家用熱水分配設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種家用熱水分配設(shè)備，其包括供水入口、廢水收集器以及用于加熱供水以便使用包含在廢水中的熱產(chǎn)生家用熱水的加熱裝置(10、20)，該加熱裝置包括設(shè)計成將來自廢水的熱傳遞至待加熱的供水的熱電模塊(25)，其特征在于，該加熱裝置(10、20)包括設(shè)計成同時執(zhí)行用于熱水的分配以及從廢水到供水的熱的第一傳遞，從而導(dǎo)致低于預(yù)定的差的溫度差的至少一個第一熱交換器(10)，并且熱電模塊(25)布置在第一熱交換器的下游，在第二熱交換器(20)中，熱電模塊(25)同時執(zhí)行用于熱水的分配以及從廢水到供水的熱的第二傳遞。
【專利說明】家用熱水分配設(shè)備
[0001]本發(fā)明通常涉及用于分配集成了從廢水的熱回收的熱的家用熱水的設(shè)備。
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中已知的是，作為例如在文獻US4，821，793中描述的集成了熱回收設(shè)備的用于分配熱水的設(shè)備。該文獻公開了一種淋浴器，其包括用于操作從廢水回收的能量的水-水線圈交換器。作為對應(yīng)，該系統(tǒng)顯著地具有笨重和對于回收大量的熱不很有效的缺點。
[0003]此外，文獻US2009242005A1公開了一種洗碗機，其裝備有用于加熱洗碗機的清潔用水的珀爾帖模塊。因為有關(guān)的溫度范圍，所以該系統(tǒng)不適合于家用熱水的生產(chǎn)。實際上，例如，在洗碗機中，水被加熱到85°C，這總體上與用于淋浴器的使用是不適宜的。該結(jié)果是效率上的顯著的損失，以及為了家用用途，由該系統(tǒng)產(chǎn)生的水的冷卻甚至將必須被提供以便使用該水。
[0004]文獻FR2486060描述了用熱回收單元處理住宅的廢水的設(shè)施。
[0005]本發(fā)明的目標是克服現(xiàn)有技術(shù)的以上提到的文獻的缺點，并且特別地，首先提出一種以能量回收中的顯著效率產(chǎn)生家用熱水的緊湊設(shè)備。
[0006]為此，本發(fā)明的第一方面涉及一種用于分配家用熱水的設(shè)備，其包括供水入口、廢水收集器以及用于加熱供水以便從包含在廢水中的熱生產(chǎn)家用熱水的加熱裝置，其特征在于，該加熱裝置包括布置成執(zhí)行從廢水至待加熱的供水的熱傳遞的熱電模塊。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備提供了一種緊湊且經(jīng)濟的解決方案，以用于通過使用作為熱泵的熱電模塊來回收廢水中的熱。家用熱水以包括在35°C至60°C之間的溫度來輸送。
[0007]有利地，加熱裝置包括布置成從廢水至供水進行操作的至少一個第一熱交換器，第一熱傳遞導(dǎo)致少于預(yù)定的差的溫度差，并且熱電模塊布置在第一熱交換器的下游，在第二熱交換器中，第二熱交換器對從廢水至供水的第二熱傳遞進行操作。本發(fā)明合適地使用第一熱交換器來對包括熱電模塊的第二交換器的操作產(chǎn)生預(yù)定的有利條件。熱交換伴隨有熱水的分配，以用于回收環(huán)路中的熱。換句話說，已分配的熱水被回收并形成流入到第一交換器中的廢水，該第一交換器布置成在熱水分配期間將包含在廢水中的一部分熱傳遞至供水。從而，第一交換器執(zhí)行供水的第一加熱，同時進行熱水的分配，以便向包括熱電模塊的第二交換器輸送具有減小的溫度差的供水和廢水。該減小的溫度差給出了使第二交換器的熱電模塊作為消耗非常小的電流的熱泵處于有利的操作范圍中以便執(zhí)行第二熱傳遞的可能性。冷供水在作為家用熱水分配之前用該兩個熱交換器專門地加熱。
[0008]有利地，第一熱交換器向第二熱交換器輸送具有最大溫度差為20°C的廢水和供水。理論上，在廢水和供水之間的溫度差的最大值為15°C。本 申請人:注意到，該溫度范圍對于獲得具有大于I的COP的熱電模塊的操作是特別有利的。
[0009]有利地，熱電模塊定義有最大操作溫度差，并且第一熱交換器向第二熱交換器輸送具有少于最大操作溫度差的20%的額定溫度差的廢水和供水。本 申請人:注意到，該溫度范圍對于獲得具有大于I的COP的熱電模塊的操作是特別有利的。
[0010]有利地，熱電模塊定義有使用的最大電流，并且熱電模塊以少于使用的最大電流的20%的額定供電電流來供電。理論上，該額定供電電流是使用的最大電流的15%。本 申請人:注意到，使用的該范圍對于獲得具有大于I的性能系數(shù)(COP)的熱電模塊的經(jīng)濟操作是特別有利的。還可注意到，在熱電模塊中通過焦耳效應(yīng)損失的能量將傳送至供水，這進一步增加了性能系數(shù)。
[0011]特別有意義的實施方式包括，第一熱交換器布置成向第二熱交換器輸送具有少于預(yù)定的差的溫度差的廢水和供水，以用于使熱電模塊處于具有大于I的性能系數(shù)(COP)的操作范圍中。根據(jù)本申請的第一交換器具體設(shè)計成操作第一熱交換，同時輸送具有最大溫度差的廢水和供水，這決定了熱電模塊的特定操作。實際上，熱電模塊作為熱泵來使用，并且如果它們經(jīng)受最大溫度差，則將在具有大于I的性能系數(shù)(COP)的特別有利的操作范圍中進行操作。換句話說，該COP表示通過熱電模塊提供給供水的能量除以提供給熱電模塊的電能量，如果其大于1，則表示熱電模塊向供水提供比供水真實消耗的能量多的能量。該設(shè)備變得比用電阻慣例地加熱的備用水的解決方案更經(jīng)濟地使用。
[0012]非常有利地，第一熱交換器是水-水交換器。該解決方案是經(jīng)濟的。
[0013]有利地，第二熱交換器包括:
[0014]-通過至少一個廢水管道連接的廢水入口和廢水出口，
[0015]-通過至少一個供水管道連接的供水入口和供水出口，
[0016]具有冷面和熱面的熱電模塊布置在廢水管道的壁和供水管道的壁之間，冷面布置成捕捉廢水的熱，并且熱面布置成將熱輸送至供水，
[0017]廢水管道和供水管道布置成使在熱面和冷面之間的溫度差沿第二交換器最小化。
[0018]用于使溫度差沿第二交換器最小化的管道的布置給出了對于使用熱電模塊來說盡可能長時間地保持在優(yōu)選的范圍中的可能性。
[0019]有利地，廢水管道和供水管道布置成在第二交換器中操作逆流循環(huán)。以該應(yīng)用，確保沿包括熱電模塊的第二交換器的恒定的溫度差是可能的，以用于將熱電模塊維持在優(yōu)選的使用范圍中。
[0020]有利地，該設(shè)備以最終溫度輸送供水，并且包括用于調(diào)整供水的最終溫度的裝置，其能夠控制熱電模塊以用于調(diào)整供水的最終溫度。根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整裝置包括允許使用者限定供水的最終溫度的人機界面，并且取決于該最終溫度，調(diào)整裝置用合適的電流給熱電模塊供電，以便獲得希望的最終溫度。
[0021]本發(fā)明的第二方面是包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的用于分配家用熱水的設(shè)備的淋浴器。根據(jù)本發(fā)明的第一方面的設(shè)備在淋浴器中的集成是非常便利的，因為該緊湊設(shè)備確實適合于在沒有存儲任何熱水的情況下進行操作，因為其僅當(dāng)淋浴器被使用時才產(chǎn)生熱水。其次，借助于熱電模塊在由第一交換器產(chǎn)生的特定的操作范圍中的使用，能量場是合適的，具有大于I的C0P。應(yīng)注意到，將根據(jù)本發(fā)明的第一方面的設(shè)備集成到洗盆或槽中是可能的，其中廢水的排出伴隨有熱水的提供。
[0022]本發(fā)明的另一方面涉及用于分配家用熱水的方法，包括以下步驟:
[0023]-分配家用熱水，
[0024]-回收該熱水以形成廢水，
[0025]-在第一熱交換器中，同時對熱水的分配、從廢水到供水的第一熱傳遞進行操作，第一熱傳遞導(dǎo)致在第一熱交換器的出口處的廢水和供水之間的少于預(yù)定的差的溫度差，
[0026]-在第一熱交換器的下游并且在具有熱電模塊的第二熱交換器中，同時對熱水分配和從廢水到供水的第二熱交換進行操作，
[0027]-作為家用熱水分配由此加熱的供水。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的方法允許在用于分配熱水的設(shè)備中經(jīng)濟加熱，對該設(shè)備而言，廢水被回收，同時有分配，比如沒有水的存儲的淋浴器或洗盆，例如。
[0029]有利地，用于開始該系統(tǒng)的預(yù)備步驟在開始熱水分配時被執(zhí)行，并且該方法包括用熱電模塊通過焦耳效應(yīng)加熱供水。
[0030]有利地，該預(yù)定的差的最大值為20°C。
[0031]通過閱讀遵循作為決不是限制性的示例給出的并由附圖闡示的本發(fā)明的實施方式的詳細描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將變得更明顯，其中:
[0032]-圖1表示裝備有根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的淋浴器。
[0033]圖1闡示了具有用于分配熱水的設(shè)備的淋浴器，該設(shè)備包括第一熱交換器10和第二熱交換器20。淋浴器包括淋浴器頭和用于回收由淋浴器頭射出的水的盤。廢水通過出口12排出并且然后進入第一熱交換器10。第一熱交換器10包括例如通過淋浴器盤的出口 12供給的容器以及布置在第一熱交換器10中的螺旋管。該管通過供應(yīng)入口 11供應(yīng)有冷水。冷水的第一次加熱通過將包含在廢水中的一部分熱傳遞至冷水而在第一交換器10中進行操作。通常地，廢水具有包括在30°C和40°C之間的溫度且冷水在5°C和15°C之間。第一交換器布置成使得在第一交換器的出口處，在點14處的廢水和點13處的供水之間的溫度差少于預(yù)定的值，例如20°C，該預(yù)定的值對應(yīng)于第二熱電熱交換器的預(yù)定的操作范圍，其中其性能系數(shù)將大于I。
[0034]第二交換器20包括插入在廢水管道27和供水管道26之間的多個熱電模塊(也被稱為珀爾帖模塊)25。該熱電模塊25包括兩個主要的面，一個是冷面，另一個是熱面。每個熱電模塊的熱面布置成與供水管道26直接接觸，并且冷面布置成與廢水管道27直接接觸。管道27和26布置成使得它們以逆流操作，以便保持在廢水和供水之間的溫度差盡可能恒定。另外，通過電供應(yīng)熱電模塊，熱電模塊將類似熱泵進行操作。理論上，將用少于熱電模塊的最大功率的一預(yù)定分數(shù)(例如20% )的功率實現(xiàn)電力供應(yīng)，以便使熱電模塊處于具有大于I的性能系數(shù)的有利的范圍中。第一交換器的布置給出了在進入第二交換器的廢水和供水之間獲得溫度差使第二交換器處于其中其性能系數(shù)將大于I的操作范圍中的可能性。
[0035]將理解，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可對在本說明書中描述的本發(fā)明的不同的實施方式做出各種修改和/或明顯的改進而不偏離如由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。特別地，對水-水交換器做出參考；可以考慮具有板、管、U形管、水平或垂直、螺旋形或塊管狀歧管的交換器。此外，還可考慮根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在任何熱水分配設(shè)備中的使用，包括含有能量的熱廢水的排出，是連續(xù)的并伴隨有熱水供應(yīng)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于分配家用熱水的設(shè)備，其包括供水入口、廢水收集器以及用于加熱供水以便從包含在廢水中的熱產(chǎn)生家用熱水的加熱裝置(10、20)，所述加熱裝置包括布置成對從廢水至待加熱的供水的熱傳遞進行操作的熱電模塊(25)，其特征在于，所述加熱裝置(10、20)包括至少一個第一熱交換器(10)，所述第一熱交換器(10)布置成同時對熱水分配以及從廢水到供水的第一熱傳遞進行操作，所述第一熱傳遞導(dǎo)致少于預(yù)定的差的溫度差，且所述熱電模塊(25)布置在所述第一熱交換器的下游，在第二熱交換器(20)中，所述第二熱交換器同時對熱水的分配以及從廢水到供水的第二熱傳遞進行操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用熱水分配設(shè)備，其特征在于，所述第一熱交換器(10)布置成將具有最大值為20°C的溫度差的廢水和供水輸送至所述第二熱交換器(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的家用熱水分配設(shè)備，其特征在于，所述熱電模塊(25)定義有使用的最大電流，且所述熱電模塊(25)布置成使得以少于使用的所述最大電流的20 %的額定供電電流供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的家用熱水分配設(shè)備，其特征在于，所述第一熱交換器(10)布置成向所述第二熱交換器(20)輸送具有少于所述預(yù)定的差的溫度差的廢水和供水，以用于使所述熱電模塊(25)處于具有大于I的性能系數(shù)(COP)的操作范圍中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的家用熱水分配設(shè)備，其特征在于，所述第一熱交換器(10)是水-水交換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的家用熱水分配設(shè)備，其特征在于，所述第二熱交換器(20)包括: -通過至少一個廢水管道(27)連接的廢水入口(27a)和廢水出口(27b)， -通過至少一個供水管道(26)連接的供水入口(26a)和供水出口(26b)， 包括冷面和熱面的所述熱電模塊(25)布置在所述廢水管道(27)的壁與所述供水管道(26)的壁之間，所述冷面布置成捕捉廢水的熱，并且所述熱面布置成向供水輸送熱， 且所述廢水管道(27)和所述供水管道(26)布置成使在所述熱面和所述冷面之間的溫度差沿所述第二交換器(20)最小化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的家用熱水分配設(shè)備，其特征在于，所述廢水管道(27)和所述供水管道(26)布置成操作逆流循環(huán)。
8.一種淋浴器，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的家用熱水分配設(shè)備。
9.一種用于分配家用熱水的方法，包括以下步驟: -分配家用熱水， -回收該熱水以形成廢水， -在第一熱交換器(10)中，同時對熱水分配以及從廢水到供水的第一熱傳遞進行操作，所述第一熱傳遞導(dǎo)致在所述第一熱交換器(10)的出口處的廢水和供水之間的少于預(yù)定的差的溫度差， -在所述第一熱交換器的下游并在具有熱電模塊(25)的第二熱交換器(20)中同時對熱水的分配以及從廢水到供水的第二熱傳遞進行操作， -作為家用熱水分配由此加熱的供水。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中用于開始該系統(tǒng)的預(yù)備步驟在開始熱水的分配時執(zhí)行，并且所述方法包括用熱電模塊(25)通過焦耳效應(yīng)加熱供水。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10中 任一項所述的方法，其中所述預(yù)定的差的最大值是20°C。
【文檔編號】F24D17/00GK104024741SQ201280053764
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月2日
【發(fā)明者】帕斯卡·諾迪 申請人:夸安提亞公司