利用空調(diào)單元或水泵預加熱水的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]已經(jīng)提出了用于使用來自空調(diào)設(shè)備的制冷劑預先加熱熱水器水箱中的水的多種設(shè)備和方法，所述空調(diào)設(shè)備例如是具有不可逆制冷劑回路的空調(diào)機或具有可逆制冷劑回路的熱栗。然而，這些先前提出的設(shè)備和方法經(jīng)常被證實就應用于多種用途而言不合人意的復雜并且價格昂貴。期望的是提供這樣的設(shè)備和方法，所述設(shè)備和方法有效利用空調(diào)設(shè)備的制冷劑的熱量來預熱水。這是本發(fā)明的主要目的。
【附圖說明】
[0002]圖1是采用了本發(fā)明的原理的空調(diào)機/熱水器回路的示意圖，其中，空調(diào)機僅提供被調(diào)節(jié)空間的空氣冷卻；
[0003]圖2是與圖1類似的示意圖，但是其中空調(diào)機處于其空氣冷卻模式而且還將制冷劑的熱量提供給單個熱水器；
[0004]圖3是與圖2類似的示意圖，但是其中空調(diào)機將制冷劑的熱量提供給兩個熱水器水箱布置方案中的熱水器水箱中的一個；
[0005]圖4是采用了本發(fā)明的原理的熱栗/熱水器回路的示意圖，其中，熱栗處于其空氣冷卻模式；
[0006]圖5是與圖4類似的示意圖，但是其中熱栗處于其空氣冷卻模式而且還將制冷劑的熱量提供給熱水器；
[0007]圖6是與圖4類似的示意圖，但是其中熱栗處于其空氣加熱模式而沒有將制冷劑的熱量提供給熱水器；和
[0008]圖7是與圖4類似的示意圖，但是其中熱栗處于其空氣加熱模式而且還將制冷劑的熱量提供給熱水器。
【具體實施方式】
[0009]當在此使用時，術(shù)語“空調(diào)設(shè)備”包含這樣的設(shè)備，所述設(shè)備可用于改變輸送到被調(diào)節(jié)空間的空氣的溫度，并且具有相關(guān)的制冷劑回路。因此，“空調(diào)設(shè)備”可以包括:(1)空調(diào)單元(或者“空調(diào)機”)，所述空調(diào)單元具有不可逆(non-reversible)制冷劑回路，所述不可逆制冷劑回路可以用于冷卻輸送到被調(diào)節(jié)空間的空氣；或者(2)熱栗，所述熱栗具有可逆(reversible)制冷劑回路，所述可逆制冷劑回路可以用于加熱或者冷卻輸送到被調(diào)節(jié)空間的空氣。
[0010]典型的住宅空調(diào)設(shè)備從房間移除熱量并且將移除的熱量轉(zhuǎn)移到房間外的環(huán)境。在實施本發(fā)明的原理的過程中，可以捕獲所述熱量的一部分并且使用所捕獲的熱量來預加熱家庭熱水器中的水至低于熱水器的調(diào)定點溫度的溫度。熱水器中的電氣元件(多個電氣元件)或者煤氣燃燒器提供額外的熱量，以便使得水溫升高至熱水器的調(diào)定點溫度。處于加熱或者冷卻模式的熱栗還可以根據(jù)本發(fā)明的原理來預加熱熱水器中的水。
[0011]圖1和圖2中示意性示出了采用本發(fā)明的原理的空調(diào)機/熱水器回路10，所述空調(diào)機/熱水器回路10包括:(1)空調(diào)機12，所述空調(diào)機12具有室外冷凝單元14和室內(nèi)盤管單元16 ;和(2)相聯(lián)的熱水器18，所述熱水器18代表性地可以是煤氣式熱水器或者電熱水器。在圖1中，空調(diào)機12處于僅空氣冷卻模式，并且在圖2中，空調(diào)機12處于空氣冷卻模式，并且還向熱水器18提供補充的基于制冷劑的熱量?？照{(diào)機/熱水器回路10的各個功能均由示意性示出的電子控制單元20(僅在圖1中示出)控制，所述電子控制單元20操作整個回路10的后續(xù)描述的多個部件。
[0012]首先參照圖1，室外冷凝單元14包括冷凝器盤管22和相關(guān)的冷凝器風扇24以及壓縮機26。冷凝器盤管22和壓縮機26如圖所示通過制冷劑管道回路28聯(lián)接到室內(nèi)單元蒸發(fā)器盤管34和導熱制冷劑管，所述制冷劑管道回路28具有抽吸和液體管路部分30和32，所述導熱制冷劑管圍繞熱水器18的金屬水箱部分36螺旋地纏繞，并且用作熱水器18的制冷劑至水箱水的換熱器38。
[0013]可操作地連結(jié)到電子控制系統(tǒng)20的是:(1)電子控制的調(diào)節(jié)閥40，所述電子控制的調(diào)節(jié)閥40具有相聯(lián)的制冷劑溫度傳感器42，所述制冷劑溫度傳感器42如圖所示安裝在冷凝單元14中的制冷劑管道回路28中；(2)電子控制的調(diào)節(jié)閥44和相關(guān)的制冷劑溫度傳感器46，所述相關(guān)的制冷劑溫度傳感器46如圖所示安裝在制冷劑管道回路28中且毗鄰盤管換熱器38的制冷劑入口 48 ;以及(3)常開螺線管閥50，所述常開螺線管閥50安裝在換熱器入口 48和換熱器制冷劑出口 52之間的制冷劑旁路32a中。如圖1所示，待加熱的水經(jīng)由進水管54流入到熱水器水箱36中，并且響應于對加熱的水的需求，水被經(jīng)由熱水供應管56從水箱36排出。
[0014]仍然參照圖1，在空調(diào)機12處于它的僅空氣冷卻模式并且熱水器18不需要將制冷劑熱量經(jīng)由換熱器38傳遞到其水箱36中的水的情況下，氣態(tài)制冷劑被從蒸發(fā)器盤管34經(jīng)由抽吸管路30傳遞到壓縮機26，其中，壓縮機26致使熱的制冷劑液體流經(jīng)冷凝器盤管22并且被冷凝器盤管22冷卻。電子控制系統(tǒng)20保持螺線管閥50處于其常開位置，并且保持調(diào)節(jié)閥40、44處于閉合位置，使得離開冷凝器盤管22的液體流經(jīng)打開的螺線管閥50，繞過熱水器換熱器38，并且經(jīng)由管道部分32流經(jīng)膨脹閥58，然后進入并經(jīng)過蒸發(fā)器盤管34。從蒸發(fā)器盤管34排出的經(jīng)過冷卻的氣態(tài)制冷劑隨后經(jīng)由抽吸管路30返回到壓縮機26。流過蒸發(fā)器盤管34的空氣(未示出)被冷卻，并且流至由空調(diào)機12服務的被調(diào)節(jié)空間。
[0015]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，當熱水器18需要制冷劑熱量(由水箱36的底部部分中的未示出的溫度傳感器判定)時，控制系統(tǒng)20(圖1)適當?shù)卦O(shè)定與其相連的上述多個閥40、44、50的位置，以便致使經(jīng)過管道回路28的熱的制冷劑的一部分經(jīng)過換熱器38，由此在所述熱的制冷劑的一部分與離開閥50并且繞過換熱器38的熱的制冷劑匯合以便與之一起流到蒸發(fā)器盤管34之前，將制冷劑熱量轉(zhuǎn)移到熱水器水箱36中的水。當控制系統(tǒng)20檢測到熱水器18不再需要制冷劑熱量時，控制系統(tǒng)20使空調(diào)機12恢復成其圖1的空氣冷卻模式，在所述空氣冷卻模式中，流經(jīng)管道回路28的所有制冷劑均繞過用于附加的電或者煤氣式熱水器18a的熱水器盤管換熱器28。
[0016]圖3中示意性示出的整個空調(diào)機/熱水器回路10a除了以下區(qū)別之外與先前描述的空調(diào)機/熱水器回路10相同:(1)附加的熱水器18a與先前描述的熱水器18串聯(lián)，使得經(jīng)由管56離開熱水器18的水流經(jīng)附加的換熱器18a，然后通過熱水出水管56a從附加的換熱器18a排出，所述附加的熱水器18a具有與其相聯(lián)的電或者煤氣加熱設(shè)備，但是沒有相聯(lián)的盤管式的制冷劑至水的換熱器；和(2)熱水器18沒有電或者煤氣加熱器，而是僅經(jīng)由其管道換熱器部分38接收制冷劑的熱量，由此該熱水器18僅用作水預熱裝置。
[0017]這種兩個水箱的構(gòu)造允許在空調(diào)單元12 (或者在此稍后描述的熱栗)在很少需要或者不需要熱水期間運行時存儲熱水，由此在需要大量熱水期間提供了額外的低成本熱水容量。與先前描述的單水箱布置方案相比，這也提高了空調(diào)單元或者熱栗的效率，原因在于，在很少需要或者不需要熱水期間，預熱器水箱18中的水的溫度通常低于主水箱18a中的水的溫度。
[0018]圖4至7中示意性示出了熱栗/熱水器回路60，所述熱栗/熱水器回路60采用了本發(fā)明的原理，并且包括:(1)熱栗62，所述熱栗62具有室外單元64和室內(nèi)盤管單元66 ;和
(2)相聯(lián)的熱水器68，所述相聯(lián)的熱水器68代表性地可以是煤氣式或者電熱水器。在圖4中，熱栗62處于僅空氣冷卻模式。在圖5中，熱栗62處于空氣冷卻模式，并且還向熱水器68提供補充的基于制冷劑的水預熱。在圖6中，熱栗62處于僅空氣加熱模式。在圖7中，熱栗62處于空氣加熱模式，并且還向熱水器68提供了補充的基于制冷劑的水預熱。由示意性示出的電子控制電路70 (僅在圖4中示出)控制熱栗/熱水器60的各種功能，所述電子控制電路70操作回路60的各種后續(xù)描述的部件。
[0019]如圖4至7所示，室外單元64包括冷凝器盤管72及相聯(lián)的風扇74、以及壓縮機76。冷凝器盤管72和壓縮機76如圖所示通過制冷劑管道回路78聯(lián)接到室內(nèi)單元蒸發(fā)器盤管84和導熱銅管，所述制冷劑管道回路78具