CN203908005U - 一种双模式空调热水器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双模式空调热水器系统，包括热水器、第一换热器和第二换热器、空调压缩机、空调蒸发器、节流阀、空调冷凝器、加水加热回路和保温回路，所述加水加热回路包括加水加热控制器、水箱、第一调节阀和压力传感器，所述保温回路包括保温控制器、第二调节阀、所述第二换热器和所述第二温度传感器。本实用新型的有益效果是，同时采用前置换热和后置换热两种换热方式，提供加水加热和保温两种工作模式，最大程度的实现废热利用，易于改造和安装，改造成本低、易于推广，充分利用能源的同时，减少了传统热水器电能的消耗，特别适合在高层建筑这样太阳能热水器安装成本较高的场合中使用。

Description

一种双模式空调热水器系统

技术领域

本实用新型涉及一种空调热水器中的废热回收利用领域，尤其是一种双模式空调热水器系统。

背景技术

现有技术中，空调是广泛使用、居家不可缺少的电器。在空调的使用过程中会产生大量的热量，大多是将压缩机生成的废热直接利用风扇吹到大气中，导致了大量热量的浪费，并且在使用空调时室内的温度是下降了，当会造成室外的温度提升，对大气环境造成污染。

要利用空调的冷凝废热来加热自来水，使之达到一定的温度，即让空调与热水器结合，就需要在制冷剂的回路中增添水冷式冷凝器，基本的连接方法有：前置串接式、后置串接式以及并接独立回路。后置串接式可回收制冷剂液体过冷时的热量来加热热水，过冷液体热量约占总凝结热10％至15％，也可回收部分凝结热，这种方式可有效提高系统的制冷量，系统运行工况平稳，无需复杂的自动控制；但只能回收部分凝结热，适于空调工作时间长而热水用量少的场合，而对于家庭用热水不是很适合。

前置串接式可回收过热的热量和部分凝结热来加热水，余热量大，可供家庭等常用热水的场合，对大型中央空调机适用，但对小型家用空调器的改进而言不很合适，其原因有：一、夏季制热水时，储水箱水温变化会造成运行工况不稳定，在储水箱的水温度过低时制冷剂在水冷换热器中会大量凝结成液体，液体制冷剂温度若低于环境温度，冷凝器管路要容纳大量制冷剂液体，循环回路会显示出制冷剂量不足的情况，使系统效率降低；二、在空气冷却式冷凝器中已凝结的制冷剂液体有部分又可能会重新蒸发，使节流不正常。

发明内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种双模式空调热水器系统，具有加水加热和保温两种模式，在用水高峰期，空调运行工况稳定的情况下，可对注入换热器的冷水进行较大功率换热加热过程；在用水低峰期，能对热水器中的热水进行保温，提高系统循环效率并保证系统循环节流正常，最大程度的利用空调废热，特别适用在高层建筑安装。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种双模式空调热水器系统，包括热水器、可进行热交换的第一换热器和第二换热器、提供换热工质的空调压缩机、与所述空调压缩机依次连接的空调蒸发器、用于控制流量的节流阀、空调冷凝器、加水加热回路和保温回路，所述第一换热器分别与所述空调压缩机、所述热水器和所述空调冷凝器连接，所述加水加热回路包括加水加热控制器、水箱、第一调节阀和设置在所述热水器与所述第一换热器连接管路上的压力传感器，所述加水加热控制器与所述压力传感器、所述第一换热器和所述第一温度传感器连接，所述保温回路包括保温控制器、第二调节阀、所述第二换热器和所述第二温度传感器，所述保温控制器与所述第二换热器、所述第二调节阀、所述第二温度传感器和所述加水加热控制器均相连。

用于监测经所述第一换热器换热后工质温度的所述第一温度传感器设置于所述第一换热器与所述空调冷凝器间的管路上，用于监测经所述第二换热器换热后工质温度的所述第二温度传感器设置于所述第二换热器与所述节流阀之间的连接管路上。

所述第一调节阀设置于所述水箱与所述第一温度传感器间的管路上，所述第二调节阀设置在所述热水器与所述第二换热器间的管路上，所述第一调节阀与所述加水加热控制器、所述水箱和所述第一换热器均相连。

所述空调冷凝器是翅片式热交换器、板式热交换器、管壳式热交换器、蜂窝式热交换器、套管式热交换器或者盘管式热交换器；所述空调蒸发器是翅片式热交换器、板式热交换器、管壳式热交换器、套管式热交换器或者盘管式热交换器。

所述第一换热器、所述第二换热器为管式热交换器或板式热交换器。

所述加水加热控制器、所述保温控制器均包括PID温度控制系统和温度检测装置，PID温度控制系统的控制核心选用宏晶公司生产的单片机STC12C5A60S2，温度检测装置为数字温度传感器。

所述第一调节阀、第二调节阀均为单向阀。

本实用新型的有益效果是，

1、采用前置换热和后置换热两种方式，同时提供加水加热和保温两种工作模式，在保证循环效率和更多的利用冷凝废热中间寻求效益最大化，能最大程度的实现废热利用。

2、前置换热可回收过热的热量和部分凝结热来加热水，余热量大，可供家庭等常用热水的场合。

3、易于改造，易于安装，本系统在原有的空调系统上进行简单的改进，不需要对房屋的管道系统进行特殊改进，只需按照原有的空调系统和自来水系统管道铺设，改造方便，改造成本低，易于推广。

4、设置温度控制器，保证制冷工质在换热后不提前冷凝，保障空调的正常的运行工况。

本系统充分提供加水加热模式和保温模式，充分利用家用空调的废热对自来水进行加热，在充分利用能源的同时，又减少了传统热水器电能的消耗，特别适合在高层建筑这样太阳能热水器安装成本较高的场合中使用。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

其中1、水箱，2、第一调节阀，3、加水加热控制器，4、第一换热器，5、热水器，6、第一温度传感器，7、空调冷凝器，8、第二调节阀，9、保温控制器，10、第二换热器，11、第二温度传感器，12、节流阀，13、空调蒸发器，14、空调压缩机，15、压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

一种双模式空调热水器系统，包括热水器5、可进行热交换的第一换热器4和第二换热器10、提供换热工质的空调压缩机14、与空调压缩机14依次连接的空调蒸发器13、用于控制流量的节流阀12、空调冷凝器7、加水加热回路和保温回路，第一换热器4分别与空调压缩机14、热水器5和空调冷凝器7连接，加水加热回路包括加水加热控制器3、水箱1、第一调节阀2和设置在热水器5与第一换热器4连接管路上的压力传感器15，加水加热控制器3与压力传感器15、第一换热器4和第一温度传感器6连接，保温回路包括保温控制器9、第二调节阀8、第二换热器10和第二温度传感器11，保温控制器9与第二换热器10、第二调节阀8、第二温度传感器11和加水加热控制器3均相连。

用于监测经第一换热器4换热后工质温度的第一温度传感器6设置于第一换热器4与空调冷凝器7间的管路上，用于监测经第二换热器10换热后工质温度的第二温度传感器11设置于第二换热器10与节流阀12之间的连接管路上。

第一调节阀2设置于水箱1与第一温度传感器6间的管路上，第二调节阀8设置在热水器5与第二换热器10间的管路上，第一调节阀2与加水加热控制器3、水箱1和第一换热器4均相连。

空调冷凝器7是翅片式热交换器、板式热交换器、管壳式热交换器、蜂窝式热交换器、套管式热交换器或者盘管式热交换器；空调蒸发器13是翅片式热交换器、板式热交换器、管壳式热交换器、套管式热交换器或者盘管式热交换器。

第一换热器4、第二换热器10为管式热交换器或板式热交换器。

加水加热控制器3、保温控制器9均包括PID温度控制系统和温度检测装置，PID温度控制系统的控制核心选用宏晶公司生产的单片机STC12C5A60S2，温度检测装置为数字温度传感器。

第一调节阀2、第二调节阀8均为单向阀。

实现温度控制首先要用温度传感器采集到温度，经过A/D转换、数字滤波后温度采集值送到单片机中，单片机根据里面的温度控制程序实现对温度的PID控制，通过执行机构第一调节阀2、第二调节阀8控制水的流量，冷却工质与水的热交换量变大或者变小，这样就能实现整个系统的温度控制，温度传感器的工作温度范围是-40至85℃。

当热水器5中的热水不满时，采取加水加热模式，对流入热水器5的水进行预热；当热水器5中的热水满时，利用保温模式对热水器5中的水进行保温。

工作过程：

当热水器5中的水不满时，压力传感器15将压力信号传至加水加热控制器3，加水加热控制器3将接收到的信号发送至第一调节阀2，使之将自来水从水箱1中注入第一换热器4，与来自空调压缩机14的制冷工质在第一换热器4中进行逆流换热，加水加热过程直至压力传感器15将热水器5的最大水压信号传至加水加热控制器3后停止，在此过程中，第一温度传感器6始终监控经前置换热后制冷工质的温度，如果第一温度传感器6监测到的制冷工质温度到达制冷剂的冷凝点，加水加热控制器3会将此信号发送至第一调节阀2，使其减小冷水流量，直至制冷剂温度低于冷凝点，保证制冷工质在系统中一直处于正常流动状态。

当热水器5中充满已预热的水时，加水加热控制器3接到压力传感器15的信号，在关闭第一调节阀2后将信号传送至保温控制器9，保温控制器9将信号发送至第二调节阀8，使之打开，将热水器5中的水放出并进入第二换热器10，与来自空调冷凝器7的制冷工质进行逆流换热，对热水器5中的水实现保温。在此过程中，第二温度传感器11一直监视着经第二换热器10换热后冷却工质的温度，如果温度传感器监测温度超过制冷剂的冷凝点，保温控制器9则会发出信号给第二调节阀8，使其减小冷水流量，直至制冷剂温度等于冷凝点。此过程为间歇过程，由保温控制器9进行控制，每工作一段时间，接着暂停一段时间，轮流往复进行。

为了保证工质的正常流动，使工质不会因为换热过多而提前冷凝，前置换热时工质与水的换热量有一定的限制，即制冷工质在第一换热器4出口温度高于当地压力的冷凝点。后置可回收制冷剂液体过冷时的热量来加热热水，过冷液体热量约占总凝结热10至15％，也可回收部分凝结热，以在热水器5水箱1充满水时对其中的热水进行保温。这种双模式系统方案可有效提高系统的制冷量，系统运行工况平稳。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种双模式空调热水器系统，包括热水器、可进行热交换的第一换热器和第二换热器、提供换热工质的空调压缩机、与所述空调压缩机依次连接的空调蒸发器、用于控制流量的节流阀、空调冷凝器、加水加热回路和保温回路，其特征是，所述第一换热器分别与所述空调压缩机、所述热水器和所述空调冷凝器连接，所述加水加热回路包括加水加热控制器、水箱、第一调节阀和设置在所述热水器与所述第一换热器连接管路上的压力传感器，所述加水加热控制器与所述压力传感器、所述第一换热器和第一温度传感器连接，所述保温回路包括保温控制器、第二调节阀、所述第二换热器和第二温度传感器，所述保温控制器与所述第二换热器、所述第二调节阀、所述第二温度传感器和所述加水加热控制器均相连。 

2.如权利要求1所述的一种双模式空调热水器系统，其特征是，用于监测经所述第一换热器换热后工质温度的所述第一温度传感器设置于所述第一换热器与所述空调冷凝器间的管路上，用于监测经所述第二换热器换热后工质温度的所述第二温度传感器设置于所述第二换热器与所述节流阀之间的连接管路上。 

3.如权利要求1所述的一种双模式空调热水器系统，其特征是，所述第一调节阀设置于所述水箱与所述第一温度传感器间的管路上，所述第二调节阀设置在所述热水器与所述第二换热器间的管路上，所述第一调节阀与所述加水加热控制器、所述水箱和所述第一换热器均相连。 

4.如权利要求1所述的一种双模式空调热水器系统，其特征是，所述空调冷凝器是翅片式热交换器、板式热交换器、管壳式热交换器、蜂窝式热交换器、套管式热交换器或者盘管式热交换器；所述空调蒸发器是翅片式热交换器、板式热交换器、管壳式热交换器、套管式热交换器或者盘管式热交换器。 

5.如权利要求1所述的一种双模式空调热水器系统，其特征是，所述第一换热器、所述第二换热器为管式热交换器或板式热交换器。 

6.如权利要求1所述的一种双模式空调热水器系统，其特征是，所述加水加热控制器、所述保温控制器均包括PID温度控制系统和温度检测装置，PID温度控制系统的控制核心选用宏晶公司生产的单片机STC12C5A60S2，温度检测装置为数字温度传感器。 

7.如权利要求1所述的一种双模式空调热水器系统，其特征是，所述第一调节阀、第二调节阀均为单向阀。