CN112361601A - 水路连接结构及模块化热水机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水路连接结构及模块化热水机组，涉及加热设备技术领域，解决了现有技术中存在的由于膨胀罐等配件位于热水机组内部从而使得整机内部非常拥挤，严重干扰内部气流场，换热能力差的技术问题。该水路连接结构设置于热水机组出水口处的用于连接热水机组与水箱的换热循环管路上，其中水路连接结构包括外管、内管以及位于外管与内管之间的气囊管，外管的两端分别与对应的内管的两端连接，气囊管与内管之间通过气囊支管连接，在压差作用下外管与气囊管之间的液体能通过气囊支管流向内管，或者内管内的液体能通过气囊支管流向外管。本发明用于改善热水机组的换热能力。

Description

水路连接结构及模块化热水机组

技术领域

本发明涉及加热设备技术领域，尤其是涉及一种水路连接结构及模块化热水机组。

背景技术

目前多功能热水机普遍具有制热、制热水、制冷功能。用户侧设备有生活热水箱、风机盘管、地暖盘管。制热、制冷和制热水之间的转换是通过电动三通阀来切换，当采暖季节时，从制热切换到制热水功能，多功能热水机制热供热水循环到水箱盘管制取热水，此时用户侧采暖末端设备(风机盘管、地暖盘管)就停止了换热循环，要等生活热水箱水温达到设定目标水箱温度时电动三通阀才会动作切换到制热循环。

大冷量多功能热水机为目前为止首次投放市场的热水机产品，此前大多为小冷量多功能热水机。这两者区别在于小冷量的多功能热水机由于冷量小的缘故可以灵活配置与欧洲各类居家别墅，具体就是一机一用，水系统相对独立，可以灵活配置模式；而大冷量则要考虑一机多用的情况，水系统相对就会变得复杂，在实际控制上就要考虑控制延迟、模式切换带来的水系统运行杂乱问题。

用户实际需求中提及一种吨级水箱的制热需求，用户水箱容量为1000L或者500L两种规格，这种需求已经不是普通的一机一户那种状态。实际使用中水流量会非常的大，因而对应的水泵扬程也会非常的大，在实际模式切换中，会存在水锤现象，严重打击水路系统；另一方面，突然出现或者突然消失的水流量对于水箱换热也会存在干扰。

在整机设计方面，由于膨胀罐等配件的使用，使得整机内部非常拥挤，严重干扰内部气流场，弱化外部翅片换热能力，增高风机运行功耗，使得整机能效始终无法突破。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水路连接结构及模块化热水机组，以解决现有技术中存在的由于膨胀罐等配件位于热水机组内部从而使得整机内部非常拥挤，严重干扰内部气流场，换热能力差的技术问题；本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的水路连接结构，设置于热水机组出水口处的用于连接热水机组与水箱的换热循环管路上，其中：

所述水路连接结构包括外管、内管以及位于所述外管与所述内管之间的气囊管，所述外管的两端分别与对应的所述内管的两端连接，所述气囊管与所述内管之间通过气囊支管连接，在压差作用下所述外管与所述气囊管之间的液体能通过所述气囊支管流向所述内管，或者所述内管内的液体能通过所述气囊支管流向所述外管。

优选地，沿所述水路连接结构轴线方向，所述气囊管与所述内管之间间隔设置有若干组气囊支管，每组气囊支管中的所述气囊支管的数量至少为三个且每组的所述气囊支管沿所述内管的周向方向均匀分布。

优选地，所述外管包括外管本体及设置在外管本体两端的连接部，所述气囊管的两端和所述内管的两端连接于对应的所述连接部上，所述外管本体上设置有安全阀。

优选地，所述气囊管和所述内管均为两端开口的中空结构，所述气囊管的周壁上开设有与所述气囊支管连通的第一通孔，所述内管的周壁上开设有与所述气囊支管连通的第二通孔，所述内管的两端与所述热循环管路连通。

优选地，所述气囊支管通过熔胶的方式与所述第一通孔的内壁和所述第二通孔的内壁形成连接。

优选地，所述外管和所述内管上均设置有压力传感器。

优选地，所述外管和所述内管采用铜质材质制成，所述气囊管和所述气囊支管采用橡胶材质制成。

本发明还提供了一种模块化热水机组，包括热水机组、水箱以及所述的水路连接结构，所述热水机组、水路连接结构和水箱并列设置，所述水路连接结构设在所述热水机组与所述水箱之间的换热循环管路上。

优选地，所述换热循环管路上还设置有水泵和第一三通阀，所述水泵设置于所述热水机组的出水口处且所述水路连接结构连接于所述水泵与所述第一三通阀之间，所述第一三通阀的第一出口通过所述换热循环管路与楼宇用户群连通，所述第一三通阀的第二出口与所述水箱内的换热管路相连通。

优选地，所述水箱包括水箱本体和所述换热管路，所述换热管路设置于所述水箱本体内部，所述换热管路的进水口与所述第一三通阀的第二出口连通，所述换热管路的出水口与第二三通阀连通，第二三通阀的另外两端口分别连接所述热水机组和楼宇用户群。

本发明提供的水路连接结构，设置于热水机组出水口处的用于连接热水机组与水箱的换热循环管路上，设计时将该水路连接结构设置在热水机组外部，其中水路连接结构包括外管、内管以及位于外管与内管之间的气囊管，外管的两端分别与对应的内管的两端连接，气囊管与内管之间通过气囊支管连接，在压差作用下外管与气囊管之间的液体能通过气囊支管流向内管，或者内管内的液体能通过气囊支管流向外管，完全替代膨胀罐的作用，可以简化机组内部空间，优化机组内部流场，提高整机能效；替代膨胀罐的同时将避免机组内部水流不足的补压效应切换面向整个水路系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的水路连接结构的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的气囊管的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的内管的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的模块化热水机组的原理图。

附图标记：1、水路连接结构；11、外管；12、内管；121、第二通孔；13、气囊管；131、第一通孔；14、气囊支管；2、换热循环管路；3、热水机组；4、水箱；41、水箱本体；42、换热管路；5、压力传感器；6、水泵；7、第一三通阀；8、第二三通阀；9、楼宇用户群；10、安全阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例1

参见图1至图3，本实施例提供了一种水路连接结构1，设置于热水机组3出水口处的用于连接热水机组3与水箱4的换热循环管路2上，其中，水路连接结构1包括外管11、内管12以及位于外管11与内管12之间的气囊管13，外管11的两端分别与对应的内管12的两端连接，气囊管13与内管12之间通过气囊支管14连接，在压差(指的是外管11与内管12之间的压力差)作用下外管11与气囊管13之间的液体能通过气囊支管14流向内管12，或者内管12内的液体能在压差作用下通过气囊支管14流向外管11。本发明设计时将该水路连接结构1设置在热水机组3外部，完全替代膨胀罐的作用，可以简化机组内部空间，优化机组内部流场，提高整机能效；替代膨胀罐的同时能避免机组内部水流不足的补压效应切换面向整个水路系统。另外，本实施例中的外管11和内管12采用铜质材质制成，气囊管13和气囊支管14采用橡胶材质制成。

具体的，沿水路连接结构1轴线方向，气囊管13与内管12之间间隔设置有若干组气囊支管14，优选地，每组气囊支管14中的气囊支管14的数量至少为三个，并且每组的气囊支管14沿内管12的周向方向均匀分布，使得外管11与气囊管13之间的液体或内管12内的液体在压差作用下能更好的流动。

如图1所示，本实施例中的外管11包括外管本体及设置在外管本体两端的连接部，气囊管13的两端和内管12的两端连接于对应的连接部上。考虑到水压力突变时，就会动作放出多余水量，为了保证水管内部不受损害，作为可选的实施方式，在外管本体上设置有安全阀10。

结合图2和图3，气囊管13和内管12均为两端开口的中空结构，气囊管13的周壁上开设有与气囊支管14连通的第一通孔131，内管12的周壁上开设有与气囊支管14连通的第二通孔121，内管12的两端与换热循环管路2连通。需要说明的是，本实施例中的气囊支管14可以通过熔胶的方式与第一通孔131的内壁和第二通孔121的内壁形成固定连接。

当内管12中水流速过大时，中心水压较低，说明水系统比较少，通过压差推动由复合管外管11向内管12补充水源。当内管12中水流速过小时，中心水压较高，说明内管12水容量比较大，通过压差推动由内管12向外管11输出冗余水源。实际应用中需要在外管11和内管12上都设置有压力传感器5，用于检测内管12与外管11间的水压差。

实施例2

本实施例提供了一种模块化热水机组，包括热水机组3、水箱4以及实施例1中的水路连接结构1，热水机组3、水路连接结构1和水箱4并列设置，水路连接结构1设在热水机组3与水箱4之间的换热循环管路2上。

参见图4，换热循环管路2上还设置有水泵6和第一三通阀7，水泵6设置于热水机组3的出水口处且水路连接结构1连接于水泵6与第一三通阀7之间，第一三通阀7的第一出口通过换热循环管路2与楼宇用户群9连通，第一三通阀7的第二出口与水箱4内的换热管路42相连通。本发明提供的水路连接结构1配合水泵6控制、机组模式运行及切换，便可以实现水路系统全流程平稳运行，消除因暴力切换而导致的水锤现象，增大水箱4的换热能力，实现整机的舒适性运行。

另外，水箱4包括水箱本体41和换热管路42，换热管路42设置于水箱本体41内部，换热管路42的进水口与第一三通阀7的第二出口连通，换热管路42的出水口与第二三通阀8连通，第二三通阀8的另外两端口分别连接热水机组3和楼宇用户群9。图4中的热水机组3有两台热水机，对于热水机的数量在此不作限定，可以根据实际情况而定，多台热水机连接于一个水箱4，在水箱4内置了水盘管作为换热管路42，水流量接入水箱4，在热水机组3出水口设置水路连接结构1，取缔机组内置膨胀罐。使用三通阀切换模式以及水箱4使用模式，另外主路接入楼宇用户群9。在图4中压缩机、四通阀、蒸发器、冷凝器等组成单个热水机，与现有的热水机结构相同，在此不再详述。

本发明提供的模块化热水机组的控制原理：通过外管11和内管12上设置的压力传感器5实时监测水路连接结构1的内管12的压力Pi，外管11的压力Po；从而能计算内外压差ΔP＝Pi-Po；

计算水压差变化量ΔP1＝Pit-Pi(t-t1)，ΔP2＝Pot-Po(t-t1)；

水泵6的控制频率F范围0～100％；

初次启动后，水泵6持续加频，直到ΔP＝0，ΔP1＝0，ΔP2＝0，记录此时水泵6频率F1，内管12的压力Pi1，外管11的压力Po1；

然后每t1时间调整一次频率；

F＝F1+ΔF

水泵6运行频率变动量如下ΔF计算如下

式中：采用

的变动量作为水泵6频率的计算基础，当ΔP为负时，则说明内管12压力不足，则需要减频，维持压力平衡；当ΔP为正时，则说明内管12压力过大，则需要加频，维持压力平衡；

当机组发出模式切换信号后；

(1)由热泵切换为制热水时：

水泵6开始加频，直到ΔP≤ΔP3，ΔP1＝0，ΔP2＝0：

说明：ΔP3为水箱4安全极限压差，计算如下:

(2)由制热水切换为热泵时：

水泵6开始减频，直到ΔP≥ΔP4，ΔP1＝0，ΔP2＝0：

说明：ΔP4为水箱4安全极限压差，计算如下:

由热泵切换为制热水时，需要积攒定值压差，清空外管11空间，来迎接切换后出现的水锤冲击，使用内管12压力作为计算基础；由制热水切换为热泵时，需要积攒定值压差，随时补充用户侧水流量，使用外管11压力作为计算基础

在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种水路连接结构，其特征在于，设置于热水机组出水口处的用于连接热水机组与水箱的换热循环管路上，其中：

所述水路连接结构包括外管、内管以及位于所述外管与所述内管之间的气囊管，所述外管的两端分别与对应的所述内管的两端连接，所述气囊管与所述内管之间通过气囊支管连接，在压差作用下所述外管与所述气囊管之间的液体能通过所述气囊支管流向所述内管，或者所述内管内的液体能通过所述气囊支管流向所述外管。

2.根据权利要求1所述的水路连接结构，其特征在于，沿所述水路连接结构轴线方向，所述气囊管与所述内管之间间隔设置有若干组气囊支管，每组气囊支管中的所述气囊支管的数量至少为三个且每组的所述气囊支管沿所述内管的周向方向均匀分布。

3.根据权利要求1所述的水路连接结构，其特征在于，所述外管包括外管本体及设置在外管本体两端的连接部，所述气囊管的两端和所述内管的两端连接于对应的所述连接部上，所述外管本体上设置有安全阀。

4.根据权利要求1所述的水路连接结构，其特征在于，所述气囊管和所述内管均为两端开口的中空结构，所述气囊管的周壁上开设有与所述气囊支管连通的第一通孔，所述内管的周壁上开设有与所述气囊支管连通的第二通孔，所述内管的两端与所述热循环管路连通。

5.根据权利要求4所述的水路连接结构，其特征在于，所述气囊支管通过熔胶的方式与所述第一通孔的内壁和所述第二通孔的内壁形成连接。

6.根据权利要求1所述的水路连接结构，其特征在于，所述外管和所述内管上均设置有压力传感器。

7.根据权利要求1所述的水路连接结构，其特征在于，所述外管和所述内管采用铜质材质制成，所述气囊管和所述气囊支管采用橡胶材质制成。

8.一种模块化热水机组，其特征在于，包括热水机组、水箱以及权力要求1～7任一项所述的水路连接结构，所述热水机组、水路连接结构和水箱并列设置，所述水路连接结构设在所述热水机组与所述水箱之间的换热循环管路上。

9.根据权利要求8所述的模块化热水机组，其特征在于，所述换热循环管路上还设置有水泵和第一三通阀，所述水泵设置于所述热水机组的出水口处且所述水路连接结构连接于所述水泵与所述第一三通阀之间，所述第一三通阀的第一出口通过所述换热循环管路与楼宇用户群连通，所述第一三通阀的第二出口与所述水箱内的换热管路相连通。

10.根据权利要求9所述的模块化热水机组，其特征在于，所述水箱包括水箱本体和所述换热管路，所述换热管路设置于所述水箱本体内部，所述换热管路的进水口与所述第一三通阀的第二出口连通，所述换热管路的出水口与第二三通阀连通，第二三通阀的另外两端口分别连接所述热水机组和楼宇用户群。

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