一種雙模式空調(diào)熱水器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙模式空調(diào)熱水器系統(tǒng)，包括熱水器、第一換熱器和第二換熱器、空調(diào)壓縮機(jī)、空調(diào)蒸發(fā)器、節(jié)流閥、空調(diào)冷凝器、加水加熱回路和保溫回路，所述加水加熱回路包括加水加熱控制器、水箱、第一調(diào)節(jié)閥和壓力傳感器，所述保溫回路包括保溫控制器、第二調(diào)節(jié)閥、所述第二換熱器和所述第二溫度傳感器。本實(shí)用新型的有益效果是，同時采用前置換熱和后置換熱兩種換熱方式，提供加水加熱和保溫兩種工作模式，最大程度的實(shí)現(xiàn)廢熱利用，易于改造和安裝，改造成本低、易于推廣，充分利用能源的同時，減少了傳統(tǒng)熱水器電能的消耗，特別適合在高層建筑這樣太陽能熱水器安裝成本較高的場合中使用。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種空調(diào)熱水器中的廢熱回收利用領(lǐng)域，尤其是一種雙模式空調(diào) 熱水器系統(tǒng)。 一種雙模式空調(diào)熱水器系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中，空調(diào)是廣泛使用、居家不可缺少的電器。在空調(diào)的使用過程中會產(chǎn)生 大量的熱量，大多是將壓縮機(jī)生成的廢熱直接利用風(fēng)扇吹到大氣中，導(dǎo)致了大量熱量的浪 費(fèi)，并且在使用空調(diào)時室內(nèi)的溫度是下降了，當(dāng)會造成室外的溫度提升，對大氣環(huán)境造成污 染。
[0003] 要利用空調(diào)的冷凝廢熱來加熱自來水，使之達(dá)到一定的溫度，即讓空調(diào)與熱水器 結(jié)合，就需要在制冷劑的回路中增添水冷式冷凝器，基本的連接方法有：前置串接式、后置 串接式以及并接獨(dú)立回路。后置串接式可回收制冷劑液體過冷時的熱量來加熱熱水，過冷 液體熱量約占總凝結(jié)熱10%至15%，也可回收部分凝結(jié)熱，這種方式可有效提高系統(tǒng)的制 冷量，系統(tǒng)運(yùn)行工況平穩(wěn)，無需復(fù)雜的自動控制；但只能回收部分凝結(jié)熱，適于空調(diào)工作時 間長而熱水用量少的場合，而對于家庭用熱水不是很適合。
[0004] 前置串接式可回收過熱的熱量和部分凝結(jié)熱來加熱水，余熱量大，可供家庭等常 用熱水的場合，對大型中央空調(diào)機(jī)適用，但對小型家用空調(diào)器的改進(jìn)而言不很合適，其原因 有：一、夏季制熱水時，儲水箱水溫變化會造成運(yùn)行工況不穩(wěn)定，在儲水箱的水溫度過低時 制冷劑在水冷換熱器中會大量凝結(jié)成液體，液體制冷劑溫度若低于環(huán)境溫度，冷凝器管路 要容納大量制冷劑液體，循環(huán)回路會顯示出制冷劑量不足的情況，使系統(tǒng)效率降低；二、在 空氣冷卻式冷凝器中已凝結(jié)的制冷劑液體有部分又可能會重新蒸發(fā)，使節(jié)流不正常。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙模式空調(diào)熱水器系 統(tǒng)，具有加水加熱和保溫兩種模式，在用水高峰期，空調(diào)運(yùn)行工況穩(wěn)定的情況下，可對注入 換熱器的冷水進(jìn)行較大功率換熱加熱過程；在用水低峰期，能對熱水器中的熱水進(jìn)行保溫， 提高系統(tǒng)循環(huán)效率并保證系統(tǒng)循環(huán)節(jié)流正常，最大程度的利用空調(diào)廢熱，特別適用在高層 建筑安裝。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：
[0007] -種雙模式空調(diào)熱水器系統(tǒng)，包括熱水器、可進(jìn)行熱交換的第一換熱器和第二換 熱器、提供換熱工質(zhì)的空調(diào)壓縮機(jī)、與所述空調(diào)壓縮機(jī)依次連接的空調(diào)蒸發(fā)器、用于控制流 量的節(jié)流閥、空調(diào)冷凝器、加水加熱回路和保溫回路，所述第一換熱器分別與所述空調(diào)壓縮 機(jī)、所述熱水器和所述空調(diào)冷凝器連接，所述加水加熱回路包括加水加熱控制器、水箱、第 一調(diào)節(jié)閥和設(shè)置在所述熱水器與所述第一換熱器連接管路上的壓力傳感器，所述加水加熱 控制器與所述壓力傳感器、所述第一換熱器和所述第一溫度傳感器連接，所述保溫回路包 括保溫控制器、第二調(diào)節(jié)閥、所述第二換熱器和所述第二溫度傳感器，所述保溫控制器與所 述第二換熱器、所述第二調(diào)節(jié)閥、所述第二溫度傳感器和所述加水加熱控制器均相連。
[0008] 用于監(jiān)測經(jīng)所述第一換熱器換熱后工質(zhì)溫度的所述第一溫度傳感器設(shè)置于所述 第一換熱器與所述空調(diào)冷凝器間的管路上，用于監(jiān)測經(jīng)所述第二換熱器換熱后工質(zhì)溫度的 所述第二溫度傳感器設(shè)置于所述第二換熱器與所述節(jié)流閥之間的連接管路上。
[0009] 所述第一調(diào)節(jié)閥設(shè)置于所述水箱與所述第一溫度傳感器間的管路上，所述第二調(diào) 節(jié)閥設(shè)置在所述熱水器與所述第二換熱器間的管路上，所述第一調(diào)節(jié)閥與所述加水加熱控 制器、所述水箱和所述第一換熱器均相連。
[0010] 所述空調(diào)冷凝器是翅片式熱交換器、板式熱交換器、管殼式熱交換器、蜂窩式熱交 換器、套管式熱交換器或者盤管式熱交換器；所述空調(diào)蒸發(fā)器是翅片式熱交換器、板式熱交 換器、管殼式熱交換器、套管式熱交換器或者盤管式熱交換器。
[0011] 所述第一換熱器、所述第二換熱器為管式熱交換器或板式熱交換器。
[0012] 所述加水加熱控制器、所述保溫控制器均包括PID溫度控制系統(tǒng)和溫度檢測裝 置，PID溫度控制系統(tǒng)的控制核心選用宏晶公司生產(chǎn)的單片機(jī)STC12C5A60S2,溫度檢測裝 置為數(shù)字溫度傳感器。
[0013] 所述第一調(diào)節(jié)閥、第二調(diào)節(jié)閥均為單向閥。
[0014] 本實(shí)用新型的有益效果是，
[0015] 1、采用前置換熱和后置換熱兩種方式，同時提供加水加熱和保溫兩種工作模式， 在保證循環(huán)效率和更多的利用冷凝廢熱中間尋求效益最大化，能最大程度的實(shí)現(xiàn)廢熱利 用。
[0016] 2、前置換熱可回收過熱的熱量和部分凝結(jié)熱來加熱水，余熱量大，可供家庭等常 用熱水的場合。
[0017] 3、易于改造，易于安裝，本系統(tǒng)在原有的空調(diào)系統(tǒng)上進(jìn)行簡單的改進(jìn)，不需要對房 屋的管道系統(tǒng)進(jìn)行特殊改進(jìn)，只需按照原有的空調(diào)系統(tǒng)和自來水系統(tǒng)管道鋪設(shè)，改造方便， 改造成本低，易于推廣。
[0018] 4、設(shè)置溫度控制器，保證制冷工質(zhì)在換熱后不提前冷凝，保障空調(diào)的正常的運(yùn)行 工況。
[0019] 本系統(tǒng)充分提供加水加熱模式和保溫模式，充分利用家用空調(diào)的廢熱對自來水進(jìn) 行加熱，在充分利用能源的同時，又減少了傳統(tǒng)熱水器電能的消耗，特別適合在高層建筑這 樣太陽能熱水器安裝成本較高的場合中使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 其中1、水箱，2、第一調(diào)節(jié)閥，3、加水加熱控制器，4、第一換熱器，5、熱水器，6、第一 溫度傳感器，7、空調(diào)冷凝器，8、第二調(diào)節(jié)閥，9、保溫控制器，10、第二換熱器，11、第二溫度傳 感器，12、節(jié)流閥，13、空調(diào)蒸發(fā)器，14、空調(diào)壓縮機(jī)，15、壓力傳感器。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0023] -種雙模式空調(diào)熱水器系統(tǒng)，包括熱水器5、可進(jìn)行熱交換的第一換熱器4和第二 換熱器10、提供換熱工質(zhì)的空調(diào)壓縮機(jī)14、與空調(diào)壓縮機(jī)14依次連接的空調(diào)蒸發(fā)器13、用 于控制流量的節(jié)流閥12、空調(diào)冷凝器7、加水加熱回路和保溫回路，第一換熱器4分別與空 調(diào)壓縮機(jī)14、熱水器5和空調(diào)冷凝器7連接，加水加熱回路包括加水加熱控制器3、水箱1、 第一調(diào)節(jié)閥2和設(shè)置在熱水器5與第一換熱器4連接管路上的壓力傳感器15,加水加熱控 制器3與壓力傳感器15、第一換熱器4和第一溫度傳感器6連接，保溫回路包括保溫控制 器9、第二調(diào)節(jié)閥8、第二換熱器10和第二溫度傳感器11，保溫控制器9與第二換熱器10、 第二調(diào)節(jié)閥8、第二溫度傳感器11和加水加熱控制器3均相連。
[0024] 用于監(jiān)測經(jīng)第一換熱器4換熱后工質(zhì)溫度的第一溫度傳感器6設(shè)置于第一換熱器 4與空調(diào)冷凝器7間的管路上，用于監(jiān)測經(jīng)第二換熱器10換熱后工質(zhì)溫度的第二溫度傳感 器11設(shè)置于第二換熱器10與節(jié)流閥12之間的連接管路上。
[0025] 第一調(diào)節(jié)閥2設(shè)置于水箱1與第一溫度傳感器6間的管路上，第二調(diào)節(jié)閥8設(shè)置 在熱水器5與第二換熱器10間的管路上，第一調(diào)節(jié)閥2與加水加熱控制器3、水箱1和第一 換熱器4均相連。
[0026] 空調(diào)冷凝器7是翅片式熱交換器、板式熱交換器、管殼式熱交換器、蜂窩式熱交換 器、套管式熱交換器或者盤管式熱交換器；空調(diào)蒸發(fā)器13是翅片式熱交換器、板式熱交換 器、管殼式熱交換器、套管式熱交換器或者盤管式熱交換器。
[0027] 第一換熱器4、第二換熱器10為管式熱交換器或板式熱交換器。
[0028] 加水加熱控制器3、保溫控制器9均包括PID溫度控制系統(tǒng)和溫度檢測裝置，PID 溫度控制系統(tǒng)的控制核心選用宏晶公司生產(chǎn)的單片機(jī)STC12C5A60S2,溫度檢測裝置為數(shù)字 溫度傳感器。
[0029] 第一調(diào)節(jié)閥2、第二調(diào)節(jié)閥8均為單向閥。
[0030] 實(shí)現(xiàn)溫度控制首先要用溫度傳感器采集到溫度，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波后溫度 采集值送到單片機(jī)中，單片機(jī)根據(jù)里面的溫度控制程序?qū)崿F(xiàn)對溫度的PID控制，通過執(zhí)行 機(jī)構(gòu)第一調(diào)節(jié)閥2、第二調(diào)節(jié)閥8控制水的流量，冷卻工質(zhì)與水的熱交換量變大或者變小， 這樣就能實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的溫度控制，溫度傳感器的工作溫度范圍是-40至85°C。
[0031] 當(dāng)熱水器5中的熱水不滿時，采取加水加熱模式，對流入熱水器5的水進(jìn)行預(yù)熱； 當(dāng)熱水器5中的熱水滿時，利用保溫模式對熱水器5中的水進(jìn)行保溫。
[0032] 工作過程：
[0033] 當(dāng)熱水器5中的水不滿時，壓力傳感器15將壓力信號傳至加水加熱控制器3,加水 加熱控制器3將接收到的信號發(fā)送至第一調(diào)節(jié)閥2,使之將自來水從水箱1中注入第一換熱 器4,與來自空調(diào)壓縮機(jī)14的制冷工質(zhì)在第一換熱器4中進(jìn)行逆流換熱，加水加熱過程直至 壓力傳感器15將熱水器5的最大水壓信號傳至加水加熱控制器3后停止，在此過程中，第 一溫度傳感器6始終監(jiān)控經(jīng)前置換熱后制冷工質(zhì)的溫度，如果第一溫度傳感器6監(jiān)測到的 制冷工質(zhì)溫度到達(dá)制冷劑的冷凝點(diǎn)，加水加熱控制器3會將此信號發(fā)送至第一調(diào)節(jié)閥2,使 其減小冷水流量，直至制冷劑溫度低于冷凝點(diǎn)，保證制冷工質(zhì)在系統(tǒng)中一直處于正常流動 狀態(tài)。
[0034] 當(dāng)熱水器5中充滿已預(yù)熱的水時，加水加熱控制器3接到壓力傳感器15的信號， 在關(guān)閉第一調(diào)節(jié)閥2后將信號傳送至保溫控制器9,保溫控制器9將信號發(fā)送至第二調(diào)節(jié)閥 8,使之打開，將熱水器5中的水放出并進(jìn)入第二換熱器10,與來自空調(diào)冷凝器7的制冷工質(zhì) 進(jìn)行逆流換熱，對熱水器5中的水實(shí)現(xiàn)保溫。在此過程中，第二溫度傳感器11 一直監(jiān)視著 經(jīng)第二換熱器10換熱后冷卻工質(zhì)的溫度，如果溫度傳感器監(jiān)測溫度超過制冷劑的冷凝點(diǎn)， 保溫控制器9則會發(fā)出信號給第二調(diào)節(jié)閥8,使其減小冷水流量，直至制冷劑溫度等于冷凝 點(diǎn)。此過程為間歇過程，由保溫控制器9進(jìn)行控制，每工作一段時間，接著暫停一段時間，輪 流往復(fù)進(jìn)行。
[0035] 為了保證工質(zhì)的正常流動，使工質(zhì)不會因?yàn)閾Q熱過多而提前冷凝，前置換熱時工 質(zhì)與水的換熱量有一定的限制，即制冷工質(zhì)在第一換熱器4出口溫度高于當(dāng)?shù)貕毫Φ睦淠?點(diǎn)。后置可回收制冷劑液體過冷時的熱量來加熱熱水，過冷液體熱量約占總凝結(jié)熱10至 15%，也可回收部分凝結(jié)熱，以在熱水器5水箱1充滿水時對其中的熱水進(jìn)行保溫。這種雙 模式系統(tǒng)方案可有效提高系統(tǒng)的制冷量，系統(tǒng)運(yùn)行工況平穩(wěn)。
[0036] 上述雖然結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本實(shí)用新 型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng) 域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種雙模式空調(diào)熱水器系統(tǒng)，包括熱水器、可進(jìn)行熱交換的第一換熱器和第二換熱 器、提供換熱工質(zhì)的空調(diào)壓縮機(jī)、與所述空調(diào)壓縮機(jī)依次連接的空調(diào)蒸發(fā)器、用于控制流量 的節(jié)流閥、空調(diào)冷凝器、加水加熱回路和保溫回路，其特征是，所述第一換熱器分別與所述 空調(diào)壓縮機(jī)、所述熱水器和所述空調(diào)冷凝器連接，所述加水加熱回路包括加水加熱控制器、 水箱、第一調(diào)節(jié)閥和設(shè)置在所述熱水器與所述第一換熱器連接管路上的壓力傳感器，所述 加水加熱控制器與所述壓力傳感器、所述第一換熱器和第一溫度傳感器連接，所述保溫回 路包括保溫控制器、第二調(diào)節(jié)閥、所述第二換熱器和第二溫度傳感器，所述保溫控制器與所 述第二換熱器、所述第二調(diào)節(jié)閥、所述第二溫度傳感器和所述加水加熱控制器均相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種雙模式空調(diào)熱水器系統(tǒng)，其特征是，用于監(jiān)測經(jīng)所述第一 換熱器換熱后工質(zhì)溫度的所述第一溫度傳感器設(shè)置于所述第一換熱器與所述空調(diào)冷凝器 間的管路上，用于監(jiān)測經(jīng)所述第二換熱器換熱后工質(zhì)溫度的所述第二溫度傳感器設(shè)置于所 述第二換熱器與所述節(jié)流閥之間的連接管路上。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種雙模式空調(diào)熱水器系統(tǒng)，其特征是，所述第一調(diào)節(jié)閥設(shè)置 于所述水箱與所述第一溫度傳感器間的管路上，所述第二調(diào)節(jié)閥設(shè)置在所述熱水器與所述 第二換熱器間的管路上，所述第一調(diào)節(jié)閥與所述加水加熱控制器、所述水箱和所述第一換 熱器均相連。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種雙模式空調(diào)熱水器系統(tǒng)，其特征是，所述空調(diào)冷凝器是翅 片式熱交換器、板式熱交換器、管殼式熱交換器、蜂窩式熱交換器、套管式熱交換器或者盤 管式熱交換器；所述空調(diào)蒸發(fā)器是翅片式熱交換器、板式熱交換器、管殼式熱交換器、套管 式熱交換器或者盤管式熱交換器。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種雙模式空調(diào)熱水器系統(tǒng)，其特征是，所述第一換熱器、所述 第二換熱器為管式熱交換器或板式熱交換器。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種雙模式空調(diào)熱水器系統(tǒng)，其特征是，所述加水加熱控制器、 所述保溫控制器均包括PID溫度控制系統(tǒng)和溫度檢測裝置，PID溫度控制系統(tǒng)的控制核心 選用宏晶公司生產(chǎn)的單片機(jī)STC12C5A60S2,溫度檢測裝置為數(shù)字溫度傳感器。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種雙模式空調(diào)熱水器系統(tǒng)，其特征是，所述第一調(diào)節(jié)閥、第二 調(diào)節(jié)閥均為單向閥。
【文檔編號】F24H4/02GK203908005SQ201420297643
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】劉寧, 周然 申請人:劉寧