CN106288336A - 预热模块及采用该预热模块的燃气热水设备系统 - Google Patents

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Abstract

预热模块及采用该预热模块的燃气热水设备系统，本发明提供一种预热模块，其适用于附加到一燃气热水设备上，以在燃气热水设备正式使用前预先加热燃气热水设备内、外循环管路中的冷水。该预热模块包括可与燃气热水设备的进水管连接的进水管段、和与进水管段连通的回水管段、以及设置在进水管段和回水管段之一上的水泵。由于预热模块配合燃气热水设备使用，可以实现使用生活热水即开即热，从而提升用户体验。此外，由于预热模块独立于燃气热水设备设置，厂家可以单独出售燃气热水设备，也可以单独出售预热模块，或者可以出售燃气热水设备和预热模块组成的系统，从而满足不同用户的需求。另外，在有生活热水需求、且引入的冷水温度较高时，预热模块还能够通过水泵提升冷水流量，从而避免燃气热水设备的出水温度过高而影响用户使用。

Description

预热模块及采用该预热模块的燃气热水设备系统
技术领域
本发明涉及家用燃气设备领域，具体涉及一种适用于燃气热水设备的预热模块。
背景技术
燃气热水设备通常包括燃气热水器和燃气锅炉。以燃气热水器为例，其内通常设置有燃烧器、热交换器、以及管路系统。燃烧器往往包括有并排设置的若干火排片，每一个火排片具有燃气-空气的混合通道，可在其内将燃气和空气混合并传递给位于火排片顶部的火孔以在燃烧室内燃烧并生成热量，生成后的热量可加热热交换器内的水，而后被加热的水可通过管路系统输出，以用于饮用、洗浴等生活热水的供应需求。而燃气锅炉除了可用于提供生活热水外，还可与安装在室内的散热器连通来提供中央供暖的功能。
使用燃气热水设备，如燃气热水器时，打开热水龙头往往需要等待较长时间才会流出热水。这是因为，一方面，在设备内和设备外的水流管路中存有大量的冷水，这些冷水必须先排掉才会有热水出来；另一方面，燃气热水器启动时并不会马上点火加热，通常出于安全考虑，燃气热水器内部的风机必须对燃烧室和排烟管进行前清扫，确保燃烧室和排烟管内被新鲜的空气替换完毕后才可以点火，这段时间也会放掉大量的冷水。显然，大量排放的冷水造成了水资源的浪费，另外，也会给用户造成比较差的使用体验，例如，在寒冷的冬天洗澡时，用户不得不等待一段时间才能用上热水。
申请人之一在先申请并公开的发明专利申请公告CN 105299875 A披露了一种具有预热功能的燃气热水设备。该燃气热水设备内设有用于预热的水泵和水罐，从而在用户使用前可以预热管路中的冷水，如此当用户打开热水龙头时就能即时提供热水，进而提高了用户的体验。然而，相对于普通的燃气热水设备，这些额外的、用于预热的部件无疑会增加整个设备的制造成本，并使售价也相应提高。然而，不是所有的用户都会需要预热功能。例如，在我国南方地区，由于自来水的常温通常都保持在较高的温度，所以对于他们而言预热功能不是必须的，因此，他们往往不会为了非必要的功能而支付额外的费用。有鉴于此，有必要对现有的燃气热水设备预热功能的实现提出一种更为弹性的解决方案，从而便于更好地满足不同用户的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预热模块，其能够安装到燃气热水设备上以对设备内、外管路中积聚的冷水预先加热。
本发明的目的还在于提供一种采用上述预热模块的燃气热水设备系统。
实现上述发明目的之一，本发明提供一种预热模块，其适用于附加到一燃气热水设备上，以在燃气热水设备正式使用前预先加热燃气热水设备内、外循环管路中的冷水。该预热模块包括可与燃气热水设备的进水管连接的进水管段、和与进水管段连通的回水管段、以及设置在进水管段和回水管段之一上的水泵。
作为本发明的进一步改进，该预热模块还包括设置在回水管段上以用于检测该管段中水温的第一温度传感器。
作为本发明的进一步改进，该预热模块还包括设置在回水管段上的单向阀，以使得水流只能从回水管段向进水管段流动。
作为本发明的进一步改进，水泵设置在进水管段上；该预热模块还包括与进水管段连通的冷水进水管段，以及设置在冷水进水管段上的用于检测水流的流量传感器、和用于检测该管段中水温的第二温度传感器。
作为本发明的进一步改进，回水管段与冷水进水管段并联设置。
作为本发明的进一步改进，该预热模块还包括控制器，该控制器与水泵和第一温度传感器电性连接以用于，在一预热模式开启后通过第一温度传感器检测回水管段中的水温，并当水温低于一第一温度阈值时，启动水泵工作。
作为本发明的进一步改进，在预热模式中，控制器还用于持续检测回水管段中的水温，并当水温超过大于第一温度阈值的一第二温度阈值时，停止水泵工作。
作为本发明的进一步改进，该系统还包括控制器，该控制器与流量传感器和第二温度传感器电性连接以用于，当通过流量传感器检测到冷水进水管段中有水流经过时进一步通过第二温度传感器检测冷水进水管段中的水温，并当水温超过一第三温度阈值时，启动水泵工作以增加水流量。
为实现上述另一发明目的，本发明还提供一种燃气热水设备系统，该系统包括燃气热水设备和预热模块。其中燃气热水设备包括燃烧器、热交换器、进水管、和出水管。预热模块包括与燃气热水设备的进水管连接的进水管段、与进水管段连通的回水管段、以及设置在进水管段和回水管段之一上的水泵。
作为本发明的进一步改进，该系统还包括设置在回水管段上以用于检测该管段中水温的第一温度传感器。
作为本发明的进一步改进，该系统还包括控制器，该控制器与水泵和第一温度传感器电性连接以用于，在一预热模式开启后通过第一温度传感器检测回水管段中的水温，并当水温低于一第一温度阈值时，启动水泵工作。
作为本发明的进一步改进，在预热模式中，控制器还用于持续检测回水管段中的水温，并当水温超过大于第一温度阈值的一第二温度阈值时，停止水泵工作。
作为本发明的进一步改进，预热模式根据一定时器预先设定的时间触发开启，或根据一通信装置接收到的指令开启。
作为本发明的进一步改进，水泵设置在进水管段上；预热模块还包括与进水管段连通的冷水进水管段，以及设置在冷水进水管段上的用于检测水流的流量传感器、和用于检测该管段中水温的第二温度传感器。
作为本发明的进一步改进，该系统还包括控制器，该控制器与流量传感器和第二温度传感器电性连接以用于，当通过流量传感器检测到冷水进水管段中有水流经过时进一步通过第二温度传感器检测冷水进水管段中的水温，并当水温超过一第三温度阈值时，启动水泵工作以增加水流量。
作为本发明的进一步改进，控制器设置在预热模块内。
作为本发明的进一步改进，控制器设置在燃气热水设备内，并通过电连接器组件实现与水泵和第一温度传感器的电性连接。
作为本发明的进一步改进，控制器设置在燃气热水设备内，并通过电连接器组件实现与流量传感器和第二温度传感器的电性连接。
作为本发明的进一步改进，预热模块还包括设置在回水管段中的单向阀，以使得水流只能从回水管段向进水管段流动。
作为本发明的进一步改进，燃气热水设备包括用于收容燃烧器、热交换器、进水管、和出水管的第一外壳；预热模块包括用于收容进水管段、回水管段、以及水泵的第二外壳。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于预热模块配合燃气热水设备使用，可以实现使用生活热水即开即热，从而提升用户体验。此外，由于预热模块独立于燃气热水设备设置，厂家可以单独出售燃气热水设备，也可以单独出售预热模块，或者可以出售燃气热水设备和预热模块组成的系统，从而满足不同用户的需求。另外，在有生活热水需求、且引入的冷水温度较高时，预热模块还能够通过水泵提升冷水流量，从而避免燃气热水设备的出水温度过高而影响用户使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的燃气热水设备系统在第一实施方式中和外部水管、用水设备连接后的平面示意图；
图2是本发明的燃气热水设备系统在第二实施方式中和外部水管、用水设备连接后的平面示意图；
图3是本发明的燃气热水设备系统在第三实施方式中和外部水管、用水设备连接后的平面示意图；
图4是图1所示的第一实施方式中，燃气热水设备系统一具体示例的平面示意图；
图5是图4所示燃气热水设备系统的立体示意图，其中预热模块的外壳被去除以显示其内部构造；
图6是图5所示的燃气热水设备系统另一视角的立体示意图；
图7是图5所示的燃气热水设备系统中，预热模块的部分构件的立体分解示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
燃气热水设备是以可燃气体为燃料，如天燃气、城市煤气、液化气、沼气等，通过燃烧可燃气体来加热生活用水以满足用户的生活需求，例如，提供生活热水的燃气热水器、或可同时提供生活热水和供暖需求的燃气锅炉等。
如图1所示的第一实施方式中，标号1所指示的是一燃气热水器。该燃气热水器1包括一第一外壳10，以及收容在第一外壳10内的燃烧器11、热交换器13、集烟罩14、和排烟管路15。燃气热水器1进行正常的加热工作时，燃烧器11点燃燃气和空气的混合气体，混合气体在位于燃烧器11和热交换器13之间的燃烧室12内燃烧。燃烧生成的高温烟气在风机(未图示)驱动下通过热交换器13，并被盘绕在热交换器壳体外部的水管162内的水流吸收而生成热水；通过热交换器13的烟气被集烟罩14收集，并通过排烟管路15排出。一进水管161和一出水管163分别位于热交换器13的上游和下游，并与盘绕在热交换器壳体外部的水管162连通。该进水管161和出水管163均延伸凸出于第一外壳10的底部外。由于燃气热水器的构造和工作原理为本领域技术人员所熟知，所以申请人在此不再予以赘述。
配合参照图4至图7所示，一预热模块2可安装到燃气热水器1的底部。该预热模块包括一第二外壳20，以及安装在第二外壳内的与燃气热水器的进、出水管161、163分别连接的进水管段171和出水管段173，与进水管段171连通的一回水管段172和一冷水进水管段174。冷水进水管段174与外部的冷水管路41连通，出水管段173与外部的热水管路43连通，而回水管段172则与外部的回水管路42连通。当用户有生活热水需求时，从冷水管路41流入的冷水经冷水进水管段174、进水管段171进入热水器加热，加热后的水流出热水器，并经过出水管段173和热水管路43到达用水设备4，并与从冷水管路41过来的冷水混合而输出给用户合适水温的水。当在用户正式使用热水器前、对水管内积聚的冷水进行预热时，回水管路42和回水管段172中的水通过进水管段171流入热水器加热，加热后的水通过出水管段173和热水管路43后再次进入回水管路42，如此循环往复，直到管路中的水温达到预设值。
一水泵21可以设置在进水管段171和回水管段172之一上，用来促进所处管路中水的流动。在本实施方式中，水泵21设置在进水管段171中。一第一温度传感器22设置在回水管段172中，用于检测该管段中的水温。该第一温度传感器22可以是负温度系数(NTC，Negative Temperature Coefficient)热敏电阻。在回水管段172上还设有一单向阀25，以使得水流只能从回水管段172向进水管段171流动。本实施方式中，预热模块2还包括一控制器30。该控制器30可以是由若干电子元件按照一定布线方式连接而成的逻辑控制电路；也可以是存储有程序指令的微控制器(MCU)；或者是具有专有用途的集成芯片，如现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)等。控制器30可以通过导线与水泵21和第一温度传感器22电性连接。
控制器30可以被触发进入一个预热模式。进入预热模式后，控制器30通过第一温度传感器22检测回水管段172中的水温。如果水温低于一第一温度阈值T1时，则表明管路中积聚的水的水温过低，不适于直接使用，从而，控制器30启动水泵21工作。当燃气热水器1检测到有水流入时，其会启动工作，从而加热流过的水，通过这种方式，燃气热水器1内、外水管组成的循环水路中的冷水就能被加热。在加热过程中，控制器30会通过第一温度传感器22持续检测回水管段172中的水温，并当该水温超过一第二温度阈值T2时，停止水泵21工作，从而也使得燃气热水器1停止工作。第一温度阈值T1可以根据用户个人的体感来设定成能够接受的舒适使用温度，如35℃。而第二温度阈值T2通常会设定地比第一温度阈值T1高一些，如40℃，这是考虑到当加热停止后、用户使用前的一段时间内，回水管段172中的水温可能会有一定的回落。
该预热模式的触发可以通过一定时器(未图示)触发开启。该定时器可以是与控制器30集成在一起，也可以是独立于控制器30设置。例如，用户通常在晚上9点洗澡，如此，其可以设置定时器在晚上8点50分就触发预热模式开启，这样的话，当用户9点使用热水器时，打开水龙头就能即刻得到热水。预热模块2内还可以设有一通信装置(未图示)，该通信装置可以与控制器30电性连接，并具有通信模块来和其他通信设备实现有线或无线通信，如此，预热模式也可以根据该通信装置接受到的指令开启。例如，用户在下班回家途中想回到家就能立即使用热水器洗澡，其可以通过手机50上的相关应用远程控制预热模式开启，从而其回家后拧开水龙头就能即刻使用上热水。
如图1所示，在本实施方式中，预热模块2还包括安装在冷水进水管段174上的流量传感器23和第二温度传感器24，其中第二温度传感器24同样可以是负温度系数热敏电阻。控制器30还与流量传感器23和第二温度传感器24电性连接。在夏季，用户需要使用生活热水时，由于冷水的常温比较高，所以水在加热过程中升温很快而导致出水温度过高。为此，当用户启动热水器时，控制器30可以通过流量传感器23检测到有水流通过，随后通过第二温度传感器24检测通过冷水进水管段174内的水温。如果水温超过一第三温度阈值T3，表明此时引入的冷水的温度比较高，然后控制器30会启动水泵21工作来增加水压、提升冷水的流量，从而通过增大冷水流量来避免升温过快，进而避免出水温度过高。当然，第三温度阈值T3同样可以根据用户个人的体感来预先设定，如设定为30℃。另外，本实施方式中，回水管段172和冷水进水管段174并联设置，这样避免预热模块在实现预热和提升冷水进水量这两个功能时产生相互干扰。
图2所示的是本发明燃气热水设备系统的第二实施方式，与图1所示的第一实施方式的区别在于：控制器30设置在燃气热水设备的第一外壳10内，并且该控制器也用于控制燃气热水设备的运行。该控制器30可通过电连接器组件来实现与预热模块2内各部件的电性连接。如图2所示，该电连接器组件可以包括设置在第一外壳10底板上的包含多个插口的插座35，以及分别与水泵21、第一温度传感器22、流量传感器23、第二温度传感器24通过导线连接的若干插头31、32、33、34。当预热模块与燃气热水设备机械连接后，若干插头31、32、33、34分别与插座35的相应插口对接，从而实现控制器30与水泵21、第一温度传感器22、流量传感器23、第二温度传感器24的电性导通。
图3所示的是本发明燃气热水设备系统的第三实施方式，与图1所示的第一实施方式的不同之处在于：本实施方式中的燃气热水设备为燃气锅炉6。该燃气锅炉包括第一外壳10，以及收容在第一外壳60内的燃烧器61、热交换器62、副热交换器63、和三向阀64。当有生活热水需求时，冷水从进水管661进入，通过管662与热交换器62换热后而被加热，由于三向阀64的控制，加热后的水通过出水管663流出燃气锅炉。当有供暖需求时，通过对三向阀64的控制，加热后的水不会通过出水管663流出，而是经由副热交换器63与从另外一条通路经过副热交换器的采暖用水换热。采暖用水在管路664内循环加热，同时，将获得的热量通过同样设置在循环管路664中、并位于房间内的散热器65消散，从而给房间供暖。由于燃气锅炉的构造和工作原理为本领域技术人员所熟知，所以申请人在此不再予以赘述。
由于预热模块配合燃气热水设备使用，可以实现使用生活热水即开即热，从而提升用户体验。此外，由于预热模块独立于燃气热水设备设置，厂家可以单独出售燃气热水设备，也可以单独出售预热模块，或者可以出售燃气热水设备和预热模块组成的系统，从而满足不同用户的需求。另外，在有生活热水需求、且引入的冷水温度较高时，预热模块还能够通过水泵提升冷水流量，从而避免燃气热水设备的出水温度过高而影响用户使用。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (20)

1.一种预热模块(2)，适用于附加到一燃气热水设备(1)上，以在燃气热水设备正式使用前预先加热燃气热水设备内、外循环管路中的冷水；其特征在于，该预热模块包括：
可与燃气热水设备的进水管(161、661)连接的进水管段(171)、以及与所述进水管段连通的回水管段(172)；
水泵(21)，设置在所述进水管段和所述回水管段之一上。
2.根据权利要求1所述的预热模块，其特征在于：该预热模块还包括设置在所述回水管段上以用于检测该管段中水温的第一温度传感器(22)。
3.根据权利要求1所述的预热模块，其特征在于：该预热模块还包括设置在回水管段上的单向阀(25)，以使得水流只能从回水管段向进水管段流动。
4.根据权利要求1、2或3所述的预热模块，其特征在于：所述水泵设置在进水管段上；该预热模块还包括与所述进水管段(171)连通的冷水进水管段(174)，以及设置在所述冷水进水管段上的用于检测水流的流量传感器(23)、和用于检测该管段中水温的第二温度传感器(24)。
5.根据权利要求4所述的预热模块，其特征在于：所述回水管段(172)与所述冷水进水管段(174)并联设置。
6.根据权利要求2所述的预热模块，其特征在于：该预热模块还包括控制器(30)，所述控制器与水泵和第一温度传感器电性连接以用于，在一预热模式开启后通过第一温度传感器检测回水管段中的水温，并当所述水温低于一第一温度阈值(T1)时，启动水泵工作。
7.根据权利要求6所述的预热模块，其特征在于：在预热模式中，所述控制器还用于持续检测回水管段中的水温，并当所述水温超过大于第一温度阈值(T1)的一第二温度阈值(T2)时，停止水泵工作。
8.根据权利要求4所述的预热模块，其特征在于：该系统还包括控制器(30)，所述控制器与流量传感器和第二温度传感器电性连接以用于，当通过流量传感器检测到冷水进水管段中有水流经过时进一步通过第二温度传感器检测冷水进水管段中的水温，并当所述水温超过一第三温度阈值(T3)时，启动水泵工作以增加水流量。
9.一种燃气热水设备系统(100)，其特征在于，该系统包括：
燃气热水设备(1)，包括燃烧器(11、61)、热交换器(13、62)、进水管(161、661)、和出水管(163、663)；以及
预热模块(2)，包括与燃气热水设备的进水管连接的进水管段(171)、与所述进水管段连通的回水管段(172)、以及设置在进水管段和回水管段之一上的水泵(21)。
10.根据权利要求9所述的燃气热水设备系统，其特征在于：该系统还包括设置在所述回水管段上以用于检测该管段中水温的第一温度传感器(22)。
11.根据权利要求10所述的燃气热水设备系统，其特征在于：该系统还包括控制器(30)，所述控制器与水泵和第一温度传感器电性连接以用于，在一预热模式开启后通过第一温度传感器检测回水管段中的水温，并当所述水温低于一第一温度阈值(T1)时，启动水泵工作。
12.根据权利要求11所述的燃气热水设备系统，其特征在于：在预热模式中，所述控制器还用于持续检测回水管段中的水温，并当所述水温超过大于第一温度阈值(T1)的一第二温度阈值(T2)时，停止水泵工作。
13.根据权利要求11或12所述的燃气热水设备系统，其特征在于：所述预热模式根据一定时器预先设定的时间触发开启，或根据一通信装置接收到的指令开启。
14.根据权利要求9或10所述的燃气热水设备系统，其特征在于：所述水泵设置在进水管段上；所述预热模块还包括与所述进水管段(171)连通的冷水进水管段(174)，以及设置在所述冷水进水管段上的用于检测水流的流量传感器(23)、和用于检测该管段中水温的第二温度传感器(24)。
15.根据权利要求14所述的燃气热水设备系统，其特征在于：该系统还包括控制器(30)，所述控制器与流量传感器和第二温度传感器电性连接以用于，当通过流量传感器检测到冷水进水管段中有水流经过时进一步通过第二温度传感器检测冷水进水管段中的水温，并当所述水温超过一第三温度阈值(T3)时，启动水泵工作以增加水流量。
16.根据权利要求11或15所述的燃气热水设备系统，其特征在于：所述控制器设置在预热模块内。
17.根据权利要求11所述的燃气热水设备系统，其特征在于：所述控制器设置在燃气热水设备内，并通过电连接器组件(31、32、35)实现与水泵和第一温度传感器的电性连接。
18.根据权利要求15所述的燃气热水设备系统，其特征在于：所述控制器设置在燃气热水设备内，并通过电连接器组件(33、34、35)实现与流量传感器和第二温度传感器的电性连接。
19.根据权利要求9所述的燃气热水设备系统，其特征在于：所述预热模块还包括设置在回水管段中的单向阀(25)，以使得水流只能从回水管段向进水管段流动。
20.根据权利要求9所述的燃气热水设备系统，其特征在于：所述燃气热水设备包括用于收容燃烧器、热交换器、进水管、和出水管的第一外壳(10)，所述预热模块包括用于收容进水管段、回水管段、以及水泵的第二外壳(20)。
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