CN112236624A

CN112236624A - 用于操作水循环系统的方法

Info

Publication number: CN112236624A
Application number: CN201880093767.XA
Authority: CN
Inventors: R·奥布瑞斯特; T·克努帕; D·克努帕
Original assignee: Oblamatik AG
Current assignee: Oblamatik AG
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2021-01-15
Also published as: EP3814687A1; US20210270472A1; WO2020001745A1

Abstract

本发明涉及一种用于操作水循环系统的方法，包括以下步骤：提供水循环系统，所述系统包括至少一个阀(6)和至少一个温度传感器(60，61，62)；确定第一温度(T1)和第二温度(T2)；确定时间段(ZD)；使用至少一个温度传感器(60，61，62)来检测水温；检测该至少一个阀(6)被至少部分打开的打开时间；如果检测到的水温超过第一温度(T1)的值或者如果打开时间达到该时间段(ZD)，则至少部分地打开该至少一个阀(6)；当检测到的水温达到第二温度(T2)的值时，完全关闭该至少一个阀(6)。

Description

用于操作水循环系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于操作水循环系统的方法，尤其是管道饮用水或工业用水系统。

背景技术

水循环系统的操作方法从现有技术中是已知的，其中水温必须保持在预定温度以上或以下以便不促进细菌的生长。诸如铜绿假单胞菌或军团菌之类的细菌的生长在20至50℃的温度范围内尤其有利。出于卫生的原因，即为了尽可能防止细菌生长，水温因此不应保持在这一范围内。出于方便的原因，即为了能够快速达到足够高的混合温度，热水温度通常保持在55℃。由于热水管道不能完美隔热，所以热量从管道持续散发到较冷的环境中；通常每米8到10瓦。热水与环境的温差越大，管道中的热损失就越大。为使热水温度保持在55℃，必须持续加热，这意味着不断需要能量来加热。相应地，冷水应保持在20℃以下。由于冷水管道也不能完美隔热，因此管道会持续地从较暖环境中吸热。冷水与环境的温差越大，管道的热吸收就越大。为使冷水系统的水温永久保持在20℃以下，必须持续进行冷却，这意味着不断需要能量来冷却。此外，在当今的系统中，各个回路的液压平衡必须根据规划人员的信息来手动地进行。如果不进行这一调整(在实践中情形通常如此)，则每股的阀通常是完全或几乎完全打开的，这意味着最大水量在具有到温度控制单元的最短连接线的股中循环。相应地，该股在热水回路中是最热的，且在冷水回路中是最冷的。具有到温度控制单元的最长连接线的股相应地在热水回路中是最冷的，且在冷水回路中是最热的。在没有各个股的液压平衡的回路的情形中，不再能够达到所需目标温度，这意味着高安全风险。

发明内容

本发明的目标是提供一种更高能效的用于操作饮用水或工业用水系统的方法。该方法还旨在启用饮用水或工业用水系统的各股的自动液压平衡。

这一目标通过具有权利要求1的各特征的方法来达成。该方法的又一些实施例由又一些权利要求的特征来限定。

一种根据本发明的用于操作水循环系统的方法，包括以下步骤：

-提供水循环系统，包括：

-至少一个供给线，

-至少一个回流线，

-将供给线(1)与回流线相连接的至少一个股(3)，

-将供给线与回流线相连接的至少一个温度控制单元，

由此，水可在流方向上从该至少一个供给线经由该至少一个股、该至少一个回流线和该温度控制单元循环回该供给线，

-沿该至少一个线来被布置并且可以用来从循环系统取水的至少一个消费装置，

-可以用来改变循环系统中的水流速的至少一个阀，

-可以用来检测线路段中的水温的至少一个温度传感器，

-可以用来处理来自该温度传感器的数据并用来致动该至少一个阀的至少一个控制单元；

-定义第一温度；

-定义第二温度；

-定义持续时间；

-使用该至少一个温度传感器来检测水温；

-检测在其间该至少一个阀至少部分打开的打开时间；

-当检测到的水温达到第一温度值时或当打开时间达到该持续时间时，至少部分地打开该至少一个阀；

-当检测到的水温达到第二温度值时，完全关闭该至少一个阀。

此种方法具有以下优点：热损失可以保持较低，因为与水流动时相比，在水静止时从水到管道的传热较小。以此方式，可以降低流入环境的热量，从而须向该系统提供较少热能，这使系统能效更高。另一个优点是在具有若干股的系统中，通过完全关闭一个股的阀，更多水可以在其他股中流动。当第一股中的水达到目标温度时，对应的阀完全关闭，这意味着更多水可供用于其他股，使得它们能够更快地达到目标温度。使用这一方法，实现了各股的自动液压平衡，以此可在所有股上安全且尽可能快地达到目标温度。使用这些方法步骤，可以防止例如回路中某个位置处的水温可能下降低于允许值而没有识别这一点。如果一股的温度传感器位于例如供暖房间中，则当阀完全关闭时，传感器测得的水温与传感器的本地环境温度越来越一致。在安装后，可为每股的持续时间设定固定值，且该值以后将不改变。

消费装置可以是任何类型的取水点，例如水槽、淋浴、浴缸，等等。

阀可以是可以用致动器打开和关闭的任何类型的阀，致动器由控制单元控制。

温度传感器可以是可用来可靠地测量5到60℃范围内的水温的任何类型的温度传感器。温度传感器可以与被测水直接接触，或者它可以与水分开，即它可被布置在对应线路的外部。

控制单元可以是任何类型的控制单元，它能够定义温度，将温度传感器检测到的温度与所定义的温度进行比较，并且可以以此在比较的基础上控制阀，即可以至少部分打开或关闭阀。

例如，第一允许温度可被定义为第一温度，并且第二允许温度可被定义为第二温度。在热水系统中，第一温度可以是较低的允许温度，而第二温度可以是较高的允许温度。例如，上限温度可以是56℃，而下限温度可以是55℃。在冷水系统中，第一温度可以是上限允许温度，而第二温度可以是下限允许温度。例如，上限温度可以是16℃，而下限温度可以是15℃。

在一个实施例中，该方法包括以下步骤：

-记录所记录温度的过程。

通过记录温度简档，不仅可确定实际值，还可确定随时间的温度变化。

在一个实施例中，该方法包括以下步骤：

-确定所记录的温度简档的梯度；

-基于所确定的温度梯度来改变阀的打开。

如果要尽可能快地达到第二温度，则阀被打开到最大。如果需要较不强的温度升高，则阀仅部分打开。

在一个实施例中，该方法包括以下步骤：

-将所记录的温度简档分配给特定消费；

-基于该特定消费来改变阀的打开。

例如，温度简档可被分配给洗手、淋浴或盆浴。洗手在短时间内使用少量水。淋浴在较长时间段期间使用更多水，而盆浴在长时间段期间使用大量水。如果在消费装置处取水，则水在这一消费装置的方向上从供给线和回流线流动。即，布置在该股中的温度传感器处的水在这一时刻倒流，即与水流方向相反。由于倒流水在管道中停留时间较长，且由于热量不断流失而更冷，因此可以在消费期间在温度传感器上确定温度的降低。然而，分配只能在阀至少部分打开时发生，因为只有这样，水才能在对应的股中流动，与总的流动方向相反。

在一个实施例中，该方法包括以下步骤：

-定义至少一个触发阈值；

-检测超过该至少一个触发阈值的时间区间；

-将特定消费分配给所记录的时间区间。

触发阈值可被定义为温度值或与所设定温度的温差。触发阈值也可以是设定温度。可定义若干不同触发阈值。

在一个实施例中，该方法包括以下步骤：

-定义至少一个时窗；

-在该至少一个时窗内执行该方法；

-在该至少一个时窗之外至少部分地打开该至少一个阀。

例如，一天中预期只有低消费的一段时间可被提供作为时窗。一天中还可以分配若干时窗。例如，可以在诸主消费时间之间提供时窗。通常，早上、中午和晚上的消费都要高于这些时间之间的时间。在这一时窗之外，阀可以部分或完全打开以保持高温度水平，使得用户不必为温水或冷水等待很长时间。通常，早上、中午和晚上用水最多。相应地，时窗可以设置在它们之间的时段中。例如，从午夜到上午6点、从上午9点到上午11点、从下午1点到下午6点、以及从下午8点到午夜。

在一个实施例中，该方法包括以下步骤：

-如果在至少部分阀打开开始时检测到的水温高于第一温度值，则延长该持续时间；

-如果在至少部分阀打开开始时检测到的水温低于第一温度值，则缩短该持续时间。

使用这些方法步骤，持续时间可以适应当前的主要条件。例如，该系统的周围环境在白天或夏季比晚上或冬季更暖和。因此，相应地调整时间段是有意义的。

在一个实施例中，该至少一个温度传感器被布置在该至少一个阀的紧邻。例如，它可被布置在阀之前、紧邻之前、之后、或紧继之后。替代地，该至少一个温度传感器被布置在该至少一个阀中，即温度传感器被集成在阀中。

在一个实施例中，水循环系统包括在温度控制单元区域中的供给线上的可以用来检测供给温度的温度传感器。以此方式，可以确定流温度和在股上测得的温度之间的温差，由此可得出与管道系统供给部中的热损失有关的结论。作为替换或补充，水循环系统包括、在温度控制单元区域中的可以用来检测回流温度的温度传感器。因而，可以确定股温度和回流温度之间的温差，由此可得出与管道系统回流部中的热损失有关的结论。这一原理在冷水系统中是相同的，但可确定吸热。

在一个实施例中，水循环系统包括两股或更多股，每股具有至少一个消费装置、至少一个阀和至少一个温度传感器，每股包括其自己的控制单元。在个体股控制的情形中，例如，所有股的阀被完全打开。一旦一个股的温度传感器达到第二温度，对应的阀就关闭，这意味着温水可以更快地到达其他股。这降低了具有不流动的水的股的热损失。一旦在所有股中测得了第二温度，所有阀就关闭。在所有股中都降低了热损失。另选地，所有股可包括共用控制单元。使用共用控制单元，例如，可以抑制摇摆效应，这使该系统更稳定。

在一个实施例中，水循环系统包括泵、单向阀和过滤器。泵提供必要的压力增加以使水在该系统中循环。单向阀(例如止回阀)防止水从温度控制单元倒流入回流线。作为替换或补充，可以在供给线中提供单向阀，并防止水从该系统倒流入公共水连接。过滤器用于清洁循环系统中的水，并且可以用在温度控制单元之前的供给线中或用在该系统中，即在供水管线、股或回流线中提供过滤器。

在一个实施例中，该至少一个温度控制单元包括加热单元或冷却单元。

在一个实施例中，水循环系统包括具有加热单元的至少一个热水循环系统和具有冷却单元的冷水循环系统。

该方法的上述实施例可按需组合，只要它们不彼此矛盾。

附图说明

在下文参考附图更详细地描述本发明的实施例。这些附图只是出于解说的目的且不被解释为限制性的。附图中

图1用于实现根据本发明的方法的水循环系统的示意表示；

图2是图1的水循环系统的股中的温度简档的示意表示；

图3是图1的水循环系统的股中的又一温度简档的示意表示；

图4是在特定消费期间图1系统的股中的温度简档的示意解说。

具体实施方式

图1示出了实现根据本发明的方法的水循环系统的示意表示。该系统包括供给线1、回流线2、将供给线1连接到回流线2的两个股3。该系统还包括温度控制单元4，它将供给线1与回流线2相连接，由此在一个流方向上，水可从供给线1经由两个股3、回流线2以及温度控制单元4循环回供给线1。该系统还包括若干消费装置5，它们沿股3布置并且可以用来从循环系统取水。在每一股3中，提供阀6，它被布置在股3的打开进入回流线2的区域中。即，阀6被布置在股3的末端的区域中。使用每一阀6，相应股中的水的流速可被改变。在供给线1中，在温度控制单元4的区域中，提供可用来检测供给温度T_V的温度传感器60。另一温度传感器61被提供在股3中的阀6的区域中，可以用它来检测股温度T_S。在回流线2中，在温度控制单元4的区域中，提供可用来检测回流温度T_R的温度传感器62。该系统还包括可以用来处理来自诸温度传感器的数据并用来致动至少一个阀的因股而异的或总体的控制单元(未示出)。循环泵7被提供在回流线2中，可以使用它来将水从股3经由回流线2传递回温度控制单元4。单向阀8被提供在泵7和温度控制单元4之间，它阻止水从温度控制单元4流回泵7。公共供给线从公共水连接引入到温度控制单元4。过滤器9被提供在公共供给线中，这可清洁来自公共连接的自来水。单向阀8被提供在过滤器9和公共连接之间，它阻止水从温度控制单元4流回公共连接。

图2示出了图1的水循环系统的股3中的温度简档的示意图。在热水系统中，自来水在诸第一区间I₁中循环，并且诸水股在诸第二区间I₂中静止。股温度T_S被保持在第一温度T₁和第二温度T₂之间。如果股的温度传感器指示被测水具有第一温度T₁，则阀6至少部分地打开，结果是股3中的水温上升。在股温度T_S达到第二温度T₂时，阀6关闭。在阀6关闭时，股温度T_S随时间降低。如果它达到第一温度T₁，则阀再次打开。阀打开得越多，就越快达到第二温度且加热区间越短。

在冷水系统中，自来水在诸第二区间I₂中循环，而诸水股在诸第一区间I₁中静止。一旦循环开始，股温度T_S就降低，而一旦水股在股中静止，该股水的温度就上升。

图3示出了图1的水循环系统的股3中的又一温度简档的示意表示。在所示温度简档中，阀6在第一节至少部分地打开，结果是在该股中测得的温度T_S上升。如果达到预定义第二温度T₂，则阀6完全关闭。阀保持关闭达第一时间段ZD₁，结果是测得的股温度T_S随时间降低。在第一时间段ZD₁过去之后，阀再次打开并且确定该股的水温。如果所确定的温度高于预定义第一温度T₁，则第一时间段ZD₁之后的第二时间段ZD₂被延长。重复这一点，直至时间段使得当阀打开时，股温度对应于第一温度。如果在打开阀之后，水温被确定为低于第一温度，则下一时间段被缩短。

图4示出了在特定消费级V₁、V₂、V₃期间图1的系统的股中的温度简档的示意表示。如果股温度T_S在短区间I₁期间仅稍微变化，则这可被分配给洗手V₁。在较长区间I₂期间较大温度变化可被分配给淋浴V₂，并且在长区间I₃期间股温度的大变化可被分配给充满浴缸V₃。在又一替换方案中，将在热水系统中测得温度落在预定温度之下或在冷水系统中测得温度超过预定温度的时间纳入考虑。此类触发或释放阈值可以按如下方式设定：例如，微小温度波动被忽略，且温度降低的时间只有在超过触发阈值时才被纳入考虑。触发阈值可以是0.1℃、0.2℃、0.4℃、0.5℃、1℃、1.5℃、2℃、2.5℃、3℃或更多。触发阈值也可被用来标识特定消费。测量超过触发阈值的时间。非常短的时间(即，少于5秒的时间)可被忽略。对于5到15秒的时间，可以得出结论：例如某人在水槽处洗手。对于例如30秒到15分钟的时间，可识别出淋浴，而对于10到30分钟的时间，可识别出盆浴。温度简档的记录可按如下方式设计：它只在股中的测得温度超过触发阈值(即与设定温度的偏离超过某一值)时才发生。另选地，如上所述，触发阈值被超过的时间可被测量又确定特定消费V₁、V₂、V₃。触发阈值被超过的时间区间因此可被用来标识特定消费。非常短的区间可被忽略。短区间指示洗手，较长区间指示淋浴，而长区间指示盆浴。

若干触发阈值也可被定义，以使得确定不仅基于时间，即基于区间的长度。以此方式，可以确定在哪一时间超过哪一触发阈值。如果只有第一触发阈值被超过，则这指示洗手。如果第一触发阈值在第一区间期间被超过且第二触发阈值在第二区间期间被超过，第一触发阈值小于第二触发阈值且第一区间长于第二区间，则这指示淋浴。任何数目的触发阈值和区间可以彼此组合并比较以用于评估。预设股温度也可被用作触发阈值。

附图标记列表

1 供给线

2 回流线

3 股

4 温度控制单元

5 消费装置

6 阀

60 温度传感器

61 温度传感器

62 温度传感器

7 泵

8 止回阀

9 过滤器

I_1,2,3 区间

T_V 供给温度

T_S 股温度

T_R 回流温度

T₁ 第一温度

T₂ 第二温度

V_1,2,3 消费

ZD 持续时间

ZF 时窗

Claims

1.一种用于操作水循环系统的方法，包括以下步骤：

-提供所述水循环系统，所述水循环系统包括：

-至少一个供给线(1)，

-至少一个回流线(2)，

-将所述供给线(1)与所述回流线(2)相连接的至少一个股(3)，

-将所述供给线(1)与所述回流线(2)相连接的至少一个温度控制单元(4)，

由此，水能在流方向上从所述至少一个供给线(1)经由所述至少一个股(3)、所述至少一个回流线(2)和所述温度控制单元(4)循环回所述供给线(1)，

-沿所述至少一个线(3)来被布置并且能用来从所述循环系统取水的至少一个消费装置(5)，

-能用来改变所述循环系统中的水流速的至少一个阀(6)，

-能用来检测线路段中的水温的至少一个温度传感器(60，61，62)，

-能用来处理来自所述温度传感器(60，61，62)的数据并能用来致动所述至少一个阀(6)的至少一个控制单元；

-定义第一温度(T₁)；

-定义第二温度(T₂)；

-定义持续时间(ZD)；

-使用所述至少一个温度传感器(60，61，62)来检测水温；

-检测所述至少一个阀(6)被至少部分打开的打开时间；

-在检测到的水温达到所述第一温度(T₁)的值时或者在所述打开时间达到所述持续时间(ZD)时，至少部分地打开所述至少一个阀(6)；

-当检测到的水温达到所述第二温度(T₂)的值时，完全关闭所述至少一个阀(6)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

-记录所记录温度的过程。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

-确定所记录的温度简档的梯度；

-基于所确定的温度梯度来改变阀(6)的打开。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

-将所记录的温度简档分配给特定消费(V_1,2,3)；

-基于所述特定消费来改变所述阀(6)的打开。

5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

-定义至少一个触发阈值；

-检测所述至少一个触发阈值被超过的时间区间(I_1,2,3)；

-将特定消费(V_1,2,3)分配给所记录的时间区间(I_1,2,3)。

6.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

-定义至少一个时窗(ZF)；

-在所述至少一个时窗(ZF)内执行所述方法；

-在所述至少一个时窗(ZF)之外至少部分地打开所述至少一个阀(6)。

7.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

-如果在至少部分阀打开开始时检测到的水温高于所述第一温度(T₁)的值，则延长所述持续时间(ZD)；

-如果在至少部分阀打开开始时检测到的水温低于所述第一温度(T₁)的值，则缩短所述持续时间(ZD)。

8.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个温度传感器(61)被布置在所述至少一个阀(6)的紧邻，或者其中所述至少一个温度传感器(61)被布置在所述至少一个阀(6)中。

9.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述水循环系统在所述供给线(1)上在所述温度控制单元(4)的区域中包括能用来检测供给温度(T_V)的温度传感器(60)，和/或其中所述水循环系统在所述温度控制单元(4)的区域中包括能用来检测回流温度(T_R)的温度传感器(62)。

10.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述水循环系统包括两个或更多个股(3)，每一股具有至少一个消费装置(5)、至少一个阀(6)以及至少一个温度传感器(60，61，62)，其中诸股(3)中的每一者包括其自己的控制单元，或者其中所有股(3)包括共同控制单元。

11.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述水循环系统包括泵(7)、止回阀(8)和过滤器(9)。

12.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个温度控制单元(4)包括加热单元或冷却单元。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述水循环系统包括具有加热单元的至少一个热水循环系统和具有冷却单元的冷水循环系统。