CN110567040A - 集中供水智能出热水装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热水供应设备技术领域的一种集中供水智能出热水装置及其控制方法，包括高位设置的储水箱，出水管路上设置主水泵、出水电磁阀，回水管路上设置的回水电磁阀，出水管路上还连接有出水支管，出水支管上设置有微型水泵、出水水流传感器和单向阀，所述单向阀的进口端与储水箱相连；所述回水管路上设有回水支管，回水支管的管路上设有回水水流传感器和回水支管电磁阀，所述回水支管两端跨接连接在回水电磁阀两端，出水支管的有效通流截面面积为出水管路有效通流截面面积的5~20%。其能在低能耗的情况下对管道进行保温，并能在保温状态和用水状态之间进行快速切换。

Description

集中供水智能出热水装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及热水供应设备技术领域，特别涉及集中供热水的装置。

背景技术

太阳能热水器、空气能热水器、燃气热水器集中安装在企业、宾馆或医院楼顶或房顶由一个或多个大水箱向各个用热水点或房间供热水，大水箱通过管道与各个用热水点或房间供热水口阀门或热水口阀门前端支管连通，由于管道内始终存水，而这些水不会升温。行业常用定温循环或定温循环+定时循环,循环路径方式为：储水箱——出水管道——回水管道——储水箱，可以解决出水管道干管内的热水变冷的问题。例如：现有技术中公开了一种双管式即开即用型太阳能热水器，其申请号：CN200710019330.5、申请日：20070116、公开号：CN101004294A、公开日：20070725；该装置的水路分上下两根水管，上水管装有上水电磁阀和测温探头，水箱中的电加热器由温控调节仪控制，下水管上依次装有管道电加热器、增压泵和热水用水阀，下水管与上水管之间接有循环管道构成一个回路，循环电磁阀安装在循环管道上；电路部分为测温探头、温度传感器和测温传感器连接温控调节仪，液位传感器和上水电磁阀连接自动控制仪，时控开关与温控调节仪连接，温控调节仪与增压泵、循环电磁阀连接，自动控制仪与上水电磁阀连接。该太阳能热水器的下水管末端通过电磁阀和上水管路联通，当系统检测到上水管路中温度低于设定值时，循环电磁阀自动打开利用热水管路承压、冷水管路常压使管路循环，达到使用水温水压都可以控制的目的。其不足之处在于：1、在循环保温过程中，增压泵处于开启状态，为满足用户群体同时使用的要求，增压泵功率和排量一般都比较大，利用增压泵进行保温循环，能耗比较高。2、该装置未能解决在循环电磁阀开启的同时如何解决用户用水的问题，如果用户在循环电磁阀开启时，打开水龙头，大量用水，可能只有少量回水经过测温传感器，循环电磁阀较长时间保持开启状态，使得用户端水压较低，影响用户的使用。3、该装置不适合集中供热使用，集中供热时，具有如下几个特点：a、往往在低峰使用时，只有极小量用户在使用，用水流量较小；而在高峰使用时，用水流量较大；b管道较长，用水点的落差可能比较大。如一直使用大流量循环泵，则造成的能耗较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种集中供水智能出热水装置，使其能在低能耗的情况下对管道进行保温，并能在保温状态和用水状态之间进行快速切换。

为此，本发明提供的一种集中供水智能出热水装置，包括高位设置的储水箱、主水泵、出水电磁阀、温度传感器、回水电磁阀和热水阀，所述主水泵、出水电磁阀设置在出水管路上，回水电磁阀设置在回水管路上，所述出水管路和回水管路等径设置，出水管路和回水管路的一端分别连接储水箱，出水管路和回水管路另一端相互连接，热水阀旁通连接在出水管路和回水管路之间，温度传感器设置在出水管路上，所述出水管路上还连接有出水支管，出水支管上设置有微型水泵、出水水流传感器和单向阀，所述单向阀的进口端与储水箱相连；所述回水管路上设有回水支管，回水支管的管路上设有回水水流传感器和回水支管电磁阀，所述回水支管两端跨接连接在回水电磁阀两端，出水支管的有效通流截面面积为出水管路有效通流截面面积的5~20%。

本发明在使用时，控制水温在一定的合理范围内，如温度低于合理范围比较多时，则开启出水电磁阀、主水泵、回水电磁阀将管道内的冷水经由出水管道、回水管道压回储水箱，进行大流量循环，通过储水箱内的热水迅速置换管道内的冷水，使得水温快速回升到合理范围上限以上；在合理范围的上下限内，通过微型水泵进行循环加热，保证水温维持在合理水温范围内，从而达到保温的目的；当极少数用户用水时，通过出水支管的有效通流截面面积和回水支管的有效通流截面面积的变化，在不同情况下，都可以在管道内建立一定的水压，保证高度落差较大的用户也能获得较为理想的水压，短时间的用水及小流量的用水不需要启动主水泵，达到节能降耗的目的；同时，也能保证在小流量循环时，能够达到良好的保温效果，不会导致储水箱水温大幅度降低；在大量用户使用或客户长时间用水时，启动主水泵，实现大流量供水。与现有技术相比，本发明具有节能降耗的效果，可以在低能耗的情况下对管道进行保温，并能在保温状态和用水状态之间进行快速切换。

该装置还包括控制器，所述控制器通过温度传感器接收温度信号、通过出水水流传感器、回水水流传感器接收水流信号，经逻辑判断后输出信号用于控制出水电磁阀、回水电磁阀、主水泵、回水支管电磁阀及微型水泵的开启和关闭。

优选地，所述微型水泵的功率为主水泵功率的5~20%；回水支管的有效通流截面面积为出水管路有效通流截面面积的2~5%。在微型水泵工作且主水泵停止时，少量用户用水，通过微型水泵供水，也能建立足够的水压，可达到明显的节能效果。

本发明还提供了一种集中供水智能出热水装置的控制方法，控制器根据出水流量传感器和回水流量传感器的信号差确定是否为用水模式，否则判断为温控模式，用水模式优先于温控模式，在用水模式下，不考虑水温，在用水模式下，随时切断温控模式；温控模式包括根据温度传感器信号与设定温度进行对比，给出信号触发出水电磁阀、回水电磁阀、主水泵、回水支管电磁阀及微型水泵的开启和关闭，所述设定温度包括T1、T2、T3、T4，且T1＜T2＜T3＜T4；所述出水电磁阀和主水泵联锁动作；

温控模式包括大流量循环加热模式和小流量循环加热模式，所述大流量循环加热模式、小流量循环加热模式及温控模式如下工作步骤：

1）大流量循环加热模式：

A1、初始启动时，开启出水电磁阀、主水泵、回水电磁阀将管道内的冷水经由出水管道、回水管道压回储水箱，进行大流量循环，通过储水箱内热水迅速置换管道内的冷水，使管道内的水温上升，微型水泵停止、回水支管电磁阀关闭；同时，计时开始；

A2、在A1步骤后，当探测到水温大于等于T4时，停止主水泵、同时关闭出水电磁阀和回水电磁阀，微型水泵保持停止、回水支管电磁阀保持关闭；

A3、在A1步骤后，经过时间t1，如水温始终小于T2，则停止主水泵、同时关闭出水电磁阀和回水电磁阀，开启微型水泵、打开回水支管电磁阀，进入小流量循环加热模式；

A4、在A1步骤后，经过时间t1，如T3≤水温＜T4，则停止主水泵、同时关闭出水电磁阀和回水电磁阀，微型水泵保持停止状态、回水支管电磁阀保持关闭；本发明的主要目的在于将水温能长期控制在T3和T4之间

A5、在A1步骤后，经过时间t1，如T2≤水温＜T3，则停止主水泵、同时关闭出水电磁阀和回水电磁阀，微型水泵保持停止状态、回水支管电磁阀保持关闭；

A6、在A1步骤后，经过时间t1后，如水温不能不能达到T1，则发出警报，提醒工作人员人工处理。

B1、在 A2或A5步骤后，当探测到水温降低到T2时，启动微型水泵、开启回水支管电磁阀进入小流量循环加热模式；当温度上升到T3时，停止微型水泵、关闭回水支管电磁阀，使得水温控制在T2、T3之间；本发明的主要目的在于将水温能长期控制在T3和T4之间，这样有利于低能耗低地维持水温，同时，在少量用户用水时，通过微型水泵供水，达到节能良好的目的。

B2、在B1步骤中进入小流量循环加热模式后，如温度持续降低到T1时，进入A1步骤；

3）用水模式

C1在A2、A3、A4、A5及B1步骤后，如检测到出水流量传感器的流量大于等于回水流量传感器的流量的5%，则判断有用户打开热水阀用水，控制器转为用水模式，在用水模式下，微型水泵立刻启动或保持启动状态，回水电磁阀、回水支管电磁阀立刻关闭或保持关闭状态，主水泵延时时间t2后启动；

C2步骤C1后当出水流量传感器的流量等于零流量或降低到设定的低流量时时，则判断为全部热水阀已关闭，此时，转入温控模式。

优选方案是，所述温度T2-T1为 5~8℃，所述温度T4-T3为 5~8℃。

步骤B1的小流量循环加热模式下，优选方案是控制水温范围为40~60℃。

优选方案是所述t1为30~300秒。目的在于短时间快速置换管路中的水。

优选方案是所述t2为15~120秒。少量用户短时间用户用水时，仅通过微型水泵供水即可实现，无需主水泵启动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：能在低能耗的情况下对管道进行保温，并能在保温状态和用水状态之间进行快速切换。给装置及方法特别适用于管道长、落差大、用水流量变化大的集中供热场所，例如工厂、宾馆等，能够实现即开即热，用户体验好。

附图说明

图1是本发明一种集中供水即开即热装置的结构示意图。

图中：1出水管路，2温度高传感器，3出水支管，4微型水泵，5出水电磁阀，6出水水流传感器，7单向阀，8主水泵，9储水箱，10回水支管，11回水水流传感器，12回水电磁阀，13回水支管电磁阀，14回水管路，15热水阀。

具体实施方式

如图1所示，一种集中供水智能出热水装置，包括高位设置的储水箱9、主水泵8、出水电磁阀5、温度高传感器2、回水电磁阀和热水阀15，所述主水泵8、出水电磁阀5设置在出水管路1上，回水电磁阀设置在回水管路14上，所述出水管路1和回水管路14等径设置，出水管路1和回水管路14的一端分别连接储水箱9，出水管路1和回水管路14另一端相互连接，热水阀15旁通连接在出水管路1和回水管路14之间，温度高传感器2设置在出水管路1上，所述出水管路1上还连接有出水支管3，出水支管3上设置有微型水泵4、出水水流传感器6和单向阀7，所述单向阀7的进口端与储水箱9相连；所述回水管路14上设有回水支管10，回水支管10的管路上设有回水水流传感器和回水支管电磁阀13，所述回水支管10两端跨接连接在回水电磁阀两端，出水支管3的有效通流截面面积为出水管路1有效通流截面面积的5~20%，回水支管10的有效通流截面面积为出水管路1有效通流截面面积的2~5%。

该装置还包括控制器，所述控制器通过温度高传感器2接收温度信号、通过出水水流传感器6、回水水流传感器接收水流信号，经逻辑判断后输出信号用于控制出水电磁阀5、回水电磁阀、主水泵8、回水支管电磁阀13及微型水泵4的开启和关闭。所述微型水泵4的功率为主水泵8功率的5~20%。在微型水泵4工作且主水泵8停止时，可已达到明显的节能效果。

上述一种集中供水智能出热水装置的控制方法，控制器根据出水流量传感器和回水流量传感器的信号差确定是否为用水模式，否则判断为温控模式，用水模式优先于温控模式，在用水模式下，不考虑水温，在用水模式下，随时切断温控模式；温控模式包括根据温度高传感器2信号与设定温度进行对比，给出信号触发出水电磁阀5、回水电磁阀、主水泵8、回水支管电磁阀13及微型水泵4的开启和关闭，所述设定温度包括T1、T2、T3、T4，且T1＜T2＜T3＜T4；所述出水电磁阀5和主水泵8联锁动作；

温控模式包括大流量循环加热模式和小流量循环加热模式，所述大流量循环加热模式、小流量循环加热模式及温控模式如下工作步骤：

1）大流量循环加热模式：

A1、初始启动时，开启出水电磁阀5、主水泵8、回水电磁阀将管道内的冷水经由出水管道、回水管道压回储水箱9，进行大流量循环，通过储水箱9内热水迅速置换管道内的冷水，使管道内的水温上升，微型水泵4停止、回水支管电磁阀13关闭；同时，计时开始；

A2、在A1步骤后，当探测到水温大于等于T4时，停止主水泵8、同时关闭出水电磁阀5和回水电磁阀，微型水泵4保持停止、回水支管电磁阀13保持关闭；

A3、在A1步骤后，经过时间t1，如水温始终小于T2，则停止主水泵8、同时关闭出水电磁阀5和回水电磁阀，开启微型水泵4、打开回水支管电磁阀13，进入小流量循环加热模式；

A4、在A1步骤后，经过时间t1，如T3≤水温＜T4，则停止主水泵8、同时关闭出水电磁阀5和回水电磁阀，微型水泵4保持停止状态、回水支管电磁阀13保持关闭；本发明的主要目的在于将水温能长期控制在T3和T4之间

A5、在A1步骤后，经过时间t1，如T2≤水温＜T3，则停止主水泵8、同时关闭出水电磁阀5和回水电磁阀，微型水泵4保持停止状态、回水支管电磁阀13保持关闭；

A6、在A1步骤后，经过时间t1后，如水温不能不能达到T1，则发出警报，提醒工作人员人工处理。

2）小流量循环加热模式：

B1在 A2或A5步骤后，当探测到水温降低到T2时，启动微型水泵4、开启回水支管电磁阀13进入小流量循环加热模式；当温度上升到T3时，停止微型水泵4、关闭回水支管电磁阀13，使得水温控制在T2、T3之间；本发明的主要目的在于将水温能长期控制在T3和T4之间，这样有利于低能耗低地维持水温，同时，在少量用户用水时，通过微型水泵4供水，达到节能讲好的目的；

B2、在B1步骤中进入小流量循环加热模式后，如温度持续降低到T1时，进入A1步骤；

3）用水模式

C1在A2、A3、A4、A5及B1步骤后，如检测到出水流量传感器的流量大于等于回水流量传感器的流量的5%，则判断有用户打开热水阀15用水，控制器转为用水模式，在用水模式下，微型水泵4立刻启动或保持启动状态，回水电磁阀、回水支管电磁阀13立刻关闭或保持关闭状态，主水泵8延时时间t2后启动；

C2步骤C1后当出水流量传感器的流量等于零流量或降低到设定的低流量时时，则判断为全部热水阀15已关闭，此时，转入温控模式。

优选方案是，所述温度T2-T1为 5~8℃，所述温度T4-T3为 5~8℃。

步骤B1的小流量循环加热模式下，优选方案是控制水温范围为40~60℃。

优选方案是所述t1为30~300秒。目的在于短时间快速置换管路中的水。

优选方案是所述t2为15~120秒。少量用户短时间用户用水时，仅通过微型水泵4供水即可实现，无需主水泵8启动。

该装置在使用时，控制水温在40~60℃的合理范围内，如温度低于合理范围比较多时，则开启出水电磁阀5、主水泵8、回水电磁阀将管道内的冷水经由出水管道、回水管道压回储水箱9，进行大流量循环，通过储水箱9内的热水迅速置换管道内的冷水，使得水温快速回升到合理范围上限以上；在合理范围的上下限内，通过微型水泵4进行循环加热，保证水温维持在合理水温范围内，从而达到保温的目的；当极少数用户用水时，通过出水支管3的有效通流截面面积和回水支管10的有效通流截面面积的变化，在不同情况下，都可以在管道内建立一定的水压，保证高度落差较大的用户也能获得较为理想的水压，短时间的用水及小流量的用水不需要启动主水泵8，达到节能降耗的目的；同时，也能保证在小流量循环时，能够达到良好的保温效果，不会导致储水箱9水温大幅度降低；在大量用户使用或客户长时间用水时，启动主水泵8，实现大流量供水。与现有技术相比，本发明具有节能降耗的效果，可以在低能耗的情况下对管道进行保温，并能在保温状态和用水状态之间进行快速切换。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种集中供水智能出热水装置，包括高位设置的储水箱、主水泵、出水电磁阀、温度传感器、回水电磁阀和热水阀，所述主水泵、出水电磁阀设置在出水管路上，回水电磁阀设置在回水管路上，所述出水管路和回水管路等径设置，出水管路和回水管路的一端分别连接储水箱，出水管路和回水管路另一端相互连接，热水阀旁通连接在出水管路和回水管路之间，温度传感器设置在出水管路上，其特征在于：所述出水管路上还连接有出水支管，出水支管上设置有微型水泵、出水水流传感器和单向阀，所述单向阀的进口端与储水箱相连；所述回水管路上设有回水支管，回水支管的管路上设有回水水流传感器和回水支管电磁阀，所述回水支管两端跨接连接在回水电磁阀两端，出水支管的有效通流截面面积为出水管路有效通流截面面积的5~20%。

2.根据权利要求1所述的一种集中供水智能出热水装置，其特征在于：还包括控制器，所述控制器通过温度传感器接收温度信号、通过出水水流传感器、回水水流传感器接收水流信号，经逻辑判断后输出信号用于控制出水电磁阀、回水电磁阀、主水泵、回水支管电磁阀及微型水泵的开启和关闭。

3.根据权利要求1或2所述的一种集中供水智能出热水装置，其特征在于：所述微型水泵的功率为主水泵功率的5~20%；回水支管的有效通流截面面积为出水管路有效通流截面面积的2~5% 。

4.根据权利要求2所述的一种集中供水智能出热水装置的控制方法，其特征在于控制器根据出水流量传感器和回水流量传感器的信号差确定是否为用水模式，否则判断为温控模式，用水模式优先于温控模式；温控模式包括根据温度传感器信号与设定温度进行对比，给出信号触发出水电磁阀、回水电磁阀、主水泵、回水支管电磁阀及微型水泵的开启和关闭，所述设定温度包括T1、T2、T3、T4，且T1＜T2＜T3＜T4；所述出水电磁阀和主水泵联锁动作；

温控模式包括大流量循环加热模式和小流量循环加热模式，所述大流量循环加热模式、小流量循环加热模式及温控模式如下工作步骤：

1）大流量循环加热模式：

A1、初始启动时，开启出水电磁阀、主水泵、回水电磁阀将管道内的冷水经由出水管道、回水管道压回储水箱，进行大流量循环，通过储水箱内热水迅速置换管道内的冷水，使管道内的水温上升，微型水泵停止、回水支管电磁阀关闭；同时，计时开始；

A2、在A1步骤后，当探测到水温大于等于T4时，停止主水泵、同时关闭出水电磁阀和回水电磁阀，微型水泵保持停止、回水支管电磁阀保持关闭；

A3、在A1步骤后，经过时间t1，如水温始终小于T2，则停止主水泵、同时关闭出水电磁阀和回水电磁阀，开启微型水泵、打开回水支管电磁阀，进入小流量循环加热模式；

A4、在A1步骤后，经过时间t1，如T3≤水温＜T4，则停止主水泵、同时关闭出水电磁阀和回水电磁阀，微型水泵保持停止状态、回水支管电磁阀保持关闭；

A5、在A1步骤后，经过时间t1，如T2≤水温＜T3，则停止主水泵、同时关闭出水电磁阀和回水电磁阀，微型水泵保持停止状态、回水支管电磁阀保持关闭；

A6、在A1步骤后，经过时间t1后，如水温不能不能达到T1，则发出警报，提醒工作人员人工处理；

2）小流量循环加热模式：

B1、在 A2或A5步骤后，当探测到水温降低到T2时，启动微型水泵、开启回水支管电磁阀进入小流量循环加热模式；当温度上升到T3时，停止微型水泵、关闭回水支管电磁阀，使得水温控制在T2、T3之间；

B2、在B1步骤中进入小流量循环加热模式后，如温度持续降低到T1时，进入A1步骤；

3）用水模式

C1、在A2、A3、A4、A5步骤后及B1步骤中，如检测到出水流量传感器的流量大于等于回水流量传感器的流量的5%，则判断有用户打开热水阀用水，控制器转为用水模式，在用水模式下，微型水泵立刻启动或保持启动状态，回水电磁阀、回水支管电磁阀立刻关闭或保持关闭状态，主水泵延时时间t2后启动；

C2、步骤C1后当出水流量传感器的流量等于零流量或降低到设定的低流量时时，则判断为全部热水阀已关闭，此时，转入温控模式。

5.根据权利要求4所述的一种集中供水智能出热水装置的控制方法，其特征在于：所述温度T2-T1为 5~8℃，所述温度T4-T3为 5~8℃。

6.根据权利要求4所述的一种集中供水智能出热水装置的控制方法，其特征在于：步骤B1的小流量循环加热模式下，控制水温范围为40~60℃。

7.根据权利要求4所述的一种集中供水智能出热水装置的控制方法，其特征在于：所述t1为30~300秒。

8.根据权利要求4所述的一种集中供水智能出热水装置的控制方法，其特征在于：所述t2为15~120秒。