水循环模块及采用该水循环模块的热水系统的制作方法

本发明涉及热水系统领域，具体涉及一种适用于家用热水系统的水循环模块。

背景技术：

使用家用热水设备，如燃气热水器时，打开热水龙头往往需要等待较长时间才会流出热水。这是因为，一方面，在设备内和设备外的水流管路中存有大量的冷水，这些冷水必须先排掉才会有热水出来；另一方面，燃气热水器启动时并不会马上点火加热，通常出于安全考虑，燃气热水器内部的风机必须对燃烧室和排烟管进行前清扫，确保燃烧室和排烟管内被新鲜的空气替换完毕后才可以点火，这段时间也会放掉大量的冷水。显然，大量排放的冷水造成了水资源的浪费，另外，也会给用户造成比较差的使用体验，例如，在寒冷的冬天洗澡时，用户不得不等待一段时间才能用上热水。

申请人之一在先申请并公开的发明专利申请公告CN 105299875 A披露了一种具有预热功能的燃气热水设备。该燃气热水设备内设有用于预热的水泵和水罐，从而在用户使用前可以预热管路中的冷水，如此当用户打开热水龙头时就能即时提供热水，进而提高了用户的体验。然而，这种预热方式需要在热水龙头和热水器之间设置回水管，对于用户家里已经完成装修而没有预留回水管的，这种预热方式显然就无法适用。

现有技术中也有通过在一用水点的混水阀处并联一段回水管路来实现预热水循环，如中国实用新型专利公告CN 205332549 U所示，当该用水点无用水需求时，从热水器出来的热水，经热水管路、回水管路、和冷水管路后返回热水器，从而预热循环管路中的冷水。由于这种方式不需要在用水点和热水器之间布置很长的回水管，从而可适用于已完成装修的用户家。然而，现有用户家里往往有多于两路的用水管路，比如说有两个卫生间，而多个用水管路是由同一个热水设备供应热水的，多个用水管路之间通过并联方式排布，显然，上述预热方式无法实现对每一路预热水循环的单独控制。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种水循环模块，其能够安装在热水系统中以建立预热水循环，并能实现对该预热水循的单独控制。

本发明的目的还在于提供一种采用上述水循环模块的热水系统。

为实现上述发明目的之一，本发明提供一种水循环模块，其适用于安装在一热水系统中。热水系统包括热水设备，与热水设备的进水口连通的冷水管路、以及与热水设备的出水口连通的热水管路。水循环模块设置在热水设备的外部、并连接在热水管路和冷水管路之间，从而可选择性地连通热水管路和冷水管路以在其与热水设备间建立循环水路，并进而加热该循环水路中的冷水。该水循环模块包括主水路、与主水路关联设置以检测主水路中水温的温度检测装置、以及设置在主水路中的水泵。其中水泵根据温度检测装置测得的水温可被控制地启动或停止。

作为本发明的进一步改进，该水循环模块还包括与温度检测装置和水泵电性连接的控制器，该控制器根据温度检测装置测得的水温控制水泵的启动或停止。

作为本发明的进一步改进，当温度检测装置测得的水温小于第一温度阈值时，控制器启动水泵工作；当温度检测装置测得的水温大于或等于高于第一温度阈值的第二温度阈值时，控制器停止水泵工作。

作为本发明的进一步改进，该水循环模块还包括第一分水路、第二分水路、以及设置在主水路和第一、二分水路之间的三通阀；控制器与三通阀通信以控制该三通阀选择性地使主水路和第一、二分水路中的任意两路连通。

作为本发明的进一步改进，第一分水路上还设置有流量传感器，控制器与该流量传感器电性连接，以在该流量传感器检测到第一分水路中有水流通过时停止水泵工作。

作为本发明的进一步改进，该水循环模块还包括与第一分水路连接的电加热热水设备。

作为本发明的进一步改进，该水循环模块还包括设置在主水路上的单向阀。

为实现上述另一发明目的，本发明还提供一种热水系统，其包括热水设备、冷水管路与热水管路、至少一个第一混水阀、以及水循环模块。其中，热水设备具有进水口和出水口；冷水管路与热水设备的进水口连通，热水管路与热水设备的出水口连通；所述至少一个第一混水阀与冷水管路和热水管路连通。水循环模块设置于所述至少一个第一混水阀的下游，并连接在热水管路和冷水管路之间。该水循环模块包括主水路、与主水路关联设置以检测主水路中水温的温度检测装置、以及设置在主水路中的水泵。水泵根据温度检测装置测得的水温可被控制地启动或停止，从而选择性地连通热水管路和冷水管路以形成循环水路。

作为本发明的进一步改进，水循环模块还包括与温度检测装置和水泵电性连接的控制器，该控制器根据温度检测装置测得的水温控制水泵的启动或停止。

作为本发明的进一步改进，该系统还包括沿热水管路和/或冷水管路，相比所述至少一个第一混水阀距离热水设备更远的第二混水阀。

作为本发明的进一步改进，第二混水阀与热水管路和冷水管路连通，水循环模块与第二混水阀并联设置。

作为本发明的进一步改进，该系统还包括电加热热水设备；第二混水阀一端与冷水管路连通，另一端则与电加热热水设备的热水出口连通。

作为本发明的进一步改进，水循环模块还包括与电加热热水设备的冷水进口连接的第一分水路、与冷水管路连接的第二分水路、以及设置在主水路和第一、二分水路之间的三通阀；控制器与三通阀通信以控制三通阀选择性地使主水路和第一、二分水路中的任意两路连通。

作为本发明的进一步改进，第一分水路上还设置有流量传感器，控制器与流量传感器电性连接，以在流量传感器检测到第一分水路中有水流通过时停止水泵工作。

作为本发明的进一步改进，电加热热水设备设置在水循环模块内。

作为本发明的进一步改进，该系统还包括与水循环模块的控制器电性连接的触点开关。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：水循环模块中设置了温度传感器和水泵，且水泵能够根据温度检测装置测得的水温可被控制地启动或停止，从而在所处的用水管路中建立预热水循环，并可实现对该预热水循的单独控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A和1B是本发明的热水系统在第一实施方式中的工作原理示意图；图1A中热水系统处于正常用水模式，水循环模块不工作；图1B中热水系统处于预热模式，水循环模块处于工作中；

图2A至2C是本发明的热水系统在第二实施方式中的工作原理示意图，图2A中热水系统处于正常用水模式，水循环模块不工作；图2B中热水系统处于预热模式，水循环模块处于工作中；图2C所示的热水系统中，水循环模块中的电加热热水设备处于工作中，而水泵停止工作；

图3与图2类似，其中电加热热水设备设置在水循环模块外部；

图4是图2所示的包含水循环模块的用水管路经并联后形成的热水系统的工作原理示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明的热水系统适于家庭应用，可用于提供生活热水和/或供暖。该热水系统包含一热水设备，该热水设备可以是以可燃气体为燃料的燃气热水设备，或是采用电加热棒供热的电热水器、当然还可以是太阳能热水器或热泵等。燃气热水设备是通过燃烧可燃气体来加热生活用水以满足用户的生活需求，如提供生活热水的燃气热水器、或可同时提供生活热水和供暖需求的燃气锅炉等。以下实施方式中将以燃气热水器为例对发明内容做详细说明。

如图1A和图1B所示的第一实施方式的热水系统100中，标号10所指示的是一燃气热水器。燃气热水器通常包括外壳，以及收容在外壳内的燃烧器和热交换器。燃气热水器10进行正常的加热工作时，燃烧器点燃燃气和空气的混合气体，混合气体在位于燃烧器和热交换器之间的燃烧室内燃烧。燃烧生成的高温烟气在风机驱动下通过热交换器，并被盘绕在热交换器壳体外部的水管内的水流吸收而生成热水。燃气热水器10的底部设有一进水口11和一出水口12。从自来水管道30进入的冷水通过水管31和进水口11进入燃气热水器10内，经加热后的热水通过出水口12排出。由于燃气热水器的构造和工作原理为本领域技术人员所熟知，所以申请人在此不再予以赘述。

热水系统100包括与自来水管道30连通、并通过水管31与燃气热水器的进水口11连通的冷水管路32，以及与燃气热水器的出水口12连通的热水管路33。上述热水管路主要是指在燃气热水器10工作时供输出热水器的热水流动，而当热水器不工作时，在热水管路中留存的水会逐步冷却至室温，此时与冷水管路32中的水温相同。热水系统100还包括若干用水点，每一用水点的混水阀的两端分别与热水管路33和冷水管路32连通。如图1A所示，燃气热水器10处于正常的工作模式时，经加热的热水通过出水口12流出，而后经由热水管路33、水管331、332流至混水阀；与此同时，来自与自来水管道30的冷水经过冷水管路32、水管321、322流动至混水阀；从而经混水阀混合得到适宜温度的可供用户使用的热水。本实施方式中，这些用水点通常布置于同一地点，比如同一卫生间或同一厨房间内。以卫生间为例，用水点可以是供洗澡的淋浴龙头、供洗漱的台盆龙头、或是冲水马桶等。本实施方式中，热水系统100包括连接在热水管路33和冷水管路32之间的一水循环模块40，优选地，该水循环模块40设置在距离燃气热水器10最远的用水点处。由于水循环模块40可以连通热水管路33和冷水管路32，使用水点未用水时，燃气热水器10可以工作以预热冷、热水管路32、33中的冷水，所以，将水循环模块设置在距离燃气热水器10最远处有助于使冷、热水管路32、33中所有留存的冷水得到均一地预热，从而位于其上游的用水点一打开龙头就能即时享用到热水。由此，上述若干用水点的混水阀在沿冷、热水管路32、33上，可分为距离燃气热水器10较近的第一混水阀21、和距离燃气热水器10较远的第二混水阀22。在本实施方式中，第二混水阀22距离燃气热水器10最远，通常是台盆龙头。该水循环模块40可以安装在台盆的下方，如有台盆柜的可以安装在台盆柜里，这样对于已经完成整体装修的用户家里而言，就不会显得很突兀。当然，在其他实施方式中，如果最远的用水点无热水的使用需求，如普通的抽水马桶，或已安装有小厨宝等小型即热式热水器，这种情况下，与水循环模块40临近的第二混水阀22并不一定是热水系统中距离热水器最远的用水点，当然，通常在第二混水阀22的上游至少有一个第一混水阀21。

本实施方式中，水循环模块40设置在第一混水阀21的下游，并与第二混水阀22并联设置。水循环模块40包括一主水路41、与主水路关联设置以检测主水路中水温的温度检测装置42、以及设置在主水路中的水泵44。水循环模块40可以具有一外壳，主水路41可以由设置在外壳内的水管定义，该水管可以通过管接头连接到冷、热水管路32、33上。温度检测装置42可以是一热敏电阻，如负温度系数(Negative Temperature Coefficient，NTC)热敏电阻，其可设置在主水路41中，通过阻值来反映温度值。水泵44可以是常规的循环泵。优选地，在主水路41中还可以设置一单向阀43以限定水流沿特定方向流动。本实施方式中，水循环模块40还包括一控制器45。该控制器45可设置在水循环模块40的外壳内，其可以是由若干电子元件按照一定布线方式连接而成的逻辑控制电路；也可以是存储有程序指令的微控制器(MCU)；或者是具有专有用途的集成芯片，如现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)等。控制器45可以通过导线与温度检测装置42和水泵44电性连接。

如图1B所示，当热水系统100工作在预热模式时，在水循环模块40中，控制器45通过温度检测装置42获取主水路41中的水温；当获取的水温小于第一温度阈值时，表明冷、热水管路32、33内的水温过低，则控制器启动水泵44工作。该第一温度阈值可以根据用户个人的体感来设定成能够接受的舒适使用温度，如30℃。热水管路33中的水被泵入水循环模块40中，且经主水路41流出模块并进入冷水管路32中，而后经水管31和进水口11进入燃气热水器内加热，随后经出水口12流出至热水管路33内，如此循环往复来加热循环管路中的水。与此同时，控制器45不断地通过温度检测装置42获取主水路41中的水温，当得到的水温大于或等于高于第一温度阈值的第二温度阈值时，控制器45停止水泵44工作。由于在预热模式时，冷、热水管路32、33中的水都是热水，如果此时用户正好打开龙头，则从龙头流出的也是同样水温的热水，所以第二温度阈值不宜设置地过高，因为可能会烫伤用户。本实施方式中，第二温度阈值为35℃。

图2A至2C所示的是本发明的热水系统200的第二实施方式，与第一实施方式的热水系统100的主要区别在于，水循环模块50内还设置有一电加热热水设备56。该电加热热水设备56可以是小型即热式电热水器，也可以是包含水罐的小型储水式电热水器。本实施方式中，第二混水阀22为沿冷水管路32上、距离燃气热水器10最远的一用水点，该电加热热水设备56用于提供该热水点的热水，从而无需燃气热水器10来供应热水。电加热热水设备56具有冷水入口561和热水出口562。

如图2A所示，水循环模块50设置在第一混水阀21的下游，并连接在冷、热水管路32、33之间。第二混水阀22一端与冷水管路32通过水管322连通，另一端则与电加热热水设备的热水出口562通过水管342连通。本实施方式中，水循环模块50内同样包括主水路51，设置在主水路51上的温度检测装置52、单向阀53、水泵54，以及与温度检测装置52和水泵54电性连接的控制器55。此外，水循环模块50还包括与电加热热水设备的冷水进口561连接的第一分水路、与冷水管路32连接的第二分水路341、以及设置在主水路51和第一、二分水路之间的三通阀58。控制器55与三通阀58通信，如采用有线电连接的方式以控制三通阀选择性地使主水路和第一、二分水路中的任意两路连通。第一分水路上还设置有流量传感器57。控制器55与该流量传感器57电性连接，以在流量传感器57检测到第一分水路中有水流通过时停止水泵54工作。优选地，该热水系统200还包括与控制器55电性连接的一触点开关59。该触点开关59可以安装在墙上，用于供用户人为地触发预热模式。当然，本领域技术人员可轻易想到的是，该触点开关也可以集成在燃气热水器的遥控器中，通过无线通信方式来触发预热模式。此外，预热模式的触发开启还可以通过设置水循环模块50中的一定时器实现，或者通过用户手机上的特定应用来实现。

如图2B所示，当热水系统200工作在预热模式时、且水泵54处于工作中，由于各用水点的混水阀均未开启，热水管路33中的水进入水循环模块50内，并依次通过主水路51和第二分水路341流出模块，而后经冷水管路32、水管31流入燃气热水器10加热，加热后的水流出至热水管路33中。如此循环往复，直到循环管路中的水温达到第二温度阈值。显然，本实施方式中循环管路中预热的水主要用于供第一混水阀21的用水点使用。

如图2C所示，当第二混水阀22的用水点有热水供应需求时，冷水管路32中的冷水分成两路，一路直接供应至第二混水阀22，另一路则经过第二分水路341、第一分水路进入电加热热水设备56，而后加热后的热水通过水管342供应至第二混水阀22，从而经第二混水阀混水后得到适宜温度的热水以供用户使用。与此同时，设置在第一分水路上的流量传感器57检测到有水流通过时，控制器55会获得来自于流量传感器57的表征水流通过的信号，随后控制器55控制水泵54停止工作。

图3所示的是热水系统300的第三实施方式，其与图2所示的热水系统200的区别仅在于，电加热热水设备16位于水循环模块60外，也就是说水循环模块60不包含电加热热水设备16。这种情况主要适用于用户家里在台盆龙头附近已安装有小厨宝等小型即热式电热水器，而显然图2中的水循环模块显然无法应用于该等情形。

图4所示的是当用户家中存在并联的多路用水管路，而该多路用水管路采用同一个热水设备供应热水时，通过在每一路用水管路中设置水循环模块，可实现该路用水管路中预热水循环的单独控制。图4所示的热水系统中采用的是本发明第二实施方式中的水循环模块，当然，上述揭示的其他水循环模块均可应用与该热水系统中。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。