CN102654294A

CN102654294A - 一种零功耗远程保温输送热水系统

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Publication number: CN102654294A
Application number: CN2012100754086A
Authority: CN
Inventors: 徐何燎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2032-03-21
Also published as: CN102654294B

Abstract

一种零功耗远程保温输送热水系统，该系统在普通热水器两大核心部件水加热装置和存储式保温水箱的基础上，增加一个迷你变压传送箱和一个控制装置，来实现远程保温输送热水，使得水加热装置和存储式保温水箱的相对安装位置不再被固定在3米以内，甚至1.5米以内，两者的水平距离可以达到目前安装距离要求的数十倍。轻松实现水加热装置在房屋的南面，存储式保温水箱在房屋北面的洗手间或厨房；而且最主要的是采用普通输送水管或普通简易保温水管实现整个过程零功耗零排放微损热，不耗电不浪费热水也不浪费冷水。整个系统串行连接，架构简单，安全可靠，具有非常大的社会效益和经济效益。

Description

一种零功耗远程保温输送热水系统

技术领域

本发明公开一种通过普通水管或普通保温水管实现远程输送热水，在输送热水的过程中实现零功耗或微功耗的零排放，而又最大限度减少在输送热水过程中的热量损耗的系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高和环保意识的加强，越来越多的家庭开始选用太阳能热水器或空气能热水器，这些热水器都有两大部分，那就是一个是集热装置，一个是存储式保温水箱。在家庭的应用中，由于受到技术或成本的限制，在安装此类热水器的时候，往往要求集热器和存储水箱安装在一个非常小的距离范围内，甚至集热器和存储水箱的安装的高低相对位置都是不可改变。这就存在一个非常大的问题，因为人们的用热水点，往往远离集热器和存储水箱的位置，比如集热器和水箱安装在房屋的南面，而用热水点往往在房屋的北面。这样的安装位置给人们使用热水带来非常大的不方便和浪费水。从热水供应点到热水使用点往往需要穿过整个房屋，由于水管的保温效果不理想，中途如果停顿用水，过几分中管道中就变成冷水。

人们为此也有几种解决办法，比如采用加水泵进行管道水循环，则即浪费电又浪费热水还要增加成本和投入；还有就是增加管道保温的设施的投入，这种方法对于管道比较短的情况下有一点效果，但是管道相对长一点效果不明显；还有就是增加一些电器加热设备来弥补。凡此种种都没有达到人们心中的理想状态。

有没有更好的办法来解决这些问题，不用外力不用其它能量，实现把加热装置或集热装置产生出来的热水非常高效及时输送到热水应用点保温存储起来，这就需要一个远程输送热水不耗电而又几乎不散失热量的技术。

发明内容

本发明就是要解决实现远程输送热水，整个过程中不耗电或微耗电坚持零排放，采用普通水管或普通的保温水管，最大限度不散失热量或输送过程中散失的热量几乎不影响使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：整个系统包括产热送水装置、迷你变压传送箱、存储式保温水箱、压控控制器以及连接各部位之间的水管组成；整个系统是通过水管连接的一个串联结构，系统的核心部件是迷你变压传送箱和压控控制器，迷你变压传送箱的位置一定是在产热送水装置和存储式保温水箱之间；另外系统还有一个控制部件即压控控制器，这个控制器可以采用相应功能的机械阀来完成，也可以采用相应的传感器和电磁阀加上一个电子总控器来完成。

其中，产热送水装置是一种能承压的装置，即可以承受自来水压力，该装置包含两大部分，其一是能够把一定量进入到该装置的自来水进行加热到预定温度，其二是把已经加到预定温度的热水间隔送出此装置；该装置至少具有冷水进口和热水出口，冷水进口上连自来水，热水出口通过水管连接到迷你变压传送箱的入水口。该产热送水装置在太阳能热水器中可以是集热器和温控送水器的组合体，也可以是其它热水器系统中的相应装置。该装置的功能是把从冷水进口进入的冷水通过该装置变成确定温度的热水，然后通过热水出水口送入到迷你变压传送箱中。

其中，迷你变压传送箱是一种低承压带气体腔的小容积保温水箱，水箱有外壳、保温层、内胆三层，具有入水口、出水口、透气口和一个备用的充气口，透气口连接一个安全阀，充气口可以外接充气设备；迷你变压传送箱的入水口通过水管连接到产热送水装置的热水出口，迷你变压传送箱的出水口下连压控控制器的入水口；迷你变压传送箱的压力在工作中随着不同的工作状态在一个范围内改变。迷你变压传送箱的安装位置在室内，一般在靠近产热送水装置的位置，但即可以安装的比产热送水装置高，也可以安装的比产热送水装置低。

其中，存储式保温水箱是一种非承压大容积保温水箱，水箱有外壳、保温层、内胆三层，具有热水入口、热水出口、透气口和其它辅助接口；也可以是一种带气体腔的非承压大容积保温水箱，增加一个备用充气口；存储式保温水箱的热水入口通过长距离水管上连压控控制器的出水口，存储式保温水箱的热水出口通过相应装置进入热水管道。存储式保温水箱的安装位置尽量靠近热水的应用点，一般在房屋的洗手间或厨房。

其中，压控控制器采用机械结构可以采用双压控控制阀，采用电子结构可以采用压力传感器和电磁阀组合使用，压力传感器放置在迷你变压传送箱的体内；具有入水口和出水口，入水口与迷你变压传送箱的出水口连接在一起，出水口连接长距离水管；压力控制器的功能是探测迷你变压传送箱的压力，当迷你变压传送箱的内部压力达到压力控制器预定的开启压力，压力控制器就打开入水口与出水口连通；当迷你变压传送箱的内部压力降低到压力控制器预定的关闭压力，压力控制器就关闭入水口和出水口，入水口和出水口就不通。

压力控制器如果采用电子结构还需要配置一个总控器，就是把各种传感器的信号传送给总控器，通过总控器的处理，然后发送相应的信号给电磁阀进行关闭或打开动作，总控器上还有一些按键和显示，这种控制方式或结构是一个公知的，本发明在以下描述中主要讲解是采用机械结构，电子控制方式不详细描述。但并不意味本发明不包含电子控制方式。

本发明工作原理，为了更好描述原理，先作几个定义：系统三个部位的承压关系，假设产热送水装置的压力为P₂，迷你变压传送箱的最大工作压力为P₁，存储式保温水箱的压力为P₀，迷你变压传送箱的工作时动态压力为P_x；迷你变压传送箱的气腔最小体积是V_Q，液体的体积是V_Y，长距离水管内径体积V_C。

根据以上定义，则可以确定：P₂>P₁>P₀；P_x的范围在P₁与P₀之间，压控控制器的开启压力为P₁，关闭压力为P₀；而且迷你变压传送箱的气体腔变成V_Q时对应的迷你变压传送箱的压力就是P₁；而当气体腔的体积变大到V_Q＋V_Y＋V_C时的P_x仍应该大于P₀。

系统开始工作时，存储式保温水箱中无水，压力为P₀，迷你变压传送箱也没有水，整个水箱全是气体腔，压力也是P₀，由于迷你变压传送箱的压力为P₀，因此压控控制器关闭，迷你变压传送箱与长距离水管是不通的，即迷你变压传送箱的出水口封闭。

随着产热送水装置不断地加热在该装置中的水，当水的温度达到预定温度，产热送水装置就把已经加热的水送入到迷你变压传送箱中，进入的热水使迷你变压传送箱的气体腔变小，压力变大；冷水被加热到预定温度一次，产热送水装置就送一次到迷你变压传送箱。不断地重复这个过程，热水不断地流入到迷你变压传送箱，气体腔不断缩小，压力不断加大，当气体腔变成V_Q时，迷你变压传送箱的压力就达到P₁，由于P₁的压力达到压控控制器的开启压力，压控控制器打开，压力控制器的入水口与出水口连通，迷你变压传送箱中的水在气压的作用下进入长距离水管中，水流向存储式保温水箱，由于气体腔变成V_Q＋V_Y＋V_C时的P_x还大于P₀，因此可以把迷你变压传送箱中的水全部传送到存储式保温水中，而长距离水管中没有水滞留，当本次迷你变压传送箱中的水全部送入存储式保温水箱后，长距离水管与存储式保温水箱的P₀大气连通，此时迷你变压传送箱的压力也变成P₀，压控控制器重新关闭。这就是一个长距离输送热水的完整过程。一直这样往复直到存储式水箱的热水满或产热送水装置不再产生热水为止，从而也停止远程保温输送热水。迷你变压传送箱的送热水，根据产热送水装置每次送入的热水量来决定输送热水的方式，如果产热送水装置送入的热水量大就可以送入一次传送一次，如果送入的热水量少就可以多次送一次传。这个完全有迷你变压传送箱和压控控制器配合自动实现，完全不需要人为干预。

从以上的工作过程中可以看出，完成整个远程保温送水过程没有其它的动力源参与，压控控制器采用机械阀时，整个系统的功能实现完全是零功耗，零耗电。在非常短的时间内就把热水送到远端的存储式保温水箱，由于整个过程热水只是快速通过水管，而没有滞留在水管，所以热量损耗非常小，同时由于每输送完一次热水，长距离水管中也没有热水滞留，更不浪费热水。整个系统完全实现了智能化，有热水就输送，没热水就不输送。而且由于热水在长距离水管中是快速流过，对水管的保温要求就比较低。

本发明的有益效果是，整个系统有产热送水装置、迷你变压传送箱、存储式保温水箱三大部件和一个压控控制器组成，系统串行连接架构简单，全机械结构，成本低稳定性高，使用寿命长，采用普通水管或普通保温水管，无外动力即零功耗实现远程保温输送热水，整个系统即不耗电也不费水；实现太阳能热水器或空气能热水器的存储式保温水箱尽可能地放置到用户的用水点，实现即开就来热水。本发明还可以应用到类似的输送水系统中。具有非常大的推广应用前景。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1 是本发明的系统结构连接示意图。

图中 101.产热送水装置，102.迷你变压传送箱，103.存储式保温水箱，106.压控控制器，107.长距离水管，108.安全阀，201.存储水箱入水口，202存储.水箱出水口，203.水箱透气口，204.变压水箱进水口，205.变压水箱出水口，206.变压水箱充气口，207.变压水箱透气口，208.产热送水装置冷水入口，209.产热送水装置热水出口，210.水箱辅助接口，220.水箱外壳，221.保温层，222.水箱内胆。

具体实施方式

图中根据水路的流动方向系统的连接顺序，见图中的箭头示意，自来水通过水管连接到产热送水装置（101）的产热送水装置冷水入口（208），产热送水装置热水出口（209）通过水管连接到迷你变压传送箱（102）的变压水箱进水口（204），变压水箱出水口（205）与压控控制器（106）的进水口连在一起，压控控制器（106）的出水口通过长距离水管（107）与存储水箱入水口（201）连接在一起。整个系统完全是一个串联的架构。

无论是存储式保温水箱（103）还是迷你变压传送箱（102）都包含水箱外壳（220）、保温层（221）和水箱内胆（222）三层。存储式保温水箱（103）至少具有存储水箱入水口（201）、存储水箱出水口（202）和水箱透气口（203），在实际使用中还需要一些辅助接口（210），如电辅助加热口、带气体腔时还需要一个备用充气口，在此不一一举例，在行业中是一个公知的。迷你变压传送箱（102）除了变压水箱进水口（204）和变压水箱出水口（205）以外，还应该具有变压水箱透气口（207）和备用的变压水箱充气口（206），变压水箱透气口（207）上安装一个与变压水箱承压能力相配套的安全阀（108）。变压水箱充气口（206）可以连接充气设备给相应的体内充气加压，可以间接实现加大存储式保温水箱（103）的出水压力，也可以实现产热送水装置（101）的排空防冻功能。

依据图中所示来描述本发明的工作原理，系统开始工作时，存储式保温水箱（103）和迷你变压传送箱（102）中都没有水，长距离水管（107）中也没有水，压控控制器（106）关闭。自来水通过水管流入到产热送水装置（101）中，由于水的温度没有达到预定温度，自来水被产热送水装置（101）截留进行加热，而不会把没有加热的水直接送入到迷你变压传送箱（102）中。

在产热送水装置（101）中的水，通过该装置不断地增加水的温度，但水的温度达到预定的温度，该装置就把已经加热的水送到迷你变压传送箱（102）中，每次送入到迷你变压传送箱（102）中热水的最大体积不能超过迷你变压传送箱（102）允许装载的最大体积V_Y，如果产热送水装置（101）一次产生的热水量多大于V_Y，则产热送水装置（101）应该分多次间隔送水。如此不断往复，热水就不断地流入到迷你变压传送箱（102）中。热水的流入使得迷你变压传送箱（102）气体腔不断缩小，压力不断加大，当压力加大到压控控制器（106）的开启压力，压力控制器（106）的阀门打开，迷你变压传送箱（102）中的热水就被气压压入进入长距离水管（107）中，并流向存储式保温水箱（103）中，随着热水的全部流入到存储式保温水箱（103）中，迷你变压传送箱（102）的压力不断下降到等于存储式保温水箱（103）同等压力时，压力控制器（106）的关闭，本次远程长距离保温输送热水结束，这就是一个完整的长距离保温输送热水的过程。这个过程可以一直循环往复直到存储式保温水箱（103）中存满热水为止或产热送水装置（101）不再生产热水为止。

在整个输送热水的过程中，没有任何其它能量参与热水的输送，完全依赖于自来水本身的能量和迷你变压传送箱气体腔的压力变化实现，零功耗零排放，而且如果需要输送的距离不是特别长的情况下，对输送水管的保温要求也比较低，因为热水只是在输送的时候快速流过自始至终没有热水滞留在输送水管中。完全实现了水加热装置和存储式保温水箱（103）的长距离分开安装，本发明如果应用在分体太阳能热水器上，就完全实现集热器安装在南面的阳台外面，而把存储式保温水箱（103）安装在房屋北面的洗手间或厨房。

综上所述，一种零功耗远程保温输送热水系统，该系统在普通热水器两大核心部件水加热装置和存储式保温水箱的基础上，增加一个迷你变压传送箱和一个控制装置，来实现远程保温输送热水，使得水加热装置和存储式保温水箱的相对安装位置不再被固定在3米以内，甚至1.5米以内，两者的水平距离可以达到目前安装距离要求的数十倍。轻松实现水加热装置在房屋的南面，存储式保温水箱在房屋的北面；而且最主要的是采用普通输送水管或普通简易保温水管实现整个过程零功耗零排放微损热，不耗电不浪费热水也不浪费冷水。整个系统串行连接，架构简单，安全可靠，具有非常大的社会效益和经济效益。

以上阐述了本发明的基本原理和主要特征，本发明不受实施条例的限制，在不脱离本发明的基本原理和主要特征的前提下所作出的改进和变化，都应落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种零功耗远程保温输送热水系统，其特征是：整个系统包括产热送水装置、迷你变压传送箱、存储式保温水箱、压控控制器以及连接各部位之间的水管组成；整个系统是通过水管连接的一个串联架构，系统的核心部件是迷你变压传送箱和压控控制器，迷你变压传送箱的连接位置一定是在产热送水装置和存储式保温水箱之间；另外系统还有一个控制部件即压控控制器，这个控制器可以采用相应功能的机械阀来完成，也可以采用相应的传感器和电磁阀加上一个电子总控器来完成。

2.根据权利1所述的一种零功耗远程保温输送热水系统，其特征是：所述的产热送水装置是一种能承压的装置，即可以承受自来水压力，该装置包含两大部分，其一是能够把一定量进入到该装置的自来水进行加热到预定温度，其二是把已经加到预定温度的热水间隔送出此装置；该装置至少具有冷水进口和热水出口，冷水进口上连自来水，热水出口通过水管连接到迷你变压传送箱的入水口。

3.根据权利1所述的一种零功耗远程保温输送热水系统，其特征是：所述的迷你变压传送箱是一种低承压带气体腔的小容积保温水箱，水箱有外壳、保温层、内胆三层，具有入水口、出水口、透气口和一个备用的充气口，透气口连接一个安全阀，充气口可以外接充气设备；迷你变压传送箱的入水口通过水管连接到产热送水装置的热水出口，迷你变压传送箱的出水口下连压控控制器的入水口；迷你变压传送箱的压力在工作中随着不同的工作状态在一个范围内改变。

4.根据权利1所述的一种零功耗远程保温输送热水系统，其特征是：所述的存储式保温水箱是一种非承压大容积保温水箱，水箱有外壳、保温层、内胆三层，具有热水入口、热水出口、透气口和其它辅助接口；也可以是一种带气体腔的非承压大容积保温水箱，增加一个备用充气口；存储式保温水箱的热水入口通过长距离水管上连压控控制器的出水口，存储式保温水箱的热水出口通过加压装置进入热水管道。

5.根据权利1所述的一种零功耗远程保温输送热水系统，其特征是：所述的压控控制器采用机械结构可以采用双压控控制阀，采用电子结构可以采用压力传感器和电磁阀组合使用，压力传感器放置在迷你变压传送箱的体内；具有入水口和出水口，入水口与迷你变压传送箱的出水口连接在一起，出水口连接长距离水管；压力控制器的功能是探测迷你变压传送箱的压力，当迷你变压传送箱的内部压力达到压力控制器预定的开启压力，压力控制器就打开入水口与出水口连通；当迷你变压传送箱的内部压力降低到压力控制器预定的关闭压力，压力控制器就关闭入水口和出水口，入水口和出水口就不通。

6.根据权利1所述的一种零功耗远程保温输送热水系统，其特征是：所述的电子总控器包含多个传感器的信号输入接口和多个控制电磁阀的信号输出接口，还包含设置参数的按键和显示装置。