TWI472706B - 混合式熱水供應系統及其方法 - Google Patents

Description

混合式熱水供應系統及其方法

本發明係關於一種熱水供應系統，尤其是一種混合式的熱水供應系統及其方法。

近年來，由於能源成本的高漲，具有省電節能功能的家用電器產品逐漸獲得消費者的青睞。以家用熱水器為例，一般傳統的家用熱水器係採用瓦斯為熱源，以點火加熱的方式使冷水的溫度提高，來供應使用者使用熱水。而後，隨著瓦斯的價格上漲以及太陽能具有取之不盡、用之不竭的特性，各家業者開始研發以太陽能為熱源的加熱裝置，以降低使用者的熱源成本。

習知的太陽能加熱裝置，主要包括有一太陽能熱水器及一儲水桶，太陽能熱水器包括一太陽能集熱板，太陽能集熱板主要用以收集太陽光，而將太陽光的光能轉變為熱能，利用此熱能加熱流經太陽能集熱板的冷水源。而後將已加熱的水流傳送至儲水桶儲存，待使用者需要使用時，再提供已儲存於儲水桶的熱水供使用者使用。惟，習知的太陽能加熱裝置，其熱水溫度係視當時日照量而定，並無法控制每天皆能處於較佳的水溫。當日照量不足，如陰天或雨天時，就會有水溫度過低的缺點。此外，一般家庭主要於晚間使用熱水，因此白天已經由太陽能熱水器所加熱的熱水，到了晚上，熱水溫度會逐漸下降，使用者無法使用較佳水溫的熱水。

為解決上述的問題，在習知技術中，一具有溫度感應功能的瓦斯熱水器更設置於儲水槽的出口端，瓦斯熱水器用以再次加熱從儲水槽流出的水流，以使水流達到使用者所期待的溫度。惟，當使用者設定一期望溫度(例如攝氏40度)，水流進入瓦斯熱水器時，水溫未達其設定之攝氏40度，瓦斯熱水器即會自動啟動而開始點火加熱；當水流進入瓦斯熱水器，水溫已達攝氏40度時，瓦斯熱水器即會關閉而停止加熱。因此，若進入瓦斯熱水器的水流的溫度於攝氏40度上下起伏時，瓦斯熱水器容易因自動開關的機制而產生了短時間多次開關的情況，即瓦斯熱水器會不斷點火和關閉。如此，導致瓦斯熱水器的損壞，且瓦斯熱水器會不斷地開關，亦會浪費能源。

本發明提出一種混合式熱水供應系統及其方法，藉以解決先前技術的一與太陽能加熱裝置串聯的瓦斯熱水器，當進入瓦斯熱水器的流水溫度接近所設定的加熱溫度時，瓦斯熱水器容易因自動開關的機制而頻繁地交互啟動關閉的問題。

根據本發明之實施例揭露一種混合式熱水供應系統的熱水供應方法，其步驟包含提供一太陽能熱水器，連接一具瓦斯流量控制之恆溫熱水器的一入水口，以共同形成一熱水流路。於具瓦斯流量控制之恆溫熱水器設定一啟動溫度以及一臨界溫度。判斷具瓦斯流量控制之恆溫熱水器是否已經啟動以加熱一水流。當具瓦斯流量控制之恆溫熱水器未啟動時，比較入水口的一流水溫度及臨界溫度。當具瓦斯流量控制之恆溫熱水器未啟動且流水溫度低於或等於臨界溫度時，啟動具瓦斯流量控制之恆溫熱水器。當具瓦斯流量控制之恆溫熱水器已經啟動時，比較入水口的流水溫度及啟動溫度。當具瓦斯流量控制之恆溫熱水器已經啟動且流水溫度高於或等於啟動溫度時，則關閉具瓦斯流量控制之恆溫熱水器。其中當啟動具瓦斯流量控制之恆溫熱水器以加熱水流時，根據具瓦斯流量控制之恆溫熱水器的一熱水器能力，隨著流水溫度的改變來調整瓦斯流量，以使流出具瓦斯流量控制之恆溫熱水器的水流的一流出溫度符合啟動溫度。

根據本發明之實施例揭露一種混合式熱水供應系統，其包含一太陽能熱水器、一具瓦斯流量控制之恆溫熱水器以及一溫度感應器。太陽能熱水器用以加熱一水流。具瓦斯流量控制之恆溫熱水器用以加熱水流，具瓦斯流量控制之恆溫熱水器具有一入水口，連接太陽能熱水器。溫度感應器，設置於入水口，用以量測進入入水口的流水溫度。其中具瓦斯流量控制之恆溫熱水器具有一啟動溫度以及一臨界溫度，藉由比較入水口的流水溫度以及啟動溫度或臨界溫度，以調整或維持具瓦斯流量控制之恆溫熱水器的開關，當開啟時，根據具瓦斯流量控制之恆溫熱水器的一熱水器能力，隨著流水溫度的改變來調整瓦斯流量，以使流出具瓦斯流量控制之恆溫熱水器的水流的一流出溫度符合啟動溫度。

根據本發明之實施例所揭露的混合式熱水供應系統及其方法，藉由設定啟動溫度以及臨界溫度於具瓦斯流量控制之恆溫熱水器，具瓦斯流量控制之恆溫熱水器穩定加熱水流於啟動溫度以及臨界溫度的範圍內，以提供符合啟動溫度的熱水。因此進而解決習知技術中，瓦斯熱水器容易因自動開關的機制而導致短時間多次開關的問題，進而達到節電、耐久以及提供穩定溫度的熱水的功效。

以上之關於實施例內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋實施例之精神與原理，並且提供實施例之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述實施例之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解實施例之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解實施例相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本實施例之觀點，但非以任何觀點限制實施例之範疇。

根據本發明的實施例揭露一種混合式熱水供應系統，用以加熱一自冷水源流入的一低溫的水流，並透過本發明的實施例所揭露的熱水供應方法，藉由設定一啟動溫度以及一臨界溫度，混合式熱水供應系統提供穩定的高溫的水流。

請參照「第1圖」，「第1圖」係為一實施例之混合式熱水供應系統的示意圖。在本實施例中，混合式熱水供應系統10主要包括一太陽能熱水器11、一儲水槽12、一具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13，太陽能熱水器11、儲水槽12以及具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13依序串聯，以共同形成一熱水流路。詳細來說，太陽能熱水器11包括一太陽能集熱板(未繪示)，太陽光照射於太陽能集熱板的表面，運用太陽的熱能加熱太陽能集熱板內的管線的水流。太陽能熱水器11具有一入水端111以及一出水端112，入水端111藉由一管路31連通一冷水源22。冷水源22提供一待加熱的低溫水流至太陽能熱水器11。儲水槽12具有一入水孔121以及一出水孔122，入水孔121藉由一管路32連通太陽能熱水器11的出水端112，當太陽能熱水器11加熱水流後，已加熱的水流流出至儲水槽12進行儲存，直到儲水槽12達到一預設的滿水位，太陽能熱水器11停止供應水流。

再者，具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13具有一入水口131以及一出水口132，入水口131藉由管路33連通儲水槽12的出水孔122，出水口132藉由一管路34連通一熱水源21。太陽能熱水器11以及具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13係供應熱水流至熱水源21，以供一使用者於熱水源21使用熱水。另外，混合式熱水供應系統10更包括一溫度感應器14，溫度感應器14設置於具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13的入水口131，溫度感應器14用以量測進入入水口131的水流的一流水溫度。在其他實施例中，溫度感應器14係可內建於具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13中。具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13運用數位監測溫度的方式，並利用瓦斯點火產生熱能，以加熱經過內部管線的水流，而使水流的溫度上升，使得水流流出具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13的一流出溫度達到使用者期望的熱水溫度。

在本發明中，流水溫度係指水流於流出具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13的入水口131的水流的一溫度值。流出溫度係指水流於流出具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13的出水口132的水流的一溫度值。

本實施例所揭露之具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13，係以數位方式進行溫度設定，以調整及控制內部的加熱的瓦斯流量。也就是說，使用者設定期望的熱水溫度於具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13。但上述的數位方式非用以限定本發明。在其他實施例中，具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13係為一種非數字顯示的方法，例如以撥桿的方式來進行溫度設定，亦可達到本發明之功效。

需要注意的是，於具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13中，使用者可設定一啟動溫度以及一臨界溫度，且臨界溫度小於啟動溫度。啟動溫度係指使用者所期望流出出水口132的流出溫度，臨界溫度係為一小於啟動溫度的溫度值。藉由啟動溫度以及臨界溫度所形成的溫度範圍可用以控制與調整具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13的加熱情況。舉例來說，啟動溫度可為攝氏48度，臨界溫度可小於啟動溫度3度(即攝氏45度)，但啟動溫度以及臨界溫度之數值非用以限定本發明。在其他實施例中，啟動溫度可為攝氏0度至攝氏100度。啟動溫度以及臨界溫度的差值可為1、2、3、4、5、6或7度。另外，在本實施例中，使用者可自行設定啟動溫度，而混合式熱水供應系統10自動設定臨界溫度。換句話說，若使用者設定啟動溫度為攝氏48度時，混合式熱水供應系統10自動設定臨界溫度為攝氏45度。

根據本發明所揭露的實施例的具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13，藉由比較流經入水口131的流水溫度以及啟動溫度或臨界溫度，以調整或維持具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13的開啟或關閉。當開啟具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13時，根據具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13的一熱水器能力，隨著入水口131的流水溫度的改變來調整瓦斯流量，以調整藉由瓦斯點火加熱的加熱強度大小，而使流出具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13的出水口132的水流的流出溫度符合啟動溫度(如攝氏48度)。舉例來說，本實施例之具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13的熱水器能力係為16升，其最小的熱水器能力為3升，即代表當設定流量為每分鐘8升的水流需求時，具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13可在1分鐘為令至多16升的水上升攝氏25度，令至少3升的水上升攝氏25度。因此，當設定流量為每分鐘8升的水流需求時，具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13的最小熱水器能力可令每分鐘8升的水流上升攝氏9.3度。但上述具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13的熱水器能力係非用以限定本發明，在其他實施例中，熱水器能力可為13升、20升、24升或32升。

根據本發明所揭露的實施例，當使用者有熱水需求，混合式熱水供應系統10開始供應熱水，且具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13尚未開啟時，則具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13比較入水口131的流水溫度是否低於或等於臨界溫度。若入水口131的流水溫度大於臨界溫度，則繼續維持關閉具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13；若入水口131的流水溫度低於或等於臨界溫度，則啟動具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13。

具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13已經開啟時，則比較入水口131的流水溫度是否大於或等於啟動溫度。若入水口131的流水溫度大於或等於啟動溫度，則關閉具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13，停止加熱水流；若入水口131的流水溫度小於啟動溫度，則維持開啟具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13。

在本發明中，具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13的開啟係指於具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13進行點火，以對水流加熱而使水溫升高。具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13的關閉係指於具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13停止對水流進行加熱，而水流進入具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13內的管線後，水流不經加熱而直接自出水口132流出。

以下介紹根據本發明所揭露之實施例之熱水供應方法。請同時參照「第1圖」以及「第2圖」，「第2圖」係為一實施例之熱水供應方法的流程圖。

首先，提供一太陽能熱水器11，連接一具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13的一入水口131，以共同形成一熱水流路(S110)。詳細來說，一混合式熱水供應系統10中，太陽能熱水器11藉由管路32連接一儲水槽12，儲水槽12藉由管路33連接具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13。因此，太陽能熱水器11、儲水槽12以及具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13依序串聯。另外，太陽能熱水器11藉由管路31連接冷水源22，具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13藉由管路34連接熱水源21。太陽能熱水器11對自冷水源22流入的低溫的水流進行加熱。當水流被太陽能熱水器11加熱完後，水流傳送至儲水槽12儲存。當使用者開啟熱水源時(例如使用者開啟熱水源的一水龍頭)，儲水槽裡的水流傳送至具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13的入水口131。

接著於具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13設定一啟動溫度以及一臨界溫度(S120)。舉例而言，設定啟動溫度為攝氏48度，臨界溫度為45度，但上述的啟動溫度、臨界溫度及其差值非用以限定本發明。

然後，進行一判斷步驟，判斷具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13是否已經啟動(S130)。若具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13尚未啟動，則比較入水口131的流水溫度是否低於或等於臨界溫度(S140)。舉例來說，若原先使用者並未使用熱水，具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13尚未啟動，而當使用者於熱水源21開始開始使用熱水時，則熱水流路開始作動。具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13判斷入水口131的水流的流水溫度是否低於或等於臨界溫度。

若具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13尚未啟動，且入水口131的流水溫度低於或等於臨界溫度時，則啟動具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13，以對水流進行加熱(S150)。舉例來說，若此時入水口131的流水溫度為攝氏44度，則代表目前入水口131的流水溫度不符合臨界溫度的條件，即最低之適用溫度(攝氏45度)，則具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13開始對水流加熱。

若具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13尚未啟動，且入水口131的流水溫度大於臨界溫度時，則維持關閉具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13(S160)。舉例來說，若此時入水口131的流水溫度為攝氏44度，則代表目前入水口131的水流的流水溫度已經符合臨界溫度的條件，即目前入水口131的水溫符合使用者的期望溫度的範圍，是故入水口131的水流不需進行加熱，則維持關閉具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13。當結束步驟S150以及S160後，則回到步驟S130進行判斷步驟。

若具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13已經啟動而開始加熱水流，則比較入水口131的流水溫度是否大於或等於啟動溫度(S170)。若入水口131的流水溫度大於或等於啟動溫度，則關閉具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13，停止加熱水流(S180)。舉例來說，若目前入水口131的水流的流水溫度為攝氏49度，則代表目前入水口131的水流的流水溫度超過啟動溫度的條件，即代表目前入水口131的水流的流水溫度已經超過使用者的期望溫度(攝氏48度)。是故停止對入水口131的水流加熱，而關閉具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13。

若具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13已經啟動，且入水口131的流水溫度小於啟動溫度，則維持開啟具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13(S190)。舉例來說，若目前流水溫度為攝氏47度，則代表目前入水口131的流水溫度低於啟動溫度，則繼續加熱水流。

當結束步驟S180以及S190後，則回到步驟S130繼續進行判斷步驟。

在本實施例中，因當儲水槽12供給水流予具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13時，不論當時是否為強日照的情況或是無日照的夜晚，太陽能熱水器11皆無法快速提供已加熱或未加熱的熱水流至儲水槽12，故而導致儲水槽12的流水溫度逐漸下降。因此，具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13必須繼續進行判斷步驟以及上述的接續步驟，藉由加熱水流以使水流流出具瓦斯流量控制之恆溫熱水器13的一流出溫度能逐漸趨近使用者設定的啟動溫度，直到使用者停止使用熱水為止。

綜上所述，根據本發明之實施例所揭露的混合式熱水供應系統及其方法，藉由於具瓦斯流量控制之恆溫熱水器設定啟動溫度以及臨界溫度，具瓦斯流量控制之恆溫熱水器穩定加熱水流於啟動溫度以及臨界溫度的範圍內，並使水流趨近至啟動溫度，以使混合式熱水供應系統提供符合啟動溫度的熱水。因此進而解決習知技術中，瓦斯熱水器容易因自動開關的機制而導致短時間多次開關的問題，進而達到節電、增加產品壽命以及提供穩定溫度的熱水等功效。

雖然實施例揭露如上，然其並非用以限定本實施例。在不脫離實施例之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬實施例之專利保護範圍。關於實施例所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

10．．．混合式熱水供應系統

11．．．太陽能熱水器

111．．．入水端

112．．．出水端

12．．．儲水槽

121．．．入水孔

122．．．出水孔

13．．．具瓦斯流量控制之恆溫熱水器

131．．．入水口

132．．．出水口

14．．．溫度感應器

21．．．熱水源

22．．．冷水源

31、32、33、34．．．管路

第1圖係為一實施例之混合式熱水供應系統的示意圖。

第2圖係為一實施例之熱水供應方法的流程圖。

Claims (9)

1. 一種混合式熱水供應系統的熱水供應方法，其步驟包含：提供一太陽能熱水器，連接一具瓦斯流量控制之恆溫熱水器的一入水口，以共同形成一熱水流路；於該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器設定一啟動溫度以及一臨界溫度；判斷該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器是否已經啟動以加熱一水流；當該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器未啟動時，比較該入水口的一流水溫度及該臨界溫度；當該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器未啟動且該流水溫度低於或等於該臨界溫度時，啟動該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器；當該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器已經啟動時，比較該入水口的該流水溫度及該啟動溫度；以及當該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器已經啟動且該流水溫度高於或等於該啟動溫度時，則關閉該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器；其中當啟動該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器以加熱該水流時，根據該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器的一熱水器能力，隨著該流水溫度的改變來調整瓦斯流量，以使流出該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器的該水流的一流出溫度符合該啟動溫度。
2. 如請求項1所述之混合式熱水供應系統的熱水供應方法，其中該臨界溫度低於該啟動溫度。
3. 如請求項1所述之混合式熱水供應系統的熱水供應方法，更包含：當該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器未啟動且該入水口的該流水溫度高於該臨界溫度時，則維持關閉該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器。
4. 如請求項1所述之混合式熱水供應系統的熱水供應方法，更包含：當該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器已經啟動且該入水口的該流水溫度低於該啟動溫度時，則維持開啟該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器。
5. 一種混合式熱水供應系統，其包含：一太陽能熱水器，用以加熱一水流；一具瓦斯流量控制之恆溫熱水器，加熱該水流，該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器具有一入水口，連接該太陽能熱水器；以及一溫度感應器，設置於該入水口，用以量測進入該入水口的一流水溫度；其中該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器具有一啟動溫度以及一臨界溫度，藉由比較該入水口的該流水溫度以及該啟動溫度或該臨界溫度，以調整或維持該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器的開關，當開啟時，根據該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器的一熱水器能力，隨著該流水溫度的改變來調整瓦斯流量，以使流出該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器的該水流的一流出溫度符合該啟動溫度，該臨界溫度低於該啟動溫度。
6. 如請求項5所述之混合式熱水供應系統，其中該啟動溫度係由一使用者所自行設定。
7. 如請求項5所述之混合式熱水供應系統，其中當該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器未啟動時，若該入水口的該流水溫度高於或等於該啟動溫度，則維持關閉該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器，若該流水溫度低於或等於該臨界溫度，則啟動該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器。
8. 如請求項5所述之混合式熱水供應系統，其中當該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器已經啟動時，若該入水口的該流水溫度低於該啟動溫度，則維持開啟該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器，繼續加熱該水流，若該流水溫度高於或等於該啟動溫度時，則關閉該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器。
9. 如請求項5所述之混合式熱水供應系統，更包含：一儲水槽，連接該太陽能熱水器，該儲水槽用以儲存自該太陽能熱水器輸出的該水流，並且該儲水槽用以傳送該水流至該具瓦斯流量控制之恆溫熱水器。