CN105605709A - 回收厨房热能的空调系统 - Google Patents

Abstract

回收厨房热能的空调系统是由制冷系统、通风系统、配电控制系统组成。制冷系统中不仅带有房间空调器，可以送冷热风，还带有排风吸热器、热水器，排风吸热器装在抽油烟机、排烟罩等排除高温废气的设备中，与油烟等高温废气进行热交换，排风吸热器中装有水或制冷剂，通过循环水泵或制冷系统的循环，将厨房排放的热能收集到热水器中，为用户提供生活热水，同时节省了燃料。该设备兼具了空调、热水、排油烟的功能，是热能回收、节能减排的环保产品，可广泛用于家庭、餐馆、食堂等领域。

Description

回收厨房热能的空调系统

技术领域

本发明属于空调制冷领域，具体涉及用于回收厨房热能的空调系统。

背景技术

厨房在食物烹饪制作过程中，消耗大量的燃料，产生大量的高温油烟废气，油烟被抽油烟机、排烟罩排到室外，其中的热能也随之排放，没有回收利用，同时，还需要用热能加热洗涤热水、空调热水，因此浪费了大量能源。

现有的空调系统只能送冷热风，性能单一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种更加完善的能够回收厨房热能的空调系统。

本发明的解决方案是：回收厨房热能的空调系统是由制冷系统、通风系统、配电控制系统组成。制冷系统中不仅带有房间空调器，可以送冷热风，还带有排风吸热器，它装在抽油烟机、排烟罩等排除高温废气的设备中，与油烟等高温废气进行热交换，排风吸热器中装有水或制冷剂，通过循环水泵或制冷系统的循环，将厨房排放的热能收集到热水器中，为用户提供洗涤热水，同时节省了燃料。该空调系统可广泛用于家庭、小型餐馆、食堂等领域。

附图说明

图1是回收厨房热能的空调系统图(1)

图2是回收厨房热能的空调系统图(2)

图3是回收厨房热能的空调系统图(3)

图4是回收厨房热能的空调系统图(4)

图5是回收厨房热能的空调系统图(5)

图6是回收厨房热能的空调系统图(6)

图7是回收厨房热能的空调系统图(7)

图8是回收厨房热能的空调系统图(8)

图9是回收厨房热能的空调系统图(9)

图10是回收厨房热能的空调系统图(10)

图11是回收厨房热能的空调系统图(11)

图12是回收厨房热能的空调系统图(12)

图13是回收厨房热能的空调系统图(13)

图14是回收厨房热能的空调系统图(14)

图15是回收厨房热能的空调系统图(15)

图16是回收厨房热能的空调系统图(16)

图17是回收厨房热能的空调系统图(17)

附图标记说明：

1、压缩机，2、热水器，3、28、四通换向阀，4、52、排风吸热器，5、室外换热器，6、11、50、风机，7、9、21、干燥过滤器，8、19、膨胀节流器，10、房间空调器，12、气液分离器，13、14、37、38、41、42、43、电动调节阀，15、16、17、18、单向阀，20、视液镜，22、储液器，23、回油毛细管，24、油分离器，25、29、循环水泵，26、膨胀器，27、中间换热器，30、32、44、热水加热器，31、39、40、45、46、53、电磁阀，33、47、热管换热器，34、油烟排风管，35、51、风管换热器，36、49、排油烟风罩，48、热风管，

具体实施办法

图1是一种回收厨房热能的空调系统图，图中显示了制冷系统，另外还有通风系统、配电控制系统。制冷系统由压缩机1、热水器2、四通换向阀3、排风吸热器4、室外换热器5、干燥过滤器7、9、膨胀节流器8、房间空调器10、气液分离器12、风机6、11、辅助装置、自动控制装置、循环管路、制冷剂组成，它们顺序连接成循环制冷系统，通常做成分体系统，也可做成整体系统，为空调房间提供冷热空气、热水。通风系统由排油烟设备、风管、风机、换热器、油烟过滤器等设备组成，为空调系统提供风源和热源。配电控制系统由配电系统和自动控制系统组成，它为制冷系统、通风系统提供电源，并控制系统自动运行。

在制冷系统中，房间空调器10也可称为室内机，它作为蒸发器和冷凝器，循环处理室内空气或室外新风，为房间送冷热风，它采用直膨式结构盘管等形式的换热器，保证制冷剂在其中蒸发或冷凝，通常用铜管和铝翅片制作。室外换热器5也可称为室外机，它作为冷凝器和蒸发器，向室外散热或从室外吸热，它采用直膨式结构盘管等形式的换热器，保证制冷剂在其中冷凝或蒸发，通常用铜管和铝翅片制作。压缩机1通常采用变容量压缩机，如：变频转子式、涡旋式等，当系统制冷量、制热量变化时，压缩机1也适时变容量输出，实现变容量节能运行。膨胀节流器可采用电子膨胀阀、毛细管等，图中膨胀节流器8为毛细管，适合于小型系统。辅助装置包括四通换向阀3、干燥过滤器7、9、气液分离器12、油分离器、回油毛细管、储液器、视液镜，还有过冷器、回热器等设备。自动控制装置包括电磁阀、电动调节阀、压力传感器、温度传感器等。

在制冷系统中，排风吸热器4采用蛇型管式、螺旋管式、排管式、板式等任何形式的换热器，通常用金属材料制作，装在家庭抽油烟机、餐馆排烟罩中，或装在油烟排风管、风箱内等位置，能够与油烟等高温废气或室内冷空气进行充分热交换。图中排风吸热器4与室外换热器5串联在系统中，制冷系统为制冷循环时，排风吸热器4可作为冷凝器，当处于非烹调时段，没有高温油烟废气时，通风系统仅向外排室内废气，高温高压气态制冷剂可通过排风吸热器4冷凝放热，被通风系统排出室外，当处于烹调时段，通风系统向外排放高温油烟废气，制冷剂的冷凝热只能通过室外换热器5排出室外；制冷系统为制热循环时，排风吸热器4转换为蒸发器，低温低压液态制冷剂在其中蒸发吸热，吸收高温油烟废气或室内排风中的热量。

在制冷系统中，热水器2由箱体、冷水进水管、热水出水管、热水加热器、水位控制器、温度控制器等组成，箱体采用闭式有压容器或开式无压容器，外做保温，其中可装电、燃气、太阳能等辅助加热装置，图中为开式无压容器，热水加热器可采用螺旋管式、蛇形管式等任何结构形式的换热器，当高温制冷剂或热媒通过时，加热箱体中的自来水。

在配电控制系统中，配电系统为压缩机1、风机6、11、热水器2、排油烟风机等提供电源，自动控制系统中装有温度、压力等信号传感器，将温度、压力和其它信号传送到自动控制系统，自动控制设备根据高温油烟废气、热水器2的水温及水位、室内外空气温度等的变化，自动控制压缩机的排气量、风机的启闭，保证制冷系统和通风系统的高效和稳定运行。自动控制系统中有控制器、显示器、传感器、执行器等设备，可采用遥控器控制，也可采用微机控制(如PLC控制器)，具有自主设定参数、故障检测、自动报警等功能，能够通过触摸屏现场控制。

上述制冷系统是在现有的分体空调器基础上增加了热水器2和排风吸热器4，结构简单，可做成分体式，分为热水器2、排风吸热器4、室外换热器5、房间空调器10四个部分，压缩机1等设备可与室外换热器5集中到一体，各部分用快装接头连接，与现有的分体空调器安装方式类似。

该空调系统主要有三种运行工况：送冷风、送热风、单独制热水。

当夏季送冷风时，房间空调器10作为蒸发器向房间送冷风，室外换热器5、排风吸热器4作为冷凝器向室外散热，制冷剂循环过程是：压缩机1→热水器2→四通换向阀3→排风吸热器4→室外换热器5→干燥过滤器7→膨胀节流器8→干燥过滤器9→房间空调器10→四通换向阀3→气液分离器12→压缩机1。在这个过程中，高温制冷剂可以加热热水器2中的自来水，当处于非烹饪时刻，没有油烟废热，排油烟风机仅排除房间废气，一部分或全部空调冷凝热可先通过排风吸热器4排到室外，剩余部分再通过室外换热器5排到室外，当处于烹饪时刻，冷凝热只能通过室外换热器5排到室外。

当冬季送热风时，房间空调器10转化为冷凝器向房间送热风，室外换热器5、排风吸热器4转化为蒸发器从室外或油烟废热中吸热，四通换向阀3换向，制冷剂循环过程是：压缩机1→热水器2→四通换向阀3→房间空调器10→干燥过滤器9→膨胀节流器8→干燥过滤器7→室外换热器5→排风吸热器4→四通换向阀3→气液分离器12→压缩机1。在这个过程中，热水器2通常停止使用，高温制冷剂用于满足房间空调器10送热风的需要，如果同时满足热水器2加热的需要，只能加大系统容量，当处于非烹饪时刻，没有油烟废热，室外换热器5从室外空气吸热，当处于烹饪时刻，有油烟废热，排风吸热器4从油烟中吸热，风机6不工作，或者风机6运转，室外换热器5、排风吸热器4同时工作，分别从室外空气、油烟中吸热。

当处于过渡季节时，空调系统的运行工况同上述各工况类似。

当单独制热水时，空调系统处于制热运行工况，同上述冬季送热风时的工况，但风机11不工作，不向房间送热风，制冷剂的冷凝热全部用于加热热水器2中的自来水。

图2中，室外换热器5、排风吸热器4并联在制冷系统中，由电动调节阀13、14或电磁阀控制两者的运行，当有废热可利用时，排风吸热器4工作，否则不工作，两者的相互干扰较小，有利于系统的稳定运行。系统设有视液镜20、储液器22、单向膨胀节流器19，用于工况转换的单向阀15、16、17、18，适用于容量较大的系统。

图3中，取消了室外换热器5，排风吸热器4通过中间换热器27间接连接到制冷系统中，排风吸热器4、循环水泵25、膨胀器26、中间换热器27、循环管道、循环介质组成一个闭式传热循环系统，也可以做成开式循环系统，中间换热器27可采用螺旋管式、壳管式、板式等形式的换热器，保证循环介质与制冷剂充分热交换，膨胀器26采用膨胀罐或水箱，循环介质通常采用清洁水。油烟废热的吸收、制冷剂冷凝热的排放完全依靠排风吸热器4和热水器2，当夏季制冷且处于烹饪时刻，排风吸热器4通常不工作，制冷剂冷凝热完全依靠流过热水器2的自来水排放掉；当冬季制热且处于烹饪时刻，排风吸热器4吸收油烟废热，中间换热器27转化为蒸发器，热水器2通常不产热水，制冷剂冷凝热完全用于向房间送热风。由于该系统简单，可做成整体式机组，所有设备集中一体，安装方便。该系统适用于油烟排放温度较高、每天工作时间长、自来水用量大的餐馆或食堂。

图4中，排风吸热器4通过中间换热器27与室外换热器5并联在制冷系统中，热水器2采用闭式有压容器。

图5中，把中间换热器27与热水器2合为一体，排风吸热器4通过热水器2间接连接到制冷系统上，在热水器2中有连个热水加热器，一个是水-水热水加热器30，由排风吸热器4、循环水泵25、膨胀器26、热水加热器30、循环管道、循环介质组成一个闭式循环系统，用于油烟废热的传送，另一个是水-制冷剂热水加热器，它作为制冷系统的冷凝器，向热水器2中放热，它也可以转化为蒸发器，从热水器2中吸热，用于冬季制热运行。循环水泵29加速热水器2内水的循环，换热效率提高，电磁阀31控制自来水进入热水器2，室外换热器5与热水器2串联在制冷系统中。

图6中，室外换热器5与热水器2并联在制冷系统中。

图7中，热水器2中设有另一种热水加热器，即热管换热器33，它作为风-水换热器，吸热端插入油烟排风管34中，吸收油烟废热，放热端插入热水器2中，加热自来水。热水加热器32为水-制冷剂热水加热器，它作为制冷系统的冷凝器，向热水器2中放热，它也可以转化为蒸发器，从热水器2中吸热。室外换热器5与热水器2串联在制冷系统中。

图8中，热水器2与厨房排油烟风罩36合为一体，在热水器2中有两个热水加热器，一个是风-水式风管换热器35，它贯穿水中，一侧是水，另一侧高温油烟通过时，加热自来水；另一个是水-制冷剂热水加热器32，与室外换热器5并联在制冷系统中，它作为制冷系统的冷凝器，向热水器2中放热，它也可以转化为蒸发器，从热水器2中吸热。排油烟风罩36可做成双层、带水腔的结构，使水与油烟废热交换更加充分。

图9中，热水器2需要制冷剂加热时，打开电动调节阀37、电磁阀39，制冷系统需要吸收热水器2中的热量时，打开电动调节阀43、电磁阀40。在油烟排风管34中增加一个排风吸热器4，对热管换热器33吸热后的油烟二次吸热。

图10中，在热水器2中增加了一个水-制冷剂热水加热器44，当打开电动调节阀37，高温制冷剂通过其中，加热自来水。当该系统冬季利用制冷系统单独制热水时将不会受到限制，使用更加方便。

图11中，热水器2、循环水泵29、排风吸热器4组成一个开式循环系统，热水器2中的冷水被送到排风吸热器4中直接加热，传热效率高，但排风吸热器4穿孔时，易污染热水。

图12中，室外换热器5与热水器2并联在制冷系统中，热水器2中的冷水可通过循环水泵29的动力循环或自然循环，在排风吸热器4中被加热。

图13中，热水器2通过热管换热器33与排油烟风罩49合为一体，热管换热器33的吸热端插入油烟排风管34中，吸收油烟废热，放热端插入热水器2中，加热自来水。并增加了热管换热器47、热风管48、风机50，通过热管换热器47的传热，高温油烟废气加热室外新风、或室内回风、或室内排风，然后送回室内，或送给室外换热器5，被风机6吸入，用于冬季制热运行工况时，制冷剂蒸发吸热，使废热得到更好的回收利用。

图14中，热管换热器47换成了风管换热器51，风管一侧通过高温油烟废气，另一侧通过被加热的空气，两者直接换热，废热得到回收利用。

图15是一个较为简单实用的空调系统，由于系统简单，可做成整体式机组，所有设备集中一体，安装方便。

图16是一个更为简单实用的空调系统，它取消了室外换热器5，更容易做成整体式机组。

图17中，增加了一个排风吸热器52，它与热水器2连通，关闭电磁阀31，打开电磁阀53，通过热水自然循环加热热水器2中的自来水。

综上所述，回收厨房热能的空调系统是空调器与家庭抽油烟机或餐馆排油烟系统相结合的设备，它兼具了空调、热水、排油烟的功能，是热能回收、节能减排的环保产品。

以上所述，仅是本发明的较佳实施办法而已，并非对本发明做任何形式上的限制。依据本发明的技术实质对以上实施办法所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.回收厨房热能的空调系统包括制冷系统、厨房排油烟设备，制冷系统包括房间空调器、室外换热器、热水器、排风吸热器、压缩机、膨胀节流器、辅助装置、自动控制装置、循环管路、制冷剂，其特征在于，制冷系统是热泵系统，房间空调器夏季作为蒸发器向房间送冷风，冬季转换为冷凝器向房间送热风，室外换热器夏季作为冷凝器向室外排热，冬季转换为蒸发器从室外吸热，热水器作为冷凝器装在压缩机排气口与膨胀节流器之间，排风吸热器装在四通换向阀与膨胀节流器之间，直接或间接连接到制冷系统上，与室外换热器是串联或并联关系，排风吸热器采用任何结构形式的换热器，它装在厨房排油烟设备中，吸收厨房废热，为房间空调器和热水器提供热能，或把空调冷凝热排到室外，该空调系统为分体式或整体式机组。

2.回收厨房热能的空调系统包括制冷系统、厨房排油烟设备，制冷系统包括房间空调器、热水器、排风吸热器、压缩机、膨胀节流器、辅助装置、自动控制装置、循环管路、制冷剂，其特征在于，制冷系统是热泵系统，房间空调器夏季作为蒸发器向房间送冷风，冬季转换为冷凝器向房间送热风，热水器作为冷凝器装在压缩机排气口与膨胀节流器之间，排风吸热器装在四通换向阀与膨胀节流器之间，直接或间接连接到制冷系统上，排风吸热器采用任何结构形式的换热器，它装在厨房排油烟设备中，吸收厨房废热，为房间空调器和热水器提供热能，或把空调冷凝热排到室外，该空调系统为分体式或整体式机组，制冷系统夏季制冷时，其冷凝热通过排风吸热器和厨房排油烟设备排到室外，或用于热水器加热自来水，制冷系统冬季制热时，通过排风吸热器和厨房排油烟设备吸收油烟废气或室内外空气的热能。

3.根据权利要求1和2所述的回收厨房热能的空调系统，其特征在于，当排风吸热器采用管式、板式换热器直接连接到制冷系统上时，其中充有制冷剂，参与制冷系统的循环，当需要吸热时，它是蒸发器，当需要排热时，它转换为冷凝器。

4.根据权利要求1和2所述的回收厨房热能的空调系统，其特征在于，当排风吸热器采用管式、板式换热器，通过中间换热器或热水器间接连接到制冷系统上时，通过闭式或开式循环系统，把厨房废热回收到制冷系统、热水器中，或把空调冷凝热排到室外。

5.根据权利要求1和2所述的回收厨房热能的空调系统，其特征在于，当排风吸热器采用风-水管式、热管式换热器，通过热水器间接连接到制冷系统上时，风-水管式、热管式换热器把厨房废热传递给热水器，加热自来水，或为制冷系统提供热源，或通过风-水管式、热管式换热器把空调冷凝热排到室外。

6.根据权利要求1和2所述的用于回收厨房热能的空调系统，其特征在于，制冷系统的热水器采用开式无压容器或闭式有压容器，其中装有热水加热器，它利用高温制冷剂、厨房废气中的废热或其它辅助能源加热热水。

7.根据权利要求6所述的热水器，其特征在于，当热水器与厨房排油烟设备合为一体时，其中带有利用油烟废热加热热水的热水加热器，同时带有利用高温制冷剂或其它辅助能源加热热水的热水加热器，用于排除油烟、生产热水。

8.根据权利要求6所述的热水器，其特征在于，当热水器与室外换热器串联或并联在制冷系统上时，其中装有利用高温制冷剂加热热水的热水加热器，当制冷系统需要吸热时，它从冷凝器转换成蒸发器，吸收热水的热能，同时热水器装有利用油烟废热或其它辅助能源加热热水的热水加热器。

9.根据权利要求6所述的热水器，其特征在于，热水器装有两组利用高温制冷剂加热热水的热水加热器，其中一组是制冷系统的冷凝器，当制冷系统需要吸热时，它转换成蒸发器，吸收热水的热能。

10.根据权利要求1和2所述的回收厨房热能的空调系统，其特征在于，厨房排油烟设备带有热风管、热管热能回收装置，利用厨房油烟中的废热加热室外空气，回收其中的热能。