CN102066848B - 热水供给系统在低流量使用时控制热水温度的方法 - Google Patents

热水供给系统在低流量使用时控制热水温度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热水供给系统以低流量使用热水时控制热水温度的方法。该热水供给系统包括：流量传感器，换热器，水箱，温度传感器，具有输入单元的控制器，及泵，该泵安装在连接形成于出口管线的第一分叉点和形成于入口管线的第二分叉点的管线上。该方法包括：使用流量传感器测量流入热水供给系统中的水的流量；当测得的流量为水供给系统的运行流量或更低时，控制器停止加热装置的燃烧后，使用所述泵经由内部循环路径预热循环热水供给系统中的水，所述内部循环路径连接所述第一分叉点、所述第二分叉点和所述换热器；使用温度传感器测量循环水的温度；和将高于用户设定温度的预定温度设定为预热循环关闭温度，将低于用户设定温度的预定温度设定为预热循环开启温度，然后使用控制器，当温度传感器测量的温度为所述预热循环开启温度或等低时，开启加热装置的运行，当温度传感器测量的温度为所述预热循环关闭温度或更高时，停止加热装置的运行。

Description

热水供给系统在低流量使用时控制热水温度的方法
技术领域
本发明涉及一种热水供给系统以低流量使用热水时控制热水温度的方法，该方法使以低流量供应用户所需温度的热水成为可能，即使所述热水供给系统中的热水被以低流量使用。
背景技术
通常，热水供给系统(此后，“热水器”)通过在检测到流入水的流动和流量后点燃加热装置(此后，“燃烧器”)，然后使用换热器将燃烧器的热量传递到流进热水器中的水中，在控制热水温度为用户所需温度的同时向使用者供给热水。然而，当用户使用的热水量很小时，使得难以检测水的流动和流量，或当热水以低流量使用时，使得即使检测到所述流量也难以点燃加入装置，相关技术的热水器结构使得他们不能控制热水温度。
更为详细地，普通的热水器被配置为，仅当用户以大约2-3l/min或更高的量使用热水时，点燃燃烧器并控制热水温度至用户所需温度(此后，“设定温度”)。根据这种配置，用于检测热水用量的流量传感器的性能被设计与用户频繁使用的范围相适应，这就使得当流量非常小时，2-3l/min或更小，流量传感器的精度变坏。另外，即使根据燃烧器的容量通过最小化燃烧器的加热功率的方式控制温度，当流入水温度略高和用水量很小时，也可能供应高于设定温度的热水。
因此，热水器的厂商设定最小流量，以控制热水温度。例如，通过流量传感器检查用户的热水使用量，当用量为2.5l/min或更高时，通过操作热水器来控制燃烧器的加热功率。该水平通常被称为“运行流量”，并且应当为每个产品指定。这就表示当水的用量小于该运行流量时，热水器将不运行。因此，例如，当用户使用热水的流量低于2.5l/min，热水器将不运行，不能控制热水的温度。
在图1所示的相关技术的热水器中，随着水通过热水器的入口1流入，流量传感器2检测使用的流量，温度传感器3测量流入水的温度。通过比较测得的温度和设定温度，点燃燃烧器供应设定温度的热水，并通过将燃烧器的加热功率传递到换热器4来控制热水的温度。
尽管对于每个热水器厂商热水器的运行流量不同，但其大约为2-3l/min。
发明的技术问题
如前所述，当使用的水的流量小于运行流量时，流量传感器2测量的数值小于运行流量，燃烧器将不会被点燃。
依据用户的习惯，用户洗澡使用的流量不同，但是当仅使用一个热水阀时，他们通常用水的流量为大约8-10l/min。当入口的水压低，或用水量非常小时，例如当用户剃须时，使用的流量小于运行流量，这就使得热水器不工作，不能供应热水。
发明内容
在考虑上述问题好进行设计，本发明的目的是提供一种低流量使用热水时控制热水温度的方法，其使得可以通过操作热水器来控制热水温度，即使热水器入口的水压低或用户以小于热水器通常的运行流量的低流量使用热水。
有益效果
根据本发明，由于通过激活预热循环模式，控制器利用泵使热水器中的水在内部循环路径循环，当检测到低于热水器运行流量的流量时，控制热水温度成为可能，即使热水器入口的水压低或用户以小于热水器通常的运行流量的低流量使用热水。
附图说明
图1是图示相关技术的热水器构造的示意图；
图2是图示根据本发明第一实施方式的热水器构造的示意图；
图3是图示根据本发明第二实施方式的热水器构造的示意图；
图4是图示根据本发明的第一实施方式的热水器预热时的水流路径的示意图；
图5是图示根据本发明的第一实施方式的热水器使用热水时的水流路径的示意图；和
图6是图示了本发明热水器以低流量使用热水时控制热水温度的方法的流程图。
具体实施方式
实施本发明的最佳方式
根据本发明，一种热水供给系统以低流量使用热水时控制热水温度的方法。该热水供给系统包括：流量传感器，用于测量流入热水供应系统中水的流量；换热器，用于将加热装置的热量传递到流入的水中；水箱，用于临时存储热水供给系统中的水；温度传感器，其被安装在所述水流经的管线的预定位置；控制器，其具有允许用户输入所需条件的输入单元；及泵，其安装在连接形成于出口管线的第一分叉点和形成于入口管线的第二分叉点的管线上，该方法包括：使用流量传感器测量流入热水供给系统中的水的流量；当测得的流量为水供给系统的运行流量或更低时，控制器停止加热装置的燃烧后，使用所述泵经由内部循环路径预热循环热水供给系统中的水，所述内部循环路径连接所述第一分叉点、所述第二分叉点和所述换热器；使用温度传感器测量循环水的温度；和将高于用户设定温度的预定温度设定为预热循环关闭温度，将低于用户设定温度的预定温度设定为预热循环开启温度，然后使用控制器，当温度传感器测量的温度为所述预热循环开启温度或等低时，开启加热装置的运行，当温度传感器测量的温度为预热循环关闭温度或更高时，停止加热装置的运行。
此外，该方法还包括：使用控制器确定用户是否通过输入单元选择低流量模式；和当用户选择低流量模式时，使用控制器，在用户设定温度和预热循环开启温度之间确定新的预热循环开启温度，在用户设定温度和预热循环关闭温度之间确定新的预热循环关闭温度，然后当温度传感器测量的温度为新确定的预热循环开启温度或等低时，开启加热装置的运行，当温度传感器测量的温度为新确定的预热循环关闭温度或更高时，停止加热装置的运行。
此外，该方法还包括：当温度传感器测量的温度为预热循环关闭温度或更高时，在经过预定时间后停止泵的运行；和在停止泵的运行后，当温度传感器测量的温度为预热循环开启温度或更低时，重启泵的运行。
此外，该方法还包括：当温度传感器测量的温度为新确定的预热循环关闭温度或更高时，在经过预定时间后停止泵的运行；和在停止泵的运行后，当温度传感器测量的温度为新确定的预热循环开启温度或更低时，重启泵的运行。
此外，该方法还包括：当选择低流量模式时，使用控制器确定用户是否通过输入单元选择预热循环开启温度和预热循环关闭温度；和当用户已经选择预热循环开启温度和预热循环关闭温度后，使用控制器，根据用户选择的预热循环开启温度和预热循环关闭温度控制加热装置的运行。
此外，该方法还包括：使用控制器确定用户是否通过输入单元从一天中选择了预热循环时间并将其输入到输入单元；和当用户已经输入上述预热循环时间，使用控制器，在用户选择的时间内执行预热循环。
本发明实施例
以下将参照附图详细描述本发明优选实施方式的构造和工作方式。在此为附图中的组件给定了参考标记，应当注意，相同的组件由基本上相同的参考标记表示，即使他们出现在不同的附图中。
图2是图示根据本发明第一实施方式的热水器构造的示意图，图3是图示根据本发明第二实施方式的热水器构造的示意图，图4是图示根据本发明的第一实施方式的热水器预热时的水流路径的示意图，图5是图示根据本发明的第一实施方式的热水器使用热水时的水流路径的示意图。
如图2所示，根据本发明实施方式的热水器100包括测量流入水流量的流量传感器11，测量经入口10流入的水的温度的流入水温度传感器12，将燃烧器的热量传递到流入水以送出具有设定温度的流入水的换热器13，测量换热器中流出的水的温度的流出水温度传感器14，存储换热器13的流出水的水箱15，调整热水流量的流量控制阀16，安装在管线24上的泵17，管线24用于连接形成在出口20管线上的第一分叉点21和形成在入口10管线上的第二分叉点22，防止逆流的止回阀18，和控制器30，所述控制器具有具有输入单元31以输入用户所需的条件。
通常，当用户使用热水时，控制器30使用流量传感器11确定热水的用量，并使用流入水温度传感器12测量温度。此后，通过比较测量的水温和设定温度，计算燃烧器的加热功率，其中燃烧器的加热使在当前热水使用量基础上流入的水达到设定温度，并相应的控制热水的温度。通过流出水温度传感器14测量流经换热器13的水的温度，当流出水的测量温度与设定温度不同时，通过调整燃烧器的加热功率控制热水的温度。流经换热器13的热水被存储在水箱15中，然后通过出口20供给用户。
尽管在根据本发明上述实施方式的热水器中，水箱15安装在换热器13的后端，但是所述水箱也可以安装在换热器13的前端，如图3所示的第二实施方式。
水箱15的容量越大，对于处理用户用水量的增加/减少越有益；但是随着水箱15容量的增加，整个体积增加，这使得水箱的容量的增加有一定限度。通常，水箱的容量为2-3L。
当用户停止使用热水或以非常低的流量使用热水时，将使流量传感器11检测的流量小于例如2.5l/min，这被认为是用户已经停止使用热水，因此燃烧器的燃烧停止。在该操作下，出口20被关闭，预热循环模式被激活，所述预热循环模式通过泵17的压力使热水沿内部循环路径循环，内部循环路径连接第一分叉点21、第二分叉点22和换热器13，如图4粗线所示。
在预热循环模式，控制器30通过流出水温度传感器14检测到循环水的温度，当温度比用户设定的热水预热温度低5℃时(此后，称为热水预热开启温度)开启燃烧，并当流出水温度传感器14检测的温度比热水预热温度高5℃时(此后，称为热水预热关闭温度)停止燃烧，此后，运行泵17预定的时间(例如10秒)并将其关闭。
根据设计，设定当流出水温度传感器14的温度低于设定温度多少时燃烧器开始燃烧，和当所述温度高于多少时停止燃烧，即设定热水预热开启温度和热水预热关闭温度。
由于通过上述方法，接近于设定温度的热水一直在热水器中循环，例如即使入口的水压低或用户以低于热水器运行流量的、非常低的流量使用热水，例如当剃须时，因此可一直供应用户设定温度的热水。另外，快速供应相应于设定温度的热水成为可能，即使用户此后再次开始使用热水。另外，由于热水一直按照预热循环模式循环，可以实现附加的效果，即防止在冬季由于外部温度下降而引起的热水管线的结冰和破裂。
用户通过操作输入单元31，可根据需要设定预热循环的时间。例如，用户可设定时间使预热循环一直持续24小时。另一方面，用户可设定时间，使预热循环在例如上午6点至晚上12点、除睡眠时间之外的时间运行。
根据使用热水的条件和用户习惯，如果用户在低流量频繁使用热水，通过使用与控制器31连接的输入单元31设定“低流量模式”，使控制热水预热开启温度和热水预热关闭温度，例如在设定温度±2℃的范围内成为可能。
换句话说，当用户通过输入单元31设定“低流量模式”时，热水器100的泵17使热水器中的水循环，当流出水传感器14的温度低于设定温度2℃时，燃烧器开始燃烧提高热水器中水的温度，并当流出水传感器14的温度高于设定温度2℃时，停止燃烧，此后，泵运行预定的时间后关闭。此后，当由于以低流量连续使用热水，出口温度逐渐下降，变为低于设定温度2℃时，燃烧器重新燃烧，通过泵的运行，出口温度被维持在设定温度±2℃。在这种工作方式中，设定低流量模式的同时，用户可通过输入单元31设定热水预热开启温度和热水预热关闭温度。因此，即使用户以低流量使用热水，供应热水也成为可能。
当用户再次使用热水，如图5粗线所示，经入口10流入的水通过换热器13被加热，然后经水箱15由出口20排出并供给用户。
当用户打开安装在出口20上的阀门使用热水时，由于压差，到达第一分叉点21的水经出口20被完全排出，且如图4所示的内部循环不再执行。流量传感器11安装在连接入口10和换热器13的管线上，这使得当检测到以超过热水器运行流量流动的水时，一个检测信号被传递到控制器30，且控制器30操作燃烧器来控制换热器13内的温度。
图6是流程图，其图示了本发明热水器以低流量使用热水时控制热水温度的方法。
首先，控制器确定由流量传感器11检测的用户使用热水的量，是否低于热水器的运行流量，例如低于2.5l/min(S10)。
当热水用量低于2.5l/min，燃烧器停止燃烧且泵17开始运行(S20)。当热水用量高于2.5l/min时，通过使用通常的方法调整燃烧器的加热功率来控制热水的温度(S21)。
随后，确定是否用户设定“低流量模式”(S30)。
当用户设定“低流量模式”，控制器设定热水预热关闭温度为设定温度+2℃，热水预热开启温度为设定温度-2℃(S40)。
当用户没有设定“低流量模式”，控制器，例如设定热水预热关闭温度为设定温度的+5℃，热水预热开启温度为设定温度的-5℃(S41)。
接下来，确定流出水温度传感器14测量的热水温度为热水预热开启温度或更低(S50)。当该温度为热水预热开启温度或更低时，燃烧器开始燃烧以控制加热量，并且泵开始运行(S60)。另一方面，当测量的温度在热水预热开启温度之上时，该过程返回到步骤S50，并再次测量流入水温度。
接下来，确定流出水温度传感器14测量的热水温度为热水预热关闭温度或更高(S70)。当该温度为热水预热关闭温度或更高时，燃烧器停止燃烧，并且泵的计时器打开(S80)。当测量的热水温度在热水预热关闭温度之下时，该过程返回到步骤S70。
接下来，确定泵计时器的时间是否已经经过10秒(S90)。当泵计时器的时间已经经过10秒时，所述泵被关闭(S100)。此后，该过程返回到步骤S50。
使用该方法，当用户需要以低流量使用热水时，消除相关技术中热水器的不便成为可能，相关技术的热水器由于不能使热水器运行而无法提供热水。由于根据本发明实施方式的热水器当以非常低的流量供给热水时，可提供相应于设定温度的热水，因此，无论热水器的安装条件或用户的习惯，使热水器中热水的温度控制在用户设定温度成为可能。
工业适用性
本发明不限于上述实施方式，且在不偏离本发明范围的情况下可以各种方式对其进行修改和改变，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (6)

1.一种热水供给系统以低流量使用热水时控制热水温度的方法，该热水供给系统包括：流量传感器，其测量流入热水供给系统中水的流量；换热器，其将加热装置的热量传递到流入的水中；水箱，其临时存储热水供给系统中的水；温度传感器，其被安装在所述水流经的管线的预定位置；控制器，其具有允许用户输入所需条件的输入单元；及泵，其安装在连接形成于出口管线的第一分叉点和形成于入口管线的第二分叉点的管线上，该方法包括：
使用流量传感器测量流入热水供给系统中的水的流量；
当测得的流量为热水供给系统的运行流量或更低时，控制器停止加热装置的燃烧后，使用所述泵经由内部循环路径预热循环热水供给系统中的水，所述内部循环路径连接所述第一分叉点、所述第二分叉点和所述换热器；
使用温度传感器测量循环水的温度；和将高于用户设定温度的预定温度设定为预热循环关闭温度，将低于用户设定温度的预定温度设定为预热循环开启温度，然后使用控制器，当温度传感器测量的温度为所述预热循环开启温度或更低时，开启加热装置的运行，当温度传感器测量的温度为所述预热循环关闭温度或更高时，停止加热装置的运行。
2.根据权利要求1的热水供给系统以低流量使用热水时控制热水温度的方法，还包括：使用控制器确定用户是否通过输入单元选择低流量模式；和当用户选择低流量模式时，使用控制器，在用户设定温度和预热循环开启温度之间确定新的预热循环开启温度，在用户设定温度和预热循环关闭温度之间确定新的预热循环关闭温度，然后当温度传感器测量的温度为新确定的预热循环开启温度或更低时，开启加热装置的运行，当温度传感器测量的温度为新确定的预热循环关闭温度或更高时，停止加热装置的运行。
3.根据权利要求1的热水供给系统以低流量使用热水时控制热水温度的方法，还包括：当温度传感器测量的温度为预热循环关闭温度或更高时，在经过预定时间后停止泵的运行；和在停止泵的运行后，当温度传感器测量的温度为预热循环开启温度或更低时，重启泵的运行。
4.根据权利要求2的热水供给系统以低流量使用热水时控制热水温度的方法，还包括：当温度传感器测量的温度为新确定的预热循环关闭温度或更高时，在经过预定时间后停止泵的运行；和在停止泵的运行后，当温度传感器测量的温度为新确定的预热循环开启温度或更低时，重启泵的运行。
5.根据权利要求4的热水供给系统以低流量使用热水时控制热水温度的方法，还包括：当选择低流量模式时，使用控制器确定用户是否通过输入单元选择预热循环开启温度和预热循环关闭温度；和当用户已经选择预热循环开启温度和预热循环关闭温度后，使用控制器，根据用户选择的预热循环开启温度和预热循环关闭温度控制加热装置的运行。
6.根据权利要求1-5中任一的热水供给系统以低流量使用热水时控制热水温度的方法，还包括：使用控制器确定用户是否通过输入单元从一天中选择了预热循环时间并将其输入到输入单元；和当用户已经输入上述预热循环时间后，使用控制器，在用户选择的时间内执行预热循环。
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