，泵12的使用是用于將熱交換器6內(nèi)的更多流體暴露于在制冷塔回路60流體導(dǎo)體中的經(jīng)加熱流體，以增加排放到在熱交換器6內(nèi)流動的流體中的熱。額外的熱從制冷塔回路60中的返回流體在第二熱交換器26中傳遞到熱交換器6內(nèi)的流體。

在常規(guī)的水蒸發(fā)過程中，鈣潛在地被保留以在流體導(dǎo)體或暴露于水的任何部件上形成污垢。在本發(fā)明的水加熱過程中，在蒸發(fā)期間潛在地沉積在主熱交換器6或熱傳遞盤管18的翅片上的鈣66將被在單元在水加熱模式下運(yùn)行時(shí)(即，燃燒器44打開以產(chǎn)生煙道氣)形成的酸性冷凝物(硫酸(h2so4)、硝酸(hno3)等)沖洗或溶解。因此，發(fā)生自除垢并且不再需要額外的除垢機(jī)制。

在一種模式中，如果需要空氣加熱，則燃燒器44、第一流體移動器12和第二流體移動器30和熱泵4打開。當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)24和壓縮機(jī)74打開時(shí)，熱泵4被認(rèn)為打開。熱被添加到熱交換器6流體導(dǎo)體內(nèi)的流體流中并通過制冷塔回路60去除，而在熱交換器6內(nèi)的流體流流動通過第二熱交換器26。隨后，熱被傳遞到在冷凝器62處的熱泵4。隨著熱泵4中的經(jīng)加熱流體流過蒸發(fā)器22，熱量排放到其周圍環(huán)境。該過程由鼓風(fēng)機(jī)24輔助，使得空氣沖擊在蒸發(fā)器22的外表面上，并從熱泵4內(nèi)的流體流中去除熱并將熱釋放到被加熱的空間中。

在另一模式中，如果需要空氣加熱，則關(guān)閉燃燒器44，打開第一流體移動器12、第二流體移動器30、制冷塔鼓風(fēng)機(jī)58和熱泵。由在熱交換器6內(nèi)流動的流體和在熱傳遞盤管18內(nèi)流動的流體分別從在熱交換器6和熱傳遞盤管18上流動的空氣吸收熱，并且最終在蒸發(fā)器22處排放。

在一種模式中，如果需要冷卻空氣，則關(guān)閉燃燒器44，打開第二流體移動器30和熱泵4的鼓風(fēng)機(jī)24，并且選擇第一流動路徑50和第二流動路徑84中的至少一個(gè)。由流過熱泵4的流體吸收的熱傳遞到制冷塔回路60，并且通過第一流動路徑50和第二流動路徑84中的至少一個(gè)路徑耗散到其周圍環(huán)境和在第一熱交換器6中流動的流體。需注意，與水加熱的熱傳遞模式(其中熱從第一熱交換器6的周圍環(huán)境傳遞到該熱交換器內(nèi)的流體)相比，在本模式中，熱從第一熱交換器6中的流體排放到其周圍環(huán)境。因此，第一熱交換器6允許在其周圍的環(huán)境和第一熱交換器6中的流體之間的雙向熱傳遞。在另一個(gè)模式中，第一流體移動器12也被打開以移動流體通過熱交換器6，進(jìn)一步增加熱排放到熱交換器6的流體中。在一個(gè)實(shí)施例中，為了增強(qiáng)從制冷塔的熱排放，還提供了導(dǎo)流器風(fēng)扇76以降低收集的液滴32周圍的壓力，由此使得可以增強(qiáng)蒸發(fā)，蒸發(fā)從此類收集的液滴去除熱。排水閥70在其使用期間有利于集水池14的排水。在一個(gè)實(shí)施例中，在熱泵中使用的流體包括制冷劑r32a。

圖4至圖10描繪了圖3或圖3a的示例操作(在適用的情況下)。圖3是描述本組合式熱水、空氣加熱及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的示圖。組合式熱水和空氣加熱及調(diào)節(jié)系統(tǒng)2包括第一熱交換器6、熱泵4、燃燒器44、第二熱交換器26和開放回路制冷塔。在該示例中，示出了組合式熱水和空氣加熱及調(diào)節(jié)系統(tǒng)2，其通過出口配件40將熱水提供到兩個(gè)使用點(diǎn)42，抽吸經(jīng)由壁20通過建筑物和經(jīng)由入口配件38通過該組合式系統(tǒng)2的水供應(yīng)，并將經(jīng)加熱或冷卻的空氣提供到空間。制冷塔基本上是開放回路系統(tǒng)，其選擇性地從家用水供應(yīng)部接收冷卻水。閥36控制允許在第一熱交換器6和熱傳遞盤管18上流動的冷水的量。任何溢流可收集在集水池14中。由于收集的液滴32不再循環(huán)，所以制冷塔回路注入圖1中所公開的回路是不必要的，從而簡化了該組合式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。熱泵4直接連接到熱傳遞盤管18。進(jìn)水歧管28包括(除了其他設(shè)備外)適于記錄進(jìn)水流速的流量計(jì)，適于記錄進(jìn)水流的溫度的溫度傳感器。圖3a是描繪本發(fā)明的組合式熱水、空氣加熱及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的示圖。應(yīng)當(dāng)注意，除了不使用圖3的熱傳遞盤管18外，圖3a基本上包括在圖3中描繪的所有部件。

圖4是描繪在冬季本系統(tǒng)的示例空氣加熱操作的框圖。在經(jīng)壓縮機(jī)74壓縮時(shí)，熱泵的制冷劑溫度升高到約華氏120度。在華氏75度下的再循環(huán)空氣被從約華氏100度的溫度加熱，該再循環(huán)空氣借助于鼓風(fēng)機(jī)24被移動到被加熱的空間。在蒸發(fā)器22處的熱傳遞下，制冷劑溫度下降到約華氏40度。通過板式熱交換器26，經(jīng)由在熱水回路中的約華氏120度的水，制冷劑被再添加熱而變成約華氏50度。熱水回路中的水溫下降至約華氏100度。還通過制冷塔或水蒸發(fā)冷凝器78，經(jīng)由約華氏110度的煙道氣68，制冷劑被再添加熱而被變成約華氏55度。在具有水蒸發(fā)冷凝器的系統(tǒng)中，制冷塔或水蒸發(fā)冷凝器78包括熱傳遞盤管18、盤管熱交換器6和一個(gè)或多個(gè)淋浴頭10。在沒有水蒸發(fā)冷凝器的系統(tǒng)中，制冷塔或水蒸發(fā)冷凝器78僅包括盤管熱交換器6和一個(gè)或多個(gè)淋浴頭10。煙道氣68溫度下降到約華氏100度。當(dāng)通過壓縮機(jī)74壓縮時(shí)，華氏5度的制冷劑溫度再次升高到約華氏100度，并且準(zhǔn)備用于熱傳遞到在蒸發(fā)器22處被加熱的空間。

圖5是描繪在夏季本系統(tǒng)的示例水加熱操作的框圖。通過蒸發(fā)器22經(jīng)由約華氏45度制冷劑(其隨后變?yōu)榧s華氏55度)從被冷卻的空間吸收熱。在被壓縮機(jī)74壓縮時(shí)，制冷劑被加熱到約華氏150度。在板式熱交換器26處，進(jìn)一步從制冷劑將熱傳遞到進(jìn)入的水，從而將家用水溫度從約華氏60度增加到約華氏70度。當(dāng)水流過熱傳遞盤管18時(shí)，約華氏60度的進(jìn)入的水從在熱泵4中流動的制冷劑接收熱并在大約華氏60度蒸發(fā)。未蒸發(fā)的任何過量水流繼續(xù)到其向下路徑并且收集在集水池14中。導(dǎo)流器風(fēng)扇76進(jìn)一步通過在收集于集水池14中的液滴32上方產(chǎn)生氣流而促進(jìn)蒸發(fā)。結(jié)果，制冷劑溫度下降到約華氏100度。結(jié)果，制冷劑溫度下降到約華氏80度。在經(jīng)過蒸發(fā)器22之后，制冷劑溫度進(jìn)一步降低到大約華氏45度，并且再次準(zhǔn)備從待冷卻空間去除熱量。

圖6是描述在夏季本系統(tǒng)的另一示例操作的框圖。除了冷卻空間之外，系統(tǒng)還提供熱水供應(yīng)。在這種情況下，熱也通過約華氏45度的制冷劑從經(jīng)由蒸發(fā)器22被冷卻的空間而被吸收，制冷劑隨后變?yōu)榧s華氏55度。在被壓縮機(jī)74壓縮時(shí)，制冷劑被加熱到約華氏150度。在通過板式熱交換器26時(shí)，制冷劑溫度進(jìn)一步下降到約華氏130度。燃燒器44所需的負(fù)載減小，因?yàn)檫M(jìn)入的水現(xiàn)在可以是溫度升高約華氏75度的再循環(huán)水流并且在制冷劑中儲存的熱將通過板式熱交換器26排放到水流中。結(jié)果，流入熱交換器6的水的溫度已經(jīng)升高到大約華氏85度。在流過熱傳遞盤管18時(shí)，約華氏60度的進(jìn)入的水從在熱泵4中流動的制冷劑以及燃燒器的煙道氣接收熱量，并在約華氏60度下蒸發(fā)。未蒸發(fā)的任何過量水流繼續(xù)到其路徑下游并且收集在集水池14中。導(dǎo)流器風(fēng)扇76通過在收集于集水池14中的液滴32上方產(chǎn)生氣流來促進(jìn)蒸發(fā)。約華氏80度的熱交換器的進(jìn)氣作為煙道氣在約華氏85度輸出。在通過蒸發(fā)器22時(shí)，制冷劑溫度進(jìn)一步降低到約華氏45度。

圖7是描繪在特定外部溫度條件下本系統(tǒng)的示例操作的框圖。當(dāng)室外空氣溫度處在約華氏40度到華氏60度的范圍內(nèi)時(shí)，來自環(huán)境空氣的熱通過由鼓風(fēng)機(jī)58帶來的氣流而通過熱交換器6傳遞到家用水流。在家用水流中吸收的熱然后經(jīng)由板式熱交換器26傳遞到熱泵4的制冷劑，然后該制冷劑通過蒸發(fā)器22排放到被加熱的空間中，從而減少需要使用其他裝置例如燃燒器44所需要的熱負(fù)載。

圖8是描繪在另一外部溫度條件下本系統(tǒng)的示例操作的框圖。當(dāng)室外空氣溫度處在約華氏40度以下時(shí)，燃燒器44打開以向家用水流以及隨后的熱泵的制冷劑添加熱。制冷劑的吸收熱隨后經(jīng)由蒸發(fā)器22排放到經(jīng)加熱的空間中。

圖9是描繪在無家用水消耗情況下本系統(tǒng)的示例操作的框圖。在一個(gè)實(shí)施例中，首先從待由板式熱交換器的制冷劑的冷卻的空間吸收熱，然后熱排放到從水蒸發(fā)冷凝器78蒸發(fā)的水噴霧中。在另一個(gè)實(shí)施例中，由制冷劑從待冷卻空間吸收的熱的一部分經(jīng)由板式熱交換器26排放到家用水中(即使沒有家庭用水消耗)，并且僅涉及再循環(huán)。

圖10是描繪在家庭用水消耗的情況下本系統(tǒng)的示例操作的框圖。當(dāng)實(shí)現(xiàn)家用水流時(shí)，由制冷劑從待冷卻空間吸收的熱通過板式熱交換器排放到家用水流中。

具體實(shí)施方式參考附圖，在附圖中通過說明示出可以實(shí)踐本公開的實(shí)施例的具體方面和實(shí)施例。這些實(shí)施例被足夠詳細(xì)地描述以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明的方面?？梢栽诓幻撾x所公開的實(shí)施例的范圍的情況下利用其他實(shí)施例并進(jìn)行改變。各種實(shí)施例可以與一個(gè)或多個(gè)其他實(shí)施例組合以形成新的實(shí)施例。因此，不應(yīng)以限制性意義來理解具體實(shí)施方式，并且本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求限定，以及它們可被授權(quán)的等同物的全部范圍來限定。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，被計(jì)算以實(shí)現(xiàn)相同目標(biāo)的任何布置可以代替所示的具體實(shí)施例。本申請旨在覆蓋本發(fā)明的實(shí)施例的任何修改或變化。應(yīng)當(dāng)理解，上述說明旨在是說明性的，而非限制性的，并且本文采用的措辭或術(shù)語是為了描述而非限制。在研究上述說明時(shí)，上述實(shí)施例和其他實(shí)施例的組合對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。本所公開的實(shí)施例的范圍包括使用以上結(jié)構(gòu)和制造方法的實(shí)施例的任何其他應(yīng)用。實(shí)施例的范圍應(yīng)當(dāng)參考所附權(quán)利要求以及這些權(quán)利要求所賦予的等同物的全部范圍來確定。

工業(yè)實(shí)用性

本組合式系統(tǒng)在單個(gè)單元中提供熱水、空氣加熱及冷卻。本組合式系統(tǒng)利用熱泵從環(huán)境空氣中去除熱并將熱添加到熱水系統(tǒng)中，將排放的熱傳遞到熱水系統(tǒng)，從而使用廢熱來加熱熱水系統(tǒng)。本組合式系統(tǒng)利用熱交換器，不僅用于將熱從加熱源(例如燃燒器)傳遞到熱交換器中的流體，而且還用于將來自熱交換器中流體的熱耗散到熱交換器的周圍環(huán)境，從而允許熱泵既用于空氣加熱設(shè)備又用作空調(diào)設(shè)備。