组合式热水和空气加热及调节系统技术方案

一种组合式热水和空气加热及调节系统，包括第一热交换器、热泵、制冷塔回路、燃烧器和第二热交换器以在提供热水、空气加热和空气冷却。该系统在单个单元中提供热水、空气加热和冷却。该系统利用热泵从环境空气中去除热，并将排放热传递到热水系统中，从而使用废热来加热热水系统。该系统利用热交换器，不仅用于将热从加热源传递到热交换器中的流体，而且还用于将热从热交换器中的流体耗散到热交换器的周围环境，从而允许热泵既用作空气加热设备又用作空调设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括热泵的组合式热水和空气加热及调节系统优先权要求和交叉引用本申请要求于2014年8月20日提交的临时申请U.S.S.N.62/039,894的优先权。所述申请通过引用全文并入本文。
本专利技术总体涉及一种组合式热水、空气加热及调节系统。更具体地，本专利技术涉及一种包括热泵的组合式热水、空气加热及调节系统。
技术介绍
常规的热水、空气加热和冷却设备以分立单元存在。在这些设备之间缺乏协同热传递。例如，由一个装置排放的热能不被另一个装置吸收和利用，而是丢失了或传递到周围环境。当需要热时，可再次通过燃烧油、气体或消耗电力等使热而可用。已经作出尝试以捕获待在一个系统中使用的来自另一个系统的废热或捕获待在系统的一部分中使用的来自系统的另一个部分的废热。博恩斯(Burns)的美国专利第5,097,801号(下文称为博恩斯)公开了通过与来自初级加热设备的烟道气体的热交换而提取热能的废热能热水加热器。该热水器具有易于拆卸、紧凑和简单的热交换器和烟道气旁路系统，以避免热交换器过热。吉梅内斯(Jimenez)的美国专利第8,091,514号(下文称为吉梅内斯)公开了用于在水进入常规住宅、商业或工业燃气热水器之前预热水的能量回收器。能量回收器安装在分流器和热空气烟道之间的热水器的顶部上。能量回收器是双壁结构，其直径大于分流器和热空气烟道的直径，以允许热空气正常通过系统。自来水进入双壁结构内的管道并在被引导通过热水器之前被加热。管道可以由通过回转连接的多个直长段构成，或者可以处于单个直段的形式，该单个直段连接到由围绕能量回收器的轴线的经连接的弯曲段制成的盘管。冷凝收集器可以提供在分流器和能量回收器之间以收集可因冷却气体而形成的任何冷凝物，并且防止冷凝物落入热水器中，在热水器中冷凝物可以熄灭火焰。博恩斯和吉梅内斯均公开了回收能量，否则该能量将是加热系统中的废热。他们中没有一个公开利用一个或多个热泵的组合式热水和空气加热及冷却系统。因此，需要能够驾驭和利用从一个过程排放的能量的组合式热水和空气加热和冷却系统，由此使得可以经由作为例如在冷却中已经发生的操作的结果的能量传递来满足对热能的需求。
技术实现思路
本专利技术公开了一种组合式热水和空气加热及调节系统，包括：(a)第一热交换器6，包括入口、出口和第一流体移动器12，该入口适于接收流体供应80和再循环流82中的至少一个，该出口适于提供输出流和再循环流82中的至少一个，该第一流体移动器适于推动输出流和再循环流82；(b)热泵4，包括蒸发器22、冷凝器62、鼓风机24，鼓风机构造成抽吸蒸发器22周围的空气并将该空气冲击在蒸发器22上；(c)制冷塔回路60，具有第一端部、第二端部和流体导体以及第二流体移动器30，该第一端部构造成用于与冷凝器62进行热传递，该流体导体连接第一端部和第二端部，该第二流体移动器被构造成通过流体导体推动流体，其中，第二端部包括热传递盘管18、第一流动路径50、第二流动路径84、集水池14以及制冷塔鼓风机58，第一流动路径构造成流动通过该热传递盘管18，第二流动路径被构造成在热传递盘管18和第一热交换器6中的至少一个上流动，集水池用于接收第二流动路径84的流，制冷塔鼓风机适于增加在第一流动路径50和第二流动路径84中的至少一个与第一流动路径50和第二流动路径84中的至少一个的周围环境之间的热传递，以及增加第一流动路径50和第二流动路径84中的至少一个与第一热交换器6之间的热传递；(d)加热源44，适于加热第一热交换器6内的流体供应80和再循环流82中的至少一个；以及(e)第二热交换器26，适于引起流体导体的流体与流体供应80和再循环流82中的一个之间进行热传递，由此，如果需要水加热，则进行以下操作中的至少一个：打开加热源44并且打开第一流体移动器12，其中，酸性冷凝物形成在第一热交换器6和热传递盘管18的外表面上，使得外表面除垢；以及关闭加热源44、打开第二流体移动器30、打开第一流体移动器12并且打开热泵4；如果需要空气加热，则进行以下操作中的至少一个：打开加热源44、打开第一流体移动器12、打开第二流体移动器30并且打开热泵4；以及关闭加热源44、打开第一流体移动器12、打开第二流体移动器30打开热泵4并且打开制冷塔鼓风机58；如果需要空气冷却，则进行以下操作中的至少一个：关闭加热源44、打开第二流体移动器30、打开热泵4并且选择第一流动路径50和第二流体路径84中的至少一个；关闭加热源44、打开第二流体移动器30、打开热泵4、打开第一流体移动器12并且选择第一流动路径50和第二流动路径84中的至少一个；以及关闭热源44、打开第二流体移动器30、打开热泵4、打开第一流体移动器12、打开制冷塔鼓风机58并且选择第一流体路径50和第二流体路径84中的至少一个。在一个实施例中，第二热交换器26为板式热交换器。在一个实施例中，制冷塔回路60还包括第三流动路径54，第三流动路径构造成用于将制冷塔回路60连接到第一热交换器6的入口。在一个实施例中，集水池14还包括导流器风扇76，导流器风扇适于增强在集水池14中第二流动路径84的流的蒸发。本专利技术的目的在于提供作为单个单元的能够提供热水、空气加热和空气冷却的组合式系统，因此不需要多个设备，每个设备同时用于一个或多个功能，例如水加热、空气加热和空气冷却。本专利技术的另一个目的在于提供舒适设备，其能够双向热传递，因此能够有效地加热水和空气以及冷却空气。虽然可以存在本专利技术的许多实施例，但是每个实施例可以以任何组合满足前述列举的对象中的一个或多个。不意味着每个实施例将必然满足每个目标。因此，已经宽泛地概述了本专利技术的更重要特征，以便可以更好地理解其具体实施方式，以及可以更好地理解对本领域的贡献，当然存在本专利技术的附加特征，该特征将在本文中描述并且将形成本说明书的主题的一部分。附图说明为了获得本专利技术的上述和其他优点和目的的方式，将通过参考在附图中示出的本专利技术具体实施例来提供上面简要描述的本专利技术的更具体的描述。应当理解，这些附图仅描绘了本专利技术的典型实施例，因此不应被认为是对本专利技术范围的限制，将通过使用附图以附加的特性和细节描述和解释本专利技术，在附图中：图1是描绘本组合式热水、空气加热及调节系统的一个实施例的示图。图2是描绘本组合式热水、空气加热及调节系统的制冷塔的一个实施例的示图。图3是描绘本组合式热水、空气加热及调节系统的另一个实施例的示图。图3A是描绘本组合式热水、空气加热及调节系统的另一个实施例的示图。图4是描绘在冬季本系统的示例空气加热操作的框图。图5是描绘在夏季本系统的示例水加热操作的框图。图6是描绘在夏季本系统的另一示例操作的框图。图7是描绘在特定外部温度条件下本系统的示例操作的框图。图8是描绘在另一外部温度条件下本系统的示例操作的框图。图9是描绘在没有家用水流的情况下本系统的示例操作的框图。图10是描绘在有家用水流的情况下本系统的示例操作的框图。具体实施方式部件列表2——组合式热水、空气加热及调节系统4——热泵6——盘管热交换器(HEX)8——止回阀10——淋浴头12——流体移动器或泵14——集水池16——缓冲罐18——热传递盘管20——壁22——蒸发器24——鼓风机26——板式热交换器(PTHE)28——进水歧管30——流体移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合式热水和空气加热及调节系统2，包括：(a)第一热交换器6，所述第一热交换器包括入口、出口和第一流体移动器12，所述入口适于接收流体供应80和再循环流82中的至少一个，所述出口适于提供输出流和所述再循环流82中的至少一个，所述第一流体移动器适于推动所述输出流和所述再循环流；(b)热泵4，所述热泵包括蒸发器22、冷凝器62、鼓风机24，所述鼓风机构造成抽吸所述蒸发器22周围的空气并使所述空气冲击在所述蒸发器22上；(c)制冷塔回路60和集水池14，所述制冷塔回路构造成用于选择性地接收所述流体供应80的一部分，所述集水池构造成用于容纳所述制冷塔回路60的流出物；(d)制冷塔鼓风机58，所述制冷塔鼓风机适于增加处于所述第一热交换器6内的所述流体供应80和所述再循环流82中的至少一个与所述第一热交换器6的周围环境之间的热传递；(e)加热源44，所述加热源适于加热所述第一热交换器6内的所述流体供应80和所述再循环流82中的至少一个；以及(f)第二热交换器26，所述第二热交换器适于引起所述流体供应80和所述再循环流82中的一个与所述冷凝器62之间的热传递，由此，如果需要水加热，则进行以下操作中的至少一个：打开所述加热源44并且打开所述第一流体移动器12，其中，酸性冷凝物形成在所述第一热交换器6的外表面上，使得对所述外表面除垢；和关闭所述加热源44并且打开所述热泵4；如果需要空气加热，则进行以下操作中的至少一个：打开所述加热源44、打开所述第一流体移动器12并且打开所述热泵4；以及关闭所述加热源44、打开所述第一流体移动器12、打开所述热泵4并且打开所述制冷塔鼓风机58；如果需要空气冷却，则进行以下操作中的至少一个：关闭所述加热源44、打开所述热泵4；关闭所述加热源44、打开所述热泵4并且打开所述第一流体移动器12；以及关闭所述加热源44、打开所述热泵4、打开所述第一流体移动器12并且打开所述制冷塔鼓风机58。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.20 US 62/039,8941.一种组合式热水和空气加热及调节系统2，包括：(a)第一热交换器6，所述第一热交换器包括入口、出口和第一流体移动器12，所述入口适于接收流体供应80和再循环流82中的至少一个，所述出口适于提供输出流和所述再循环流82中的至少一个，所述第一流体移动器适于推动所述输出流和所述再循环流；(b)热泵4，所述热泵包括蒸发器22、冷凝器62、鼓风机24，所述鼓风机构造成抽吸所述蒸发器22周围的空气并使所述空气冲击在所述蒸发器22上；(c)制冷塔回路60和集水池14，所述制冷塔回路构造成用于选择性地接收所述流体供应80的一部分，所述集水池构造成用于容纳所述制冷塔回路60的流出物；(d)制冷塔鼓风机58，所述制冷塔鼓风机适于增加处于所述第一热交换器6内的所述流体供应80和所述再循环流82中的至少一个与所述第一热交换器6的周围环境之间的热传递；(e)加热源44，所述加热源适于加热所述第一热交换器6内的所述流体供应80和所述再循环流82中的至少一个；以及(f)第二热交换器26，所述第二热交换器适于引起所述流体供应80和所述再循环流82中的一个与所述冷凝器62之间的热传递，由此，如果需要水加热，则进行以下操作中的至少一个：打开所述加热源44并且打开所述第一流体移动器12，其中，酸性冷凝物形成在所述第一热交换器6的外表面上，使得对所述外表面除垢；和关闭所述加热源44并且打开所述热泵4；如果需要空气加热，则进行以下操作中的至少一个：打开所述加热源44、打开所述第一流体移动器12并且打开所述热泵4；以及关闭所述加热源44、打开所述第一流体移动器12、打开所述热泵4并且打开所述制冷塔鼓风机58；如果需要空气冷却，则进行以下操作中的至少一个：关闭所述加热源44、打开所述热泵4；关闭所述加热源44、打开所述热泵4并且打开所述第一流体移动器12；以及关闭所述加热源44、打开所述热泵4、打开所述第一流体移动器12并且打开所述制冷塔鼓风机58。2.根据权利要求1所述的组合式热水和空气加热及调节系统2，其中，所述集水池14还包括导流器风扇76，所述导流器风扇适于增强从所述制冷塔回路60收集在所述集水池14中的流的蒸发。3.一种组合式热水和空气加热及调节系统2，包括：(a)第一热交换器6，所述第一热交换器包括入口、出口和第一流体移动器12，所述入口适于接收流体供应80和再循环流82中的至少一个，所述出口适于提供输出流和所述再循环流中的至少一个，所述第一流体移动器适于推动所述输出流和所述再循环流；(b)热泵4，所述热泵包括蒸发器22、冷凝器62、鼓风机24和热传递盘管18，所述鼓风机构造成抽吸所述蒸发器22周围的空气并使所述空气冲击在所述蒸发器22上，所述热传递盘管连接至位于所述蒸发器22下游处的位置；(c)制冷塔回路60和集水池14，所述制冷塔回路构造成用于选择性地接收所述流体供应80的一部分，所述集水池构造成用于容纳所述制冷塔回路60的流出物；(d)制冷塔鼓风机58，所述制冷塔鼓风机适于增加处于所述第一热交换器6内的所述流体供应80和所述再循环流82中的至少一个与所述第一热交换器6的周围环境之间的热传递，以及增加处于所述热传递盘管18内的流体和所述热传递盘管18的周围环境之间的热传递；(e)加热源44，所述加热源适于加热所述第一热交换器6内的所述流体供应80和所述热传递盘管18内的所述流体中的至少一个；和(f)第二热交换器26，所述第二热交换器适于引起所述流体供应80和所述再循环流82中的一个与所述冷凝器62之间的热传递，由此，如果需要水加热，则进行以下操作中的至少一个：打开所述加热源44并且打开所述第一流体移动器12，其中，酸性冷凝物形成在所述第一热交换器6和所述热传递盘管18的外表面上，使得对所述外表面除垢；以及关闭所述加热源44并且打开所述热泵4；如果需要空气加热，则进行以下操作中的至少一个：打开所述加热源44、打开所述第一流体移动器12并且打开所述热泵4；以及关闭所述加热源44、打开所述第一流体移动器12、打开所述热泵4并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯里达尔·德瓦斯加马尼，斯瓦普瑞萨德·阿卡萨姆，
申请(专利权)人：智能热绿色科技股份有限公司，斯里达尔·德瓦斯加马尼，斯瓦普瑞萨德·阿卡萨姆，
类型：发明
国别省市：美国,US