本實用新型涉及機械領(lǐng)域，具體而言，涉及一種一體機及熱交換系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，能源和環(huán)境的問題也日益突出，人們也越來越注重對國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域節(jié)能減排技術(shù)的研究。

空調(diào)器是目前家庭中普遍使用的設(shè)備。就目前的分散式空調(diào)器(為敘述方便，本實用新型簡稱分體空調(diào)器)而言，夏季室外機排放大量的熱，這些熱量沒有得到利用，造成能源浪費的同時也加劇了地球的溫室效應。冬季空調(diào)器需要消耗大量的電來供熱，消耗電量大。此外，由于冬季室外溫度低，因而其換熱效率較低也造成了能源浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種一體機及熱交換系統(tǒng)，其旨在改善現(xiàn)有的空調(diào)器排放的熱量沒有得到充分的利用的問題。

本實用新型提供一種技術(shù)方案：

一種一體機，其包括熱水器、用于以水作為換熱介質(zhì)與空調(diào)器室外機的熱交換器進行熱交換的循環(huán)水箱。熱交換器安裝于循環(huán)水箱內(nèi)，循環(huán)水箱通過送水器與熱水器連接。熱水器設(shè)置有用于與自來水管道連接的第一閘閥，循環(huán)水箱設(shè)置有用于與自來水管道連接的第二閘閥。送水器具有將循環(huán)水箱中被加熱的水輸送至熱水器或?qū)崴髦械乃斔椭裂h(huán)水箱中的一種或兩種工作模式。

在本實用新型較佳的實施例中，上述送水器被配置為將循環(huán)水箱中被加熱的水輸送至熱水器，熱水器還通過設(shè)置有熱水調(diào)節(jié)閥的熱水輸送管道與循環(huán)水箱連接，并通過熱水輸送管道將熱水器中的水輸送至循環(huán)水箱。

在本實用新型較佳的實施例中，上述熱水輸送管道套設(shè)有保溫層。

在本實用新型較佳的實施例中，上述循環(huán)水箱設(shè)置有用于與空調(diào)器室內(nèi)機的冷凝水管連接的接頭。

在本實用新型較佳的實施例中，上述一體機還包括控制裝置，控制裝置包括用于檢測熱水器水溫與水位的第一傳感器、用于檢測循環(huán)水箱水溫與水位的第二傳感器。

在本實用新型較佳的實施例中，上述控制裝置還包括控制器，控制器與第一傳感器、第二傳感器匹配連接，并根據(jù)第一傳感器和第二傳感器的檢測值調(diào)節(jié)第一閘閥、第二閘閥、送水器、熱水調(diào)節(jié)閥中一個或多個。

在本實用新型較佳的實施例中，上述一體機還包括用于顯示熱水器的水溫與水位的顯示屏、循環(huán)水箱的水溫與水位的顯示屏，顯示屏與控制器配合連接。

在本實用新型較佳的實施例中，上述第一閘閥包括電磁閥、分別安裝于電磁閥上下游的兩個截止閥，第二閘閥包括電磁閥、分別安裝于電磁閥上下游的兩個截止閥。

在本實用新型較佳的實施例中，上述循環(huán)水箱配置有循環(huán)泵、與循環(huán)泵匹配連接的循環(huán)管道，循環(huán)水箱內(nèi)還安裝有用于噴淋熱交換器的噴淋管及噴淋頭，噴淋管與循環(huán)管道連接。

一種熱交換系統(tǒng)，其包括上述的一體機。

本實用新型實施例提供的一體機及熱交換系統(tǒng)的有益效果是：通過空調(diào)器與熱水器的聯(lián)合應用，回收空調(diào)器排放到大氣中的熱能，利用該熱能對熱水器的進水預熱，這樣既達到節(jié)省能源的目的，又降低因廢熱排放而造成的溫室效應。將空調(diào)器室外機由現(xiàn)有的風冷改為水冷，提高熱的傳導系數(shù)，增大傳熱效率的同時節(jié)約用電。此外，冬天采用熱水器中熱水作為空調(diào)器的熱交換器的換熱介質(zhì)，提高空調(diào)器熱效率，降低空調(diào)器的耗電量?；厥绽每照{(diào)器室內(nèi)機的凝結(jié)水，節(jié)約資源的同時減少凝結(jié)水對環(huán)境的污染與影響。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本實用新型實施例一提供的一體機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例二提供的一體機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實施例二提供的控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型實施例二提供循環(huán)水箱的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標：100-一體機；200-一體機；101-空調(diào)器；110-熱水器；111-電熱盤管；112-熱水閥；113-第一閘閥；114-電熱套筒；120-室外機；121-室內(nèi)機；122-冷凝水管；123-熱交換器；130-循環(huán)水箱；131-第二閘閥；132-自來水泵；133-熱水泵；134-熱水調(diào)節(jié)閥；135-熱水輸送管道；201-噴淋管；202-循環(huán)水泵；210-第一傳感器；220-PLC控制器；230-第二傳感器。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該實用新型產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，或者是本領(lǐng)域技術(shù)人員慣常理解的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設(shè)備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

實施例一

請參閱圖1，本實施例提供了一種一體機100，具體地，一體機100將熱水器110與分體式的空調(diào)器101連接配合使用。一體機100包括空調(diào)器101、熱水器110、循環(huán)水箱130?？照{(diào)器101包括室外機120、室內(nèi)機121。室外機120與室內(nèi)機121配合使用，室外機120的熱交換器123設(shè)置于循環(huán)水箱130內(nèi)。

循環(huán)水箱130配置有送水器(圖中未示出)以及循環(huán)水箱130與熱水器110之間的送水管路，循環(huán)水箱130通過送水器與熱水器110連接。

送水器具有多個工作模式。例如，送水器將循環(huán)水箱130中的水輸送至熱水器110；送水器將熱水器110中被加熱的熱水輸送至循環(huán)水箱130。此外，送水器還可以可雙向輸送水，即送水器可選擇地將熱水器110中的熱水輸送至循環(huán)水箱130或?qū)⒀h(huán)水箱130中的水輸送至熱水器110。例如：送水器將熱水器110中的熱水輸送至循環(huán)水箱130，為設(shè)置于循環(huán)水箱130內(nèi)熱交換器123供熱，與熱交換器123交換后的低溫水再通過送水器輸送至熱水器110內(nèi)。

具體地，循環(huán)水箱130的補水端通過第二閘閥131及自來水泵132與自來水管連接。在本實施例中，送水器將循環(huán)水箱130內(nèi)被加熱的水輸送至熱水器110。具體地，送水器為熱水泵133，循環(huán)水箱130的出水端通過熱水泵133與熱水器110連接。夏季，自來水管道內(nèi)的常溫水通過第二閘閥131或自來水泵132輸送至循環(huán)水箱130內(nèi)，常溫水與室外機120的熱交換器123進行換熱得到溫度較高的預熱水。預熱水從循環(huán)水箱130的出水端通過熱水泵133輸送至熱水器110。相應的，熱交換器123與常溫水進行換熱，將室外機120高溫制冷劑氣體還原為常溫液體輸送至室內(nèi)機121。

在本實用新型中，熱交換器123以水為熱交換介質(zhì)進行熱交換。相比于現(xiàn)有的以空氣為熱交換介質(zhì)，熱交換器123換熱效率更高，相同的熱負荷，其換熱面積更小，節(jié)約室外機120金屬耗材消耗量和其占用空間，即節(jié)省了資源。

室內(nèi)機121在運行過程中將室內(nèi)的水蒸氣凝結(jié)為水滴，為了減少資源浪費，以及避免水滴對墻體及環(huán)境的破壞。在本實施例中，室內(nèi)機121通過冷凝水管122與循環(huán)水箱130連通，冷凝水管122將室內(nèi)機121凝結(jié)的水滴輸送至循環(huán)水箱130。

在本實施例中，循環(huán)水箱130為一個帶有補水端通孔、出水端通孔的箱體。為了降低熱量損失，增大其保溫效果，循環(huán)水箱130由保溫材料制成，或者在循環(huán)水箱130的外壁涂一層保溫材料，例如硅酸鋁保溫材料。此外，為了增加安裝于循環(huán)水箱130的熱交換器123的換熱效率，增加平均傳熱溫差。循環(huán)水箱130的補水端設(shè)置于靠近循環(huán)水箱130箱底的側(cè)壁，循環(huán)水箱130的出水端設(shè)置于靠近循環(huán)水箱130箱頂?shù)膫?cè)壁。

在本實用新型的其他實施例中，循環(huán)水箱130也可以根據(jù)熱交換器123的形狀及大小設(shè)置成其他形狀，例如圓柱形。

經(jīng)過循環(huán)水箱130預熱之后的預熱水進入熱水器110，經(jīng)過熱水器110加熱之后輸出。熱水閥112控制熱水器110是否輸出熱水、以及輸出熱水的量。

自來水管也可以直接通過第一閘閥113與熱水器110連接，在不使用空調(diào)器101時，或者空調(diào)器101的換熱足夠時，可以視熱水器110內(nèi)的儲水量調(diào)節(jié)第一閘閥113控制輸送至熱水器110的自來水量。

在本實施例中，熱水器110為電熱水器，熱水器110內(nèi)還設(shè)置有電熱盤管111。在本實用新型的其他實施例中，熱水器110也可以設(shè)置為太陽能熱水器或者天然氣熱水器。

一體機100的主要優(yōu)點在于：將空調(diào)器101的由現(xiàn)有技術(shù)中的風冷改為水冷，增大制冷系數(shù)，提高制冷效率。此外，將空調(diào)器101的熱量通過循環(huán)水箱130內(nèi)的儲存的水收集之后再利用，對廢熱回收利用，節(jié)約用電的同時，減小溫室效應。此外，一體機100還將空調(diào)器101的室內(nèi)機121產(chǎn)生的凝結(jié)水再次回收利用，節(jié)省資源的同時減少環(huán)境污染。

實施例二

請參閱圖2，本實施例提供了一種一體機200。一體機200與實施例一提供的一體機100主要區(qū)別在于：一體機200還包括控制裝置(圖未標)?？刂蒲b置包括第一傳感器210、PLC控制器220。第一傳感器210與熱水器110匹配連接，用于檢測熱水器110的水位及水溫。在本實施例中，第一傳感器210配置有熱電阻溫度傳感器及水位傳感器。在本實用新型的其他實施例中，溫度傳感器也可以采用熱電偶溫度傳感器。

請參閱圖2、圖3，PLC控制器220與第一傳感器210電連接，PLC控制器220還與第一閘閥113、電熱盤管111的電源電連接。第一傳感器210將檢測到的熱水器110的水溫與水位信號傳遞至PLC控制器220，PLC控制器220根據(jù)上述信號調(diào)節(jié)第一閘閥113的開度，進而調(diào)節(jié)熱水器110的水位。PLC控制器220根據(jù)上述信號調(diào)節(jié)電熱盤管111的電源開關(guān)，進而調(diào)節(jié)熱水器110內(nèi)水的溫度。

上述控制裝置還包括相互匹配連接的第二傳感器230與循環(huán)水箱130。第二傳感器230與PLC控制器220電連接。第二傳感器230配置有熱電阻溫度傳感器及水位傳感器，用于檢測循環(huán)水箱130的水溫與水位，并將其信號傳遞至PLC控制器220。

承上所述，PLC控制器220還與第二閘閥131電連接。PLC控制器220根據(jù)第二傳感器230檢測到的信號調(diào)節(jié)第二閘閥131的開度，進而調(diào)節(jié)循環(huán)水箱130的水位與水溫。

需要說明的是，在其他實施例中，控制裝置可以只設(shè)置第二傳感器230與第一傳感器210，通過第二傳感器230與第一傳感器210反饋的值手動調(diào)節(jié)第二閘閥131、第一閘閥113以及電熱盤管111的電源等。

在本實施例中，還設(shè)置有與PLC控制器220配合連接的顯示屏，通過在顯示屏操作調(diào)控熱水器110內(nèi)的水位、水溫，空調(diào)器101的水溫等，實現(xiàn)遠程控制。

在本實施例中，第一閘閥113為電磁閥。為了在更換或者維修電磁閥時，防止電磁閥上下游管道內(nèi)的水泄漏，在該電磁閥的上游、下游分別設(shè)置有球閥，在本實用新型的其他實施例中，電磁閥的上下游也可以設(shè)置截止閥、蝶閥等。相應地，第二閘閥131為電磁閥，在該電磁閥的上游、下游分別設(shè)置有截止閥或蝶閥、球閥等。

需要說明的是，在本實用新型的其他實施例中，PLC控制器220也可以設(shè)置為其他控制器，例如微程序控制器，單片機(MCU)。

本實施例提供的一體機200與實施例一提供的一體機100的特征還在于循環(huán)水箱130。

圖4示出了本實施例循環(huán)水箱130的結(jié)構(gòu)示意圖。請參閱圖4，熱交換器123設(shè)置于循環(huán)水箱130內(nèi)。循環(huán)水箱130內(nèi)還設(shè)置有噴淋管201和噴淋頭、以及與噴淋管201連接的循環(huán)水泵202。具體地，本實施例采用對熱交換器123噴淋水的方式進行換熱。為了增大熱交換器123與水的接觸面積，增加換熱效率，噴淋管201可以呈多級交錯設(shè)置。

循環(huán)水箱130內(nèi)的水與熱交換器123換熱達到一定溫度后，可以通過熱水泵133泵送至熱水器110內(nèi)。

請再次參閱圖2，為了防止冬季由于氣溫過低將水管凍結(jié)，在本實施例中，熱水器110與熱水閥112連接的輸送管道套設(shè)有保溫層，例如石棉層。在本實施例中，上述輸送管道上套設(shè)有電熱套筒114，且電熱套筒114與PLC控制器220電連接，通過PLC控制器220控制電熱套筒114的電源開關(guān)，對水管預熱，將水管內(nèi)的冰解凍。

一體機200與實施例一提供的一體機100區(qū)別還在于：在本實施例中，送水器將熱水器110內(nèi)的水輸入循環(huán)水箱130，此外，循環(huán)水箱130內(nèi)被加熱的水也可通過送水器輸入熱水器110。具體地，送水器還包括熱水輸送管道135與熱水調(diào)節(jié)閥134，熱水器110通過熱水輸送管道135與熱水調(diào)節(jié)閥134、循環(huán)水箱130連接。

冬季，空調(diào)器101的室外機120內(nèi)的熱交換器123與循環(huán)水箱130內(nèi)的水進行熱交換?？照{(diào)器101將溫度較高的制冷劑氣體通過室內(nèi)機121與室內(nèi)空氣熱交換，被加熱空氣送至室內(nèi)供暖。在本實施例中，打開熱水調(diào)節(jié)閥134，將熱水器110內(nèi)的熱水通過熱水輸送管道135輸送至循環(huán)水箱130。循環(huán)水箱130與熱交換器123進行熱交換。具體地，設(shè)置于熱交換器123內(nèi)的制冷劑吸收熱水的熱量，使其蒸發(fā)溫度提升，增大空調(diào)器101的供熱系數(shù)，進而增大供熱效率，節(jié)省電能。需要說明的是，在本實施例中，發(fā)明人就熱水器110的安裝高度比循環(huán)水箱130的安裝高度高的考慮，熱水器110內(nèi)的熱水通過重力勢能的變化，直接流入循環(huán)水箱130內(nèi)。

在本實用新型的其他實施例中，可以視熱水器110、循環(huán)水箱130的安裝高度，還可以通過在熱水輸送管道135安裝泵，將熱水器110內(nèi)的熱水輸送至循環(huán)水箱130。

在本實施例中，熱水輸送管道135與熱水泵133所在的管道相對獨立設(shè)置。在本實用新型的其他實施例中，熱水輸送管道135可以通過三通閥門連通熱水泵133的入口端與出口端，在節(jié)約空間的同時節(jié)約管材。

一體機200除了具有一體機100的優(yōu)點外，其優(yōu)點還包括：增加PLC控制器220，實現(xiàn)對一體機200的自動化控制。設(shè)置熱水調(diào)節(jié)閥134及熱水輸送管道135，冬季使用空調(diào)器101時，增加空調(diào)器101的換熱效率，減小空調(diào)器101的用電量。

將空調(diào)器101的由現(xiàn)有技術(shù)中的風冷改為水冷，增大制冷系數(shù)，提高制冷效率。此外，將空調(diào)器101的熱量通過循環(huán)水箱130內(nèi)的儲存的熱水收集之后再利用，避免資源浪費。

對本實施例提供的一體機200以及以海信KFR-350/W空調(diào)(Qo＝3.5KW，Pi＝1.5KW，t_c＝40℃)在相同熱負荷時換熱面積的計算分析，計算結(jié)果見表1。

熱交換器123的熱負荷：Qc＝Qo+Pi

式中：Qc—冷凝器熱負荷(KW)；Qo—壓縮機在計算工況時的制冷量(KW)；Pi--壓縮機在計算工況時的指示功率(KW)。

平均傳熱溫差：△tm＝(t₂-t₁)/ln〔(t_c-t₁)/(t_c-t₂)〕

式中：△tm—對數(shù)平均溫度(℃)；t_c—冷凝溫度(℃)；t₁—冷卻水進口溫度(℃)；t₂—冷卻水出口溫度(℃)。

熱交換器123的傳熱面積：A＝Qc/(K·△tm)

式中：K—傳熱系數(shù)W/(m²·K)

表1

表1中，風冷表示采用風冷換熱的現(xiàn)有技術(shù)(海信KFR-350/W空調(diào))的計算值；水冷表示采用水進行熱交換的空調(diào)器的相關(guān)計算值，即本實施例提供的一體機200。

通過表1中的數(shù)據(jù)可知，根據(jù)傳熱理論，與現(xiàn)有的熱水器相比：一體機200將提高傳熱效果，在相同熱負荷值下，采用水冷將很大程度的減小換熱面積；降低空調(diào)器101的成本，節(jié)省金屬耗材。

對本實施例提供的一體機200、海信KFR-350/W空調(diào)(Qo＝3.5KW，Pi＝1.5KW，t_c＝40℃)進行冬季、夏季制冷(熱)系數(shù)進行計算，結(jié)果如表2。

表2

由表2中數(shù)據(jù)可知，夏季，一體機200的空調(diào)器101采用水冷進行冷卻，降低冷凝溫度，提高制冷效果，提高壓縮機制冷系數(shù)。一體機200節(jié)約用電35％左右。

冬季，一體機200采用熱水器110提供的熱水作為循環(huán)介質(zhì)，提高蒸發(fā)溫度，減少耗電量，提高供熱系數(shù)。此外，還減少空調(diào)器101因頻繁起動而增加的耗電量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，節(jié)約用電23％左右。

本實施例中，基于使用的便利性等需求，采用控制器對各相關(guān)設(shè)備進行控制，可以理解的是，在本實用新型的其他實施例中，也可以采用手動控制的方式對各閥門等設(shè)備進行控制，即，一體機200也可以不設(shè)置控制器。

本實用新型還提供一種熱交換系統(tǒng)，其包括上述的一體機200。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。