专利名称：一种即开即热的节水节能型热水器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种加热冷水的系统，具体地说，是一种加热和保温相结合的节水节 能型热水器系统装置。
背景技术：
目前所使用中的热水器，不管是电热水器、燃气热水器还是太阳能热水器，它们都 有一个共同的缺点，那就是存在或多或少、不同程度的剩冷水空放问题，即在刚开启热水龙 头时，不得不空放浪费许多剩冷水，才能出热水。电热水器采用预热的大水箱，存放足够的 热水，但距离热水器较远的一些热水终端也必须首先排空热水管路中的剩冷水，才会出热 水；燃气热水器点火后，必须燃烧一段时间，才会使炉膛达到一定温度，而之前在炉膛铜管 和热水管道内的冷剩水需要排空，然后才会出热水；太阳能热水器必须安装在室外，热水管 道更长，排空剩冷水需要更长的时间，浪费的水量也更多。如何处理热水管道里的剩冷水， 减少水的浪费，提高使用热水的舒适性，达到即开即热的效果，是热水器提高档次的关键所 在。目前解决剩冷水问题主要有三大方法，一为大功率电加热速热法，将几千瓦至十 几千瓦的大功率电加热器安装在热水龙头附近或者干脆与水龙头合为一体，实现大功率强 加热出热水；二为排蓄冷水法，即在出热水前把剩冷水排放和保存在临时水箱中；三为剩 冷水循环加热法，即先把剩冷水通过附加的管路再送到加热器入水口继续加热，直到变成 热水后再放出来。这些方法或者需要超过我国供电标准的特大家庭供电功率，或者需要复 杂的管路和控制技术，设备投资成本高、改造旧系统困难，此外，这些方法可能还需要等待 一定的时间才能得到热水，所以用热水仍旧很不舒适方便。
发明内容
本发明的即开即热的节水节能型热水器装置，采用非常简单且完全不同的解决方 法——首先在热水终端前安置一个较热水器小的保温储水器，在需要用热水时，将首先使 用上次用热水时剩余在保温储水器中的热水，然后让管路里的剩冷水与保温储水器中的热 水掺和后再向外供水，最后由热水器供应本次加热后的热水，并储存没有用完的热水，供下 次使用。本发明的即开即热的节水节能型热水器系统，由冷水管路(1)、热水器O)、热水管 路(4)和热水终端( 组成，其特征为，系统中还包括一台或多台保温储水器(3)，保温储水 器C3)根据热水器( 和热水管路(4)中的冷剩水量和出水速度设计容量，安装在热水终 端(5)附近，由电加热器维持水温，以保证能利用上一次用热水时储存在保温储水器(3)中 的热水，在下一次使用热水时能达到即开即热的使用效果。本发明系统的技术效果是明显的，系统通过安装在热水终端附近的保温储水器达 到即开即热的效果，消除了热水管道中剩余冷水的空放浪费，达到明显的节水效果；同时， 由于在保温储水器中的水，主要还是由主热水器加热的，主热水器可能是太阳能热水器，也 可能是燃气热水器，用的是绿色能源，燃气加热费用也比电加热费用便宜，保温储水器中的电加热器只是用少量的电能起到保温的作用，所以本装置也是节能的；此外，从本发明装置 的热水龙头一开即能立刻流出热水，使用上比现有的任何一种热水器都方便舒适。而本发 明的系统还有实施容易、增加费用少、经济性高，不但适合新装系统，还适合旧系统的升级 改造，提高性能。
图1为本发明的即开即热的节水节能型热水器系统基本结构图。图2为加热器中含有保温储水器的即开即热的热水器系统基本结构图。图3为具有即开即热和补充加热功能的太阳能热水器系统基本结构图。图4为出水管在下端的保温储水器的进水管口布置图。图5为另一种出水管在下端的保温储水器的进水管口布置图。图6为出水管在上端的保温储水器的进水管口布置图。图7为带有隔热阀的保温储水器示意图。图8为带有增压泵的保温储水器示意图。图9为带有扰拌混和器的保温储水器示意图。图10为带有隔热阀、增压泵和扰拌混和器的保温储水器示意图。
具体实施例方式下面结合附图，进一步说明本发明系统中关键结构和功能的细节。图1为本发明系统的基本结构。本发明系统中的冷水管路(1)是向系统供给冷水 的管道。热水器( 可以是电热水器、燃气热水器或者太阳能热水器中的任何一种构成的 热水源，可以是单台可以是多台，也可以是上述单元中二种甚至三种不同种类热水器构成 的复合热水源。热水管路(4)是从热水源流出的、经过加热后的热水流向热水终端( 的输 水管道。热水终端( 是为供使用的热水的出口，即日常所接触的热水阀或热水龙头。保 温储水器(3)是本发明为消除剩冷水和达到即开即用热水的供水系统所增设的重要装置， 保温储水器内或其下部有一个独立的电加热器，器内还有一些传感器，外面有一个电控器 或电子控制器，电加热器受电控器或电子控制器的控制实现开断，以维持一定的水温。众所周知，至目前为止，大部份现有热水器都有剩冷水空放浪费、不能达到一开龙 头就立刻出热水的效果。电热水器虽然具有预热和蓄热功能，但热水终端不可能都在电热 水器旁边，都必须通过热水管路向热水终端供热水。有些热水终端较远，热水管路较长，这 些热水终端在刚开启时，必须将热水管路里的剩冷水放完后才能出热水。由于整个系统 中往往有多个热水龙头，要想一旦开启这些热水龙头就马上出热水的理想效果是很难实现 的。普通家庭中需要用热水往往集中在二处——卫生间和橱房，二处往往有一定的间距，而 电热水器往往安装在其中的一处，那么该处附近的热水管路就比较短，可以无须加装保温 储水器。在另一处的热水终端离电热水器较远，热水管路就较长，可以增加一台保温储水 器，以便达到即开即热的使用效果。现有燃气热水器的基本结构是一个燃烧室(21)，燃烧室位1)上部有一个可容纳 几升水的加热炉膛，炉膛一般由铜管构成，冷水在燃烧室铜管内流动，燃烧器则从燃气管道 获得能源。一般设计是在热水龙头开启后，由流水的信号实现燃气的点火燃烧，火焰加热铜管，铜管里的冷水被加热，那时炉膛还是冷的。即使热水终端离燃气热水器很近，热水管路 很短，铜管里的冷水还是需要一定的时间才会烧热成为热水，所以首先从热水龙头里流出 来的是热水管路中和炉膛里的剩冷水，剩冷水量比电热水器还多。为此，可以将保温储水器 安装在燃气热水器附近，或者干脆将保温储水器安置在燃气热水器内的下部。对于燃气热 水器，即使热水终端离热水器很近，也还是需要增加保温储水器才能达到即开即热的使用 效果，所以本发明的燃气热水器系统除了热水器、冷水管路、热水管路、热水终端外，保温储 水器是必不可少的，其特征为，热水器(2)为燃气热水器，且有一个保温储水器(3)安装在 热水器O)内或其下端。图2所示为加热器中含有保温储水器的即开即热的热水器系统基本结构图。对于太阳能热水器而言，从室外引入的太阳能热水器的热水管路更长，而大量使 用中的普通太阳能热水器均为直热式热水器，出水管口在下端，下端的水温又比较低，剩冷 水量很多，如果不用本发明的系统，浪费的冷水更多，等待的时间更长。所以从节能节水和 方便使用的角度出发，对于太阳能热水器系统，包括卫生间和橱房二处，可能都虚要安装本 发明的保温储水器，而且保温储水器的容积更大，以便充分掺和热水管路中的剩冷水，使出 水温度更稳定，以达到即开即热的使用效果。由于太阳能热水器受到气候变化的影响，在没 有足够的光照加热热水时，可以将本发明的即开即热的热水器系统与补充电加热热水器相 结合构成更实用的系统，系统由冷水管路(1)、太阳能热水器O')、热水管路(4)和热水 终端( 组成，其特征为，系统中还包括一台或多台有较大容量和较大功率的保温储水器 (3')，这些保温储水器(3')受太阳能热水器O')中的水温传感器02)控制，一旦太 阳能热水器中水温太低，保温储水器(3')由单纯保温升级为补充加热功能，以弥补太阳 能加热能量的不足。图3为具有即开即热和补充加热功能的太阳能热水器系统基本结构图。采用本发明的系统，将上一次使用剩余的热水，存储在保温储水器中，而保温储水 器的绝热层的保温性能良好，只要花费很少的保温电能，就可以维持热水不冷，当下一次需 要用热水时，由于保温储水器安置在离热水龙头很近的地方，从保温储水器到热水龙头的 管道非常短，所以热水龙头一开，马上就可以出热水，既方便又节能，也杜绝了水的浪费。目前，市场上已经出现一种小容量的电加热器，例如西门子所生产的、名为玲珑系 列“小橱宝”的电热水器产品，这些产品大多数为独立安装，由冷水管路直接进水，一般不能 与其它主热水器串联使用，与本发明的用上一次的热水解决下一次的剩冷水机理有本质上 的区别。事实上，“小橱宝”也不是专为解决剩冷水问题而设计的，与本发明相比，有许多不 同之处，例如“小橱宝”是用电来加热冷水的，必须有较大功率的电加热器；而本发明的保 温储水器除了太阳能热水系统需要补充电加热以弥补光照能量不足外，一般只是用电来保 温热水，所以加热器的功率小得多。另外，“小橱宝”是按照某热水终端——例如厨房的单独 用水量设计容量的，而保温储水器主要考虑热水管路长短以及加热器品种设计容量，系列 化产品必须有较多的不同容量供选择，从而构成一个经济的产品系列，以达到整个系统用 水的舒适性、节水节能和系统性价比的目标。图4所示为出水管在下端的保温储水器的进水管口布置图。图中的出水管放在保 温储水器的下端，进水管在物理上可以放置在保温储水器的上端，也可以放置在保温储水 器的下端，影响并不大。关键在于进水管口设置位置会影响到冷热水的循环对流和掺和。如果热水器在保温储水器的上端，例如，燃气热水器一般都安装在室内较高的位置上，如需要 在燃气热水器中增加一个保温储水器的话，该保温储水器的上端往往为进水管，而下端为 出水管。储水器的进水管口设置有上中下三个方案，不同方案会影响水的对流。图4c)和 图4f)的进水管口在保温储水器的上端，当热水龙头刚开启、剩冷水进入储水器时，冷水与 上层的热水混和，有利于相互掺和，输出稳定水温的热水；但当以后的热水流入时，混和作 用不明显；图4a)和图4d)的进水管口在保温储水器的下端，当热水龙头长时间开启，热水 器的热水进入储水器时，热水与下层的冷水混和，有利于输出稳定水温的热水，但当剩冷水 流入时，由于热水龙头也在下端，非但没有混和作用，而且剩冷水很可能直接先经过热水龙 头排出，影响使用效果；图4b)和图4e)的进水管口在保温储水器的中端，其效果介于前二 者之间，不同的方案各有优缺点，可根据不同系统和不同要求进行设计制造。图5所示为另一种出水管在下端的保温储水器的进水管口布置图。与图4不同的 是虽然出水管在下端，但其开口在储水器水层的上部，而众所周知，在同一容器中的水存在 分层现象，即上层的水温总是比下层的水温高，当保温储水器的出水管开口在储水器上部 水层位置时，刚开热水龙头后的水温可以比保温储水器的出水管开口在储水器下部时出热 水效果更好。图6所示为保温储水器的出水管口在上端的布置图。这样一种保温储水器通常安 放在厨房洗涤柜内或洗脸台盆下的梳妆柜内，出水管向上连接到热水龙头，管路很短，有利 于快速出热水。而储水器的进水管一般连接从地面敷设的热水管路，放在下部比较方便。储 水器的进水管口位置设置同样有上中下三个方案。图5a)和图5d)的进水管口在保温储水 器的下端，当热水龙头长时间开启，热水器的热水进入储水器时，热水与下层的冷水混和， 有利于输出稳定水温的热水，但当剩冷水流入时，其混和作用较差；图5c)和图5f)的进水 管口在保温储水器的上端，当热水龙头刚开启，剩冷水进入储水器时，冷水与上层的热水混 和，有利于输出稳定水温的热水，但当热水流入时，混和作用不明显；图5b)和图5e)的进水 管口在保温储水器的中端，其效果为前二种方案的折衷，不同的进水管和出水管布置，以及 管口位置布置方案其技术效果都有差别，也各有适合之处和不够的地方，应该根据实际产 品加以设计，以达到比较好的效果。同样道理，保温储水器中电加热器的形式、功率、安装位置，以及控制方式、温度传 感器安装位置等细节，对系统运行效果都有一定的影响，也是系统设计制造中需要周密考 虑的因素，既可以根据新系统的特点加以构思，也可以适当参考现有电热水器的设计方法。为了提高系统性能，尽量减少剩冷水量，应该尽可能缩短保温储水器与热水龙头 间的距离，以得到更好的使用效果。但是，太短的距离可能使热水接触热水龙头的金属体而 很快被冷却，而为了保温，此时储水器的加热器会不停地耗电加热保温，致使系统的能源效 率降低，不符合系统节能要求。为此，在本发明系统中的保温储水器的上出水口间还可以增 加一个隔热阀，隔热阀包括一个比重比水大的活阀和隔热管道，均由绝热材料或不导热材 料组成，当打开热水龙头时，保温储水器中的上层热水冲开隔热活阀到达热水龙头，当用水 结束后，隔热活阀自动下沉，将在保温储水器与热水龙头间形成一段热隔离，防止或减少热 量向热水龙头散失，以达到更好的保温效果，同时还节约了电能。其特征为，保温储水器(3) 的出水管口在保温储水器⑶的上端，在该处还有一个隔热阀(31)，隔热阀(31)由一段隔 热管道和比重比水大的隔热活阀组成，均为绝热材料或不导热材料，隔热阀(31)既能使热水无隔断流出，在无热水流出时，又能阻止热量向热水终端( 散发。图7即为本发明的带有隔热阀的保温储水器示意图。对于下出水管的保温储水器，在保温储水器的下出水管口间也同样可以增加一个 隔热阀，以防止热水热量向热水龙头散失。但与上出水管相反的是，隔热阀应包括一个比重 比水小的活阀和隔热管道，均由绝热材料或不导热材料组成，其作用机理与上出水管的情 况相同。其特征为，保温储水器C3)的出水管在保温储水器C3)的下端，在该处还有一个隔 热阀(31)，隔热阀(31)由一段隔热管道和比重比水小的隔热活阀组成，均为绝热材料或不 导热材料，隔热阀(31)既能使热水无隔断流出，在无热水流出时，又能阻止热量向热水终 端(5)散发。与单独使用的“小橱宝”不同，本发明的保温储水器是与热水器串联使用的，串联 使用后，系统的水阻力加大，特别是增加隔热阀后，也会增大系统的水阻力，影响热水的流 量。为此，可以在保温储水器的下部增加一个小型增压泵，同时在保温储水器内还安装有一 个压力传感器，将水压信号输送到电控器或电子控制器，由电控器或电子控制器来控制保 温储水器增压泵的开断，当热水龙头打开瞬间，保温储水器中的压力瞬时降低，该信号使增 压泵自动起动，增压泵启动后水压增大，足以克服系统所增水阻力的影响，提供充足的热水 流量。当热水龙头关闭时，由于增压泵还在继续工作，致使保温储水器中的水压升高，压力 传感器输出一个高压信号，电控器或电子控制器自动关闭增压泵。增压泵除了利用水压力 信号实现开闭外，也可以通过水的流量信号来控制开闭，这与现有燃气热水器点火控制的 方法相似。其特征为，保温储水器(3)的进水口端还有一个增压泵(32)，增压泵(3 受安 装在保温储水器(3)的压力或流量传感器控制，传感器通过电控器或电子控制器在热水终 端开启、热水流动时自动开启增压泵(32)，在热水终端关闭、热水停止流动时自动关闭增压 泵(32)。图8即为本发明的带有增压泵的保温储水器示意图。为了使本发明的保温储水器能更好地保持一定的热水温度，保温储水器中有一个 温度传感器，用来检测热水温度，以便开关保温储水器所带的电加热器。由于储水器在静 止状态下热水的分层现象，也为了使原来处于热水管路中的剩冷水在进入保温储水器后能 迅速与储存的保温热水混和，可以在保温储水器中增加一个扰拌混和器，其特征为，保温储 水器(3)内有一个扰拌混和器(33)，扰拌混和器(3 可以在热水流动时自动开启，可以按 一定时间间隔自动开启，也可以兼顾热水流动和时间间隔自动开启，以减少保温储水器⑶ 中水温分层现象，增加剩冷水与热水的混和速度，以得到稳定的热水水温。保温储水器增加 扰拌混和器后，储水器内的上下层之间的温度差减少，温度更均勻，温度传感器安装位置的 影响也可大大降低。图9即为本发明的带有扰拌混和器的保温储水器示意图。保温储水器(3)内可以有隔热阀(31)，增压泵(32)和扰拌混和器(33)，三者可以 单独安置其一，可以选择任意二者安置，也可以三者都安置。其特征为，保温储水器(3)内 有一个隔热阀(31)，一个增压泵(3 和一个扰拌混和器(33)。图10即为本发明的同时带有隔热阀、增压泵和扰拌混和器的保温储水器示意图。
权利要求
1.一种即开即热的节水节能型热水器系统，由冷水管路⑴、热水器(2)、热水管路⑷ 和热水终端( 组成，其特征为，系统中还包括一台或多台保温储水器(3)，保温储水器(3) 根据热水器( 和热水管路中的冷剩水量和出水速度设计容量，安装在热水终端(5) 附近，由电加热器维持水温，以保证能利用上一次用热水时储存在保温储水器(3)中的热 水，在下一次使用热水时能达到即开即热的使用效果。
2.权利要求1所述的即开即热的节水节能型热水器系统，由冷水管路(1)、热水器(2)、 保温储水器(3)、热水管路(4)和热水终端( 组成，其特征为，热水器( 为燃气热水器， 且有一个保温储水器( 安装在热水器O)内或其下端。
3.权利要求1所述的即开即热的节水节能型热水器系统，系统由冷水管路(1)、太阳能 热水器议)、热水管路(4)和热水终端( 组成，其特征为，系统中还包括一台或多台有 较大容量和较大功率的保温储水器(3‘)，这些保温储水器(3')受太阳能热水器O') 中的水温传感器0 控制，一旦太阳能热水器中水温太低，保温储水器(3')由单纯保温 升级为补充加热功能，以弥补太阳能加热能量的不足。
4.权利要求1所述的即开即热的节水节能型热水器系统，由冷水管路(1)、热水器(2)、 保温储水器(3)、热水管路(4)和热水终端( 组成，其特征为，保温储水器C3)的出水管在 保温储水器C3)的下端，其进水管可以在保温储水器C3)的上端或下端，进水管口可以根据 需要安置在保温储水器(3)内的上、中、下水层位置。
5.权利要求4所述的即开即热的节水节能型热水器系统，由冷水管路(1)、热水器(2)、 保温储水器(3)、热水管路(4)和热水终端( 组成，其特征为，保温储水器(3)的出水管 在保温储水器C3)的下端，但其开口在保温储水器C3)的上端，其进水管可以在保温储水器 (3)的上端或下端，进水管口可以根据需要安置在保温储水器(3)内的上、中、下水层位置。
6.权利要求1所述的即开即热的节水节能型热水器系统，由冷水管路(1)、热水器(2)、 保温储水器(3)、热水管路(4)和热水终端( 组成，其特征为，保温储水器C3)的出水管在 保温储水器C3)的上端，其进水管可以在保温储水器C3)的下端或上端，进水管的出口可以 根据需要安置在保温储水器(3)内的上、中、下水层位置。
7.权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的即开即热的节水节能型热水器系统，由 冷水管路(1)、热水器O)、保温储水器(3)、热水管路(4)和热水终端( 组成，其特征为， 保温储水器(3)的出水管在保温储水器(3)的上端，在该处还有一个隔热阀(31)，隔热阀 (31)由一段隔热管道和比重比水大的隔热活阀组成，均为绝热材料或不导热材料，隔热阀 (31)既能使热水无隔断流出，在无热水流出时，又能阻止热量向热水终端(5)散发。
8.权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的即开即热的节水节能型热水器系统，由 冷水管路(1)、热水器O)、保温储水器(3)、热水管路(4)和热水终端( 组成，其特征为， 保温储水器⑶的出水管在保温储水器⑶的下端，在该处还有一个隔热阀(31)，隔热阀 (31)由一段隔热管道和比重比水小的隔热活阀组成，均为绝热材料或不导热材料，隔热阀 (31)既能使热水无隔断流出，在无热水流出时，又能阻止热量向热水终端(5)散发。
9.权利要求7或权利要求8所述的即开即热的节水节能型热水器系统，由冷水管路 (1)、热水器O)、保温储水器(3)、热水管路(4)和热水终端( 组成，其特征为，保温储水 器(3)的进水口端还有一个增压泵(32)，增压泵(3 受安装在保温储水器C3)的压力或流 量传感器控制，传感器通过电控器或电子控制器在热水终端开启、热水流动时自动开启增压泵(32)，在热水终端关闭、热水停止流动时自动关闭增压泵(32)。
10.权利要求7或权利要求8所述的即开即热的节水节能型热水器系统，由冷水管路(1)、热水器O)、保温储水器(3)、热水管路(4)和热水终端( 组成，其特征为，保温储水 器(3)内有一个扰拌混和器(33)，扰拌混和器(3 可以在热水流动时自动开启，可以按 一定时间间隔自动开启，也可以兼顾热水流动和时间间隔自动开启，以减少保温储水器⑶ 中水温分层现象，增加剩冷水与热水的混和速度，以得到稳定的热水水温。
11.权利要求1所述的即开即热的节水节能型热水器系统，由冷水管路(1)、热水器 O)、保温储水器(3)、热水管路(4)和热水终端( 组成，其特征为，保温储水器C3)内有一 个隔热阀(31)和一个增压泵(32)。
12.权利要求1所述的即开即热的节水节能型热水器系统，由冷水管路(1)、热水器(2)、保温储水器C3)、热水管路(4)和热水终端( 组成，其特征为，保温储水器C3)内有一 个隔热阀(31)，一个增压泵(3 和一个扰拌混和器(33)。
全文摘要
一种即开即热的节水节能型热水器系统，由冷水管路(1)、热水器(2)、保温储水器(3)、热水管路(4)和热水终端(5)组成，本系统采用一种新的解决管路中剩冷水的思路，解决了剩冷水空放浪费的问题，达到即开即热的理想使用效果，具有省水、省能、省时、省心、方便、舒适的特点，且比现有其它解决剩冷水问题的系统，例如大功率电加热龙头或增加辅助管道将剩冷水循环利用方案更简单合理和方便经济，本系统实际上将使用热水的舒适性提高了一个档次，适用于电热水器、燃气热水器或太阳能热水器或者它们的复合系统，也适合新装热水器系统，或者对老系统性能的改善提高。
文档编号F24D17/00GK102141265SQ20101010478
公开日2011年8月3日 申请日期2010年2月3日 优先权日2010年2月3日
发明者於岳亮 申请人:上海腾舟船舶修理有限公司, 於岳亮