CN204923396U - 一种热水增容恒温加热装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种热水增容恒温加热装置。包括:电加热器、混水阀、步进电机、超温开关;所述热水增容恒温加热装置的进水管分为两路,一路与储热水箱的进水口连接,另一路与混水阀连接,所述混水阀与步进电机连接,所述混水阀与储热水箱的出水口连接;所述电加热器内设置有超温开关,所述电加热器一端与混水阀连接,另一端与出水管连接。本实用新型具有恒温出水、体积减小,增容显著、节能、延长使用寿命、满足大众电源要求等优点。

Description

一种热水增容恒温加热装置
技术领域:
本实用新型属于一种加热装置,特别涉及一种热水增容恒温加热装置。
背景技术:
电热水器是指采用各种发热体,如电热丝、电加热管、PTC发热体、石英电阻膜加热管、陶瓷加热管等使水加热的电器产品,其加热方式主要有储热式、速热式和快热式等三种方式。传统的储热式电热水器具有功率小,储热水量大的优点,但存在着体积大,加热速度慢,电热管容易损坏,出水不恒温用户混水困难等缺点。快热式电热水器产品因其体积小、节能、舒适、随时出热水的优点在我国热水器市场得到了快速的发展,但由于功率大的缺点导致很多老房子由于电源入户线承载电流能力不足而无法安装。速热式是将储热水箱减小到10-30升,加热功率加大到3-5.5KW,这样水箱预热时间比储热短,但是却导致储能不足,热水出水量明显不足。太阳能热水器是利用太阳能集热管将太阳能转换成热能储存在水箱的热水中,由于太阳光照随季节、地区、时间的改变有非常大的不确定性,因此,水箱中的热水温度非常不稳定,没有阳光的日子,水温低,无法满足用户热水需求;阳光充足的日子,水温太高,用户需要手动混水才能使用。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
实用新型内容:
本实用新型的目的在于提供一种热水增容恒温加热装置,从而克服上述现有技术中的缺陷。
为实现上述目的,本实用新型提供了
一种热水增容恒温加热装置,包括:电加热器、混水阀、步进电机、超温开关;所述热水增容恒温加热装置的进水管分为两路,一路与储热水箱的进水口连接,另一路与混水阀连接,所述混水阀与步进电机连接,所述混水阀与储热水箱的出水口连接;所述电加热器内设置有超温开关,所述电加热器一端与混水阀连接,另一端与出水管连接。
优选地,技术方案中,电加热器选用不锈钢杯加热器、铝合金浇铸加热器、石英管电阻膜加热器、陶瓷管电热丝加热器中的一种。
优选地,技术方案中,混水阀采用陶瓷阀芯。
优选地,技术方案中,进水管进口处设置有流量传感器、止回阀,进水管上设置有泄压阀,混水阀出口处设置有混水温度传感器,出水管上设置有出水温度传感器,储热水箱内设置有水箱温度传感器。
优选地,技术方案中,热水增容恒温加热装置还包括微电脑控制器,所述微电脑控制器包括:
电源处理电路,用于电加热器、储热水箱电源插座供电;
温度检测电路,用于接收混水温度传感器、出水温度传感器、水箱温度传感器采集的水温数据;
水流量检测电路,用于接收流量传感器采集的流量数据;
超温开关检测电路,用于接收超温开关采集的信号数据;
键盘检测电路,用于设定限定温度;
可控硅SCR驱动电路,用于调节可控硅SCR导通占空比或导通角,改变输出功率大小;
电机驱动电路,用于驱动步进电机;
单片机电路,用于处理采集到的各类数据。
优选地,技术方案中,占空比调节范围为0-1。
优选地,技术方案中,导通角的调节范围0-180°。
优选地,技术方案中,微电脑控制器还包括地线带电检测电路,漏电检测电路。
优选地,技术方案中,微电脑控制器还包括LCD/LED显示电路。
与现有技术相比,本实用新型具有如下有益效果:
该装置提供的热水温度恒定,不随水流量、电源电压、入水温度等变化而变化;在用户通常使用条件下,该装置能提供的热水出水总量是与之相连的储热式热水器(或速热热水器、太阳能热水器等)的1.5-3倍;在满足用户实际使用热水量的情况下,原储热水箱设置温度可以大幅度降低,这样预热等待时间短,热量损失减小,产品更加节能;连接该装置后,由于原储热水箱设置温度可以大幅度降低,水箱及发热管的结垢速度大幅度减弱,产品使用寿命得以延长。该热水器功率设计为3-5.5KW,能满足绝大多数用户的电源要求。
附图说明:
图1为本实用新型结构示意图;
图2为本实用新型微电脑控制器原理框图;
主要附图标记说明:
1-储热水箱、2-电加热器、3-混水阀、4-步进电机、5-超温开关、6-进水管、7-出水管、8-流量传感器、9-止回阀、10-泄压阀、11-混水温度传感器、12-出水温度传感器、13-水箱温度传感器、14-微电脑控制器、140-电源处理电路、141-温度检测电路、142-水流量检测电路、143-超温开关检测电路、144-键盘检测电路、145-可控硅SCR驱动电路、146-电机驱动电路、147-单片机电路、148-地线带电检测电路、149-漏电检测电路、150-LCD/LED显示电路。
具体实施方式:
下面对本实用新型的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示,否则在整个说明书和权利要求书中,术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分,而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示,一种热水增容恒温加热装置,包括:电加热器2、混水阀3、步进电机4、超温开关5;所述热水增容恒温加热装置的进水管6分为两路,一路与储热水箱1的进水口连接,另一路与混水阀3连接,所述混水阀3与步进电机4连接,所述混水阀3与储热水箱1的出水口连接,混水阀3采用陶瓷阀芯;所述电加热器2内设置有超温开关5,所述电加热器2一端与混水阀3连接,另一端与出水管7连接。电加热器2选用不锈钢杯加热器、铝合金浇铸加热器、石英管电阻膜加热器、陶瓷管电热丝加热器中的一种。
进水管6进口处设置有流量传感器8、止回阀9,进水管6上设置有泄压阀10,混水阀3出口处设置有混水温度传感器11,出水管7上设置有出水温度传感器12,储热水箱1内设置有水箱温度传感器13。
如图2所示,热水增容恒温加热装置还包括微电脑控制器14,所述微电脑控制器包括:
电源处理电路140,用于电加热器2、储热水箱1电源插座供电;
温度检测电路141,用于接收混水温度传感器11、出水温度传感器12、水箱温度传感器13采集的水温数据;
水流量检测电路142,用于接收流量传感器8采集的流量数据;
超温开关检测电路143,用于接收超温开关5采集的信号数据;
键盘检测电路144,用于设定限定温度;
可控硅SCR驱动电路145,用于调节可控硅SCR导通占空比或导通角,改变输出功率大小,占空比调节范围为0-1,导通角的调节范围0-180°;
电机驱动电路146,用于驱动步进电机4;
单片机电路147,用于处理采集到的各类数据。
微电脑控制器14还包括地线带电检测电路148,漏电检测电路149、LCD/LED显示电路150。
工作时,当出水水流关闭时,若储热水箱1温度≤设置温度5℃,系统接通预热电源,启动储热水箱1预热,直到储热水箱1内水温达到设置温度断开预热电源,停止储热水箱预热。
当用户用水时,热水流入混水阀3,与冷水混合,混合后的温水从混水阀3混水端流出,进入到电加热器2内再次加热到用户设置的温度,微电脑控制器14检测到出水水流打开时,微电脑控制器14根据设置的出水温度、水流量、电加热器2的额定功率等参数计算出混水目标温度,并通过步进电机4调节混水阀3,使混水温度达到计算出的混水目标温度值,这时停止步进电机4工作。电加热器2通过可控硅SCR驱动电路145控制调节功率输出值,确保出水温度恒定再设置温度,同时输出功率超过额定功率的95%以上,从而实现在满足用户用水温度的情况下,储热水箱1的热水使用量最小化,这样就可以使得热水出水量最大化。电加热器2的初始输出功率由当前水流量、设定温度与进水温度差值来确定,计算公式P=K×Q×(Tout-Tin),P为加热功率,Q为流量,Tout为出水温度,Tin为入水温度,K为常数。
当单片机电路147检测到漏电保护信号、地线带电保护信号时,立即关断加热器的输出,LCD/LED显示电路150显示保护代码。
储热热水器的热水出水量与增加本装置后的热水出水量比较:
假设入水温度T1(℃),储热水箱1温度T2(℃),储热水箱1设置温度TS1(℃),热水流量为Q(升/分),电加热器2功率为P1(W),储热水箱1加热器功率P2(W),储热水箱1的容积V(升),储热水箱1热水出水率α=80%,电加热器2功率利用率β=95%,用户手动调节混水热水利用率γ=95%,持续供热水时间t_hot(分钟),热水出水量为V1(升)。
公式①:预热时间(分钟)t1=(TS1-T1)×V×70/P1
公式②:增加本装置前,水箱最低热水温度T_LOW=出水设置温度TOUT
公式③:增加本装置前,储热热水器持续供热水时间为:
t_hot=70×2×V×α×γ/(70×(TOUT-TIN)×Q)+70×(TS1-2-TOUT)×V×α×γ/(70×(TOUT-TIN)×Q-P2);
热水出水量为V1=t_hot×Q。
公式④:增加本装置后,水箱最低热水温度T_LOW=出水设置温度TOUT-P2/Q/70。
公式⑤:增加本装置后,热水器持续供热水时间为:
t_hot=70×(TS1-T_LOW)×V×α/(70×(TOUT-TIN)×Q-P1×β);
热水出水量为V1=t_hot×Q。
热水增容恒温装置使用效果比较表
上表数据表明,当入水温度、流量、水箱预热温度等变化时,热水出水量产生相关变化,上表中可以看出,在表中设定定条件下,增加本装置与不增加本装置热水出水量的比值从1.6-12.5变化。在用户常用的使用条件下:进水温度5-15℃,流量4-8升/分钟,热水出水量的比值范围为1.6-3.0。以上的数据可以说明该装置的热水增容效果十分显著。
前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种热水增容恒温加热装置,其特征在于:包括:电加热器、混水阀、步进电机、超温开关;所述热水增容恒温加热装置的进水管分为两路,一路与储热水箱的进水口连接,另一路与混水阀连接,所述混水阀与步进电机连接,所述混水阀与储热水箱的出水口连接;所述电加热器内设置有超温开关,所述电加热器一端与混水阀连接,另一端与出水管连接。
2.根据权利要求1所述的热水增容恒温加热装置,其特征在于:所述电加热器选用不锈钢杯加热器、铝合金浇铸加热器、石英管电阻膜加热器、陶瓷管电热丝加热器中的一种。
3.根据权利要求1所述的热水增容恒温加热装置,其特征在于:所述混水阀采用陶瓷阀芯。
4.根据权利要求1所述的热水增容恒温加热装置,其特征在于:所述进水管进口处设置有流量传感器、止回阀,进水管上设置有泄压阀,混水阀出口处设置有混水温度传感器,出水管上设置有出水温度传感器,储热水箱内设置有水箱温度传感器。
5.根据权利要求4所述的热水增容恒温加热装置,其特征在于:所述热水增容恒温加热装置还包括微电脑控制器,所述微电脑控制器包括:
电源处理电路,用于电加热器、储热水箱电源插座供电;
温度检测电路,用于接收混水温度传感器、出水温度传感器、水箱温度传感器采集的水温数据;
水流量检测电路,用于接收流量传感器采集的流量数据;
超温开关检测电路,用于接收超温开关采集的信号数据;
键盘检测电路,用于设定限定温度;
可控硅SCR驱动电路,用于调节可控硅SCR导通占空比或导通角,改变输出功率大小;
电机驱动电路,用于驱动步进电机;
单片机电路,用于处理采集到的各类数据。
6.根据权利要求5所述的热水增容恒温加热装置,其特征在于:所述可控硅SCR导通占空比调节范围为0-1。
7.根据权利要求5所述的热水增容恒温加热装置,其特征在于:所述可控硅SCR导通角的调节范围0-180°。
8.根据权利要求5所述的热水增容恒温加热装置,其特征在于:所述微电脑控制器还包括地线带电检测电路,漏电检测电路。
9.根据权利要求5所述的热水增容恒温加热装置,其特征在于:所述微电脑控制器还包括LCD/LED显示电路。
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