CN107461933A - 热水设备和包含该热水设备的热水系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热水设备，其包括外壳、热源、水路组件等。外壳具有第一进水端口、第二进水端口、和出水端口；热源设置在外壳内；水路组件设置在外壳内，其包括可供其内通过的水与上述热源进行热交换的换热管路、与第一进水端口连接并与换热管路连通的第一管段、与第二进水端口连接并与换热管路连通的第二管段；其中，第一管段和第二管段并联设置。此外，一循环泵设置在换热管路上，一流量传感器设置在第一管段上，以及一电驱动阀门设置在第二管段上。由于循环泵设置在换热管路中，增加了管路中的水流量，从而确保管路中的水压稳定。

Description

热水设备和包含该热水设备的热水系统
技术领域
本发明涉及热水系统领域，具体涉及一种适用于家用热水系统的预热水循环组件。
背景技术
使用家用热水设备，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，该发明中水泵只设置在预热循环水路中，而在用水点正常用水时，水泵则不会工作。
用户在用水过程中，常常由于水压的不稳定造成用水点出水忽冷忽热，从而影响用户用水的舒适感。此外，在炎热的夏季，燃气热水器的出水温度可能会高于设定温度。这是因为，由于环境温度较高，导致进水温度也比较高，从而，即使热水器以最小工作负荷加热水，也会致使水温很容易就达到并高于预设温度。尤其对于恒温热水器而言，即用户在出水点不需要通过混水来调节水温，输出的水温始终恒定在用户设定的温度，这时，用水点直接输出的水温往往高于用户设定温度，如此就会影响用户用水的舒适性，甚至可能会烫伤用户。
有鉴于此，有必要对现有的热水设备予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热水设备，其能够在用水点有热水使用需求时即时提供热水，同时确保输出的热水水温能够稳定保持在设定温度。
本发明的目的还在于提供一种采用上述热水设备的热水系统。
为实现上述发明目的之一，本发明提供一种热水设备，其包括外壳、热源、水路组件等。外壳具有第一进水端口、第二进水端口、和出水端口；热源设置在外壳内；水路组件设置在外壳内，其包括可供其内通过的水与上述热源进行热交换的换热管路、与第一进水端口连接并与换热管路连通的第一管段、与第二进水端口连接并与换热管路连通的第二管段；其中，第一管段和第二管段并联设置。此外，一循环泵设置在换热管路上，一流量传感器设置在第一管段上，以及一电驱动阀门设置在第二管段上。
作为本发明的进一步改进，循环泵能够工作于普通模式和增压模式；该热水设备还包括控制器，其与循环泵、流量传感器、和电驱动阀门电性连接。
作为本发明的进一步改进，当控制器通过流量传感器检测到第一管段中有水流通过时，控制器控制电驱动阀门关闭以隔断第二管段中的水流、并启动循环泵在增压模式下工作。
作为本发明的进一步改进，控制器根据一触发信号启动循环泵在普通模式下工作，此时，电驱动阀门处于开启状态，水流通过第二管段被泵入换热管路中。
作为本发明的进一步改进，该热水设备还包括与控制器电性连接的定时器；当所述定时器预先设定的时间到达时，控制器接收到定时器发出的所述触发信号。
作为本发明的进一步改进，该热水设备还包括与控制器电性连接的无线通信模块；控制器通过无线通信模块接收所述触发信号。
作为本发明的进一步改进，该热水设备还包括设置在换热管路上的温度传感器；控制器通过温度传感器检测换热管路中的水温，并且当水温达到预定阈值时，控制器停止循环泵工作。
作为本发明的进一步改进，控制器包括设备控制单元、和与设备控制单元电性连接的泵控制单元；其中设备控制单元与流量传感器电性连接，泵控制单元与循环泵和电驱动阀门电性连接。
作为本发明的进一步改进，电驱动阀门包括与控制器电性连接的电机、以及与电机配合的阀门，其中电机被控制器驱动以控制阀门的开启和关闭。
为实现上述另一发明目的，本发明还提供一种热水系统，其包括上述热水设备、与热水设备的第一进水端口连接的冷水管路、与热水设备的出水端口连接的热水管路、以及回水管路。回水管路的一端与热水设备的第二进水端口连接，另一端则与热水管路连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于循环泵设置在换热管路中，增加了管路中的水流量，从而确保管路中的水压稳定。此外，由于循环泵采用增压模式工作，进一步加大了冷水的供应量，即使在炎热的夏天，用户设定温度和进水温度温差很小的情况下，也能确保热水器输出的热水水温稳定在用户设定温度，从而避免由于水温过高而影响用户的舒适性。
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是本发明的热水系统在第一实施方式中的工作原理示意图；
图2是本发明的热水系统在第二实施方式中的工作原理示意图。
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。
本发明的热水系统适于家庭应用，可用于提供生活热水和/或供暖。该热水系统包含一热水设备，该热水设备可以是以可燃气体为燃料的燃气热水设备，也可以是太阳能热水器或热泵等通过热交换来加热水的设备。燃气热水设备是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，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。以下实施方式中将以燃气热水器为例对发明内容做详细说明。
如图1所示的第一实施方式的热水系统100，其包括一燃气热水器、与燃气热水器的进水口(第一进水端口11，稍后详述)连接以提供冷水的冷水管路81、与燃气热水器的出水口(出水端口12，稍后详述)连接以输出热水的热水管路82、以及连接在燃气热水器和热水管路82之间的回水管路83。其中，回水管路83与燃气热水器的第二进水端口13(稍后详述)连接。上述冷水管路81、热水管路82、以及回水管路83可以是由单根水管组成，也可以是由若干水管组接而成。上述热水管路82主要是指在燃气热水器工作时供输出热水器的热水流动，而当热水器不工作时，在热水管路中留存的水会逐步冷却至室温，此时与冷水管路中的水温相同。热水系统100还包括若干用水点91(图中仅示出一个)，热水管路82与用水点的热水管接头连接。
燃气热水器包括外壳10，以及收容在外壳内的热源20、热交换器30、排烟装置40、以及水路组件。外壳10的底部设有第一进水端口11、第二进水端口13、和出水端口12。该第一、第二进水端口、和出水端口均可以采用管接头的形式。热源20可以是由若干并排的火排(未图示)组成的燃烧器，每一火排片上会设置有燃气-空气的混合通道，通过燃气输送管路(未图示)输送的燃气和一次空气在该混合通道内混合、并传递给位于火排片顶部的火孔以燃烧并生成热量。热交换器30安装在燃烧器20的上部，其可采用翅片管式热交换器，即热交换器壳体内设置有多个翅片(未图示)，一换热管路143迂回地穿过这些翅片。燃烧器燃烧产生高温烟气经过翅片时热量被翅片所吸收，并进一步传递给流经换热管路中的水。烟气进一步被排烟装置40所收集并被排至外壳10的外部。
水路组件包括通过热交换器30的换热管路143，该换热管路其一端与出水端口12连接。在换热管路143内流动的水经过热交换器30加热后通过出水端口12传递给热水管路82，从而经由用水点91为用户提供生活热水。一第一管段141与第一进水端口11连接，并与换热管路143连通；一第二管段142与第二进水端口13连接，并与换热管路143连通。第一管段141和第二管段142并联设置。上述第一、第二管段141、142可以是由单根水管构成，也可以是单根水管的一部分，或者可以是由多跟水管组接而成。
一流量传感器53设置在第一管段141上以检测第一管段中的水流量。一电驱动阀门54设置在第二管段142上。在本实施方式中，该电驱动阀门54包括一电机和与电机配合的阀门。电机可以采用步进电机，其电机轴与阀门连接，通过电机的转动带动阀门线性移动，从而实现阀门的开启和闭合。在本实施方式中，电驱动阀门54常开设置。一循环泵51设置在换热管路143上。在优选的实施方式中，该循环泵51可以是一增压泵，其能够在普通模式和增压模式下工作。在增压模式下工作时，管路内的水流量要大于普通模式下的水流量。一温度传感器52设置在换热管路143中。
外壳10内还设有控制器，本实施方式中，控制器包括一设备控制单元61、和与设备控制单元61电性连接的泵控制单元62。设备控制单元61用于控制燃气热水器内大部分电路器件的工作，如控制燃烧器的点火单元(未图示)的点火、燃气比例阀(未图示)的开度等。设备控制单元61还与流量传感器53和温度传感器52电性连接。泵控制单元62与循环泵51和电驱动阀门54电性连接以实现对该两者的控制。设备控制单元61和泵控制单元62均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。
本实施方式中，一定时器71与设备控制单元61通过线缆电性连接。该定时器可以是一电子定时器，其设置在外壳10的外部，其具有时间设置的界面，用户可预先设置时间，当该时间到达时，定时器71会向设备控制单元61发送一触发信号，从而触发循环泵51工作。一无线通信模块72与设备控制单元61通过线缆电性连接。本实施方式中，该无线通信模块72为一Wi-Fi模块，其可与一移动终端(未图示)通过一无线路由器(未图示)进行无线通信。例如，移动终端可以是用户的智能手机，该手机上安装有适用于该款燃气热水器控制的应用程序(APP)，用户通过该应用程序可以实时启动预热循环，与此同时，设备控制单元61就可以通过无线通信模块72接收到来自用户智能手机的触发信号，从而触发循环泵51工作。本实施方式中，燃气热水器同时配备有定时器和无线通信模块以可供用户选择性地触发循环泵工作，然而在其他实施方式中，出于降低成本的考虑，燃气热水器可仅配备定时器和无线通信模块两者之一。
当用水点91有热水使用需求时，冷水管路81中的冷水经第一进水端口11、第一管段141后进入换热管路143。设备控制单元61通过流量传感器53检测到第一管段141中有水流通过时，发送相应的信号给泵控制单元62，泵控制单元在接收到该信号后，控制电驱动阀门54关闭以隔断第二管段142中的水流，并同时启动循环泵51在增压模式下工作。水经过热交换器30加热后通过出水端口12流出热水器，并经由热水管路82供应至用水点91。由于循环泵51设置在换热管路143中，增加了管路中的水流量，从而确保管路中的水压稳定；并且循环泵采用增压模式工作，进一步加大了冷水的供应量，即使在炎热的夏天，用户设定温度和进水温度温差很小的情况下，也能确保热水器输出的热水水温稳定在用户设定温度，从而避免由于水温过高而影响用户的舒适性。
用户可以根据自己的习惯通过定时器71预先设定热水器开启预热循环的时间，也可以通过手机应用提前开启热水器的预热功能。当设备控制单元61从定时器71或无线通信模块72接收到触发信号后，向泵控制单元62发送相应的信号，随后泵控制单元62开启循环泵51在普通模式下工作。如果此时电驱动阀门54处于关闭状态，则泵控制单元62控制电驱动阀门开启；如果此时电驱动阀门54处于常开状态，则泵控制单元62不对电驱动阀门进行任何动作。从而，第二管段142中的水流入换热管路143中，经过热交换器30加热后通过出水端口12进入热水管路82，随后经过回水管路83、第二进水端口13后再次进入热水器，如此循环往复持续加热管路中的水。与此同时，设备控制单元61通过温度传感器52检测循环水路中的水温。当水温达到预先设定的阈值时，设备控制单元61通过泵控制单元62停止循环泵51工作，并断开燃气供应、停止燃烧器工作，从而防止循环水路中水温过热，避免用户用水时烫伤用户。
图2所示的是本发明热水系统的第二实施方式。与上述第一实施方式的主要区别在于，控制器仅包含设备控制单元61，也就是说，第一实施方式中的泵控制单元62被集成在设备控制单元61中。由于该控制器所执行的操作与上述实施方式中由设备控制单元和泵控制单元组成的控制器所执行的操作类似，所以申请人在此不再予以赘述。在本实施方式中，设备控制单元61与循环泵51、温度传感器52、流量传感器53、电驱动阀门55、定时器71、和无线通信系统72分别通过线缆电性连接。另外，本实施方式中的电驱动阀门55采用电磁阀的形式，即不需要电机的驱动，通过电磁力来控制阀门的打开和关闭。
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 (10)

1.一种热水设备，其特征在于，该热水设备包括：
外壳(10)，其具有第一进水端口(11)、第二进水端口(13)、和出水端口(12)；
热源(20)，设置在外壳内；
水路组件，设置在外壳内，其包括可供其内通过的水与所述热源进行热交换的换热管路(143)、与第一进水端口连接并与所述换热管路连通的第一管段(141)、与第二进水端口连接并与所述换热管路连通的第二管段(142)；其中，所述第一管段和第二管段并联设置；
循环泵(51)，设置在所述换热管路上；
流量传感器(53)，设置在所述第一管段上；
电驱动阀门(54)，设置在所述第二管段上。
2.根据权利要求1所述的热水设备，其特征在于：所述循环泵能够工作于普通模式和增压模式；该热水设备还包括控制器，其与循环泵、流量传感器、和电驱动阀门电性连接。
3.根据权利要求2所述的热水设备，其特征在于：当控制器通过流量传感器检测到第一管段中有水流通过时，控制器控制电驱动阀门关闭以隔断第二管段中的水流、并启动循环泵在增压模式下工作。
4.根据权利要求2所述的热水设备，其特征在于：所述控制器根据一触发信号启动循环泵在普通模式下工作，此时，电驱动阀门处于开启状态，水流通过第二管段被泵入换热管路中。
5.根据权利要求4所述的热水设备，其特征在于：该热水设备还包括与控制器电性连接的定时器(71)；当所述定时器预先设定的时间到达时，控制器接收到定时器发出的所述触发信号。
6.根据权利要求4或5所述的热水设备，其特征在于：该热水设备还包括与控制器电性连接的无线通信模块(72)；控制器通过无线通信模块接收所述触发信号。
7.根据权利要求3或4所述的热水设备，其特征在于：该热水设备还包括设置在换热管路上的温度传感器(52)；控制器通过所述温度传感器检测换热管路中的水温，并且当水温达到预定阈值时，控制器停止循环泵工作。
8.根据权利要求2所述的热水设备，其特征在于：所述控制器包括设备控制单元(61)、和与设备控制单元电性连接的泵控制单元(62)；所述设备控制单元与流量传感器电性连接，所述泵控制单元与循环泵和电驱动阀门电性连接。
9.根据权利要求1所述的热水设备，其特征在于：所述电驱动阀门包括与控制器电性连接的电机、以及与电机配合的阀门，所述电机被控制器驱动以控制阀门的开启和关闭。
10.一种热水系统(100、200)，其特征在于，该系统包括：
如上述权利要求中任一项所述的热水设备；
冷水管路(81)，与热水设备的第一进水端口(11)连接；
热水管路(82)，与热水设备的出水端口(12)连接；以及
回水管路(83)，其一端与热水设备的第二进水端口(13)连接，另一端则与所述热水管路连接。
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