CN104422133A - 热水系统及其混水阀的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种热水系统及其混水阀的控制方法，热水系统包括储水箱、废热回收装置、混水阀和淋浴装置，储水箱的热水出口与混水阀的热水进口连通，混水阀的出水口与淋浴装置的进水口连通，废热回收装置包括废水进口、废水出口、自来水进口以及自来水出口；还包括三通管，该三通管的第一接口经第四水管与自来水总进口连通，该三通管的第二接口与储水箱的冷水进口连通，该三通管的第三接口与废热回收装置的自来水进口连通，废热回收装置的自来水出口经第三水管与混水阀的冷水进口连通。本发明的热水系统可以降低高温热水的用量，从而降低了用热水时的热量消耗。本发明所的热水系统的混水阀的控制方法，保证了冷热水混合后的热水温度稳定，提高了舒适性。

Description

热水系统及其混水阀的控制方法

技术领域

本发明涉及住宅热水供应系统，特别是涉及一种热水系统及其混水阀的控制方法。

背景技术

目前，家用储水式热水器(如电热水器、空气能热水器等)多为小功率电加热管或小制热能力热泵外机配套储热水箱，采用长时间加热、储存高温热水的方式来满足用热水需求。在用热水时，通过自来水的压力将高温热水从水箱上部压出，高温热水再和自来水混合后供用户使用。由于用户使用热水和补入水箱里面的自来水温差很大(一般温差在25℃-35℃)，所以相对电加热功率或热泵机组制热能力来说，用热水时消耗热量的功率很大。

对于淋浴冲凉来说，由于淋浴后废水的温度(一般比淋浴热水温度低8-10℃)明显高于自来水温度，所以淋浴时废热的排放量也非常巨大；也就是说，真正用于淋浴消耗的热量较少，大部分的热量被浪费掉了。为了利用废热，有的热水系统设计有废热回收热交换器，自来水通过废热回收热交换器与淋浴后废水进行热交换，被加热后的自来水送入储水箱中，这样达到废热利用的目的。但是，由于吸收废热之后的自来水的温度提升有限，送入储水箱中需再次加热至用户使用热水的温度，因此回收的热量不能立刻被淋浴使用，用热水时高温热水的消耗速度没有改变，消耗热量的功率还是很大。

发明内容

针对上述现有技术现状，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种热水系统，其可以对淋浴热水进行废热回收，且可降低能耗，更节能。本发明所要解决的另一个技术问题在于，提供一种该热水系统的混水阀的控制方法，以保证使用热水温度稳定，提高舒适性。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种热水系统，包括储水箱、废热回收装置、混水阀和淋浴装置，所述储水箱的热水出口经第一水管与所述混水阀的热水进口连通，所述混水阀的出水口经第二水管与所述淋浴装置的进水口连通，所述废热回收装置包括废水进口、废水出口、连接在该废水进口和该废水出口之间的废水流道、自来水进口、自来水出口以及连接在该自来水进口和该自来水出口的自来水流道；所述储水箱的冷水进口和所述废热回收装置的所述自来水进口与自来水总进口连通，所述废热回收装置的自来水出口经第三水管与所述混水阀的冷水进口连通。

在其中一个实施例中，所述的热水系统还包括三通管，该三通管的第一接口经第四水管与所述自来水总进口连通，该三通管的第二接口与所述储水箱的所述冷水进口连通，该三通管的第三接口与所述废热回收装置的所述自来水进口连通。

在其中一个实施例中，所述的热水系统还包括控制器、用于检测所述第一水管内温度的第一温度传感器、用于检测所述第二水管内温度的第二温度传感器以及用于检测所述第三水管内温度的第三温度传感器，所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述第三温度传感器与所述控制器的信号输入端通过信号电路连接，所述混水阀为电子混水阀，该电子混水阀的信号输入端与所述控制器的信号输出端通过信号电路连接。

在其中一个实施例中，所述的热水系统还包括用于检测所述第四水管内流量的流量传感器，该流量传感器与所述控制器的信号输入端通过信号电路连接。

在其中一个实施例中，所述自来水流道位于所述废水流道内，且两者采用逆流方式换热。

本发明所提供的一种所述的热水系统的混水阀的控制方法，包括以下步骤：

判断用户是否开始使用热水；

当用户开始使用热水时，分别检测所述第一水管内的温度Ttank和所述第三水管内的温度Tw，并根据Ttank、Tw和用户设定的用热水温度Ts计算冷热水比例；

根据所述冷热水比例调节所述混水阀到相应的步数S；

实时检测所述第二水管内的温度Tmix，并将该Tmix与所述Ts进行比较，根据比较结果调节所述混水阀的步数S，使得Tmix接近或等于Ts。

在其中一个实施例中，根据所述Ttank、所述Tw和所述Ts计算所述冷热水比例采用的公式如下：

$\frac{X}{Y}=\frac{T_{\tan k}-T_s}{T_s-T_w}$

上述公式中，X为所述第三水管中的冷水流量，Y为所述第二水管中的热水流量。

在其中一个实施例中，根据比较结果调节所述混水阀的步数S包括：

当Tmix-Ts=0时，不调节所述混水阀的步数S；

当Tmix-Ts<0时，每经过第一设定时间t1后将所述混水阀的步数S向热水比例增大的方向调节S1步；

当Tmix-Ts>0时，每经过第二设定时间t2后将所述混水阀的步数S向热水比例减小的方向调节S2步。

在其中一个实施例中，所述t1为1-30s，所述t2为1-30s。

在其中一个实施例中，所述S1为1-30步，所述S2为1-30步。

在其中一个实施例中，通过判断所述储水箱的冷水进口和所述废热回收装置的所述自来水进口与所述自来水总进口之间的水管内是否有流量来判断用户是否开始使用热水。

通过本发明所提供的热水系统，淋浴冲凉时，在自身压力下自来水经三通管分成两路：一路进入储水箱将热水从储水箱上部压出流到混水阀的热水进口，另一路流到废热回收装置回收淋浴废水的热量，之后再流到混水阀的进口端，直接与水箱高温热水混合成可用热水，供用户使用，达到节能、环保的目的；而且，由于降低了高温热水的用量，从而降低了用热水时的热量消耗。

本发明所提供的热水系统的混水阀的控制方法，保证了冷热水混合后的热水温度稳定，提高了舒适性。

附图说明

图1为本发明其中一个实施例中的热水系统的系统图。

以上各图中，101、储水箱；102、第一温度传感器；103、混水阀；104、第二温度传感器；105、第三温度传感器；106、淋浴装置；107、废热回收装置；107a、废水流道；107b、自来水流道；107c、废水进口；107d、废水出口；108、流量传感器；109、三通管；110、控制器；111、第一水管；112、第二水管；113、第三水管；114、第四水管。

具体实施方式

下面参考附图并结合实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本发明其中一个实施例中的热水系统包括：储水箱101、废热回收装置107、混水阀103、淋浴装置106和三通管109，其中，所述储水箱101的热水出口经第一水管111与所述混水阀103的热水进口连通，所述混水阀103的出水口经第二水管112与所述淋浴装置106的进水口连通，淋浴装置106优选为花洒。所述废热回收装置107包括废水进口107c、废水出口107d、连接在该废水进口107c和该废水出口107d之间的废水流道107a、自来水进口、自来水出口以及连接在该自来水进口和该自来水出口之间的自来水流道107b，所述三通管109的第一接口经第四水管114与自来水总进口连通，该三通管109的第二接口与所述储水箱101的冷水进口连通，该三通管109的第三接口与所述废热回收装置107的自来水进口连通，所述废热回收装置107的自来水出口经第三水管113与所述混水阀103的冷水进口连通。

通过采用本实施例中的热水系统，淋浴冲凉时，在自身压力下自来水经水路三通管109分成两路：一路进入储水箱101将热水从储水箱101上部压出流到混水阀103的热水进口，另一路流到废热回收装置107回收淋浴废水的热量，之后再流到混水阀103的冷水进口，直接与水箱高温热水混合成可用热水，供用户使用，达到节能的目的；而且，由于降低了高温热水的用量，从而降低了用热水时的热量消耗。

较优地，还包括控制器110、用于检测所述第一水管111内温度的第一温度传感器102、用于检测所述第二水管112内温度的第二温度传感器104以及用于检测所述第三水管113内温度的第三温度传感器105，所述第一温度传感器102、所述第二温度传感器104和所述第三温度传感器105与所述控制器110的信号输入端通过信号电路连接，所述混水阀103为电子混水阀，该电子混水阀的信号输入端与所述控制器110的信号输出端通过信号电路连接。由于混水阀103的存在，能保证混水阀103出来的热水即是用户设定的温度，省去了再次手动调节混水的操作，方便实用。

较优地，还包括用于检测所述第四水管114内流量的流量传感器108，流量传感器108与所述控制器110的信号输入端通过信号电路连接。

较优地，为了提高换热比，所述自来水流道107b位于所述废水流道107a内，且两者采用逆流方式换热。

本发明另一个实施例中，提供一种上述热水系统的混水阀103的控制方法，包括以下步骤：

步骤1、判断用户是否开始使用热水。较优地，通过判断流量传感器108是否有流量信号来判断用户是否开始使用热水。

步骤2、当控制器110检测到流量传感器108有流量信号后，控制器110根据第一温度传感器102检测的第一水管111内的温度Ttank、第三温度传感器105检测的第三水管113内的温度Tw和用户设定的用热水温度Ts计算冷热水比例；

较优地，控制器110根据所述Ttank、所述Tw和所述Ts计算所述冷热水比例采用的公式如下：

$\frac{X}{Y}=\frac{T_{\tan k}-T_s}{T_s-T_w}$

上述公式中，X为第三水管113中的冷水流量，单位L/min；Y为第一水管111中的热水流量，单位L/min。

步骤3、控制器110内部存储有冷热水混合比例与混水阀103步数的对应关系表，控制器110根据所述冷热水比例调节所述混水阀103到相应的步数。

步骤4、控制器110实时检测所述第二水管112内的温度Tmix，并与所述Ts进行比较，根据比较结果调节所述混水阀103的步数，使得Tmix接近或等于Ts。

较优地，根据比较结果调节所述混水阀103的步数具体方式如下：

当Tmix-Ts=0时，不调节所述混水阀的步数S；

当Tmix-Ts<0时，每经过第一设定时间t1后将所述混水阀的步数S向热水比例增大的方向调节S1步；较优地，所述t1＝1-30s。所述S1＝1-30步。

当Tmix-Ts>0时，每经过第二设定时间t2后将所述混水阀的步数S向热水比例减小的方向调节S2步。较优地，所述t2=1-30s。所述S2=1-30步。

由于废热回收量受环境温度、用热水水温和用热水时间等多种因素的影响，从而导致自来水通过废热回收装置107后的温升会发生变化或者波动，与高温热水混合后可用热水温度相应也会发生变化或者波动，直接影响热水使用舒适性。通过采用本发明所提供的混水阀103的控制方法，保证了冷热水混合后的热水温度稳定，提高了舒适性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种热水系统，包括储水箱、废热回收装置、混水阀和淋浴装置，所述储水箱的热水出口经第一水管与所述混水阀的热水进口连通，所述混水阀的出水口经第二水管与所述淋浴装置的进水口连通，所述废热回收装置包括废水进口、废水出口、连接在该废水进口和该废水出口之间的废水流道、自来水进口、自来水出口以及连接在该自来水进口和该自来水出口的自来水流道；其特征在于，所述储水箱的冷水进口和所述废热回收装置的所述自来水进口与自来水总进口连通，所述废热回收装置的自来水出口经第三水管与所述混水阀的冷水进口连通。

2.根据权利要求1所述的热水系统，其特征在于，还包括三通管，该三通管的第一接口经第四水管与所述自来水总进口连通，该三通管的第二接口与所述储水箱的所述冷水进口连通，该三通管的第三接口与所述废热回收装置的所述自来水进口连通。

3.根据权利要求1所述的热水系统，其特征在于，还包括控制器、用于检测所述第一水管内温度的第一温度传感器、用于检测所述第二水管内温度的第二温度传感器以及用于检测所述第三水管内温度的第三温度传感器，所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述第三温度传感器与所述控制器的信号输入端通过信号电路连接，所述混水阀为电子混水阀，该电子混水阀的信号输入端与所述控制器的信号输出端通过信号电路连接。

4.根据权利要求3所述的热水系统，其特征在于，还包括用于检测所述第四水管内流量的流量传感器，该流量传感器与所述控制器的信号输入端通过信号电路连接。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的热水系统，其特征在于，所述自来水流道位于所述废水流道内，且两者采用逆流方式换热。

6.一种根据权利要求1至5中任意一项所述的热水系统的混水阀的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

判断用户是否开始使用热水；

当用户开始使用热水时，分别检测所述第一水管内的温度Ttank和所述第三水管内的温度Tw，并根据Ttank、Tw和用户设定的用热水温度Ts计算冷热水比例；

根据所述冷热水比例调节所述混水阀到相应的步数S；

实时检测所述第二水管内的温度Tmix，并将该Tmix与所述Ts进行比较，根据比较结果调节所述混水阀的步数S，使得Tmix接近或等于Ts。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，根据所述Ttank、所述Tw和所述Ts计算所述冷热水比例采用的公式如下：

$\frac{X}{Y}=\frac{T_{\tan k}-T_s}{T_s-T_w}$

上述公式中，X为所述第三水管中的冷水流量，Y为所述第二水管中的热水流量。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，根据比较结果调节所述混水阀的步数S包括：

当Tmix-Ts=0时，不调节所述混水阀的步数S；

当Tmix-Ts<0时，每经过第一设定时间t1后将所述混水阀的步数S向热水比例增大的方向调节S1步；

当Tmix-Ts>0时，每经过第二设定时间t2后将所述混水阀的步数S向热水比例减小的方向调节S2步。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述t1为1-30s，所述t2为1-30s。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述S1为1-30步，所述S2为1-30步。

11.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，通过判断所述储水箱的冷水进口和所述废热回收装置的所述自来水进口与所述自来水总进口之间的水管内是否有流量来判断用户是否开始使用热水。