适用于别墅建筑的中水热能回收及回用一体化设备 【技术领域】
本发明涉及一种中水热能回收及回用一体化设备。背景技术 别墅建筑生活质量较高， 需要较好的控制室内热舒适环境。 生活热水、 自来水的用 量很大， 且房子周围一般需要绿化， 户均用水量是公寓式住宅的两到三倍。
现有的别墅建筑分别采用不同的设备来供热、 制冷和提供生活热水， 例如小型燃 气炉提供室内采暖， 风冷冷风机组提供制冷， 电热水器提供生活热水。单一设备效率虽高， 但总体能效比较低。 此外， 生活热水用后的废热白白浪费掉， 有些经过简单水处理之后可以 用来绿化和冲厕的中水也没有回收， 这加大了别墅建筑的运行能耗和资源消耗。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于别墅建筑的中水热能回收及回用一体化设备， 以 解决别墅建筑分别采用不同的设备来供热、 制冷和提供生活热水存在总体能效低、 生活热 水用后废热不能利用、 加大了别墅建筑的运行能耗和资源消耗的问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案有两个， 分别是 ： 方案一 ： 本发明的适用于别墅建筑的中水热能回收及回用一体化设备为并联空气的 中水热能回收及回用一体化设备， 所述并联空气的中水热能回收及回用一体化设备由涡旋 压缩机、 卫生热水换热器、 四通换向阀、 板式换热器、 室外空气换热器、 双向节流阀、 室内空 气换热器、 第一气液分流器、 卫生热水水箱、 卫生热水泵、 中水循环泵、 多功能中水热能回收 及回用水箱、 第一电磁阀、 第二电磁阀、 第三电磁阀、 第四电磁阀、 第五电磁阀、 第一启闭阀、 第二启闭阀、 第一管路、 第二管路、 第三管路、 第四管路、 第五管路和第六管路组成 ； 室外空 气换热器和板式换热器二者并联设置， 涡旋压缩机的输出端与卫生热水换热器的两个输入 端的其中一个连通， 卫生热水换热器的两个输出端的其中一个与四通换向阀的第一通口连 通， 四通换向阀的第三通口与第一气液分流器的输入端连通， 第一气液分流器的输出端与 涡旋压缩机的输入端连通， 四通换向阀的第二通口通过第一管路与板式换热器的两个输出 端的其中一个连通， 四通换向阀的第四通口通过第二管路与室内空气换热器的输入端连 通， 室内空气换热器的输出端通过第三管路与板式换热器的两个输入端的其中一个连通， 板式换热器的两个输出端的剩余一个通过中水循环泵与多功能中水热能回收及回用水箱 的中水换热盘管的入水口端连通， 多功能中水热能回收及回用水箱的中水换热盘管的出水 口端与板式换热器的两个输入端的剩余一个连通， 室外空气换热器的输出端通过第四管路 与第一管路连通， 室外空气换热器的输入端通过第五管路与第三管路连通， 第六管路的两 端靠近室内空气换热器的输入端和输出端设置， 且第六管路的两端分别与第二管路和第三 管路连通， 第六管路上安装有第三电磁阀， 第二电磁阀安装在第二管路上且位于第六管路 与室内空气换热器的输入端之间， 第一电磁阀安装在第三管路上且位于室内空气换热器的 输出端与第六管路之间， 第三管路上安装有双向节流阀， 且双向节流阀位于第五管路与第六管路之间， 第四管路上安装有第四电磁阀， 第五管路上安装有第五电磁阀， 第一启闭阀安 装在第一管路上且位于板式换热器与第四管路之间， 第二启闭阀安装在第三管路上且位于 板式换热器与第五管路之间， 卫生热水水箱的出水口通过卫生热水泵与卫生热水换热器的 两个输入端的剩余一个连通， 热水换热器的两个输出端的剩余一个与卫生热水水箱的入水 口连通， 多功能中水热能回收及回用水箱的绿化用水喷头设置在多功能中水热能回收及回 用水箱的外面。
方案二 ： 本发明的适用于别墅建筑的中水热能回收及回用一体化设备为串联空气 的中水热能回收及回用一体化设备， 所述串联空气的中水热能回收及回用一体化设备由涡 旋压缩机、 卫生热水换热器、 四通换向阀、 板式换热器、 室外空气换热器、 双向节流阀、 室内 空气换热器、 第一气液分流器、 卫生热水水箱、 卫生热水泵、 中水循环泵、 多功能中水热能回 收及回用水箱、 第二气液分流器、 第一电磁阀、 第二电磁阀、 第三电磁阀、 第四电磁阀、 第五 电磁阀、 第六电磁阀、 第七电磁阀、 第八电磁阀、 第九电磁阀、 第一启闭阀、 第二启闭阀、 第一 管路、 第二管路、 第三管路、 第六管路、 第七管路、 第八管路、 第九管路和第十管路组成 ； 室 外空气换热器和板式换热器二者串联设置， 涡旋压缩机的输出端与卫生热水换热器的两个 输入端的其中一个连通， 卫生热水换热器的两个输出端的其中一个与四通换向阀的第一通 口连通， 四通换向阀的第三通口与第一气液分流器的输入端连通， 第一气液分流器的输出 端通过第八管路与第二气液分流器的两个输入端的其中一个连通， 第八管路通过第九管路 与涡旋压缩机的输入端连通， 四通换向阀的第二通口通过第一管路与板式换热器的两个输 出端的其中一个连通， 四通换向阀的第四通口通过第二管路与室内空气换热器的输入端连 通， 室内空气换热器的输出端通过第三管路与板式换热器的两个输入端的其中一个连通， 板式换热器的两个输出端的剩余一个通过中水循环泵与多功能中水热能回收及回用水箱 的中水换热盘管的入水口端连通， 多功能中水热能回收及回用水箱的中水换热盘管的出水 口端与板式换热器的两个输入端的剩余一个连通， 室外空气换热器安装在第三管路上， 第 三管路上安装有双向节流阀， 第七管路的一端设置在室外空气换热器的输入端与双向节流 阀之间且与第三管路连通， 第七管路的另一端与第二气液分流器的两个输入端的剩余一个 连通， 第十管路的一端靠近室外空气换热器的输出端设置并与第三管路连通， 第十管路的 另一端与第二气液分流器的输出端连通， 第六管路的两端靠近室内空气换热器的输入端和 输出端设置， 且第六管路的两端分别与第二管路与第三管路连通， 第六管路上安装有第三 电磁阀， 第二电磁阀安装在第二管路上且位于第六管路与室内空气换热器的输入端之间， 第一电磁阀安装在第三管路上且位于室内空气换热器的输出端与第六管路之间， 第三管路 上安装有第四电磁阀和第五电磁阀， 且第四电磁阀位于室外空气换热器的输入端与第七管 路之间， 第五电磁阀位于室外空气换热器与板式换热器之间， 第六电磁阀安装在第七管路 上， 第七电磁阀安装在第十管路上， 第八电磁阀安装在第七管路上且位于第二气液分流器 与第六电磁阀之间， 第九电磁阀安装在第八管路上且位于第九管路与第二气液分流器之 间， 第一启闭阀安装在第一管路上且位于板式换热器与四通换向阀之间， 第二启闭阀安装 在第三管路上且位于板式换热器与第五电磁阀之间， 卫生热水水箱的出水口通过卫生热水 泵与卫生热水换热器的两个输入端的剩余一个连通， 热水换热器的两个输出端的剩余一个 与卫生热水水箱的入水口连通， 多功能中水热能回收及回用水箱的绿化用水喷头设置在多 功能中水热能回收及回用水箱的外面。本发明的有益效果是 ： 本发明能够为别墅建筑提供采暖、 空调和卫生热水供应。 通 过回收中水中的热能用于采暖和卫生热水供应 ； 通过多功能中水热能回收及回用水箱将中 水回用， 节约自来水。本发明的具体效果如下 ： （1） 能够回收别墅建筑的中水， 包括水量和 热量， 节约别墅建筑的运行能耗和水量消耗 ； （2） 采用一套设备同时实现供暖、 制冷、 卫生 热水供应和绿化喷淋， 既节约了初始投资， 又降低了运行费用和机房面积 ； （3） 夏季在高峰 负荷期间， 采用绿化用水作为空调的散热源， 提高了空调效率， 能够降低至少 10% 的高峰耗 电， 对于电力的削峰填谷具有积极作用。本发明是一种节能和节水设备， 能够用于别墅建 筑。 附图说明 图 1 是本发明的整体结构示意图 （采用并联空气的中水热能回收及回用一体化设 备） ； 图 2 是本发明的整体结构示意图 （采用串联空气的中水热能回收及回用一体化设备） ； 图 3 是多功能中水热能回收及回用水箱的整体结构示意图。
具体实施方式 具体实施方式一 ： 结合图 1 和图 3 说明， 本实施方式的适用于别墅建筑的中水热能 回收及回用一体化设备为并联空气的中水热能回收及回用一体化设备， 所述并联空气的中 水热能回收及回用一体化设备由涡旋压缩机 1、 卫生热水换热器 2、 四通换向阀 3、 板式换热 器 4、 室外空气换热器 5、 双向节流阀 6、 室内空气换热器 7、 第一气液分流器 8、 卫生热水水箱 9、 卫生热水泵 10、 中水循环泵 11、 多功能中水热能回收及回用水箱 13、 第一电磁阀 V1、 第二 电磁阀 V2、 第三电磁阀 V3、 第四电磁阀 V4、 第五电磁阀 V5、 第一启闭阀 F1、 第二启闭阀 F2、 第一管路 16、 第二管路 17、 第三管路 18、 第四管路 19、 第五管路 20 和第六管路 21 组成 ； 室 外空气换热器 5 和板式换热器 4 二者并联设置， 涡旋压缩机 1 的输出端与卫生热水换热器 2 的两个输入端的其中一个连通， 卫生热水换热器 2 的两个输出端的其中一个与四通换向 阀 3 的第一通口连通， 四通换向阀 3 的第三通口与第一气液分流器 8 的输入端连通， 第一气 液分流器 8 的输出端与涡旋压缩机 1 的输入端连通， 四通换向阀 3 的第二通口通过第一管 路 16 与板式换热器 4 的两个输出端的其中一个连通， 四通换向阀 3 的第四通口通过第二管 路 17 与室内空气换热器 7 的输入端连通， 室内空气换热器 7 的输出端通过第三管路 18 与 板式换热器 4 的两个输入端的其中一个连通， 板式换热器 4 的两个输出端的剩余一个通过 中水循环泵 11 与多功能中水热能回收及回用水箱 13 的中水换热盘管 13-14 的入水口端 连通， 多功能中水热能回收及回用水箱 13 的中水换热盘管 13-14 的出水口端与板式换热器 4 的两个输入端的剩余一个连通， 室外空气换热器 5 的输出端通过第四管路 19 与第一管路 16 连通， 室外空气换热器 5 的输入端通过第五管路 20 与第三管路 18 连通， 第六管路 21 的 两端靠近室内空气换热器 7 的输入端和输出端设置， 且第六管路 21 的两端分别与第二管路 17 和第三管路 18 连通， 第六管路 21 上安装有第三电磁阀 V3， 第二电磁阀 V2 安装在第二管 路 17 上且位于第六管路 21 与室内空气换热器 7 的输入端之间， 第一电磁阀 V1 安装在第三 管路 18 上且位于室内空气换热器 7 的输出端与第六管路 21 之间， 第三管路 18 上安装有双 向节流阀 6， 且双向节流阀 6 位于第五管路 20 与第六管路 21 之间， 第四管路 19 上安装有第 四电磁阀 V4， 第五管路 20 上安装有第五电磁阀 V5， 第一启闭阀 F1 安装在第一管路 16 上且
位于板式换热器 4 与第四管路 19 之间， 第二启闭阀 F2 安装在第三管路 18 上且位于板式换 热器 4 与第五管路 20 之间， 卫生热水水箱 9 的出水口通过卫生热水泵 10 与卫生热水换热 器 2 的两个输入端的剩余一个连通， 热水换热器 2 的两个输出端的剩余一个与卫生热水水 箱 9 的入水口连通， 多功能中水热能回收及回用水箱 13 的绿化用水喷头 13-13 设置在多功 能中水热能回收及回用水箱 13 的外面。
本实施方式根据不同的室内热环境， 该设备可以实现供卫生热水、 供热供卫生热 水、 供冷供卫生热水等不同的运行模式， 各运行模式的低位热源或热汇可以采用别墅中水 或者室外空气。同时还可以回收中水进行绿化。
具体实施方式二 ： 结合图 1 和图 3 说明， 本实施方式的多功能中水热能回收及回用 水箱 13 由水箱体 13-1、 排空气管 13-4、 高低位水位控制器 13-5、 吸水头 13-6、 水封 13-7、 排污启闭阀 13-10、 排水管 13-11、 中水回用泵 13-12、 绿化用水喷头 13-13、 中水换热盘管 13-14 和排污管 13-15 组成 ； 中水换热盘管 13-14 设置在水箱体 13-1 内的下方， 且中水换 热盘管 13-14 的进水口端和出水口端均穿过水箱体 13-1 的侧壁设置在水箱体 13-1 的外 面， 高低位水位控制器 13-5 固装在水箱体 13-1 内且位于中水换热盘管 13-14 的上方， 吸水 头 13-6 设置在水箱体 13-1 内的下方， 吸水头 13-6 与设置在水箱体 13-1 外的中水回用泵 13-12 的输入端连通， 中水回用泵 13-12 的输出端与绿化用水喷头 13-13 连通， 水箱体 13-1 的内腔分别与中水管 22 的一端、 自来水管 23 的一端和排空气管 13-4 的一端连通， 水箱体 13-1 侧壁的下端设有出水孔， 出水孔与排水管 13-11 的一端之间设置有水封 13-7， 水箱体 13-1 侧壁的下端设有排污孔， 排污管 13-15 的一端通过排污孔与水箱体 13-1 的内腔连通， 排污管 13-15 上安装有排污启闭阀 13-10。如此设置， 具有结构简单， 工作可靠的优点。其 它与实施方式一相同。
具体实施方式三 ： 结合图 2 和图 3 说明， 本实施方式的适用于别墅建筑的中水热能 回收及回用一体化设备为串联空气的中水热能回收及回用一体化设备， 所述串联空气的中 水热能回收及回用一体化设备由涡旋压缩机 1、 卫生热水换热器 2、 四通换向阀 3、 板式换热 器 4、 室外空气换热器 5、 双向节流阀 6、 室内空气换热器 7、 第一气液分流器 8、 卫生热水水箱 9、 卫生热水泵 10、 中水循环泵 11、 多功能中水热能回收及回用水箱 13、 第二气液分流器 15、 第一电磁阀 V1、 第二电磁阀 V2、 第三电磁阀 V3、 第四电磁阀 V4、 第五电磁阀 V5、 第六电磁阀 V6、 第七电磁阀 V7、 第八电磁阀 V8、 第九电磁阀 V9、 第一启闭阀 F1、 第二启闭阀 F2、 第一管路 16、 第二管路 17、 第三管路 18、 第六管路 21、 第七管路 24、 第八管路 25、 第九管路 26 和第十 管路 27 组成 ； 室外空气换热器 5 和板式换热器 4 二者串联设置， 涡旋压缩机 1 的输出端与 卫生热水换热器 2 的两个输入端的其中一个连通， 卫生热水换热器 2 的两个输出端的其中 一个与四通换向阀 3 的第一通口连通， 四通换向阀 3 的第三通口与第一气液分流器 8 的输 入端连通， 第一气液分流器 8 的输出端通过第八管路 25 与第二气液分流器 15 的两个输入 端的其中一个连通， 第八管路 25 通过第九管路 26 与涡旋压缩机 1 的输入端连通， 四通换向 阀 3 的第二通口通过第一管路 16 与板式换热器 4 的两个输出端的其中一个连通， 四通换向 阀 3 的第四通口通过第二管路 17 与室内空气换热器 7 的输入端连通， 室内空气换热器 7 的 输出端通过第三管路 18 与板式换热器 4 的两个输入端的其中一个连通， 板式换热器 4 的两 个输出端的剩余一个通过中水循环泵 11 与多功能中水热能回收及回用水箱 13 的中水换热 盘管 13-14 的入水口端连通， 多功能中水热能回收及回用水箱 13 的中水换热盘管 13-14 的出水口端与板式换热器 4 的两个输入端的剩余一个连通， 室外空气换热器 5 安装在第三管 路 18 上， 第三管路 18 上安装有双向节流阀 6， 第七管路 24 的一端设置在室外空气换热器 5 的输入端与双向节流阀 6 之间且与第三管路 18 连通， 第七管路 24 的另一端与第二气液分 流器 15 的两个输入端的剩余一个连通， 第十管路 27 的一端靠近室外空气换热器 5 的输出 端设置并与第三管路 18 连通， 第十管路 27 的另一端与第二气液分流器 15 的输出端连通， 第六管路 21 的两端靠近室内空气换热器 7 的输入端和输出端设置， 且第六管路 21 的两端 分别与第二管路 17 与第三管路 18 连通， 第六管路 21 上安装有第三电磁阀 V3， 第二电磁阀 V2 安装在第二管路 17 上且位于第六管路 21 与室内空气换热器 7 的输入端之间， 第一电磁 阀 V1 安装在第三管路 18 上且位于室内空气换热器 7 的输出端与第六管路 21 之间， 第三管 路 18 上安装有第四电磁阀 V4 和第五电磁阀 V5， 且第四电磁阀 V4 位于室外空气换热器 5 的 输入端与第七管路 24 之间， 第五电磁阀 V5 位于室外空气换热器 5 与板式换热器 4 之间， 第 六电磁阀 V6 安装在第七管路 24 上， 第七电磁阀 V7 安装在第十管路 27 上， 第八电磁阀 V8 安装在第七管路 24 上且位于第二气液分流器 15 与第六电磁阀 V6 之间， 第九电磁阀 V9 安 装在第八管路 25 上且位于第九管路 26 与第二气液分流器 15 之间， 第一启闭阀 F1 安装在 第一管路 16 上且位于板式换热器 4 与四通换向阀 3 之间， 第二启闭阀 F2 安装在第三管路 18 上且位于板式换热器 4 与第五电磁阀 V5 之间， 卫生热水水箱 9 的出水口通过卫生热水泵 10 与卫生热水换热器 2 的两个输入端的剩余一个连通， 热水换热器 2 的两个输出端的剩余 一个与卫生热水水箱 9 的入水口连通， 多功能中水热能回收及回用水箱 13 的绿化用水喷头 13-13 设置在多功能中水热能回收及回用水箱 13 的外面。
具体实施方式四 ： 结合图 2 和图 3 说明， 本实施方式的多功能中水热能回收及回用 水箱 13 由水箱体 13-1、 排空气管 13-4、 高低位水位控制器 13-5、 吸水头 13-6、 水封 13-7、 排污启闭阀 13-10、 排水管 13-11、 中水回用泵 13-12、 绿化用水喷头 13-13、 中水换热盘管 13-14 和排污管 13-15 组成 ； 中水换热盘管 13-14 设置在水箱体 13-1 内的下方， 且中水换热 盘管 13-14 的进水口端和出水口端均分别穿过水箱体 13-1 的侧壁设置在水箱体 13-1 的外 面， 高低位水位控制器 13-5 固装在水箱体 13-1 内且位于中水换热盘管 13-14 的上方， 吸水 头 13-6 设置在水箱体 13-1 内的下方， 吸水头 13-6 与设置在水箱体 13-1 外的中水回用泵 13-12 的输入端连通， 中水回用泵 13-12 的输出端与绿化用水喷头 13-13 连通， 水箱体 13-1 的内腔分别与中水管 22 的一端、 自来水管 23 的一端和排空气管 13-4 的一端连通， 水箱体 13-1 侧壁的下端设有出水孔， 出水孔与排水管 13-11 的一端之间设置有水封 13-7， 水箱体 13-1 侧壁的下端设有排污孔， 排污管 13-15 的一端通过排污孔与水箱体 13-1 的内腔连通， 排污管 13-15 上安装有排污启闭阀 13-10。如此设置， 具有结构简单， 工作可靠的优点。其 它与具体实施方式三相同。
一、 并联空气的中水热能回收及回用一体化设备的工作过程是 ： （1） 供卫生热水 ： 第一电磁阀 V1 和第二电磁阀 V2 关闭 ； 涡旋压缩机 1 →卫生热水换热 器 2 →四通换向阀 3 →第三电磁阀 V3 →双向节流阀 6 →板式换热器 4 或室外空气换热器 5 →四通换向阀 3 →气液分流器 8 →涡旋压缩机 1。
（2） 供热供卫生热水 ： 第三电磁阀 V3 关闭， 第一电磁阀 V1 和第二电磁阀 V2 打开 ； 涡旋压缩机 1 →卫生热水换热器 2 →四通换向阀 3 →室内空气换热器 7 →双向节流阀 6 → 板式换热器 4 或室外空气换热器 5 →四通换向阀 3 →气液分流器 8 →涡旋压缩机 1。（3） 供冷供卫生热水 ： 第三电磁阀 V3 关闭， 第一电磁阀 V1 和第二电磁阀 V2 打开 ； 涡旋压缩机 1 →卫生热水换热器 2 →四通换向阀 3 →板式换热器 4 或室外空气换热器 5 → 双向节流阀 6 →室内空气换热器 7 →四通换向阀 3 →气液分流器 8 →涡旋压缩机 1。
（4） 春夏季当达到绿化时间时 （中水回用） ： 多功能中水热能回收及回用水箱 13 内 的吸水头 13-6 →中水回用泵 13-12 →绿化用水喷头 13-13。
当板式换热器 4 投入使用时， 第一启闭阀 F1 和第二启闭阀 F2 开启， 同时中水循环 泵 11 开启 ； 当室外空气换热器 5 投入使用时， 第四电磁阀 V4、 第五电磁阀 V5 开启。
二、 串联空气的中水热能回收及回用一体化设备的工作过程是 ： （1） 供卫生热水 ： 第一电磁阀 V1 和第二电磁阀 V2 关闭， 第三电磁阀 V3 打开 ； 涡旋压缩 机 1 →卫生热水换热器 2 →四通换向阀 3 →第三电磁阀 V3 →双向节流阀 6 →板式换热器 4 →四通换向阀 3 →气液分流器 8 →涡旋压缩机 1。
（2） 供热供卫生热水 ： 第三电磁阀 V3 关闭， 第一电磁阀 V1 和第二电磁阀 V2 打开 ； 涡旋压缩机 1 →卫生热水换热器 2 →四通换向阀 3 →室内空气换热器 7 →双向节流阀 6 → 板式换热器 4 →四通换向阀 3 →气液分流器 8 →涡旋压缩机 1。
（3） 供冷供卫生热水 ： 第三电磁阀 V3 关闭、 第一电磁阀 V1 和第二电磁阀 V2 打开， 第一启闭阀 F1、 第二启闭阀 F2 和第六电磁阀 V6 打开 ； 涡旋压缩机 1 →卫生热水换热器 2 → 四通换向阀 3 →板式换热器 4 →双向节流阀 6 →室内空气换热器 7 →四通换向阀 3 →气液 分流器 8 →涡旋压缩机 1。 （4） 春夏季当达到绿化时间时 （中水回用） ： 多功能中水热能回收及回用水箱 13 内 的吸水头 13-6 →中水回用泵 13-12 →绿化用水喷头 13-13。
当不需要室外空气换热器 5 时， 第四电磁阀 V4、 第五电磁阀 V5、 第七电磁阀 V7 和 第八电磁阀 V8 关闭 ； 当需要室外空气换热器 5 时， 第五电磁阀 V5 和第六电磁阀 V6 关闭， 第 四电磁阀 V4 开启、 第七电磁阀 V7 和第八电磁阀 V8 开启， 第二气液分流器 15 出来的液态制 冷剂进入板式换热器 4， 气态制冷剂经过第九电磁阀 V9 回到涡旋压缩机 1。
三、 多功能中水热能回收及回用水箱的控制方式如下 ： （1） 在自来水管 23 上安装第十电磁阀 V10， 当水箱体 13-1 内水位低于高低位水位控制 器 13-5 设定的最低水位时， 自来水管 23 上的第十电磁阀 V10 开启， 自来水进入水箱体 13-1 内。
（2） 当水箱体 13-1 内的水位高于高低位水位控制器 13-5 设定的最高水位时， 通过 中水管 22 进入， 处理后的中水通过水封 13-7 和排水管 13-1 流出。
（3） 当到达设定的绿化喷淋时间时 （如设定喷淋时间为 16:00） ， 水箱体 13-1 内的 水经过吸水头 13-6、 中水回用泵 13-12 和绿化用水喷头 13-13 喷出， 实现回收中水绿化功 能。半个小时之后中水回用泵 13-12 停止。