CN102472507B

CN102472507B - 平板式热水器及用于管理平板式热水器的加热温度的方法

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Publication number: CN102472507B
Application number: CN201180002546.5A
Authority: CN
Inventors: S·费洛尼; R·保利耐里; A·曼奇尼; R·萨姆鲍雷斯; A·斯托珀尼
Original assignee: Ariston Thermo SpA
Current assignee: Ariston SpA
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2031-01-25
Also published as: ES2444394T3; EP2529159A1; PL2529159T3; ITAN20100005A1; RU2493496C2; WO2011104592A1; IT1397805B1; CN102472507A; EP2529159B1

Abstract

本发明的主题是一种用于管理平板式热水器(1)的加热温度的方法，所述平板式热水器由至少两个彼此以串联的方式连接的储水箱(2.M，2.V)组成。所述方法使在上游水箱(2.M)中的水维持在储存温度(TM)，所述储存温度相对于容纳在下游水箱(2.V)中的水的储存温度(Tacc)高出一个预定的过温度(ΔTacc)。

Description

平板式热水器及用于管理平板式热水器的加热温度的方法

技术领域

本发明的主题是称为平板式的储水式热水器。

背景技术

在本文中，以下术语具有以下含意：

-术语“标准储水式热水器”或简称“标准热水器”意指设有单个圆柱形水箱的储水式热水器；

-术语“预定的储存温度Tacc”或简称“存储温度Tacc”意指最高的存储温度，恒温调节装置允许储存在热水器中的水维持在所述最高的存储温度；所述存储温度Tacc是每种热水器型号的典型参数，一般等于60-75℃并且比符合安全标准的储存温度低至少10-15℃；

-术语“设置温度Timp”意指可由用户设置的任选水温，所述任选水温最多只能等于所述储存温度Tacc；

-术语“使用温度Tu”意指被视为由使用装置使用的热水温度（一般Tu=40℃）；使用装置通过将从热水器接收的水与来自供水设备的在温度Th（一般Th=15℃）的冷水混合来获得这温度；

-术语“容量Vc”意指容纳在一个热水器设有的水箱中的水的总体积；

-术语“可用水的体积Vu”意指从维持在制造商允许的最高温度的热水器进行单次抽取所能得到的在使用温度Tu的水的最大体积；

-术语“等同”是两个特征在于具有相同的可用水的体积Vu的储水式热水器；

-术语“平板式储水式热水器”或更简单地说“平板式热水器”意指一种储水式热水器，所述储水式热水器的三种尺寸之一，具体地说前面和背面之间的距离（即是厚度），比等同的标准热水器的相应尺寸显著减少。

虽然具有相同的容量Vc，平板式热水器具有较大的外扩散表面且成本比标准热水器高，这种设备得到更多赏识是因为它具有更合意的外观且把它安装在房间中没那么笨重。

平板式热水器的厚度远小于等同的标准热水器的厚度是由于使用了平板水箱和/或两个或多个水箱，所述水箱的厚度比标准热水器的单个水箱的直径减少。

当设有两个或多个水箱时，“上游”水箱接收待加热的冷水而“下游”水箱将热的水发送到使用装置。

典型的具有两个水箱的平板式热水器，见文献US2004/0079749。

在下文中，术语“平板式热水器”将表示使用两个或多个水箱的平板式热水器，所述水箱优选但不一定是圆柱形（因为本发明涉及它们），但不包括那些使用单个平板水箱的平板式热水器。至于加热系统，它可以是用电的或者是用燃料的，两者没有区别。

这种平板式热水器的优点在于它是相当简单，可以仅仅对部分储存的水进行加热，当这足够用于预期的消耗时，仅仅对容纳在下游水箱中的水进行加热。

在储水式热水器中所谓的“混合”现象是众所周知的，其可基本上被综合为：当每次抽取热水时，进入水箱的冷水与已存储的热水混合，使得已经超过最低温度要求（等于使用温度Tu）的一部分水下降低于所述最低温度要求，从而使可用水的体积Vu比该水箱体积理论上可能的可用水的体积Vu减少。基本上，在想要储备相同体积的热水的情况下，所述“混合”现象越强，储水箱的体积与理论上所需的体积相比必须越大。

具有相同的容量Vc且水被维持在相同的储存温度Tacc（即具有相同的焓含量）的两个储水式热水器可以不是等同的（根据本文给这个术语提供的意义），因为在一个储水式热水器中的混合现象可能比在其它储水式热水器中的混合现象强。换句话说，用相同的已储存热能，可用水的体积Vu可能非常不同。

专利文献IT1345007和IT1345037提出了用于对来自供水设备的冷水在与水箱中的水进行混合之前进行预热的方法（使用已经在热水器中储存的热能来进行预热）。利用这些文献的教导，因为当水到达了高于或等于使用温度Tu的温度之后、由于与引入的冷水混合的影响而已经被冷却到低于这样的温度水平而返回到不能使用的水的量被减少了，所以减少了混合的负面影响。在这两份文献中指出的方法是有效的，然而它们需要额外的换热器，其成本不一定是合理的。

回到如上所定义的平板式热水器，对于相同的引入冷水的速率，混合的影响比在相同存储体积的标准热水器中更为减少，因为当水箱的通过部分（即基本上与水流方向正交的部分）变小时，所述现象越来越弱。事实上，当上游水箱的通过部分变小时，且，进入上游水箱的冷水部分越来越表现为一种活塞，推动热水的重迭部分而没有使两种水特别混合。

因而，平板式热水器的容量Vc比等同的标准热水器的容量小；这种减少基本上取决于（以相同的储存温度Tacc）上游水箱的通过部分。

发明内容

本发明的目的是指出与容纳在等同的标准热水器中的水的体积相比进一步减少容纳在平板式热水器中的水的体积的方法和装置。

根据本发明，上述的目的通过根据本文附带的权利要求所述的平板式热水器来实现。

附图说明

根据本专利的权利要求书和在附图1中作为非限制性的实施方案的图解，本发明的特征通过一个优选实施方案的说明将显得更为清楚，图1示出了根据本发明的平板式热水器的水箱的剖视图。

具体实施方式

参考图1，标号1总括表示了根据优选方案的平板式热水器的主要部件。

在机箱和绝热材料（图中未显示）之内固定有两个以串联的方式连接的储水箱2.M和2.V；上游水箱2.M接收待加热的冷水，而下游水箱2.V将热水分配到使用装置。

如图1所示及以下描述所提及，本发明的优选方案规定所述储水箱2.M和2.V具有相同的尺寸，所述水箱为圆柱形，其直径基本上等于等同的标准热水器的水箱的一半，且所述水箱彼此以串联的方式连接。

对于两个水箱2.M和2.V，适合于封闭底部开口的法兰由标号3表示，而套管由标号4表示，在所述套管中可固定有一个或多个热调节器TR.M，TR.V的传感器（图中未显示），所述传感器通过启动/关闭加热机构5（在本文中以电阻5表示）使每个水箱2.M和2.V维持在设置温度。

来自供水设备的冷水的入口管由标号6表示，在所述入口管上装有折流板7 （本身公知的），所述折流板的形状使得在水进入水箱的入口时的湍流最小化，以致于降低混合的负面影响。

在水箱2.M和2.V的圆顶画出的热水出口管由标号8表示；更准确地说，水箱2.M的管8将在水箱2.M中储存的水通过连接活接头9引导通向水箱2.V，而水箱2.V的管10将在水箱2.V中储存的水引导通向使用装置。

根据本发明，所述热调节器TR.M和TR.V是这样校准的，使得在上游水箱2.M中的水维持在较高的温度TM，其等于下游水箱2.V的储存温度Tacc加上过温度ΔTacc，所述过温度优选地包括在8℃至12℃之间，更优选地等于10℃。

事实上，通过使用这种用于存储温度TM和Tacc的调节方法，所述混合影响减少了，因为当维持在存储温度TM的上游水箱2.M的水与引入的冷水混合时，所述上游水箱2.M的水的较小部分被冷却到比使用温度Tu低的温度。

当然，也可以在标准热水器中通过提高存储温度Tacc（与目前使用的值相比）来使有用的水的体积Vu增加，但这也将使热扩散相当地增加。相反，将看到的是，这种装置具有可以忽略的影响，如果仅仅应用于平板式热水器的上游水箱2.M，所述影响甚至可在无需增加成本的情况下被消除。

数值的例子可有助于理解本发明的优点。

可在使用温度Tu从具有容量Vc和储存温度Tacc的热水器进行单次抽取而获得的可用水的理论体积Vu.teor，如果Th是引入的冷水的温度，所述可用水的理论体积Vu.teor由以下公式提供：

Vu.teor=Vc×（Tacc-Th）/（Tu-Th）

让我们考虑一个具有直径为412毫米的圆柱形水箱，容量Vc=76公升及储存温度Tacc=65℃的标准参考热水器（在本文中以SCB.rif表示）。

如果Tu=40℃和Th=15℃，我们得到：

Vu.teor=76×（65-15）/（40-15）=152公升。

事实上，通过混合的影响，在实验室测试中所获得可用水的体积Vu实际上等于126公升。

可以将可用性系数Cu定义为等于可用水的体积Vu与可用水的理论体积Vu.teor之间的比，即

Cu=Vu/Vu.teor。

在这例子中，事实上，Cu=0.83。

现在，让我们考虑一个设有两个相同的圆柱形水箱的平板式热水器，所述两个圆柱形水箱的直径基本上等于在前的水箱的一半（220毫米），并且在所述两个水箱中具有相同的储存温度Tacc=65℃。

如果所述平板式热水器的两个水箱均具有36公升的体积（即容量Vc等于72公升而不是76公升，减少了5%的体积），这种平板式热水器（在本文中以FLAT.1表示）等同于在前的标准热水器。

事实上，对于这个尺寸，在实验室中的可用水的体积Vu也等于126公升。

由于FLAT.1的可用水的理论体积Vu.teor等于144公升，可用性系数Cu上升到0.88。

最后，让我们考虑一个总是设有两个相同的圆柱形水箱的平板式热水器，所述水箱具有与在FLAT.1中的水箱相同的直径，但根据本发明，现具有上游水箱2.M的储存温度TM等于75℃，而在下游水箱2.V中的存储温度Tacc等于65℃（如在前的例子）。

如果具有这种储存温度的平板式热水器（在本文中以FLAT.2表示）的每个水箱均具有33公升的体积（即容量Vc等于66公升而不是76公升，与标准参考热水器相比减少了13％的体积），所述平板式热水器FLAT.2等同于标准热水器；事实上，对于这种体积，在实验室中的可用水的体积Vu总是等于所述126公升。

FLAT.2的可用水的理论体积Vu.teor等于145公升，而可用性系数Cu变为0.87；基本上与FLAT.1相同。

一直保留在相同的数值的例子，可以示出的是，根据本发明所采用的储存温度Tacc,TM与FLAT.1相比，仅仅导致非常小的热扩散，其也可容易地被消除。

平板式热水器FLAT.1可使用当前所用的绝热材料的厚度构成等于1.8平方米的外壳的总表面SE.1；使用相同的厚度，因为平板式热水器FLAT.2具有减少的尺寸，它具有等于1.69平方米的外壳的总表面SE.2（与FLAT.1相比减少了6%）。

因为热扩散可被视为与热水器的平均内温度以及与外壳的表面成正比，很容易检查到的是，如果安装平板式热水器FLAT.1和FLAT.2的房间的温度为20℃，FLAT.2的热扩散仅仅比FLAT.1的热扩散高4％，通过将绝热材料的厚度略为增加可以完全消除所述轻微上升的扩散（基本上将厚度增加4％），同时获得生产成本比FLAT.1相当地减少的平板式热水器，由于水箱体积减少了13％和外壳基本上减少了6％。

因而，所述数值的例子示出了使用根据本发明的用于储存温度Tacc，TM的设置系统，有可能减少平板式热水器的成本和总尺寸，同时在可用水的体积Vu和能量消耗方面维持相同的性能。

根据本发明的方案，所述热调节器TR.M和TR.V可以是任何公知类型的、电机或电子的、物理上分开的或在任何情况下，彼此独立的装置。

在这种情况下，当热调节器TR.V被校准为使得水箱2.V维持在不高于预定温度Tacc的温度时，热调节器TR.M被校准为使得上游水箱2.M维持在等于Tacc+ΔTacc的储存温度TM。

如果所述热调节器TR.V,TR.M中一个或多个是用户可调节类型，它们分别是不接受高于Tacc和TM的温度的设置的。

作为替代方案，所述热调节器TR.M和TR.V可有利地由单个电子装置TR组成，所述单个电子装置设有数据处理能力以确保对两个水箱2.M和2.V进行热调节，以及任选地，所述单个电子装置反过来是适合于执行进一步功能的电子控制单元的一部分。

在这种情况下，当允许用户调节水的加热温度时，由用户选定的设置温度Timp被分配到下游水箱2.V，而等于Timp+ΔTacc的储存温度TM被自动地分配到上游水箱2.M。

在任何情况下，应当理解的是，最大可接受的温度Timp是这样设置，以致于Timp+ΔTacc符合安全标准。

然而，，如果给用户提供选择想要的在使用温度Tu的热水量的可能性而不是选择在热水器中的加热温度，对于用户来说会比较容易。对于每个选定的量，当然，由电子装置TR确定和设定所需的最低加热温度Timp，以致于确保在两个水箱中，以及仅仅当所述所需的热水量是十分大而需要消除混合影响时，上游水箱2.M的储存温度TM被设置为等于Timp+ΔTacc。

本发明业已描述了关于设有两个具有相同尺寸的圆柱形储水箱2.M和2.V的平板式热水器，所述储水箱的直径基本上等于等同的标准热水器的水箱的尺寸的一半，并且彼此以串联的方式连接。

然而，更一般而言，本发明涉及使用两个或多个水箱的平板式热水器，所述水箱不一定是圆柱形，也不需要具有相同的体积，用电或用燃料加热是没有区别，且冷水由上游水箱2.M接收并因此被发送到随后的水箱2.V，以串联或并联的方式连接是没有区别。

Claims

1.一种用于管理平板式热水器（1）的加热温度的方法，所述平板式热水器设有两个或多个彼此相通的储水箱（2.M，2.V），

-其中一个上游水箱（2.M）接收来自供水设备的冷水并将冷水传送到一个或多个下游水箱（2.V），

-以及其中热调节器通过启动/关闭加热机构（5）以确保维持所述加热温度，

其特征在于，

从所述平板式热水器（1）进行单次抽取所能得到的在使用温度的水的最大体积（Vu）通过将在所述下游水箱（2.V）中的水维持在预定的储存温度以及将在所述上游水箱（2.M）中的水维持在较高的温度而被确保，所述较高的温度是：

-等于所述预定的储存温度加上预定的过温度，

-并且符合安全标准。

2.根据权利要求1所述的用于管理平板式热水器（1）的加热温度的方法，

其特征在于，

给用户提供温度调节的可能性：

-将所述下游水箱（2.V）的温度最多向上调节至所述预定的储存温度，

-以及将所述上游水箱（2.M）的温度向上调节至所述较高的温度。

3.根据权利要求1所述的用于管理平板式热水器（1）的加热温度的方法，

其特征在于，

给用户提供将所述下游水箱（2.V）的温度最多向上调节至所述预定的储存温度，而在所述上游水箱（2.M）中，所述温度被自动地设置为所述较高的温度的可能性。

4.根据权利要求1所述的用于管理平板式热水器（1）的加热温度的方法，

其特征在于，

-给用户提供选择想要的在使用温度的热水量的可能性，

-自动地为所述上游水箱（2.M）和所述下游水箱（2.V）选定确保所述热水量所需的最低加热温度，

-以及仅仅当所述所需的水的量是十分高而需要消除混合影响时，所述上游水箱（2.M）的储存温度自动地被设置为所述较高的温度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于管理平板式热水器（1）的加热温度的方法，

其特征在于，

所述预定的储存温度包括在60℃至75℃之间。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于管理平板式热水器（1）的加热温度的方法，

其特征在于，

所述过温度包括在8℃至12℃之间。

7.根据权利要求5所述的用于管理平板式热水器（1）的加热温度的方法，

其特征在于，

所述过温度包括在8℃至12℃之间。

8.一种设有两个或多个彼此相通的储水箱（2.M，2.V）的平板式热水器（1），

-其中一个上游水箱（2.M）接收来自供水设备的冷水，并将冷水传送到一个或多个下游水箱（2.V），

-以及其中热调节器确保所述两个或多个储水箱（2.M，2.V）维持在由用户可设置的和/或预定的加热温度，

其特征在于，

所述热调节器允许

-将在所述下游水箱（2.V）中的水维持在温度不超过预定的储存温度，

-以及将在所述上游水箱（2.M）中的水维持在较高的温度，所述较高的温度是：

-等于所述预定的储存温度加上预定的过温度，

-并且符合安全标准。

9.根据权利要求8所述的平板式热水器（1），

其特征在于，

每个所述热调节器均可由用户分别地调节。

10.根据权利要求9所述的平板式热水器（1），

其特征在于，

所述热调节器由设有数据处理能力的单个热调节器组成，

-其中，用户只能设置为所述一个或多个下游水箱（2.V）选定的温度，

-而在所述热调节器本身，它会自动地将较高的温度分配到所述上游水箱（2.M），所述较高的温度等于所述选定的温度加上所述过温度。

11.根据权利要求8所述的平板式热水器（1），

其特征在于，

所述热调节器由设有数据处理能力的单个热调节器（TR）组成，

-其中，用户可以设置想要的在使用温度的水的量，

-而所述热调节器本身具有计算装置，所述计算装置适合于在所有上游和下游水箱（2.V，2.M）中确定和设置确保所述想要的水的量所需的最低加热温度，

-以及当所述所需的水的量是十分大而需要消除混合影响时，将所述上游水箱（2.M）的储存温度设置为等于其余的水箱（2.V）的温度加上所述过温度。