CN109282504A - 一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统及其控制方法，具体涉及供水控制技术领域。所述水箱系统包括水箱、水泵和加热器，所述水箱的内部设置有活动挡板，所述活动挡板将水箱隔离出冷水腔和热水腔，所述水泵和加热器设置在冷水腔和热水腔之间的输水管道上，所述水箱系统还包括电源和控制器，所述电源为水泵、加热器和控制器提供电能，所述控制器与水泵和加热器的控制电路电连接。本发明能够解决现有闭式承压水箱不可变容、存在热量流失以及热水出水温度不稳定的问题。

Description

一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及供水控制技术领域，具体涉及一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统及其控制方法。

背景技术

在非即热式热水系统中，加热设备产生的热水需要通过水箱储存起来，根据用户的需求提供热水。储存热水的水箱分为闭式承压水箱和开式非承压水箱，现有闭式承压水箱因为水箱的体积是恒定的且没有有效隔离，无论使用者的热水需求量是多少，都必须加热一箱的热水，造成能源浪费；而且随着热水的消耗，与消耗量相同的冷水会不断补充进入水箱，箱内冷热水混合，造成热水温度下降，水箱出水温度无法保持恒定，非常的不方便。当箱内热水温度低于所需的热水温度后，热水器只能停止供水，而此时水箱中还有一整箱未到达设定温度的热水，如果这时不再需要热水，热水系统停止工作，这些热量就白白的损失了。而开式水箱是不带压力的，所以需要在出水口增加恒压水泵，以保证热水的供水压力。由于恒压水泵的连续工作特性，用电量较大，不但增加初始成本，而且增加了很大一笔运行成本。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统及其控制方法，用以解决现有承压闭式水箱不可变容、存在热量流失以及热水出水温度不稳定的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统，所述水箱系统包括水箱、水泵和加热器，所述水箱的内部设置有活动挡板，所述活动挡板将水箱隔离出冷水腔和热水腔，所述水泵和加热器设置在冷水腔和热水腔之间的输水管道上，所述水箱系统还包括电源和控制器，所述电源为水泵、加热器和控制器提供电能，所述控制器与水泵和加热器的控制电路电连接。

作为优选的技术方案，所述水箱系统还包括电动三通阀，所述电动三通阀具有a阀口、b阀口和c阀口，所述a阀口、b阀口和c阀口分别通过输水管道连接至冷水腔、水泵和热水腔，且电动三通阀与控制器电连接。

作为优选的技术方案，所述水箱内设置有活动挡板限制位，所述活动挡板限制位包括A限制位和B限制位。

作为优选的技术方案，所述热水腔内设置有用于检测温度的温度传感器，所述水箱上设有用于测量活动挡板位置的位置探测器，所述温度传感器和位置探测器与控制器电连接。

作为优选的技术方案，所述冷水腔设置有用于冷水输入的进水口，所述热水腔设置有用于热水输出的出水口。

作为优选的技术方案，所述活动挡板为具有保温隔热功能的活动板，且活动挡板将冷水腔和热水腔隔离成两个独立的腔室。

提供一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：外网水系统与进水口相连，外网水系统的管网压力通过进水口、冷水腔、活动挡板、热水腔，依次传导最后到达出水口，使整个水箱系统具有稳定的供水压力，当用户打开出水口使用热水时，随着热水的流出，热水腔的压力下降，冷水腔的压力大于热水腔的压力，活动挡板在冷水腔和热水腔的压差控制下向出水口方向移动，与此同时外网冷水补充流入冷水腔，冷水腔变大，热水腔变小，当系统检测到热水腔内热水量不足时，水泵将冷水腔的水抽入热水腔，这时热水腔的压力大于冷水腔的压力，活动挡板在冷水腔和热水腔的压差控制下向进水口方向移动，冷水腔变小，热水腔变大。

作为优选的技术方案，所述水箱系统具有三种工作模式，所述三种工作模式包括：空闲模式、热水腔自循环加热模式和热水腔注水模式；其中，空闲模式包括：当控制器判定热水储存量和热水温度都到达设定值时，水泵、加热器都不启动，控制器控制电动三通阀的开启状态，连通b阀口、c阀口，关闭a阀口，使冷水腔和热水腔处于隔离状态；热水腔自循环加热模式包括：当控制器判断热水腔内热水温度不足时，控制器控制电动三通阀的开启状态，连通b阀口、c阀口，关闭a阀口，同时控制水泵和加热器启动，热水腔内的热水在水泵的作用下通过加热器进行自循环加热；当温度传感器检测到水温到达设定温度时，水泵和加热器停止工作，退出热水腔自循环加热模式；热水腔注水模式包括：当控制器判断热水腔内热水的储存量不足且热水温度高于设定温度或活动挡板到达B限制位时，控制器控制电动三通阀的开启状态，连通a阀口、b阀口，关闭c阀口，同时控制水泵和加热器启动，冷水腔内的冷水在水泵的作用下通过加热器注入热水腔，热水腔压力加大，活动挡板在冷水腔和热水腔的压差控制下向进水口方向移动，冷水腔变小，热水腔变大；随着冷水的注入，热水腔内热水温度会不断降低，当温度传感器检测到热水温度不足时，控制器控制水箱系统进入热水腔自循环加热模式，直到温度传感器检测到热水温度到达设定温度，控制器再重新调整水箱系统切换到热水腔注水模式，最终使热水的储存量和温度都达到设定值或活动挡板到达A限制位；另外，在空闲模式或热水腔自循环加热模式或热水腔注水模式下，出水口均可打开，为用户提供热水。

本发明实施例具有如下优点：

(1)本发明设置隔热活动挡板，将水箱分成两个独立的部分，能够实现冷水和热水的隔离，避免热量流失；

(2)本发明采取活动挡板和水泵抽水的方式，利用压力差实现冷水腔和热水腔的容积变化，达到容积可变的效果，且省去了压力泵，具有节约成本的作用。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统的水箱结构示意图。

图2为本发明实施例1提供的一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统的电路连接关系示意图。

图3为本发明实施例2提供的一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统的水箱结构示意图。

图中：电源1、控制器2、水泵3、电动三通阀4、温度传感器5、加热器6、位置探测器7、单向阀8、水箱9、活动挡板10、进水口11、出水口12、冷水腔13、热水腔14。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

参考图1，本实施例提供一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统，水箱系统包括水箱9、水泵3和加热器6，水箱9的内部设置有活动挡板10，活动挡板10为具有保温隔热功能的活动板，将冷水腔13和热水腔14隔离成两个独立的腔室，腔内无气体，注满水。活动挡板10通过轨道等可滑动结构设置于水箱9的内部，当冷水腔13和热水腔14内的水量发生变化时，冷水腔13和热水腔14之间会产生压力差，活动挡板10在压力差的作用下左右移动，从而实现水箱9容积的可变。水泵3 和加热器6设置在冷水腔13和热水腔14之间的输水管道上，水泵3用于将冷水腔13内的水抽进热水腔14内，加热器6用于对热水腔14的水进行加热。冷水腔13设置有用于冷水输入的进水口11，热水腔14设置有用于热水输出的出水口12。

进一步地，水箱系统还包括电动三通阀4，所述电动三通阀4具有a 阀口、b阀口和c阀口，所述a阀口、b阀口和c阀口分别通过输水管道连接至冷水腔13、水泵3和热水腔14，且电动三通阀4与控制器2电连接。

进一步地，所述水箱9内设置有活动挡板限制位，所述活动挡板限制位包括A限制位和B限制位，A限制位、B限制位之间为活动挡板10 的规定范围，能够保证系统的正常运作。

参考图2，水箱系统还包括电源1、位置探测器7、温度传感器5和控制器2，电源1为水泵3、控制器2等用电设备提供电能，控制器2与水泵3、电动三通阀4、温度传感器5、加热器6和位置探测器7电连接，用于实现本发明中所涉及的电路控制，温度传感器5设置在热水腔14内用于检测温度。位置探测器7为超声波位置探测器，用于测量活动挡板位置的位置，利用超声波测量活动挡板的移动距离，再将距离数据通过计算转换成容积。

本实施例提供一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统的控制方法，包括：整个水箱系统是一个密封的闭式系统，外网水系统与进水口 11相连，外网水系统的管网压力通过进水口11、冷水腔13、活动挡板10、热水腔14，依次传导到达出水口12，使整个水箱系统具有稳定的供水压力，当用户打开出水口12使用热水时，随着热水的流出，热水腔14 的压力下降，冷水腔13的压力大于热水腔14的压力，活动挡板10在冷水腔13和热水腔14的压差控制下向出水口12方向移动，与此同时外网冷水补充流入冷水腔13，冷水腔13变大，热水腔14变小。当系统检测到热水腔14内热水量不足时，水泵3从冷水腔13抽水并注入热水腔14，这时热水腔14的压力大于冷水腔13的压力，活动挡板10在冷水腔13 和热水腔14的压差控制下向进水口11方向移动，冷水腔13变小，热水腔14变大。

其中，水箱系统具有三种工作模式，包括：空闲模式、热水腔自循环加热模式和热水腔注水模式；

空闲模式包括：当控制器2判定热水储存量和热水温度都到达设定值时，水泵3、加热器6都不启动，控制器2控制电动三通阀4的开启状态，连通b阀口、c阀口，关闭a阀口，使冷水腔13和热水腔14处于隔离状态；

热水腔自循环加热模式包括：当控制器2判断热水腔14内热水温度不足时，控制器2控制电动三通阀4的开启状态，连通b阀口、c阀口，关闭a阀口，同时控制水泵3和加热器6启动，热水腔14内的热水在水泵3的作用下通过加热器6进行自循环加热；当温度传感器5检测到水温到达设定温度时，水泵3和加热器6停止工作，退出热水腔自循环加热模式；

热水腔注水模式包括：当控制器2判断热水腔14内热水的储存量不足且热水温度高于设定温度或活动挡板10到达B限制位时，控制器2控制电动三通阀4的开启状态，连通a阀口、b阀口，关闭c阀口，同时控制水泵3和加热器6启动，冷水腔13内的冷水在水泵3的作用下通过加热器6注入热水腔14，热水腔14压力加大，活动挡板10在冷水腔13和热水腔14的压差控制下向进水口11方向移动，冷水腔13变小，热水腔 14变大；随着冷水的注入，热水腔14内热水温度会不断降低，当温度传感器5检测到热水温度不足时，控制器2控制水箱系统进入热水腔自循环加热模式，直到温度传感器5检测到热水温度到达设定温度，控制器2 再重新调整水箱系统切换到热水腔注水模式，最终使热水的储存量和温度都达到设定值或者活动挡板10到达A限制位。另外，在空闲模式或热水腔自循环加热模式或热水腔注水模式下，出水口12均可打开，为用户提供热水。

本实施例能够根据水箱系统的水量和温度状况自行调节工作模式，自行调控，方便灵活，具有很高的加热效率。

实施例2

本实施例提供了一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统，其结构与实施例1基本相同，其区别在于，在实施例1的基础上，又做出了进一步的改进，提高了本发明的使用性能。

参考图3，与实施例1相比，本实施例增加了C限制位，B限制位和 C限制位之间为系统允许的活动档板移动的最大限度，B限制位和C限制位之间通过设有单向阀8的输水管道连接至热水腔14。

当活动挡板10移动至极限的C限制位时，单向阀8自动打开，冷水腔13和热水腔14通过下方连通管路直接连通。单向阀8具有单向流通的功能，当热水使用量下降，上方水泵的补水量超过水箱出口热水使用量的时候，热水腔14的热水不会通过下方管路回流到冷水腔13，这时热水腔14压力大于冷水腔，活动挡板10在将向进水口11方向移动并回归到正常的A、B限位之间，这时下方连通管路连接口全部位于热水腔14 内，冷水腔13和热水腔14不再连通。此设计能够保证在活动挡板10到达C限制位时，冷水腔13和热水腔14处于连通状态，能够通过下方输水管道及时的对热水腔14补充水量，且活动挡板10两侧压力平衡，避免活动挡板10继续向出水口12方向移动。

本实施例能够避免因为热水使用过量时，活动挡板10冲过极限的C 限制位，造成活动挡板10卡死或者受压过大，增加水箱系统的使用寿命。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统，其特征在于，所述水箱系统包括水箱(9)、水泵(3)和加热器(6)，所述水箱(9)的内部设置有活动挡板(10)，所述活动挡板(10)将水箱(9)隔离出冷水腔(13)和热水腔(14)，所述水泵(3)和加热器(6)设置在冷水腔(13)和热水腔(14)之间的输水管道上，所述水箱系统还包括电源(1)和控制器(2)，所述电源(1)为水泵(3)、加热器(6)和控制器(2)提供电能，所述控制器(2)与水泵(3)和加热器(6)的控制电路电连接。

2.如权利要求1所述的一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统，其特征在于，所述水箱系统还包括电动三通阀(4)，所述电动三通阀(4)具有a阀口、b阀口和c阀口，所述a阀口、b阀口和c阀口分别通过输水管道连接至冷水腔(13)、水泵(3)和热水腔(14)，且电动三通阀(4)与控制器(2)电连接。

3.如权利要求1所述的一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统，其特征在于，所述水箱(9)内设置有活动挡板限制位，所述活动挡板限制位包括A限制位和B限制位。

4.如权利要求1所述的一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统，其特征在于，所述热水腔(14)内设置有用于检测温度的温度传感器(5)，所述水箱(9)上设有用于测量活动挡板(10)位置的位置探测器(7)，所述温度传感器(5)和位置探测器(7)与控制器(2)电连接。

5.如权利要求1所述的一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统，其特征在于，所述冷水腔(13)设置有用于冷水输入的进水口(11)，所述热水腔(14)设置有用于热水输出的出水口(12)。

6.如权利要求1所述的一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统，其特征在于，所述活动挡板(10)为具有保温隔热功能的活动板，且活动挡板(10)将冷水腔(13)和热水腔(14)隔离成两个独立的腔室。

7.如权利要求1所述的一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：外网水系统与进水口(11)相连，外网水系统的管网压力通过进水口(11)、冷水腔(13)、活动挡板(10)、热水腔(14)，依次传导最后到达出水口(12)，使整个水箱系统具有稳定的供水压力，当用户打开出水口(12)使用热水时，随着热水的流出，热水腔(14)的压力下降，冷水腔(13)的压力大于热水腔(14)的压力，活动挡板(10)在冷水腔(13)和热水腔(14)的压差控制下向出水口(12)方向移动，与此同时外网冷水补充流入冷水腔(13)，冷水腔(13)变大，热水腔(14)变小，当系统检测到热水腔(14)内热水量不足时，水泵(3)将冷水腔(13)的水抽入热水腔(14)，这时热水腔(14)的压力大于冷水腔(13)的压力，活动挡板(10)在冷水腔(13)和热水腔(14)的压差控制下向进水口(11)方向移动，冷水腔(13)变小，热水腔(14)变大。

8.如权利要求7所述的一种由压差控制的可变容闭式承压水箱系统的控制方法，其特征在于，所述水箱系统具有三种工作模式，所述三种工作模式包括：空闲模式、热水腔自循环加热模式和热水腔注水模式；

其中，空闲模式包括：当控制器(2)判定热水储存量和热水温度都到达设定值时，水泵(3)、加热器(6)都不启动，控制器(2)控制电动三通阀(4)的开启状态，连通b阀口、c阀口，关闭a阀口，使冷水腔(13)和热水腔(14)处于隔离状态；

热水腔自循环加热模式包括：当控制器(2)判断热水腔(14)内热水温度不足时，控制器(2)控制电动三通阀(4)的开启状态，连通b阀口、c阀口，关闭a阀口，同时控制水泵(3)和加热器(6)启动，热水腔(14)内的热水在水泵(3)的作用下通过加热器(6)进行自循环加热；当温度传感器(5)检测到水温到达设定温度时，水泵(3)和加热器(6)停止工作，退出热水腔自循环加热模式；

热水腔注水模式包括：当控制器(2)判断热水腔(14)内热水的储存量不足且热水温度高于设定温度或活动挡板(10)到达B限制位时，控制器(2)控制电动三通阀(4)的开启状态，连通a阀口、b阀口，关闭c阀口，同时控制水泵(3)和加热器(6)启动，冷水腔(13)内的冷水在水泵(3)的作用下通过加热器(6)注入热水腔(14)，热水腔(14)压力加大，活动挡板(10)在冷水腔(13)和热水腔(14)的压差控制下向进水口(11)方向移动，冷水腔(13)变小，热水腔(14)变大；随着冷水的注入，热水腔(14)内热水温度会不断降低，当温度传感器(5)检测到热水温度不足时，控制器(2)控制水箱系统进入热水腔自循环加热模式，直到温度传感器(5)检测到热水温度到达设定温度，控制器(2)再重新调整水箱系统切换到热水腔注水模式，最终使热水的储存量和温度都达到设定值或活动挡板(10)到达A限制位；

另外，在空闲模式或热水腔自循环加热模式或热水腔注水模式下，出水口(12)均可打开，为用户提供热水。