一种带有热回收装置的热水系统和热水系统节能方法

技术领域

本发明属于采用热泵机组的热水系统技术领域，具体涉及一种带有热回收装置的热水系统和热水系统节能方法。

背景技术

采用热泵机组的热水系统广泛应用于我国宾馆、酒店、学校、医院、洗浴中心、泳池、建筑工地、单位公寓及公共建筑等应用热水的领域。现有技术中的热水系统中热泵机组多为空气源热泵机组，不能对用后热水中的热量进行回收，造成热能的浪费；热泵机组多采用外电网供电，没有采用可再生能源供电；储热水箱承压能力不足，热水系统的水压不足；另外现有技术中的采用热泵机组的热水系统都为固定建设，不方便为工业和民用项目的施工现场工作人员提供服务。

发明内容

本发明针对上述的问题，提供了一种带有热回收装置的热水系统和热水系统节能方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种带有热回收装置的热水系统，包括热泵机组、水箱和用热水装置，还包括太阳能光伏供电装置、箱式框架和控制器，所述太阳能光伏供电装置安装于箱式框架上方，所述箱式框架由左到右设有多个模块，多个所述模块内依次安装热泵机组、水箱和多个用热水装置,多个所述用热水装置下方均设有排水口；所述箱式框架下方安装有废水收集管,所述废水收集管与多个用热水装置下方排水口连通；所述热泵机组中包括压缩机、空冷式蒸发器和水冷式蒸发器，所述压缩机与太阳能光伏供电装置输出端电性连接，所述压缩机与控制器通过信号线通信连接；所述空冷式蒸发器和水冷式蒸发器以并联方式接入热泵机组的冷媒循环管路；所述水冷式蒸发器包括冷媒入口、冷媒出口、热水入口和冷水出口，所述水冷式蒸发器的热水入口与废水收集管连接，所述水冷式蒸发器的冷水出口连接有冷水排出管；所述热泵机组的水冷式蒸发器、废水收集管和冷水排出管组成热回收装置；所述废水收集管靠近水冷式蒸发器一端安装有流量计,所述流量计输出端与控制器通过信号线通信连接；所述水冷式蒸发器的冷媒入口安装有电磁阀一，所述电磁阀一与控制器通过信号线通信连接。

作为优选，所述热泵机组还包括冷凝器和膨胀阀,所述冷凝器包括冷水入口和热水出口；所述空冷式蒸发器和水冷式蒸发器并联在膨胀阀和压缩机之间。

作为优选，所述空冷式蒸发器的冷媒入口安装有电磁阀二,所述电磁阀二与控制器通过信号线通信连接。

作为优选，所述水箱包括加热水箱和三个储热水箱，三个所述储热水箱分别是储热水箱一、储热水箱二和储热水箱三；所述加热水箱、储热水箱一、储热水箱二和储热水箱三顶部均安装有温度计，所述温度计输出端与控制器通信连接；所述加热水箱与热泵机组的冷凝器通过循环管路一连接；所述加热水箱与储热水箱一、储热水箱二和储热水箱三通过循环管路二连接。

作为优选，所述加热水箱左侧上部设有入水口一,所述加热水箱左侧下部设有出水口一；所述循环管路一包括连接加热水箱的入水口一和冷凝器热水出口的管路以及连接加热水箱出水口一和冷凝器冷水入口的管路，且所述加热水箱出水口一和冷凝器冷水入口之间的管路上安装有循环泵，所述循环泵与控制器通过信号线通信连接。

作为优选，所述加热水箱右侧上部设有出水口二,所述加热水箱右侧下部设有入水口二；所述储热水箱一、储热水箱二和储热水箱三均设有上部水口和下部水口；所述加热水箱与储热水箱一、储热水箱二和储热水箱三通过循环管路二连接，具体为：所述加热水箱右侧上部设有出水口二与储热水箱一的上部水口连接，所述储热水箱一的下部水口与储热水箱二的上部水口连接，所述储热水箱二的下部水口与储热水箱三的上部水口连接，所述储热水箱三的下部水口与加热水箱的入水口二连接；所述储热水箱三的下部水口与加热水箱的入水口二之间还依次连接有电磁阀三和动力泵，所述电磁阀三和动力泵均与控制器通信连接。

作为优选，所述储热水箱三的下部水口还连接冷水管，所述冷水管上安装有电磁阀四，所述电磁阀四与控制器通过信号线通信连接；所述储热水箱一的上部水口与用热水装置之间连接有热水管。

作为优选，所述加热水箱、储热水箱一、储热水箱二和储热水箱三均为外部带有保温层的承压水箱；所述用热水装置为洗浴装置，所述洗浴装置包括喷头。

基于带有热回收装置的热水系统的热水系统节能方法：

步骤一 初始时，控制器控制电磁阀四打开，向加热水箱、储热水箱一、储热水箱二和储热水箱三加满冷水；

步骤二 控制器控制循环泵和热泵机组中压缩机启动，热泵机组给加热水箱内的水加热，此时热泵机组中只有空冷式蒸发器投入使用，直至加热水箱内的水温达到设定最高值；

步骤三 控制器控制电磁阀四关闭，同时控制电磁阀三打开和动力泵启动，在动力泵作用下加热水箱内的热水转入储热水箱一，原储热水箱一中的冷水转入储热水箱二，原储热水箱二中的冷水转入储热水箱三，原储热水箱三中的冷水转入加热水箱；

步骤四 根据所需要的储热水量，重复步骤二和三，直至储热水箱二或储热水箱三中也充满热水，此时热水系统处于准备就绪待用状态；

步骤五 步骤三或步骤四后，加热水箱内充满冷水，控制器控制循环泵和压缩机停转，电磁阀三关闭和动力泵停转；同时电磁阀四打开；

步骤六 用热水装置用热水，在冷水管中水压作用下，热水持续由储热水箱三向储热水箱一流动，并由热水管流至用热水装置；此时废水收集管上安装的流量计检测到有废热水排出并反馈至控制器，然后控制器控制循环泵和压缩机运转，热泵机组对加热水箱中的冷水进行加热，此时热泵机组中只有水冷式蒸发器投入使用，或者 水冷式蒸发器和空冷式蒸发器同时投入使用；

步骤七 当加热水箱中的水温达到设定最大值，控制器控制电磁阀四关闭，同时控制电磁阀三打开和动力泵运行，将加热水箱中的水向储热水箱一中转移，储热水箱三中的水向加热水箱中转移；同时如果用热水装置仍在用热水，加热水箱中的热水一部分进入热水管；

步骤八 当加热水箱中的水温达到设定最低值，控制器控制动力泵停转和电磁阀三关闭，同时电磁阀四打开；步骤六至步骤八，循环泵和压缩机一直为运转状态；

步骤九 用热水装置停止用水，此时废水收集管上安装的流量计检测到没有废热水排出并反馈至控制器，然后控制器控制热泵机组中水冷式蒸发器不再投入使用，只有空冷式蒸发器投入使用，重复步骤二至步骤九。

基于带有热回收装置的热水系统的热水系统的使用方法，所述热水系统应用于工业和民用项目的施工现场，为施工人员提供热水洗浴服务；所述热水系统安装过程中，箱式框架中多个模块在施工现场组装，且用于安装用热水装置的模块数量可以调节。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

(1)本发明的带有热回收装置的热水系统的热泵机组中同时装备有空冷式蒸发器和水冷式蒸发器，利用水冷式蒸发器可对用后热水中的热量进行回收；

(2)采用太阳能光伏供电装置为热泵机组进行供电，更加节能环保；

(3)加热水箱和储热水箱均为外部带有保温层的承压水箱，使得热水系统可以采用(冷水管或动力泵)高压供水；

(4)箱式框架中多个模块在施工现场组装，且用于安装用热水装置的模块数量可以调节，使得本发明的热水系统安装方便和可调节性强；

(5)工作人员可设定热水系统准备就绪时储备的热水的数量，而不是必须将所有储热水箱都装满热水。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，图1为实施例1提供的带有热回收装置的热水系统示意图，

图2为带有热回收装置的热水系统的热泵机组示意图；

图3为带有热回收装置的热水系统中循环管路一和循环管路二示意图一；

图4为带有热回收装置的热水系统中循环管路一和循环管路二示意图二。

附图标记说明：1—太阳能光伏供电装置，2—箱式框架；

3—热泵机组，31—压缩机，32—冷凝器，33—膨胀阀，34—空冷式蒸发器，35—水冷式蒸发器，36—电磁阀二，37—电磁阀一；

4—水箱，40—加热水箱，41—储热水箱一，42—储热水箱二，43—储热水箱三，401—入水口二，402—出水口二，403—入水口一，404—出水口一；

5—用热水装置，6—废水收集管，7—循环泵，8—动力泵，9—电磁阀三，10—电磁阀四，11—冷水管，12—热水管，13—冷水排出管，14—流量计。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1

下面结合附图1-4对本发明作进一步的描述，一种带有热回收装置的热水系统，如图1所示，包括热泵机组3、水箱4和用热水装置5，还包括太阳能光伏供电装置1、箱式框架2和控制器。

如图1所示，太阳能光伏供电装置1安装于箱式框架2上方，箱式框架2由左到右设有多个模块，多个模块内依次安装热泵机组3、水箱4和多个用热水装置5,多个用热水装置5下方均设有排水口；箱式框架2下方安装有废水收集管6,废水收集管6与多个用热水装置5下方排水口连通。

如图2所示，热泵机组3中包括压缩机31、空冷式蒸发器34和水冷式蒸发器35，压缩机31与太阳能光伏供电装置1输出端电性连接，压缩机31与控制器通过信号线通信连接；空冷式蒸发器34和水冷式蒸发器35以并联方式接入热泵机组3的冷媒循环管路。

如图1和2所示，水冷式蒸发器35包括冷媒入口、冷媒出口、热水入口和冷水出口，水冷式蒸发器35的热水入口与废水收集管6连接，水冷式蒸发器35的冷水出口连接有冷水排出管13；热泵机组3的水冷式蒸发器35、废水收集管6和冷水排出管13组成热回收装置。

如图1所示，废水收集管6靠近水冷式蒸发器35一端安装有流量计14,流量计14输出端与控制器通过信号线通信连接；水冷式蒸发器35的冷媒入口安装有电磁阀一37，电磁阀一37与控制器通过信号线通信连接。

如图2所示，热泵机组3还包括冷凝器32和膨胀阀33,冷凝器32包括冷水入口和热水出口；空冷式蒸发器34和水冷式蒸发器35并联在膨胀阀33和压缩机31之间。

如图2所示，空冷式蒸发器34的冷媒入口安装有电磁阀二36,电磁阀二36与控制器通过信号线通信连接。

如图3和4所示，水箱4包括加热水箱40和三个储热水箱，三个储热水箱分别是储热水箱一41、储热水箱二42和储热水箱三43；加热水箱40、储热水箱一41、储热水箱二42和储热水箱三43顶部均安装有温度计，温度计输出端与控制器通信连接。

如图2-4所示，加热水箱40与热泵机组3的冷凝器32通过循环管路一连接；加热水箱40与储热水箱一41、储热水箱二42和储热水箱三43通过循环管路二连接。加热水箱40左侧上部设有入水口一403,加热水箱40左侧下部设有出水口一404。

如图2-4所示，循环管路一包括连接加热水箱40的入水口一403和冷凝器32热水出口的管路以及连接加热水箱40出水口一404和冷凝器32冷水入口的管路，且加热水箱40出水口一404和冷凝器32冷水入口之间的管路上安装有循环泵7，循环泵7与控制器通过信号线通信连接。

如图4所示，加热水箱40右侧上部设有出水口二402,加热水箱40右侧下部设有入水口二401；储热水箱一41、储热水箱二42和储热水箱三43均设有上部水口和下部水口。

如图3和4所示，加热水箱40与储热水箱一41、储热水箱二42和储热水箱三43通过循环管路二连接，具体为：加热水箱40右侧上部设有出水口二402与储热水箱一41的上部水口连接，储热水箱一41的下部水口与储热水箱二42的上部水口连接，储热水箱二42的下部水口与储热水箱三43的上部水口连接，储热水箱三43的下部水口与加热水箱40的入水口二401连接；

如图3和4所示，储热水箱三43的下部水口与加热水箱40的入水口二401之间还依次连接有电磁阀三9和动力泵8，电磁阀三9和动力泵8均与控制器通信连接。

储热水箱三43的下部水口还连接冷水管11，冷水管11上安装有电磁阀四10，电磁阀四10与控制器通过信号线通信连接。

如图3和4所示，储热水箱一41的上部水口与用热水装置5之间连接有热水管12。

加热水箱40、储热水箱一41、储热水箱二42和储热水箱三43均为外部带有保温层的承压水箱；

如图1、3和4所示，用热水装置5为洗浴装置，洗浴装置包括喷头。

基于带有热回收装置的热水系统的热水系统节能方法：

步骤一 初始时，控制器控制电磁阀四10打开，向加热水箱40、储热水箱一41、储热水箱二42和储热水箱三43加满冷水；

步骤二 控制器控制循环泵7和热泵机组3中压缩机31启动，热泵机组3给加热水箱40内的水加热，此时热泵机组3中只有空冷式蒸发器34投入使用(电磁阀一37关闭)，直至加热水箱40内的水温达到设定最高值(例如55℃)；

步骤三 控制器控制电磁阀四10关闭，同时控制电磁阀三9打开和动力泵8启动，在动力泵8作用下加热水箱40内的热水转入储热水箱一41，原储热水箱一41中的冷水转入储热水箱二42，原储热水箱二42中的冷水转入储热水箱三43，原储热水箱三43中的冷水转入加热水箱40；

步骤四 根据所需要的储热水量，重复步骤二和三，直至储热水箱二42或储热水箱三43中也充满热水，此时热水系统处于准备就绪待用状态；

步骤五 步骤三或步骤四后，加热水箱40内充满冷水，控制器控制循环泵7和压缩机31停转(循环泵7和压缩机31相互关联，同时开和关)，电磁阀三9关闭和动力泵8停转；同时电磁阀四10打开(电磁阀三9和动力泵8相关联，同时开和关；电磁阀三9和电磁阀四10相互关联，只有一个处于打开状态)；

步骤六 用热水装置5用热水，在冷水管11中水压作用下，热水持续由储热水箱三43向储热水箱一41流动，并由热水管12流至用热水装置5；此时废水收集管6上安装的流量计14检测到有废热水排出并反馈至控制器，然后控制器控制循环泵7和压缩机31运转，热泵机组3对加热水箱40中的冷水进行加热，此时热泵机组3中只有水冷式蒸发器35投入使用(电磁阀二36关闭，电磁阀一37打开)，或者 水冷式蒸发器35和空冷式蒸发器34同时投入使用(电磁阀二36和电磁阀一37均打开)；

步骤七 当加热水箱40中的水温达到设定最大值，控制器控制电磁阀四10关闭，同时控制电磁阀三9打开和动力泵8运行，将加热水箱40中的水向储热水箱一41中转移，储热水箱三43中的水向加热水箱40中转移；同时如果用热水装置5仍在用热水，加热水箱40中的热水一部分进入热水管12；

步骤八 当加热水箱40中的水温达到设定最低值(例如40℃)，控制器控制动力泵8停转和电磁阀三9关闭，同时电磁阀四10打开；步骤六至步骤八，循环泵7和压缩机31一直为运转状态；

步骤九 用热水装置5停止用水，此时废水收集管6上安装的流量计14检测到没有废热水排出并反馈至控制器，然后控制器控制热泵机组3中水冷式蒸发器35不再投入使用，只有空冷式蒸发器34投入使用，重复步骤二至步骤九。

基于带有热回收装置的热水系统的热水系统的使用方法，热水系统应用于工业和民用项目的施工现场，为施工人员提供热水洗浴服务；热水系统安装过程中，箱式框架2中多个模块在施工现场组装，且用于安装用热水装置5的模块数量可以调节。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其他领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，仍属于本发明技术方案的保护范围。