CN102109220A - 一种速热式空气源热水器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明所设计的一种速热式空气源热水器及其控制方法，涉及热水器领域，解决了目前空气源热水器体积大、热水出量小、频繁开启易损坏的技术问题。本发明包括主机和水箱，所述的水箱两端分别开有进水口和出水口，其特征是所述的所述水箱的进水口侧连通一循环管路，所述循环管路的另一管口与水箱的出水口交汇形成一空腔，所述的空腔上连有热水输出管，所述的循环管路上装有能截止水流及调节流量的循环水泵、主机和辅助加热器，所述水箱出水口上装有热水阀门，所述的水箱内设有至少三个温度传感器且分别设置在水箱的高水位段、中水位段和低水位段。本发明将储水和速热结合在一起，即能保证热水的大量供应，又可速开速热。

Description

一种速热式空气源热水器及其控制方法

技术领域

本发明涉及热水器领域，尤其是一种速热式空气源热水器及其控制方法。

背景技术

现有热水器包括：有水箱的储水式和无水箱的速热式；从能源上分有电热水器、燃气热水器、太阳能热水器；其中以电为能源的也分为电直接加热(典型的如电热管加热式)及从空气中获取热量的空气源热水器。现有产品中各有优劣，如：贮水式需专门设置大容量保温水箱，增加成本且体积大，影响室内安装；速热式需要短时间大量耗能，才能在瞬间将低温水加热到所需温度，快速电热水器中，需要专门的布线，需要大截面的电缆；快速电热水器或燃气热水器都是能耗高的热水器产品；太阳能热水器具有不稳定性，在最需要热水的冬季无法保证热水供应；空气源热水是综合性能最好的热水装置，节能方面优点突出，然而其体积一般较大，影响了其推广。现有一些快速空气源热水器的产品，没有真正解决一些关健问题：当空气源热水器为直热式时，冬季低水温下，为达到预定出水温度，进出水流量就必须很小，没有沐浴的实用意义；此外以往机型更没有涉及冬季实际使用中如洗手等快速频繁地启闭，对空气源热水器压缩机带来致命的损伤。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种速热式空气源热水器及其控制方法，避免空气源热水主机的频繁启停，并且将储水和速开速热结合在一起，保证热水的供应。

为了达到上述目的，本发明所设计的速热式空气源热水器，包括主机和水箱，所述的水箱两端分别开有进水口和出水口，其特征是所述的所述水箱的进水口侧连通一循环管路，所述循环管路的另一管口与水箱的出水口交汇形成一空腔，所述的空腔上连有热水输出管，所述的循环管路上装有能截止水流及调节流量的循环水泵、主机和辅助加热器，所述水箱出水口上装有热水阀门，所述的水箱内设有至少三个温度传感器且分别设置在水箱的高水位段、中水位段和低水位段。温度传感器用于监测水箱内的温度，以便做出实时调整；当热水供应不足时，可开启快速制热的辅助加热器，实现速开速热的效果，从而将储水和速热结合在一起，保证热水的供应。

作为上述结构的进一步完善和补充，本发明还包含以下附加技术特征或这些特征的任意组合：

所述的辅助加热器为电加热器或燃气加热器，可根据实际需要选择使用。

所述的温度传感器有四个：第一温度传感器用于测得水箱内整体水的加热情况，位于水箱底部；第二温度传感器用于当使用部分热水后，启动主机加热，位于水箱中部；第三温度传感器用于当将使用完水箱内全部热水时，启动辅助加热器，位于水箱上部；第四温度传感器用于系统进入保温程序后，连续监测水箱内水温，当水温低于设定值T中时启动主机加热，第四传感器设置在水箱底部，第四温度传感器的功能也可以是用上述第一温度传感器来代替完成，从而省略第四温度传感器。

一控制连接各部件，实现自动化运行；所述的循环管路中依次装有循环水泵、主机和辅助加热器，所述的辅助加热器连接一设置在循环管路中且位于辅助加热器下游的辅助温度传感器，可用于检测出水温度来调节水流速大小以使出水温度达到预设值。

本发明所设计的一种速热式空气源热水器的控制方法，其特征是：

a.当处于水箱中水位段的温度传感器检测到温度低于预设值T_低时，不论热水输出输出开启或关闭，启动循环水泵和主机，不启动辅助加热器，循环水泵以保证循环管路出水温度达到预设值T_高水温要求来调节水流大小，直到水箱底部温度传感器测得温度高于预设值T_高时停止，水箱内部热水阀门处于开启状态；

b.当热水输出开启，而处于水箱高水位段的温度传感器检测到温度低于预设值T_低时，关闭水箱内部热水阀门，循环水泵、主机和辅助加热器均开启，循环水泵调节流速大小满足循环管路温度传感器所测温度达到T_高；

c.当热水输出关闭，而处于水箱低水位段的温度传感器检测到温度低于预设值T_低时，循环水泵和主机继续运行，辅助加热器关闭，水箱内部热水阀门打开，循环水泵调节流速大小满足循环管路温度传感器所测温度达到T_高；

d.当热水输出关闭超过保温模式预设时间，系统传入保温模式。保温模式下，处于水箱低水位段的保温模式温度传感器检测到温度低于预设值T_中时，开启循环水泵和主机进行循环加热至温度达到预设值T_高；

e.系统处于保温模式，当热水输出开启，即转入使用模式，执行a、b、c、d各程序。

通过本方法控制该热水器，避免了热水器主机的频繁启停，延长热水器的使用寿命；通过设置较佳的加热时机，使主机和辅助加热器较好地相配合，保证整机的使用效率，达到了节能的效果。

所述d步骤中保温模式的预设时间为20-40分钟。

所述d步骤中的保温模式温度传感器为第四温度传感器或为第一传感器兼用。

所述各步骤中循环管路中的出水温度通过辅助温度传感器测定，出水温度准确可靠。

所述的主机刚启动时，位于辅助加热器后的辅助温度传感器检测水温，当低于预设值T_低时则开启辅助加热，高于T_高时关闭辅助加热器。

各温度预设值为：50°＜T_高＜58°，42°＜T_中＜48°，27°＜T_高＜33°，经过实验，上述温度范围，主机和辅助加热器的配合即保证热水供应，又具有较佳的节能效果。

本发明得到的一种速热式空气源热水器及其控制方法，将储水和速热结合在一起，即能保证热水的大量供应，又可速开速热，提高了热水使用的便利性，并且避免了热水器主机的频繁启停，延长热水器的使用寿命；通过设置较佳的加热时机，使主机和辅助加热器较好地相配合，提高了整机的使用效率，达到了节能的效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1-水箱、2-循环管路、3-循环水泵、4-主机、5-辅助加热器、6-进水口、7-空腔、8-输出管、9-热水阀门、10-第一温度传感器、11-第二温度传感器、12-第四温度传感器、13-第三温度传感器、14-辅助温度传感器。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1

如图1所示，本实施例描述的一种速热式空气源热水器及其控制方法，包括主机4和水箱1，所述的水箱1两端分别开有进水口6和出水口，所述的所述水箱1的进水口侧连通一循环管路2，所述循环管路2的另一管口与水箱1的出水口交汇形成一空腔7，所述的空腔7上连有热水输出管8，所述的循环管路2上依次装有能截止水流控制流速的循环水泵3、主机4和辅助加热器5，所述水箱1出水口上装有热水阀门9，所述的水箱1内设有至少三个温度传感器且分别设置在水箱的高水位段、中水位段和低水位段。一控制器连接各部件，所述的辅助加热器5连接一设置在循环管路2中且位于辅助加热器5下游的辅助温度传感器14。

整机为一体式圆柱形，水箱1容积约为50L，主机4包括0.75匹压缩机，辅助加热器5为3kw快速电加热器，机身小巧紧凑，水箱输出水温T_高设定为58℃，水箱水温维持温度区间为48～58℃(即T_中为48度)，设定水温低于33℃视为冷水(即T_低为33度)，设定空气源主机停机超过25分种，热水器转入保温运行状态。

当热水输出开启，处于水箱中水位段的第二温度传感器11检测到温度低于预设值33°时，启动循环水泵3和主机4，不启动辅助加热器5，水箱内部热水阀门9处于开启状态，辅助温度传感器14实时检测出水温度，循环水泵3以保证循环管路出水温度达到预设值58°水温要求来调节水流大小，直到水箱底部的第一温度传感器10测得温度高于预设值58°时停止；当热水输出开启，而处于水箱高水位段的第三温度传感器13检测到温度低于预设值33°时，关闭水箱内部热水阀门9，循环水泵3、主机4和辅助加热器5均开启，循环水泵3调节流速大小满足循环管路温度传感器所测温度达到58°；当热水输出关闭，而处于水箱低水位段的第一温度传感器10检测到温度低于预设值33°时，循环水泵3和主机4继续运行，辅助加热器5关闭，水箱内部热水阀门9打开，循环水泵3调节流速大小满足循环管路温度传感器所测温度达到58°；当热水输出关闭超过设定时间25分钟，启用保温模式的第四温度传感器12，系统进入保温模式：所述的第四温度传感器12检测温度低于预设值48°时，开启循环水泵3和主机4进行循环加热至温度达到预设值58°；当热水输出开启，系统转入使用模式，根据实时情况执行a、b、c、d程序。所述的主机刚启动时，位于辅助加热器后的循环管路温度传感器检测水温，当低于预设值T_低时则开启辅助加热，高于T_高时关闭辅助加热器，以避免循环管路内的低温储水影响水温。所述的第四温度传感器12也可以用第一温度传感器来代替。

实施例2

本实施例描述的一种速热式空气源热水器及其控制方法，机身外型以传统燃气热水器的长方体，另加一个同样尺寸同样形状的保温水箱(水箱容积约为20L)，有利于按照传统厨卫装修来安装本热水器。辅助加热器为燃气的好处是空气源系统可以利用辅热燃气加热后的余热还提高蒸发温度，特别是在冬季低温环境下，此方案有更高的能效比。本实例出风口接至室外，冬季可将运行后的废气及冷风排出室外，减少对室温的影响。本实例采用0.75匹压缩机，产水量为4L的燃气热水模块，水箱输出水温T_高设定为55℃，水箱水温维持温度区间为45～55℃(即T_中为45度)，设定水温低于30℃视为冷水(即T_低为30度)，设定空气源主机停机超过20分种，热水器转入保温运行状态。快速出热水时，为先经空气源加热低温水到合适温度，再经燃气加热致所需55℃，减少一次性从低温水加热到所需温度的燃气量；补水状态和保温状态均为只有空气源系统运转，不同的是补水状态下，增减水流量恒定55℃出水温度，保温状态下为恒定水流量，多次循环加热至55℃，热水装置更为节能，控制方法如实施例1。本实施例省略附图。

实施例3

本实施例描述的一种速热式空气源热水器及其控制方法，辅助加热器为电加热器。本实例二机身外型等同于传统燃气热水器的长方体，为主机水箱一体式(水箱容积约为15L)，可完全按照传统厨卫装修来安装本热水器。本实例采用0.75匹压缩机，辅助加热为3KW快速电磁加热，水箱输出水温T_高设定为52℃，水箱水温维持温度区间为42～52℃(即T_中为45度)，设定水温低于27℃视为冷水(即T_低为30度)，设定空气源主机停机超过40分种，热水器转入保温运行状态。本实施例省略附图。

Claims (10)

1.一种速热式空气源热水器，包括主机和水箱，所述的水箱两端分别开有进水口和出水口，其特征是所述的所述水箱的进水口侧连通一循环管路，所述循环管路的另一管口与水箱的出水口交汇形成一空腔，所述的空腔上连有热水输出管，所述的循环管路上装有能截止水流及调节流量的循环水泵、主机和辅助加热器，所述水箱出水口上装有热水阀门，所述的水箱内设有至少三个温度传感器且分别设置在水箱的高水位段、中水位段和低水位段。

2.根据权利要求1所述的速热式空气源热水器，其特征是所述的辅助加热器为电加热器或燃气加热器。

3.根据权利要求1所述的速热式空气源热水器，其特征是所述的温度传感器有四个：第一温度传感器用于测得水箱内整体水的加热情况，位于水箱底部；第二温度传感器用于当使用部分热水后，启动主机加热，位于水箱中部；第三温度传感器用于当将使用完水箱内全部热水时，启动辅助加热器，位于水箱上部；第四温度传感器用于系统进入保温程序后，连续监测水箱内水温，当水温低于设定值T_中时启动主机加热，第四传感器设置在水箱底部。

4.根据权利要求1所述的速热式空气源热水器，其特征是一控制器连接各部件，所述的循环管路中依次装有循环水泵、主机和辅助加热器，所述的辅助加热器连接一设置在循环管路中且位于辅助加热器下游的辅助温度传感器。

5.一种根据权利要求1所述的速热式空气源热水器的控制方法，其特征是：

a.当处于水箱中水位段的温度传感器检测到温度低于预设值T_低时，启动循环水泵和主机，不启动辅助加热器，循环水泵以保证循环管路出水温度达到预设值T_高水温要求来调节水流大小，直到水箱底部温度传感器测得温度高于预设值T_高时停止，水箱内部热水阀门处于开启状态；

b.当热水输出开启，而处于水箱高水位段的温度传感器检测到温度低于预设值T_低时，关闭水箱内部热水阀门，循环水泵、主机和辅助加热器均开启，循环水泵调节流速大小满足循环管路温度传感器所测温度达到T_高；

c.当热水输出关闭，而处于水箱低水位段的温度传感器检测到温度低于预设值T_低时，循环水泵和主机继续运行，辅助加热器关闭，水箱内部热水阀门打开，循环水泵调节流速大小满足循环管路温度传感器所测温度达到T_高；

d.当热水输出关闭超过保温模式预设时间，系统传入保温模式。保温模式下，处于水箱低水位段的保温模式温度传感器检测到温度低于预设值T_中时，开启循环水泵和主机进行循环加热至温度达到预设值T_高；

e.系统处于保温模式，当热水输出开启，即转入使用模式，执行a、b、c、d各程序。

6.根据权利要求5所述的速热式空气源热水器的控制方法，其特征是所述d步骤中保温模式的预设时间为20-40分钟。

7.根据权利要求5所述的速热式空气源热水器的控制方法，其特征是所述d步骤中的保温模式温度传感器为第四温度传感器或为第一传感器兼用。

8.根据权利要求5所述的速热式空气源热水器的控制方法，其特征是所述各步骤中循环管路中的出水温度通过辅助温度传感器测定。

9.根据权利要求5所述的速热式空气源热水器的控制方法，其特征是所述的主机刚启动时，位于辅助加热器后的辅助温度传感器检测水温，当低于预设值T_低时则开启辅助加热，高于T_高时关闭辅助加热器。

10.根据权利要求5所述的速热式空气源热水器的控制方法，其特征是各温度预设值为：50°＜T_高＜58°，42°＜T_中＜48°，27°＜T_低＜33°。

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