[发明专利]组合式热水和空气加热及调节系统

说明书

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。

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。

技术领域

本发明总体涉及一种组合式热水、空气加热及调节系统。更具体地，本发明涉及一种包括热泵的组合式热水、空气加热及调节系统。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，包括入口、出口和第一流体移动器，该入口适于接收流体供应和再循环流中的至少一个，该出口适于提供输出流和再循环流中的至少一个，该第一流体移动器适于推动输出流和再循环流；

(b)热泵，包括蒸发器、冷凝器、鼓风机，鼓风机构造成抽吸蒸发器周围的空气并将该空气冲击在蒸发器上；

(c)制冷塔回路，具有第一端部、第二端部和流体导体以及第二流体移动器，该第一端部构造成用于与冷凝器进行热传递，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、第一流动路径、第二流动路径、集水池以及制冷塔鼓风机，第一流动路径构造成流动通过该热传递盘管，第二流动路径被构造成在热传递盘管和第一热交换器中的至少一个上流动，集水池用于接收第二流动路径的流，制冷塔鼓风机适于增加在第一流动路径和第二流动路径中的至少一个与第一流动路径和第二流动路径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和第二流动路径中的至少一个与第一热交换器之间的热传递；

(d)加热源，适于加热第一热交换器内的流体供应和再循环流中的至少一个；以及