CN204923414U - 一种新型增容恒温预即双模电热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型增容恒温预即双模电热水器。包括：储热水箱、电加热器、混水阀、步进电机、超温开关、水泵；所述新型增容恒温预即双模电热水器的进水管分为三路，一路与储热水箱冷水口连接，一路与混水阀冷水口连接，一路与水泵连接；所述新型增容恒温预即双模电热水器的出水管分为两路，一路与储热水箱热水口连接，一路与电加热器连接；所述混水阀与步进电机连接，所述混水阀热水口与储热水箱热水口连接；所述电加热器分别与水泵、混水阀混水出口连接，所述电加热器上设置有超温开关。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

一种新型增容恒温预即双模电热水器

技术领域：

本实用新型属于一种热水器，特别涉及一种新型增容恒温预即双模电热水器。

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新型增容恒温预即双模电热水器，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

一种新型增容恒温预即双模电热水器，包括：储热水箱、电加热器、混水阀、步进电机、超温开关、水泵；所述新型增容恒温预即双模电热水器的进水管分为三路，一路与储热水箱冷水口连接，一路与混水阀冷水口连接，一路与水泵连接；所述新型增容恒温预即双模电热水器的出水管分为两路，一路与储热水箱热水口连接，一路与电加热器连接；所述混水阀与步进电机连接，所述混水阀热水口与储热水箱热水口连接；所述电加热器分别与水泵、混水阀混水出口连接，所述电加热器上设置有超温开关。

优选地，技术方案中，储热水箱采用钢质搪瓷水箱或不锈钢水箱；所述储热水箱是独立水箱或连接有太阳能集热管的太阳能热水器的储热水箱。

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，水泵采用直流或交流水泵。

优选地，技术方案中，进水管进口处设置有流量传感器、进水温度传感器；混水阀混水出口处设置有混水温度传感器；与电加热器相连的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，新型增容恒温预即双模电热水器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，用于电加热器供电；

温度检测电路，用于接收进水温度传感器、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、开关操作；

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；

水泵驱动电路，用于驱动水泵；

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，可控硅SCR导通占空比调节范围为0-1，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、LCD/LED显示电路。

优选地，技术方案中，进水管进口处、混水阀冷水口进口处、混水阀混水口出口处、出水管与储热水箱热水口连接处分别设置有止回阀。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

该热水器提供出水温度恒定，不随水流量、电源电压、入水温度等变化而变化。该热水器能提供的热水出水总量是相同水箱容积的传统储热式热水器的1.5-3倍，水箱容积可以显著减小到10-25升，这样水箱预热时间大大缩短，水箱减小，热水的热量损失同比减小，产品相比储热热水器更加节能。该热水器由于预热水箱中没有加热管，取而代之的是外置的电加热器加热或则辅助的太阳能集热管加热。如果电加热器选用陶瓷发热管，那么就可以避免水箱内置发热管结垢而损坏，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，可以全面替代储热式热水器产品。如果在储热水箱上增加太阳能集热管辅助加热，那么这台热水器就是一台包含太阳能集热功能的预即双模电热水器，可以完全避免纯太阳能热水器由于水温不稳定导致用户体验不好的弊端。

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；

图3为本实用新型预热过程水流示意图；

图4为本实用新型恒温出水过程水流示意图；

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-水泵、7-进水管、8-出水管、9-流量传感器、10-进水温度传感器、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、15，16，17，18-止回阀、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、151-水泵驱动电路。

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，一种新型增容恒温预即双模电热水器，包括：储热水箱1、电加热器2、混水阀3、步进电机4、超温开关5、水泵6；所述新型增容恒温预即双模电热水器的进水管7分为三路，一路与储热水箱1冷水口连接，一路与混水阀3冷水口连接，一路与水泵6连接；所述新型增容恒温预即双模电热水器的出水管8分为两路，一路与储热水箱1热水口连接，一路与电加热器2连接；所述混水阀3与步进电机4连接，所述混水阀3热水口与储热水箱1热水口连接；所述电加热器2分别与水泵6、混水阀3混水出口连接，所述电加热器2上设置有超温开关5；混水阀3采用陶瓷阀芯；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。储热水箱1采用钢质搪瓷水箱或不锈钢水箱；储热水箱1可以是独立水箱，也可以是连接有太阳能集热管的太阳能热水器的储热水箱1。水泵6采用直流或交流水泵。

进水管7进口处设置有流量传感器9、进水温度传感器10；混水阀3混水出口处设置有混水温度传感器11；与电加热器2相连的出水管8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。

进水管7进口处、混水阀3冷水口进口处、混水阀3混水口出口处、出水管8与储热水箱1热水口连接处分别设置有止回阀15、16、17、18。

如图2所示，新型增容恒温预即双模电热水器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电源插座供电；

温度检测电路141，用于接收进水温度传感器10、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9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、开关操作；

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；

水泵驱动电路151，用于驱动水泵6；

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。

如图3所示，当出水水流关闭时，若储热水箱1设置温度≤设置温度5℃，启动水泵6工作，同时启动电加热器2工作。水从储热水箱1的冷水口流出，经过水泵6流入电加热器2加热，然后通过出水管8流入储热水箱2热水口。当水箱温度达到设置温度时，停止电加热器2工作，停止水泵6工作。

一般在进水温度较低时用户对储热水箱1的设置温度较高，热水器工作在预热模式，储热水箱1的电热预热过程按上述相关条件启动；一般在进水温度较高时用户对储热水箱1的设置温度较低，当储热水箱1设置温度≤进水温度5℃时，储热水箱1的电热预热过程不启动，热水器工作在即热模式。

如果储热水箱1中连接了太阳能集热管，那么储热水箱1的电加热预热将可以根据时间段由程序自动选择不同的电加热预热方式，确保在光照时间段内使用太阳能集热管进行储热水箱1预热，节省能源。

如图4所示，当用户用水时，储热水箱1内热水流入混水阀3热水口，与由进水管7进入混水阀3冷水口的冷水混合，混合后的温水从混水阀3混水口处流出，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检测到出水管水流打开时，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×(T_out-T_in)，P为加热功率，Q为流量，T_out为出水温度，T_in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本专利电热水器的热水出水量比较：

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T_OUT。

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×(T_OUT-T_IN)×Q)+70×(TS₁-2-T_OUT)×V×α×γ/(70×(T_OUT-T_IN)×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T_OUT-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×(T_OUT-T_IN)×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，本专利热水器与普通储热热水器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本专利电热水器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 (10)

1.一种新型增容恒温预即双模电热水器，其特征在于：包括：储热水箱、电加热器、混水阀、步进电机、超温开关、水泵；所述新型增容恒温预即双模电热水器的进水管分为三路，一路与储热水箱冷水口连接，一路与混水阀冷水口连接，一路与水泵连接；所述新型增容恒温预即双模电热水器的出水管分为两路，一路与储热水箱热水口连接，一路与电加热器连接；所述混水阀与步进电机连接，所述混水阀热水口与储热水箱热水口连接；所述电加热器分别与水泵、混水阀混水出口连接，所述电加热器上设置有超温开关。

2.根据权利要求1所述的新型增容恒温预即双模电热水器，其特征在于：所述储热水箱采用钢质搪瓷水箱或不锈钢水箱；所述储热水箱是独立水箱或连接有太阳能集热管的太阳能热水器的储热水箱。

3.根据权利要求1所述的新型增容恒温预即双模电热水器，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。

4.根据权利要求1所述的新型增容恒温预即双模电热水器，其特征在于：所述混水阀采用陶瓷阀芯。

5.根据权利要求1所述的新型增容恒温预即双模电热水器，其特征在于：所述水泵采用直流或交流水泵。

6.根据权利要求1所述的新型增容恒温预即双模电热水器，其特征在于：所述进水管进口处设置有流量传感器、进水温度传感器；混水阀混水出口处设置有混水温度传感器；与电加热器相连的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。

7.根据权利要求6所述的新型增容恒温预即双模电热水器，其特征在于：新型增容恒温预即双模电热水器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，用于电加热器供电；

温度检测电路，用于接收进水温度传感器、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、开关操作；

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；

水泵驱动电路，用于驱动水泵；

单片机电路，用于处理采集到的各类数据。

8.根据权利要求7所述的新型增容恒温预即双模电热水器，其特征在于：所述可控硅SCR导通占空比调节范围为0-1，导通角的调节范围0-180°。

9.根据权利要求7所述的新型增容恒温预即双模电热水器，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、LCD/LED显示电路。

10.根据权利要求6所述的新型增容恒温预即双模电热水器，其特征在于：所述进水管进口处、混水阀冷水口进口处、混水阀混水口出口处、出水管与储热水箱热水口连接处分别设置有止回阀。