CN108548208B - 一种热水循环系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热水循环系统及控制方法，属于热水器技术领域。该系统包括采暖热水两用燃气炉和内含水箱的热水循环装置，两用燃气炉具有供暖出口和供暖回口以及低温进口和高温出口；水箱具有进水口、出水口和循环接口，热水循环装置具有冷水进口、循环出口、循环进口、循环回水口以及热水出口；冷水源经冷水进口后接三通接低温进口并经电动通断阀接进水口；高温出口经循环进口接电动三通阀接口之一，循环回水口接电动三通阀接口之二，电动三通阀的接口之三经循环泵接循环接口；出水口经热水出口后通过热水管接用水点;邻近用水点的热水管分支出接循环回水口的回水管。本发明可以实现各用水点即开即热，管路结构简单、成本经济。

Description

一种热水循环系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种热水系统，尤其是一种热水循环系统，同时给出控制方法，属于热水器技术领域。

背景技术

随着生活水平的提高，使用者对家庭热水的要求由单纯的出热水逐渐转变为即开即热、大流量、恒温舒适。由于传统的燃气热水器家装方式未顾及到这一发展转变，因此使得用户在用热水时不得不先放掉管路中的冷水，导致：1）不能及时得到热水，需要等待；2）放掉的冷水被浪费；3）水温容易波动，舒适度低；4）少量用水也会导致燃气机频繁启动，不仅产生运行噪音，且影响寿命；5）当有多个用水点同时用水时，难免水量不够或水温偏低。

为了解决上述现有技术存在的问题，申请号为201320058861.6的中国专利文献公开了一种中央热水系统，包括加热源、储水罐、中央控制器、位于储水罐内的加热探头、镁棒，以及给中央热水系统提供水源的进冷水管；加热源通过加热管路与储水罐的冷水出水口和热水进水口连接，构成加热回路；储水罐通过热水出水口和循环回水口与循环管路连接，构成供/回水回路；进冷水管上设有第一三通阀，该三通阀的另外两个端口分别连接储水罐进冷水口和热水器旁通管，所述热水器旁通管通过第二三通阀与加热管路连接。由于在燃气热水器与用水终端之间设置储水罐，当使用少量热水时，不必启动热水器加热，由储水罐提供热水，降低热水器的即热功率压力。循环水泵可预热储水罐至用水终端的冷水，使用水终端即开即热，减少水资源的浪费。加热水泵可预热储水罐中的水，有大量使用热水时，冷水通过热水旁通管路进入燃气热水器，经加热后再进入储水罐，既保证燃气热水器加热功率的同时还解决了即热时水温波动的问题。然而，该技术方案的水箱循环加热管路和热水循环管路相互独立，因此需两套泵循环管路分别用于加热水箱和加热管路，成本较高，且不适合在原有基础上进行改造。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺点，提出一种不仅可以实现各用水点均即开即热，而且管路结构简单、成本经济的热水循环系统，并且给出其控制方法。

为了达到上述目的，本发明热水循环系统的基本技术方案为：包括采暖热水两用燃气炉和内含水箱的热水循环装置，所述两用燃气炉具有与供暖管路构成采暖循环的供暖出口和供暖回口以及低温进口和高温出口；所述水箱具有进水口、出水口和循环接口，所述热水循环装置具有冷水进口、循环出口、循环进口、循环回水口以及热水出口；冷水源经冷水进口后接三通接口之一，所述三通的接口之二经循环出口后接低温进口，所述三通的接口之三经电动通断阀接进水口；所述高温出口经循环进口接电动三通阀接口之一，所述循环回水口接电动三通阀接口之二，所述电动三通阀的接口之三经循环泵接循环接口；所述出水口经热水出口后通过热水管接用水点;邻近用水点的热水管分支出接循环回水口的回水管。

当电动通断阀处于开启、电动三通阀处于接口之一与接口之三连通状态时，形成高温出口经循环进口通过电动三通阀和循环泵至水箱循环接口、再由水箱的进水口通过电动通断阀经三通接口之三和其接口之二至低温进口的水箱加热循环管路；当电动通断阀处于开启、电动三通阀处于接口之二与接口之三连通状态时，形成水箱出水口经热水出口至热水管、再由分支出的回水管经循环回水口通过电动三通阀和循环泵至水箱循环接口的水管加热循环管路。

本发明进一步的完善是：冷水源经冷水进口和流量传感器后接三通的接口之一，所述循环回水口经管路温度传感器后接电动三通阀接口，所述水箱上装有水箱温度传感器；所述水箱温度传感器、管路温度传感器以及流量传感器的信号输出端接控制电路中智能控制器件的对应信号输入端，所述智能控制器件的相应控制输出端分别接电动通断阀、电动三通阀以及循环泵的受控端。

这样，只要适当控制电动通断阀的启闭、电动三通阀的换向以及循环泵的启停，即可先后分别借助共用循环泵的水箱加热循环管路和水管加热循环管路，实现向各用水点提供即开即热、水温恒定的舒适热水，由于整个系统只有一个共用循环泵、管路结构简单，因此具有成本经济、泵利用率高、便于管路改造采用的显著优点。

实际运行时，所述智能控制器件的基本控制按以下步骤进行：

第一步、接收水箱温度传感器、管路温度传感器和流量传感器的探测信号；

第二步、判断流量传感器的瞬时流量信号是否小于设定值，若判断为是则判定为静态，先、后接通水箱加热循环管路和水管加热循环管路，之后返回上一步；若判断为否则判定动态放水，进行下一步；

第三步、判断放水初始预定时间间隔的总流量是否大于设定值、或水箱温度传感器探测的温度信号下降速率是否大于预定速率、或水箱温度传感器探测的温度信号是否低于设定值；如判断结果为否则判定为少量用水，进入下一步；如判断结果为是则判定为大量用水，进入第五步；

第四步、开启电动通断阀、电动三通阀接口之三和其接口之二连通，形成冷水源通过电动通断阀和水箱由热水管向用水点供热水通路；之后进入第六步；

第五步、关闭电动通断阀、电动三通阀的接口之一和其接口之三导通，形成冷水源通入两用燃气炉加热后经电动三通阀通入水箱由热水管向用水点供热水通路；之后进行下一步；

第六步、判断流量传感器传来的瞬时流量信号FL是否小于设定值FLs，如判断为否则返回第三步；如判断为是则进行下一步；

第七步、开启电动通断阀且电动三通阀的接口之三和其接口之二导通，返回第一步。

本发明进一步的完善是：

所述第二步中，先、后接通水箱加热循环管路和水管加热循环管路按以下分步进行：

分步一、判断水箱温度传感器探测的温度信号是否低于设定值，如判断为否则进行分步五；如水温判断为是进行下一分步；

分步二、开启电动通断阀、启动循环泵且电动三通阀的接口之一和其接口之三导通，形成水箱中的冷水通过电动阀、三通接头的接口之三和其接口之二进入两用燃气炉加热再由循环进口经电动三通阀的接口之一和其接口之三泵入水箱的水箱加热循环；之后进行下一分步；

分步三、判断水箱温度传感器探测的温度信号是否高于设定值与第一预定值之和，如判断为否则返回上一步；如判断为是则进行下一分步；

分步四、开启电动通断阀、关闭循环泵且电动三通阀的接口之二和其接口之三导通,进行下一分步;

分步五、判断管路温度传感器探测的温度信号是否低于设定值，如判断为否则返回到第一步；如判断为是则进行下一分步；

分步六、开启电动通断阀、启动循环泵且电动三通阀的第二接口和第三接口导通，形成水箱中热水通过热水管和回水管以及电动三通阀、循环泵入水箱的管路加热循环；

分步七、判断管路温度传感器探测的温度信号是否高于设定值与第二预定值之和，或水箱温度传感器探测的温度信号是否低于设定值，如判断为否则返回上一分步；在如判断为是进行下一分步；

分步八、开启电动通断阀、关闭循环泵且电动三通阀的接口之二和其接口之三导通，之后返回到第一步。

采用上述控制后，通过水箱加热循环管路和水管加热循环管路，实现向各用水点提供即开即热、水温恒定的舒适热水。放水时，当控制电路的智能控制器件判断用户需求少量热水时，控制使冷水全部通入水箱，由水箱中的热水直接供用户使用，从而避免燃气两用燃气炉频繁启动；当判断用户需求大量热水时，控制使冷水通入燃气两用燃气炉加热后再进入水箱、之后供用户使用，满足持续恒温热水需求。这样同时具有热水缓冲功能，可以有效避免水温忽冷忽热，提升舒适性。

优选的：T2下降速率45s温降2-3℃，第一预定值范围为5-10℃，第二预定值范围为3-5℃。

附图说明

图1是本发明一个实施例的系统构成结构示意图。

图2是图1实施例的基本控制流程图。

图3是图1实施例的水箱加热循环控制流程图。

图4是图1实施例的水管加热循环控制流程图。

图5是图1实施例的控制电路原理图。

具体实施方式

本实施例的智能热水循环装置如图1所示，包括采暖热水两用燃气炉A和内含水箱1的热水循环装置R。两用燃气炉A具有与供暖管路G构成采暖循环的供暖出口和供暖回口，以及低温进口A-1和高温出口A-2。水箱1具有进水口1-1、出水口1-2和循环接口1-3，热水循环装置R具有冷水进口6、循环出口7、循环进口8、循环回水口9以及热水出口10。

冷水源C经冷水进口6后和流量传感器FL接三通接口之一4-1，三通4的接口之二4-2经循环出口7后接低温进口A-1，三通4的接口之三4-3经电动通断阀2接水箱的进水口1-1。高温出口A-2经循环进口8接电动三通阀接口之一3-1，循环回水口9、管路温度传感器T1接电动三通阀的接口之二3-2，电动三通阀3的接口之三3-3经循环泵5接水箱1的循环接口1-3。水箱1的出水口1-2经热水出口10后通过热水管H接用水点B;邻近用水点的热水管H分支出接循环回水口9的回水管F。水箱1上装有水箱温度传感器T2；水箱温度传感器T2、管路温度传感器T1以及流量传感器FL的信号输出端接图5所示控制电路11中智能控制器件的对应信号输入端，智能控制器件的相应控制输出端分别接电动通断阀、电动三通阀以及循环泵的受控端。

本实施例具体的控制电路如图5所示，包括智能器件——芯片D1构成的控制模块，分别外接温度传感器T1、T2和流量传感器FL的探温/流量计模块，循环泵以及电动通断阀和电动三通阀控制模块，还与电源模块和显示板通讯模块。水箱温度传感器T2、管路温度传感器T1以及流量传感器FL的信号输出端接控制电路中智能器件D1的信号输入端，该智能器件的控制输出端分别接循环泵以及电动通断阀和电动三通阀的受控端。当控制电动通断阀2处于开启、电动三通阀处于接口之一3-1与接口之三3-3连通状态时，形成高温出口A-2经循环进口8通过电动三通阀3和循环泵5至水箱循环接口1-3、再由水箱的进水口1-1通过电动通断阀2经三通接口之三4-3和其接口之二4-2至低温进口A-1的水箱加热循环管路；当电动通断阀2处于开启、电动三通阀处于接口之二3-2与接口之三3-3连通状态时，形成水箱出水口1-2经热水出口10至热水管H、再由分支出的回水管F经循环回水口9通过电动三通阀3和循环泵5至水箱循环接口1-3的水管加热循环管路。鉴于本实施例控制电路原理图的具体连接及信号传输关系等，容易根据现有技术和对技术方案的理解，故不详述。

工作时，智能控制器件的基本控制逻辑如图2所示，具体运行步骤如下：

第一步、接收水箱温度传感器、管路温度传感器和流量传感器的探测信号。

第二步、判断流量传感器的瞬时流量信号FL是否小于设定值FLs，若判断为是则判定为静态，按以下分步先、后接通水箱加热循环管路和水管加热循环管路（参见图3、图4），之后返回上一步；若判断为否则判定动态放水，进行下一步、即第三步；

分步一、判断水箱温度传感器探测的温度信号T2是否低于设定值T2s，如判断为否则进行分步五—即转管路循环控制逻辑；如水温判断为是进行下一分步；

分步二、开启电动阀2、启动循环泵5且电动三通阀的接口之一3-1和接口之三3-3导通，形成水箱中的冷水通过电动阀2、三通接头的接口之三4-3和其接口之二4-2进入两用燃气炉2加热再由循环进口8经电动三通阀的接口之一3-1和其接口之三3-3泵入水箱1的水箱加热循环；之后进行下一分步；

分步三、判断水箱温度传感器探测的温度信号T2是否高于设定值T2s与第一预定值之和，如判断为否则返回上一步；如判断为是则进行下一分步；第一预定值可以5-10℃范围确定；

分步四、开启电动通断阀2、关闭循环泵5且电动三通阀的接口之二3-2和其接口之三3-3导通,进行下一分步;

分步五、判断管路温度传感器探测的温度信号T1是否低于设定值T1s，如判断为否则返回到第一步即转基本控制逻辑流程起始点；如判断为是则进行下一分步；

分步六、开启电动通断阀2、启动循环泵5且电动三通阀的第二接口3-2和第三接口3-3导通，形成水箱中热水通过热水管H和回水管F以及电动三通阀3、泵5入水箱的管路加热循环；

分步七、判断管路温度传感器探测的温度信号T1是否高于设定值T1s与第二预定值之和，或水箱温度传感器探测的温度信号T2是否低于设定值T2s，如判断为否则返回上一分步；在如判断为是进行下一分步；第二预定值可以3-5℃范围确定；

分步八、开启电动通断阀2、关闭循环泵5且电动三通阀的接口之二3-2和其接口之三3-3导通，之后返回到第一步；

经过上述分步可以保证基本不放水的静态时，通过水箱加热循环管路和水管加热循环管路，不仅保持水箱、而且保持管路的水温基本稳定，从而一旦各用水点用水，可以确保即开即热、立即提供水温恒定的舒适热水。

第三步、判断放水初始预定时间间隔的总流量AFL是否大于设定值AFLs、或水箱温度传感器探测的温度信号T2下降速率是否大于预定速率、或水箱温度传感器探测的温度信号T2是否低于设定值T2s；下降速率以45s温降2-3℃为宜；如判断结果为否则判定为少量用水，进入下一步；如判断结果为是则判定为大量用水，进入第五步。

第四步、开启电动通断阀2、电动三通阀接口之三3-3和其接口之二3-2连通，形成冷水源通过电动通断阀2和水箱1由热水管H向用水点供热水通路；之后进入第六步；这样可以阻断3-1和3-3导通，避免冷水进入并频繁启动两用燃气炉加热。

第五步、关闭电动通断阀2、电动三通阀3的接口之一3-1和其接口之三3-3导通，形成冷水源C通入两用燃气炉2加热后经电动三通阀3通入水箱1由热水管H向用水点供热水通路，这样可以借助两用燃气炉的快速加热保证足够的热水供应；之后进行下一步。

第六步、判断流量传感器传来的瞬时流量信号FL是否小于设定值FLs，如判断为否则返回第三步；如判断为是则进行下一步。

第七步、开启电动通断阀2且电动三通阀3的接口之三3-3和其接口之二3-2导通，返回第一步。

试验证明，采用本实施例后，管路结构简单，成本经济，不仅能较好地实现各用水点即开即热、水温恒定，满足舒适热水使用要求，而且能在用户少量用水时不启动热源，避免热源频繁启动；当用户大量放热水时，能及时使冷水通入热源快速加热升温后再进入水箱供用户使用，满足持续恒温大水量热水需求。

Claims (5)

1.一种热水循环系统，包括采暖热水两用燃气炉和内含水箱的热水循环装置，所述两用燃气炉具有与供暖管路构成采暖循环的供暖出口和供暖回口以及低温进口和高温出口；所述水箱具有进水口、出水口和循环接口，其特征在于：所述热水循环装置具有冷水进口、循环出口、循环进口、循环回水口以及热水出口；冷水源经冷水进口后接三通接口之一，所述三通的接口之二经循环出口后接低温进口，所述三通的接口之三经电动通断阀接进水口；所述高温出口经循环进口接电动三通阀接口之一，所述循环回水口接电动三通阀接口之二，所述电动三通阀的接口之三经循环泵接循环接口；所述出水口经热水出口后通过热水管接用水点；邻近用水点的热水管分支出接循环回水口的回水管；

当所述电动通断阀处于开启、电动三通阀处于接口之一与接口之三连通状态时，形成高温出口经循环进口通过电动三通阀和循环泵至水箱循环接口、再由水箱的进水口通过电动通断阀经三通接口之三和其接口之二至低温进口的水箱加热循环管路；当所述电动通断阀处于开启、电动三通阀处于接口之二与接口之三连通状态时，形成水箱出水口经热水出口至热水管、再由分支出的回水管经循环回水口通过电动三通阀和循环泵至水箱循环接口的水管加热循环管路。

2.根据权利要求1所述的热水循环系统，其特征在于：冷水源经冷水进口和流量传感器后接三通的接口之一，所述循环回水口经管路温度传感器后接电动三通阀接口，所述水箱上装有水箱温度传感器；所述水箱温度传感器、管路温度传感器以及流量传感器的信号输出端接控制电路中智能控制器件的对应信号输入端，所述智能控制器件的相应控制输出端分别接电动通断阀、电动三通阀以及循环泵的受控端。

3.根据权利要求2所述热水循环系统的控制方法，其特征在于所述智能控制器件的基本控制按以下步骤进行：

第一步、接收水箱温度传感器、管路温度传感器和流量传感器的探测信号；

第二步、判断流量传感器的瞬时流量信号是否小于设定值，若判断为是则判定为静态，先、后接通水箱加热循环管路和水管加热循环管路，之后返回上一步；若判断为否则判定动态放水，进行下一步；

第三步、判断放水初始预定时间间隔的总流量是否大于设定值、或水箱温度传感器探测的温度信号下降速率是否大于预定速率、或水箱温度传感器探测的温度信号是否低于设定值；如判断结果为否则判定为少量用水，进入下一步；如判断结果为是则判定为大量用水，进入第五步；

第四步、开启电动通断阀、电动三通阀接口之三和其接口之二连通，形成冷水源通过电动通断阀和水箱由热水管向用水点供热水通路；之后进入第六步；

第五步、关闭电动通断阀、电动三通阀的接口之一和其接口之三导通，形成冷水源通入两用燃气炉加热后经电动三通阀通入水箱由热水管向用水点供热水通路；之后进行下一步；

第六步、判断流量传感器传来的瞬时流量信号FL是否小于设定值FLs，如判断为否则返回第三步；如判断为是则进行下一步；

第七步、开启电动通断阀且电动三通阀的接口之三和其接口之二导通，返回第一步。

4.根据权利要求3所述热水循环系统的控制方法，其特征在于：

所述第二步中，先、后接通水箱加热循环管路和水管加热循环管路按以下分步进行：

分步一、判断水箱温度传感器探测的温度信号是否低于设定值，如判断为否则进行分步五；如水温判断为是进行下一分步；

分步二、开启电动通断阀、启动循环泵且电动三通阀的接口之一和其接口之三导通，形成水箱中的冷水通过电动阀、三通接头的接口之三和其接口之二进入两用燃气炉加热再由循环进口经电动三通阀的接口之一和其接口之三泵入水箱的水箱加热循环；之后进行下一分步；

分步三、判断水箱温度传感器探测的温度信号是否高于设定值与第一预定值之和，如判断为否则返回上一步；如判断为是则进行下一分步；

分步四、开启电动通断阀、关闭循环泵且电动三通阀的接口之二和其接口之三导通,进行下一分步；

分步五、判断管路温度传感器探测的温度信号是否低于设定值，如判断为否则返回到第一步；如判断为是则进行下一分步；

分步六、开启电动通断阀、启动循环泵且电动三通阀的第二接口和第三接口导通，形成水箱中热水通过热水管和回水管以及电动三通阀、循环泵入水箱的管路加热循环；

分步七、判断管路温度传感器探测的温度信号是否高于设定值与第二预定值之和，或水箱温度传感器探测的温度信号是否低于设定值，如判断为否则返回上一分步；在如判断为是进行下一分步；

分步八、开启电动通断阀、关闭循环泵且电动三通阀的接口之二和其接口之三导通，之后返回到第一步。

5.根据权利要求4所述热水循环系统的控制方法，其特征在于：所述下降速率为45s温降2-3℃，第一预定值范围为5-10℃，第二预定值范围为3-5℃。