CN107763711A - 一种水箱供暖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水箱供暖系统，属于热水器技术领域。该系统包括燃气加热装置、电热储热内胆，以及系统管路；储热内胆上部设有水箱温度传感器，系统循环泵入口处设有管路温度传感器，进水口处设有流量计，水箱温度传感器和管路温度传感器以及流量计的信号输出端接智能控制电路的信号输入端，智能控制电路的相应控制输出端分别接储热内胆中的电加热器、通流控制装置和系统循环泵的受控端。本发明通过系统的有机联系以及合理的控制，不仅可以保证始终开启即供热水，并且出水水温稳定，同时减少了燃气炉的启闭频次，延长了燃气炉的使用寿命，还具有管路防冻功效。
Description
技术领域
本发明涉及一种供暖设备，尤其是一种水箱供暖系统，属于热水器技术领域。
背景技术
将电热和燃气加热结合在一起构成的水箱供暖系统，可以解决向多用户供水的需求，并使电热和燃气加热优势互补，因而具有广泛的应用前景。申请号为201080065933.9的中国专利公开了一种具备混合了开放型和密闭型膨胀水箱的燃气锅炉 ，在锅炉内补充水时，采取开放型结构，使之与自来水压无关而形成顺畅的水的补充，补充完水之后，在锅炉运转的状态下，即使转换成为密闭型结构，通过调节使膨胀水箱内部维持适当的压力，从而使采暖水能够顺畅地流动，使锅炉能够稳定地运转。
此外，申请号为201520306947.5的中国专利公开了一种内置缓冲水箱的燃气热水器，包括热交换器、进水管和出水管，进水管、出水管分别连接在热交换器两端，它还包括旁通管、循环水泵和缓冲水箱，旁通管与热交换器并联，旁通管的两端分别连接进水管、出水管，循环水泵安装在进水管上，循环水泵的输入端靠近旁通管一侧，循环水泵的输出端靠近热交换器一侧，缓冲水箱串联在热交换器与旁通管之间的出水管上。本实用新型通过循环水泵、旁通管将封闭循环管路内的冷水进行循环加热，达到开机无冷水的效果；同时，通过在出水管上串联储存热水的缓冲水箱，可以中和热水器在启动过程、工作过程中与设定温度温差较大的水，从而提高整机的恒温性能，提高用户的洗浴舒适度。
上述现有技术分别具有维持锅炉运转状态下内部压力以及提高出水温度稳定性的优点，但由于系统管路较长，很难保证系统各用水点开启时都有所需温度的热水，并且运行时由于缺乏合理的监控，燃气装置频繁启闭，严重影响其使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，提出一种通过智能控制，始终开启即供热水且保持水温稳定的电、气结合水箱供暖系统。
为了达到以上目的，本发明的水箱供暖系统包括具有进口和出口的燃气加热装置，具有进水口、热水出口和回水口的电热储热内胆，以及热水管路、回水管路和冷水管路构成的系统管路；所述进口、冷水进水口通过冷水管路并联，所述出口、冷水进水口通过通流控制装置并联后与所述进水口串联，所述热水出口通过热水管路与回水管路串联后经系统循环泵接至所述回水口，所述储热内胆上部设有水箱温度传感器，所述系统循环泵入口处设有管路温度传感器，所述进水口处设有流量计，所述水箱温度传感器和管路温度传感器以及流量计的信号输出端接智能控制电路的信号输入端，所述智能控制电路的相应控制输出端分别接所述储热内胆中的电加热器、通流控制装置和系统循环泵的受控端。
其中，所述智能控制电路含有系统循环泵启闭控制单元、电加热器启闭控制单元、通流控制装置启闭控制单元；
所述系统循环泵启闭控制单元用以——
先行判断以下条件之一是否满足：流量计输出的流量信号是否大于等于预定流量值、水箱温度传感器输出的水箱温度信号是否小于等于预定低温值、管路温度传感器输出的管路温度信号是否大于等于设定温度值加偏离值，如是则输出系统循环泵关闭信号；
如否则判断以下条件是否全部满足：流量计输出的流量信号是否小于预定流量值、水箱温度传感器输出的水箱温度信号是否大于等于预定高温值、管路温度传感器输出的管路温度信号是否小于等于管路设定温度值减偏离值，如是则输出系统循环泵开启信号；如否则继续相应的先行判断；
所述电加热器启闭控制单元用以——
先行判断以下条件之一是否满足：流量计输出的流量信号是否大于等于预定流量值、水箱温度传感器输出的水箱温度信号是否大于等于水箱温度设定值，如是则输出电加热器关闭信号；
如否则判断以下条件是否全部满足：流量计输出的流量信号是否小于预定流量值、水箱温度传感器输出的水箱温度信号是否小于等于水箱温度设定值减偏离值，如是则输出电加热器开启信号；如否则继续相应的先行判断；
所述通流控制装置启闭控制单元用以——
先行判断流量计输出的流量信号是否大于等于预定流量值且以下条件之一是否满足：流量计输出的持续流量信号大于等于预定时长、流量计输出的持续流量信号大于阈值、水箱温度传感器输出的水箱温度信号低于预定低温值；如是则输出通流控制装置开启信号；
如否则判断以下条件是否满足：流量计输出的流量信号是否小于预定流量值，如是则输出通流控制装置关闭信号；如否则继续相应的先行判断。
上述控制逻辑的合理性在于：
出现以下三种情形之一即应关闭循环泵，因为
1）判断流量大于等于预定流量值可以推定用户在用水，而用户用水消耗水量无需回水入箱，因此即应关闭循环泵；
2）判断水箱内温度低于预定低温值可以推定水箱温度偏低，回水管路加热缓慢或者无法达到回水管路温度设定值，因此应关闭循环泵；
3）判断回水管路温度高于设定温度值加偏离值可以推定回水管路温度已满足用户即开即热的需要，无需再持续回水加热，因此应关闭循环泵。
而不出现上述三种情况，则应在同时出现以下三种情形时开启循环泵，因为：
1）判断流量小于于预定流量值可以推定用户不在用水，为保证管路温度在合适的范围内，需实时监控管路温度；
2）判断水箱内温度高于预定高温值可以推定水箱温度满足回水管路加热要求；
3）判断回水管路温度低于设定温度值减偏离值可以推定回水管路温度无法满足用户即开即热的需要。
因此，用户不在用水、且水箱温度满足回水管路加热要求，同时回水管路温度又无法满足用户即开即热需要时，应开启循环泵进行回水加热。否则返回先前步骤，循环监测判断。
出现以下两种情形之一即应关闭加热管，因为：
1）判断流量大于等于预定流量值可以推定用户在用水，而当用户用水时应优先使用燃气炉加热补充热量，因此关闭加热管；
2）判断水箱温度高于设定温度值可以推定水箱温度已满足用户用水要求，因此应关闭加热管。
而不出现上述两种情况，则应在同时出现以下两种情形时开启加热管：
1）判断流量小于预定流量值可以推定用户不在用水，为保证水箱温度在合适的范围内，需实时监控水箱温度；
2）判断水箱温度低于设定温度值减偏离值可以推定水箱温度无法满足用户用水及管路保温要求。
因此，用户不在用水、而水箱温度无法满足无法满足用户用水及管路保温要求，应开启加热。否则返回先前步骤，循环监测判断。
先行判断流量大于等于预定流量值，并且出现以下三种情形之一即应开启通流控制装置：
1）流量信号持续时长大于等于预定值，可以推定用户在持续用水，为满足用户对用水温度的舒适性要求，因此应开启通流控制装置；
2）流量计输出的持续流量信号大于等于预定值，可以推定用户在大流量用水，为满足用户对用水温度的舒适性要求，因此应开启通流控制装置；
3）水箱温度小于等于预设值，可以推定水箱温降过大，为满足用户对用水温度的舒适性要求，因此应开启通流控制装置。
而不出现上述三种情况，则应在出现以下情形时关闭通流控制装置：
1）判断流量小于预定流量值可以推定用户不在用水，无需开启流控制装置。
由此可见，本发明通过系统的有机联系以及合理的控制，不仅可以保证始终开启即供热水，并且出水水温稳定，同时减少了燃气炉的启闭频次，延长了燃气炉的使用寿命，还具有管路防冻功效。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
图2为图1实施例的控制流程图。
图3为图1实施例的智能控制电路原理图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的水箱供暖系统如图1所示，包括具有进口1-1和出口1-2的燃气加热装置1、具有进水口2-2、热水出口2-4和回水口2-3的电热储热内胆2，以及热水管路r、回水管路h和冷水管路l构成的系统管路；进口与冷水进水口7通过冷水管路并联，出口、冷水进水口通过电控三通阀5并联后与进水口串联，热水出口通过热水管路与回水管路串联后经系统循环泵11接至回水口，储热内胆上部设有水箱温度传感器9，系统循环泵入口处设有管路温度传感器12，进水口处设有流量计4，水箱和管路温控传感器以及流量计的信号输出端接智能控制电路6的信号输入端，智能控制电路的相应控制输出端分别接储热内胆中的电加热器2-1、电控三通阀和系统循环泵的受控端。
智能控制电路如图3所示，含有智能芯片MCU（UPD78F9224），该芯片相应的信号输入端P1、P2、P3分别通过水箱探温端口J1、管路探温端口J2和流量计端口J3接水箱温度传感器、管路温度传感器和流量计。MCU相应的控制输出端PLY1、PLY2、PLY3分别接放大器件和相应继电器构成的循环泵控制电路K1、电磁阀控制电路K2和加热管控制电路K3。MCU的通讯端口RXD、TXD通过通讯接口电路T接显示电路。图3中的D部分为向其它各部分供电的电源电路。
智能控制电路的MCU含有系统循环泵启闭控制部分、电加热器启闭控制部分、电控三通阀启闭控制部分。其控制逻辑如图2所示。
系统循环泵启闭控制部分先行判断以下条件之一是否满足：流量计输出的流量信号Q是否大于等于预定流量值1L/min、水箱温度传感器输出的水箱温度信号T2是否小于等于预定低温值40℃、管路温度传感器输出的管路温度信号T1是否大于等于设定温度值35℃加偏离值5℃，如是则输出系统循环泵关闭信号；如否则判断以下条件是否全部满足：流量计输出的流量信号Q是否小于预定流量值1L/min、水箱温度传感器输出的水箱温度信号T2是否大于等于预定高温值45℃、管路温度传感器输出的管路温度信号T1是否大于等于管路设定温度值35℃减偏离值5℃，如是则输出系统循环泵开启信号；如否则继续相应的先行判断。在此逻辑控制下，实现了当水箱内温度低于预定低温值无法将管路加热到预定温度、管路h、r温度高于设定温度值+5℃可以满足用户的用水温度需求，或者用户在用水时无需进行回水管路加热时，关闭循环泵；当用户不用水、水箱内的温度高于预定高温值时，检测到管路h、r温度低于设定温度值以下5℃，开启循环泵，满足即开即热。
电加热器启闭控制部分先行判断以下条件之一是否满足：流量计输出的流量信号Q是否大于等于预定流量值1L/min、水箱温度传感器输出的水箱温度信号T2是否大于等于水箱温度设定值50℃，如是则输出电加热器关闭信号；如否则判断以下条件是否全部满足：流量计输出的流量信号Q是否小于预定流量值1L/min、水箱温度传感器输出的水箱温度信号T2是否小于等于水箱温度设定值50℃减偏离值5℃，如是则输出电加热器开启信号；如否则继续相应的先行判断。在此逻辑控制下，用户用水时电加热无法满足及时补热需求，因此当流量计检测到有流量产生时关闭电加热；当水箱内温度高于预定值，自然应关闭电加热器；而当用户不用水时并且水箱内温度低于预定值-5℃，再开启电加热器加热水箱；这样可以在满足使用要求前提下，尽量减少燃气炉的开启频次。
电控三通阀启闭控制部分先行判断流量计输出的流量信号Q是否大于等于预定流量值且以下条件之一是否满足：流量计输出的持续流量信号Q大于等于预定时长3min、流量计输出的持续流量信号Q大于阈值10L、水箱温度T2低于预定低温值45℃；如是则输出电控三通阀开启信号；如否则判断以下条件是否满足：流量计输出的流量信号Q是否小于预定流量值1L/min，如是则输出电控三通阀关闭信号；如否则继续相应的先行判断。此控制逻辑考虑到为保证用户用水温度持续稳定，需及时开启燃气炉供水；但为防止壁挂炉的频繁开启，因此在达到设定了持续用水时间、流量或温度后才开启燃气炉。实际上通过设定满足持续用水时间、流量或温度的条件下开启燃气炉，以保证用水的舒适性并能够尽量晚或者少开启燃气炉，延长燃气炉的寿命。当用户停止用水时，应关闭燃气炉供水。
以上具体数值根据试验酌情确定，不作为对保护范围的限定。不难看出，与现有技术相比，本实施例的水箱供暖系统不仅将气、电两种加热方式有机结合，而且通过科学设置受控件，实现了始终开启即供热水，且保持水温稳定，同时还借助合理的逻辑控制，尽可能减少了燃气炉的启闭频次，延长了其使用寿命。
Claims (5)
1.一种水箱供暖系统，包括具有进口（1-1）和出口（1-2）的燃气加热装置（1），具有进水口（2-2）、热水出口（2-4）和回水口（2-3）的电热储热内胆（2），以及热水管路（r）、回水管路（h）和冷水管路（l）构成的系统管路；所述进口与冷水进水口（7）通过冷水管路并联，所述出口、冷水进水口通过通流控制装置（5）并联后与所述进水口串联，所述热水出口通过热水管路与回水管路串联后经系统循环泵（11）接至所述回水口，所述储热内胆上部设有水箱温度传感器（9），所述系统循环泵入口处设有管路温度传感器（12），所述进水口处设有流量计（4），所述水箱温度传感器和管路温度传感器以及流量计的信号输出端接智能控制电路（6）的信号输入端，所述智能控制电路的相应控制输出端分别接所述储热内胆中的电加热器（2-1）、通流控制装置和系统循环泵的受控端。
2.根据权利要求1所述的水箱供暖系统，其特征在于：所述智能控制电路含有系统循环泵启闭控制单元、电加热器启闭控制单元、通流控制装置启闭控制单元；
所述系统循环泵启闭控制单元用以——
先行判断以下条件之一是否满足：流量计输出的流量信号是否大于等于预定流量值、水箱温度传感器输出的水箱温度信号是否小于等于预定低温值、管路温度传感器输出的管路温度信号是否大于等于设定温度值加偏离值，如是则输出系统循环泵关闭信号；
如否则判断以下条件是否全部满足：流量计输出的流量信号是否小于预定流量值、水箱温度传感器输出的水箱温度信号是否大于等于预定高温值、管路温度传感器输出的管路温度信号是否小于等于管路设定温度值减偏离值，如是则输出系统循环泵开启信号；如否则继续相应的先行判断；
所述电加热器启闭控制单元用以——
先行判断以下条件之一是否满足：流量计输出的流量信号是否大于等于预定流量值、水箱温度传感器输出的水箱温度信号是否大于等于水箱温度设定值，如是则输出电加热器关闭信号；
如否则判断以下条件是否全部满足：流量计输出的流量信号是否小于预定流量值、水箱温度传感器输出的水箱温度信号是否小于等于水箱温度设定值减偏离值，如是则输出电加热器开启信号；如否则继续相应的先行判断；
所述通流控制装置启闭控制单元用以——
先行判断流量计输出的流量信号是否大于等于预定流量值且以下条件之一是否满足：流量计输出的持续流量信号大于等于预定时长、流量计输出的持续流量信号大于阈值、水箱温度传感器输出的水箱温度信号低于预定低温值；如是则输出通流控制装置开启信号；
如否则判断以下条件是否满足：流量计输出的流量信号是否小于预定流量值，如是则输出通流控制装置关闭信号；如否则继续相应的先行判断。
3.根据权利要求2所述的水箱供暖系统，其特征在于：所述通流控制装置为电控三通阀。
4.根据权利要求3所述的水箱供暖系统，其特征在于：所述智能控制电路含有智能芯片，所述智能芯片相应的信号输入端分别通过水箱探温端口、管路探温端口和流量计端口接水箱温度传感器、管路温度传感器和流量计；所述智能芯片相应的控制输出端分别接循环泵控制电路、电磁阀控制电路和加热管控制电路。
5.根据权利要求4所述的水箱供暖系统，其特征在于：所述循环泵控制电路、电磁阀控制电路和加热管控制电路分别由放大器件和相应的继电器构成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180306 |