一种智能热水循环系统的制作方法

本实用新型涉及一种热水系统，尤其是一种即开即热的热水循环系统，同时给出控制方法，属于热水器技术领域。

背景技术：

采暖-热水两用燃气炉在使用时存在如下问题：1)管路较长时，需等待放掉管道中的冷水才能放到热水；2)打开热水龙头就会启动机器，产生运行噪音，且影响寿命；3)冬季采暖时，放热水会立即打断采暖，影响供暖舒适度。

为了解决上述现有技术存在的问题，目前工程实现即开即热主要采取了以下两种方法：一是热水缓冲法，即在面盆下方等处安装保温水箱，冷水进入水箱与高温水混合缓冲后供用户使用，此法在管路较长时需要大体积水箱，安装空间受限，且需在每个面盆之类的设施处都安装保温水箱才能确保相应龙头即开即热，无法避免燃气机频繁启停；二是循环加热法，即借助泵将热水管中的残留冷水送至热水器加热后再供给用户使用，此法不能解决忽冷忽热和燃气机频繁启停的问题；三是水箱循环缓冲加热法，在燃气热水器与用水终端之间设置储水罐，当使用少量热水时，不必启动热水器加热，由储水罐提供热水，降低热水器的即热功率压力，通过加热水泵在储水罐和燃气热水器之间循环加热水箱，然后通过管路循环水泵将储水罐中的热水循环至用水终端，使用水终端即开即热，此法水箱作为循环热源，循环管长受水箱容积限制，当水箱容积设计偏小时，一次循环不能达到管路循环加热要求，需要将水箱加热后才能再次循环加热管路，循环周期较长，若水箱设计容量偏大则占据安装空间较大。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，提出一种适用于各种户型和热水管长，可以实现各用水点均即开即热，短时放水不会频繁启停机器加热和打断采暖的智能热水循环系统，并且给出其控制方法。

为了达到上述目的，本实用新型智能热水循环系统的总体技术方案为：包括构成供暖回路的采暖热水两用燃气炉和具有向用水点供热水的电热水箱；还包括由所述水箱经切换阀和所述两用燃气炉后与热水管路连通的补热循环管路，以及由热水管路经循环泵返回所述水箱的直热循环管路；

所述智能热水循环系统至少具有燃气加热(即循环加热)为主和电加热(即水箱加热)为主两种管路运行状态：

当水箱达到预定水温或少量用水时，切换阀阻断补热管路，构成直热循环管路的热水循环或向用水点供水的直热供水通路；

当水箱低于预定水温或大量用水时，切换阀开启补热管路，构成补热循环管路热水循环或向用水点供水的补热供水通路。

本实用新型智能热水循环系统的基本技术方案为：包括采暖热水两用燃气炉和热水循环装置；所述两用燃气炉具有与供暖管路构成采暖循环的供暖出口和供暖回口以及温低进口和温高出口；所述热水循环装置内含水箱并具有低温进口、循环出口、循环进口、循环回水口以及高温出口；所述水箱具有循环口、出水口、冷水口并装有电热装置和水箱温度传感器；所述水箱的冷水口经流量计且通过低温进口接冷水源；所述水箱的出水口通过电动三通阀的第二接口和其第一接口、再通过三通的接口之二和其接口之一经高温出口后通过热水管接用水点；邻近用水点的热水管分支出的回水管经所述循环回水口后通过管路温度传感器和循环泵接所述水箱的循环口；所述电动三通阀的第三接口经所述循环出口接所述两用燃气炉的温低进口，所述两用燃气炉的温高出口经所述循环进口接三通的接口之三；所述水箱温度传感器、管路温度传感器以及流量传感器的信号输出端接控制电路中智能控制器件的对应信号输入端，所述智能控制器件的相应控制输出端分别接电动三通阀、循环泵以及电热装置的受控端。

这样只要适当控制电动三通阀的通路切换以及循环泵的启停，可以通过智能化控制实现各用水点即开即热，具有成本经济、便于管路改造以及短时放水不会引起频繁启停、兼顾采暖等诸多显著优点。例如优选的：当用户少量放水时，只要控制电动三通阀的第一和第二接口导通，就可实现冷水源由低温进口接进水口→水箱→出水口→电动三通阀的第二接口和第一接口→三通接口之二和之一→高温出口→通过热水管接用水点，由水箱供用户热水使用。当用户大量用水时，只要控制电动三通阀的第二和第三接口导通，就可以实现冷水源由低温进口接进水口→水箱→出水口→电动三通阀的第二接口和第三接口→循环出口→低温进口→冷水由壁挂炉加热成热水→高温出口→循环进口→三通接口之三和之一→高温出口→通过热水管接用水点，冷水通过壁挂炉加热后供用户使用。而当用户不放水时，可以选择以水箱电热为热源循环加热管路，形成水箱出水口→电动三通阀的第二接口和第一接口→三通接口之二和之一→高温出口→热水管→分支出的回水管→循环回水口→循环泵→水箱循环口的水管加热循环管路；或以采暖热水两用燃气炉为热源循环加热管路，形成水箱出水口电动三通阀的第二接口和第三接口→循环出口→低温进口→冷水由壁挂炉加热成热水→高温出口→循环进口→三通接口之三和之一→高温出口→热水管→分支出的回水管→循环回水口→循环泵→水箱循环口的水箱和水管同时加热循环回路。结果使各用水点实现即开即热，且短时放水不会频繁启停机器加热、不会妨碍采暖。

实际运行时，所述智能控制器件的基本控制按以下步骤进行：

第一步、接收水箱温度传感器、管路温度传感器和流量传感器的探测信号；

第二步、判断流量传感器的瞬时流量信号是否小于设定值，若判断为是则判定为静态，进行第八步；若判断为否则判定动态放水，进行下一步；

第三步、判断放水初始预定时间间隔的总流量是否大于设定值、或水箱温度传感器探测的温度信号下降速率是否大于预定速率、或水箱温度传感器探测的温度信号是否低于设定值；如判断结果为是则判定为大量用水，进入第五步；如判断结果为否则判定为少量用水，进入下一步；

第四步、电动三通阀第一接口和第二接口导通，之后进行第六步；

第五步、电动三通阀第二接口和第三接口导通；之后进行下一步；

第六步、判断流量传感器传来的瞬时流量信号是否小于设定值，如判断为否则返回第三步；如判断为是则进行下一步；

第七步、电动三通阀第一接口和第二接口导通，返回第一步；

第八步、判断所选循环加热管路的主热源为电热或采暖热水两用燃气炉，当判断主热源为电热时，则先、后控制水箱加热和管路循环加热；当判断主热源为采暖热水两用燃气炉时，则直接控制管路循环加热；之后返回第一步。

本实用新型进一步的完善是,在判定为静态后的控制过程中,实时监测流量传感器,当瞬时流量信号大于设定值时，切换至动态放水控制步骤。

本实用新型更进一步的完善是：所述先、后控制水箱加热和管路循环加热优选步骤为：

步骤一、判断水箱温度传感器探测的温度信号是否低于设定值，如判断为否则进行步骤五；如判断为是进行下一步；

步骤二、开启水箱电热装置，之后进行下一步；

步骤三、判断水箱温度传感器探测的温度信号是否高于设定值与第一预定值之和，如判断为否则返回上一步；如判断为是则进行下一步；

步骤四、关闭电热装置，之后进行下一步；

步骤五、判断管路温度传感器探测的温度信号是否低于设定值，如判断为否则返回到第一步；如判断为是则进行下一步；

步骤六、电动三通阀第一和第二接口导通，循环泵启动；之后进行下一步；

步骤七、判断水箱温度传感器探测的温度信号是否低于设定值，如判断为是则进行步骤九；如判断为否则进行下一步骤；

步骤八、判断管路温度传感器探测的温度信号是否高于设定值与第二预定值之和，如判断为否则返回步骤六；如判断为是进行步骤十一；

步骤九、电动三通阀第二和第三接口导通；之后进行下一步；

步骤十、判断管路温度传感器探测的温度信号是否高于设定值与第二预定值之和，如判断为否则返回上一步骤；如判断为是则进行下一步骤；

步骤十一、关闭循环泵，电动三通阀第一和第二接口导通，之后返回到第一步。

本实用新型更进一步的完善是，直接控制管路循环加热的优选步骤如下：

分步一、判断管路温度传感器探测的温度信号是否低于设定值，如判断为否则返回到第一步；如判断为是则进行下一分步；

分步二、电动三通阀第二和第三接口导通，循环泵启动；之后进行下一步；

分步三、判断管路温度传感器探测的温度信号是否高于设定值与第二预定值之和，如判断为否则返回上一分步；如判断为是进行下一分步；

分步四、关闭循环泵，电动三通阀第一和第二接口导通，之后返回到第一步。

由于放水过程中，当智能控制器件判断用户需求少量热水时，将控制使冷水全部通入水箱，由水箱中的热水直接供用户使用，从而避免燃气两用燃气炉频繁启动；当判断用户需求大量热水时，将控制使冷水通入燃气两用燃气炉加热后供用户使用，满足持续热水需求；因此在确保即开即热的同时，有效避免了短时放水引起的频繁启停机器和打断采暖。此外，用户可以根据不同需求选择以壁挂炉为主热源或者以电热为主热源进行管路循环加热。当以电热为主热源加热循环管路时，管路较短时水箱电热能满足管路循环要求；当管路较长管路尚未完成循环而水箱温度降低至设定温度时，转为采暖热水两用燃气炉为主热源进行加热，从而合理满足不同户型、不同管长的循环加热要求。

优选的：温度传感器探测的温度信号下降速率30s—45s温降2-3℃，第一预定值范围为5-10℃，第二预定值范围为3-5℃。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的系统构成结构示意图。

图2是图1实施例的基本控制过程流程图。

图3是图1实施例的直接控制管路循环加热流程图。

图4是图1实施例的水箱加热和管路循环加热控制流程图。

图5是图1实施例的控制电路原理图。

图6是图1实施例的直热循环管路状态示意图。

图7是图1实施例的直热放水管路状态示意图。

图8是图1实施例的补热循环管路状态示意图。

图9是图1实施例的补热放水管路状态示意图。

具体实施方式

本实施例的智能热水循环系统如图1所示，包括壁挂式采暖热水壁挂炉A (简称壁挂炉)和热水循环装置R(此热水循环装置不仅能与壁挂炉匹配使用，而且能与燃气热水器匹配使用，同样能达到即开即热的需求。壁挂炉A具有与供暖管路G构成采暖循环的供暖出口和供暖回口以及温低进口A-1和温高出口 A-2。热水循环装置R内含水箱1，并具有低温进口6、循环出口7、循环进口8、循环回水口9以及高温出口10。水箱1具有循环口1-3、出水口1-2、冷水口 1-1并装有电热装置h和水箱温度传感器T2。

水箱1的冷水口1-1经流量计FL且通过低温进口6接自来水冷水源。水箱 1的出水口1-2通过电动三通阀的第二接口3-B和其第一接口3-A、再通过三通的接口之二4-2和其接口之一4-1经高温出口10后、通过热水管路H接用水点；而邻近用水点的热水管路H分支出的回水管F经循环回水口9后通过管路温度传感器T1、单向阀和循环泵5接水箱1的循环口1-3。该单向阀的作用是确保热水管和回水管的水流方向与循环泵正向循环一致，因此实际上可处于热水管路H和循环管路F的任何位置。电动三通阀的第三接口3-C经循环出口7接壁挂炉A的温低进口A-1，壁挂炉A的温高出口经循环进口8接三通的接口之三 4-3。

这样实质上构成由水箱1经作为切换阀的电动三通阀和壁挂炉A后与热水管路H连通的补热循环管路，以及由热水管路H、循环管路F经循环泵5返回水箱1的直热循环管路，通过对电动三通阀的切换控制，即可实现燃气加热为主和电加热为主两种管路运行状态。当水箱1达到预定水温或少量用水时，控制切换电动三通阀阻断补热管路，构成图6和图7所示直热循环管路的热水循环或向用水点供水的直热供水通路(加粗线)。当水箱低于预定水温或大量用水时，切换电动三通阀开启补热管路，构构成图8和图9所示补热循环管路热水循环或向用水点供水的补热供水通路(加粗线)。

实际上，本实施例的水箱温度传感器T2、管路温度传感器T1以及流量传感器FL的信号输出端接图5所示控制电路中智能控制器件D1芯片的对应信号输入端，智能控制器件D1芯片的相应控制输出端分别接电动三通阀、循环泵以及电热装置的受控端。因此上述管路状态的切换控制实现了智能化。

具体而言，本实施例图5所示的控制电路包括主要以智能器件——D1芯片构成的控制模块，其信号相应输入端接外接温度传感器T1、T2和流量传感器FL 构成的模块，其控制输出端接循环泵、电热装置和电动三通阀的受控模块，以及电源模块和显示板通讯模块。鉴于控制电路原理图的具体连接及信号传输关系等，容易根据现有技术和技术方案加以理解，故不详述。

实际运行时，智能控制器件的基本控制如图2所示，按以下步骤进行：

第一步、接收水箱温度传感器T2、管路温度传感器T1和流量传感器FL的探测信号；

第二步、判断流量传感器的瞬时流量信号FL是否小于设定值FLs，若判断为是则判定为静态，进行第八步；若判断为否则判定动态放水，进行下一步；

第三步、判断放水初始预定时间间隔的总流量AFL是否大于设定值AFLs、或水箱温度传感器探测的温度信号T2下降速率是否大于预定速率45秒内下降2 ℃以上、或水箱温度传感器探测的温度信号T2是否低于设定值T2s；如判断结果为是则判定为大量用水，进入第五步；如判断结果为否则判定为少量用水，进入下一步；

第四步、电动三通阀第一接口和第二接口导通，冷水源由低温进口接进水口→水箱→出水口→电动三通阀的第二接口和第一接口→三通接口之二和之一→高温出口→通过热水管接用水点，由水箱供用户热水使用，之后进行第六步；

第五步、电动三通阀第一接口3-B和第三接口3-C导通，就可以实现冷水源由低温进口6接进水口1-1→水箱→出水口1-2→电动三通阀的第二接口3-B 和第三接口3-C→循环出口7→温低进口A-1→冷水由壁挂炉加热成热水→温高出口A-2→循环进口8→三通接口之三4-3和之一4-1→高温出口10→通过热水管路H接用水点，冷水通过壁挂炉加热后供用户使用；之后进行下一步；

第六步、判断流量传感器传来的瞬时流量信号FL是否小于设定值FLs，如判断为否则返回第三步；如判断为是则进行下一步；

第七步、电动三通阀第一接口和第二接口导通，返回第一步；

第八步、判断所选循环加热管路的主热源为电热或采暖热水壁挂炉，当判断主热源为电热时，则先、后控制水箱加热和管路循环加热；当判断主热源为采暖热水壁挂炉时，则直接控制管路循环加热；之后返回第一步。

在判定为静态后的控制过程中,实时监测流量传感器,当瞬时流量信号大于设定值时，切换至动态放水控制。

以上基本控制步骤中的先、后控制水箱加热和管路循环加热如图4所示，具体步骤为：

步骤一、判断水箱温度传感器探测的温度信号T2是否低于设定值T2s，如判断为否则进行步骤五(控制进行管路循环加热)；如判断为是进行下一步；

步骤二、开启水箱电热装置，之后进行下一步；

步骤三、判断水箱温度传感器探测的温度信号T2是否高于设定值T2s与第一预定值5℃之和，如判断为否则返回上一步；如判断为是则进行下一步；

步骤四、关闭电热装置，之后进行下一步；

步骤五、判断管路温度传感器探测的温度信号T1是否低于设定值T1s，如判断为否则返回到第一步；如判断为是则进行下一步；

步骤六、电动三通阀第一接口3-A和第二接口3-B导通，循环泵5启动，形成水箱出水口1-2→电动三通阀的第二接口3-B和第一接口3-A→三通接口之二4-2和之一4-1→高温出口10→热水管路H→分支出的回水管F→循环回水口 9→循环泵5→水箱循环口1-3的以水箱为热源的管路加热循环；之后进行下一步；

步骤七、判断水箱温度传感器探测的温度信号T2是否低于设定值T2s，如判断为是则进行步骤九；如判断为否则进行下一步骤；

步骤八、判断管路温度传感器探测的温度信号T1是否高于设定值T1与第二预定值3℃之和，如判断为否则返回步骤六；如判断为是进行步骤十一；

步骤九、电动三通阀第一接口3-B和第三接口3-C导通，形成水箱出水口1-2→电动三通阀的第二接口3-B和第一接口3-C→循环出口7→温低进口A-1 →冷水由壁挂炉加热成热水→温高出口A-2→循环进口8→三通接口之三4-3和之一4-1→高温出口10→热水管路H→分支出的回水管F→循环回水口9→循环泵5→水箱循环口1-3的以壁挂炉为热源将水箱和水管同时加热的循环回路；之后进行下一步；

步骤十、判断管路温度传感器探测的温度信号T1是否高于设定值T1与第二预定值3℃之和，如判断为否则返回上一步骤；如判断为是则进行下一步骤；

步骤十一、关闭循环泵，电动三通阀第一和第二接口导通，之后返回到第一步。

以上基本控制步骤中的直接控制管路循环加热步骤如图3所示，包括：

分步一、判断管路温度传感器探测的温度信号T1是否低于设定值T1s，如判断为否则返回到第一步；如判断为是则进行下一分步；

分步二、电动三通阀第一接口3-B和第三接口3-C导通，循环泵启动，形成水箱出水口1-2→电动三通阀的第二接口3-B和第一接口3-C→循环出口7→温低进口A-1→冷水由壁挂炉加热成热水→温高出口A-2→循环进口8→三通接口之三4-3和之一4-1→高温出口10→热水管路H→分支出的回水管F→循环回水口9→循环泵5→水箱循环口1-3的以壁挂炉为热源将水箱和水管同时加热的循环回路；之后进行下一步；

分步三、判断管路温度传感器探测的温度信号T1是否高于设定值T1s与第二预定值3℃之和，如判断为否则返回上一分步；如判断为是进行下一分步；

分步四、关闭循环泵，电动三通阀第一接口3-A和第二接口3-B导通，之后返回到第一步。

当然，先、后控制水箱加热和管路循环加热，以及直接控制管路循环加热，都不限于上述智能控制过程，可以参照上述智能控制的思路用手控操作或其它类似方式实现。

试验证明，采用本实施例的上述控制后，不仅可靠实现了即开即热，而且短时放水不会频繁启停机器加热和打断采暖。放水时，当控制电路的智能控制器件判断用户需求少量热水时，控制使冷水全部通入水箱，由水箱中的热水供用户使用，从而避免燃气壁挂炉频繁启动；当判断用户需求大量热水时，控制使冷水通入燃气壁挂炉加热后供用户使用，满足持续恒温热水需求。

尤其是，用户可以根据不同需求选择以壁挂炉为主热源或者以电热为主热源进行管路循环加热。当以电热为主热源加热循环管路时，管路较短时水箱电热能满足管路循环要求；当管路较长管路尚未完成循环而水箱温度降低至设定温度时，转壁挂炉为主热源进行加热，采用此方案能适应不同户型不同管长的循环要求。