CN210035687U - 一种集成回水换热水箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种集成回水换热水箱，属于热水器技术领域。该换热水箱包括水箱、换热器和控制器，所述水箱具有分别外接水源和用水点的冷水进口和热水出口，还具有通过三通阀主路和循环泵接所述换热器进端的循环出口和接所述换热器出端的循环进口；所述热水出口还经回水管路接三通阀的支路；所述控制器的信号输入端分别接位于水箱的第一温度传感器和位于回水管路的第二温度传感器，所述控制器的控制信号输出端分别接所述三通阀、循环泵以及换热器热源的受控端。本实用新型构成简捷、成本经济，可以实现水箱加热、回水保温、回水保温嵌套水箱加热三种运行模式，有效避免了热源的频繁启动，显著延长了其使用寿命。

Description

一种集成回水换热水箱

技术领域

本实用新型涉及一种水箱，尤其是一种集成回水换热水箱，属于热水器技术领域。

背景技术

目前热水器有太阳能热水器、热泵热水器、电热水器、燃气热水器、采暖热水两用壁挂炉等类型，无论那种类型，如果热水源离用水点的水龙头较远，均无法直接满足即开即热舒适用水的使用需求，而需要采取外接回水循环泵循环加热热水管方能实现即开即热，其典型结构参见申请号为201720632805.7的中国专利文献，***通过回水环管件将热水管与回水管进行连接，再通过循环泵进行热水循环，可以实现用水点具有现即开即用热水的效果。

储水式热水器的加热方式包括静态和循环两种加热形式，对于静态加热式热水器而言，换热器置于水箱中，工作时通过换热器内来自热源的循环介质与水箱内的水进行热交换加热水箱中的水；对于循环加热式热水器而言，换热器置于水箱外，工作时借助循环泵将水箱内的冷水抽至外部换热器进行热交换加热后再循环返回水箱内。

因此理论上，具有即开即热功能的循环加热式热水***必须像申请号为201820352724.6的技术方案那样，至少配置两个循环泵，分别用于完成水箱的外循环加热和回水管路的循环保温。

此外，检索可知，申请号为201610594352.3的中国专利申请公开了一种热泵热水器循环***，其技术方案通过在冷凝器进口管路上设置第一三通阀，在水箱进水管路上设置第一电磁阀及第二电磁阀，在水箱进水管路及冷凝器进口管路之间设置循环泵，使得该热泵***具有整胆静态循环制热模式、可以实现即开即用的动态快速制热模式、以及消除冷水段的防冷水模式，因此集成了直热式和非直热式热泵的主要优点。然而该技术方案必须设置一个电动三通阀、两个电磁阀、以及二个三通，不仅结构较为复杂，而且防冷水功能只能通过开启冷凝器进行加热；当冬季管路温降较快时，会引起热源频繁启动，影响使用寿命。此外，非直热的循环加热设有水箱储热、所需热源功率较小，而直热式的动态加热要求大功率热源，因此整个***既需要设置水箱、又要配置大功率热源，投资大，不经济。

另外，常规循环加热式热水装置的换热器与水箱相互分离，加热***依靠水箱循环泵使其中的水外循环加热，由于循环泵的规格固定，而热源和水箱的距离却因地而异，循环流量受热源和水箱的距离影响较大，容易导致***运行不稳定。例如当热源和水箱的距离较远、循环阻力加大时，循环泵必然流量减小，结果导致加热功率下降，不能发挥应有的能效。还有，由于外循环加热的介质就是水箱中的自来水，循环管道在冬季低温状态下极易结冰，因此经常需要配置保温管或以强制加热循环方式进行保温，结果使得管路***复杂，安装麻烦。

发明内容

本实用新型的目的在于:针对上述现有技术存在的问题，提出仅需一台循环泵和一个电动三通阀就能实现循环加热和回水保温两种功能、并且可以有效避免热源频繁启动的集成回水换热水箱，同时给出其控制方法,从而尽可能简化循环加热式热水器，降低成本，方便安装，并保证运行稳定。

为了达到上述目的，本实用新型集成回水换热水箱的基本技术方案为：包括水箱、换热器和控制器，所述水箱具有分别外接水源和用水点的冷水进口和热水出口，还具有通过三通阀主路和循环泵接所述换热器进端的循环出口和接所述换热器出端的循环进口；

所述热水出口还经回水管路接三通阀的支路；

所述控制器的信号输入端分别接位于水箱的第一温度传感器和位于回水管路的第二温度传感器，所述控制器的控制信号输出端分别接所述三通阀、循环泵以及换热器热源的受控端。

本实用新型进一步的完善是：所述循环出口的内接管抵达于平齐或稍高于冷水进口的位置。

本实用新型更进一步的完善是：所述冷水进口设置在水箱一侧最底部。

本实用新型还进一步的完善是：所述循环进口的内接管口高于循环出口的内接管口。

本实用新型再进一步的完善是：所述第一温度传感器设置在高于循环进口内接管口的位置。

工作时，本实用新型控制器的控制过程为：

第一步、进入持续监测第一和第二温度传感器的回水待机状态，进入下一步；

第二步、接收第二温度传感器信号，判断回水温度是否低于其设定温度下限；如是则进行第三步，如否进行第八步；

第三步、接通三通阀支路，启动循环泵，进行下一步；

第四步、接收第一温度传感器信号，判断水箱温度是否低于其设定温度下限；如是则进行下一步，如否则进行第六步；

第五步、开启热源，进行下一步；

第六步、接收第一和第二温度传感器信号，分别判断水箱温度和回水温度是否均高于相应的设定值；如是则进行下一步，如否则返回第三步；

第七步、停止循环泵，关闭热源，返回第一步；

第八步、进入持续监测第一温度传感器的制热水待机状态，进行下一步；

第九步、接收第一温度传感器信号，判断水箱温度是否低于其设定温度下限；如是则进行下一步，如否则返回第一步；

第十步、接通三通阀主路，启动循环泵，开启热源，进行下一步；

第十一步、判断水箱温度是否高于设定值；如是则进行下一步，如否则返回上一步；

第十二步、停止循环泵，关闭热源，进行下一步；

第十三步、停止制热水，返回第一步。

与现有技术相比，本实用新型具有如下显著优点：

1）仅一个循环泵和一个电动三通阀，通过单个电动三通阀的切换和热源的启停控制即可实现水箱加热、回水保温、回水保温嵌套水箱加热三种模式，构成最简，成本经济，切实可行。

2）回水保温循环优先以水箱为热源，由热水出口经回水管路、再经电动三通阀支路连通循环泵。当水箱温度较高时，水箱中的热水直接完成回水保温循环，将回水管路中的冷水循环回水箱；当水箱温度低于设定温度时，回水保温循环过程中启动热源，同时完成加热水箱和回水保温，一举两得。由于回水保温循环充分利用水箱的缓冲、蓄热功能，不需要每次循环均启动热源。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的结构示意图（循环加热水箱状态）。

图2是图1实施例的回水循环状态示意图。

图3是图1实施例的控制逻辑流程图。

具体实施方式

本实施例的集成回水换热水箱如图1和图2所示，换热器1以及控制器6安置在水箱2的顶部，换热器1与外设的热泵热源5构成热循环。水箱2的一侧上部和下部分别具有外接水源和用水点的冷水进口2-2和热水出口2-1，顶部还具有通过电动三通阀3主路ac和循环泵4接换热器1进端的循环出口2-3和接换热器1出端的循环进口2-4。热水出口2-1还经回水管路2-5接电动三通阀3的支路ab。水源也通过冷水支路向用水点供水，以便与热水混合。

控制器6的具体构成参照名称为《一种自适应即开即热恒温装置及方法》、申请号为201610988579.6的中国专利文献，其信号输入端分别接位于水箱2的第一温度传感器T1和位于回水管路2-5的第二温度传感器T2，控制器6的控制信号输出端分别接电动三通阀3、循环泵4以及换热器热源5的受控端。

更具体而言，冷水进口2-2设置在水箱一侧最底部，这样在用户放热水时，冷水从最低部进入水箱，对水温整体扰动较少，从而有助于提升热水出水率。循环出口2-3的内接管抵达于平齐或稍高于冷水进口2-2的位置，如此能够确保在循环加热时把水箱中水温最低的水通入换热器中加热，提升换热效率。循环进口2-4的内接管口高于循环出口2-3的内接管口，由于从循环进口进入水箱是换热器加热后的热水或是来自回水管的中温水，因此符合水温分层原理（冷水密度大沉积在水箱底部，热水密度高上浮至水箱上部），有利于避免水温扰动。第一温度传感器T1设置在高于循环进口2-4内接管口的位置，可以避免回水循环的水流扰动对水箱上部高温水温显示的不良影响。

工作时，本实施例中控制器的控制过程如图3所示，具体步骤为：

第一步、进入持续监测第一和第二温度传感器的回水待机状态，进入下一步；

第二步、接收第二温度传感器信号，判断回水温度T2是否低于其设定温度下限Th-3C°；如是则进行第三步，如否进行第八步；

第三步、接通电动三通阀支路ab，启动循环泵，进行下一步；

第四步、接收第一温度传感器信号，判断水箱温度T1是否低于其设定温度下限Ts-5 C°；如是则进行下一步，如否则进行第六步；

第五步、开启热源，进行下一步；

第六步、接收第一和第二温度传感器信号T1、T2，分别判断水箱温度T1和回水温度T2是否均高于相应的设定值Ts、Th；如是则进行下一步，如否则返回第三步；

第七步、停止循环泵，关闭热源，返回第一步；

第八步、进入持续监测第一温度传感器的制热水待机状态，进行下一步；

第九步、接收第一温度传感器信号T1，判断水箱温度是否低于其设定温度下限Ts-5 C°；如是则进行下一步，如否则返回第一步；

第十步、接通三通阀主路ac，启动循环泵，开启热源，进行下一步；

第十一步、判断水箱温度T1是否高于设定值Ts；如是则进行下一步，如否则返回上一步；

第十二步、停止循环泵，关闭热源，进行下一步；

第十三步、停止制热水，返回第一步。

以上控制逻辑使得本实施例的集成回水换热水箱实现了如下切换功能：

1）制热水循环（第八步起）

当探测到水箱温度T1低于其设定温度下限Ts-5 时→电动三通阀主路ac导通→循环泵启动→热源开启使换热器被加热——循环制热水：水箱底部冷水经循环出口→通过电动三通阀主路ac→循环泵→冷水至换热器吸收换热器中的热量→水温升高后返回水箱循环进口形成水箱加热循环——直至探测到水箱温度T1＞Ts时→热源停止→循环泵停止，结束循环制热水。

2）回水保温循环（第二步起）

当探测到回水温度T 2低于其设定温度下限Th-3时→电动三通阀支路ab导通→循环泵启动→探测水箱温度T1高于其设定温度下限Ts-5 时——不开启热源的回水循环保温：水箱热水由热水出口→回水管→回水管冷水经电动三通阀支路ab→循环泵→单纯经过换热器→循环进口返回水箱——直至回水温度T2＞Th时→循环泵停止。

3）制热水嵌套于回水保温循环

当探测到回水温度T 2低于其设定温度下限Th-3时→电动三通阀支路ab导通→循环泵启动→探测水箱温度T1低于其设定温度下限Ts-5 时——开启热源的回水循环保温：水箱热水由热水出口→回水管→回水管冷水经电动三通阀支路ab→循环泵→经换热器吸收热量→循环进口返回水箱——直至水箱温度T1高于Ts且回水温度T2高于Th时→循环泵停止。

试验表明，本实施例的集成回水换热水箱构成简捷、成本经济，可以实现水箱加热、回水保温、回水保温嵌套水箱加热三种运行模式，回水保温循环充分利用水箱的缓冲、蓄热功能，不需要每次循环均启动热源，因此有效避免了热源的频繁启动，显著延长了其使用寿命。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。例如换热器可以是板换、套换、高效罐等间接式换热器，热源除了热泵，也可以是燃热、电热等。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种集成回水换热水箱，包括水箱、换热器和控制器，所述水箱具有分别外接水源和用水点的冷水进口和热水出口，其特征在于：还具有通过三通阀主路和循环泵接所述换热器进端的循环出口和接所述换热器出端的循环进口；

所述热水出口还经回水管路接三通阀的支路；

所述控制器的信号输入端分别接位于水箱的第一温度传感器和位于回水管路的第二温度传感器，所述控制器的控制信号输出端分别接所述三通阀、循环泵以及换热器热源的受控端。

2.根据权利要求1所述的集成回水换热水箱，其特征在于：所述循环出口的内接管抵达于平齐或稍高于冷水进口的位置。

3.根据权利要求1所述的集成回水换热水箱，其特征在于：所述冷水进口设置在水箱一侧最底部。

4.根据权利要求3所述的集成回水换热水箱，其特征在于：所述循环进口的内接管口高于循环出口的内接管口。

5.根据权利要求4所述的集成回水换热水箱，其特征在于：所述第一温度传感器设置在高于循环进口内接管口的位置。

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