一种输水管路防冻控制装置的制作方法

1.本实用新型属于输水管路防冻技术领域，更具体地说，涉及一种输水管路防冻控制装置。


背景技术：

2.家用太阳能热水系统一般采用水做传热介质，在我国大部分地区的冬季使用时必须考虑到的一个问题就是管路的防冻处理。一般都会在管路外加保温层，除此之外集热系统管路的防冻措施通常有以下几个方面。
3.1.电伴热防冻：在保温层内管路外壁缠绕电热带，可随时加热防冻，是管路防冻可靠的方法，因此是国内太阳能系统最常见的冬天防冻措施；
4.2.管路循环防冻：此方法主要是通过给管路输送热水来防冻，通常采用定温循环的方法，通过在管路最不利点安装温度传感器，但该处温度低于五摄氏度时，启动循环泵循环一次，保持管路中的水不会达到冰点，但是这种方法要消耗一部分能量；
5.3.管路排空法：这种方法防冻常见于开口式太阳能热水系统，在集热器处装有排空阀。在冬季，集热系统在晚上不再集热或者不能集热的天气，管路的最不利点温度低于五摄氏度时，排空阀开启将管路中的水全部排掉，起到管路防冻的作用；
6.4.回排系统：这种系统需要在集热循环管路中设置一个储液箱，在系统不运行时保持系统管路是空的，传热介质在储液箱中储存，当系统启动时，传热介质充满这个集热系统的管路，系统循环泵停止运行，传热介质又回到储液箱中，将集热器和室外管路排空，从而保证管路不被冻结。系统的结构和运行过程，系统运行过程中集热器始终是充满的，系统一旦启动运行，通常是连续不间断；
7.5.防冻滴漏阀：采用这种方法时，在集热器系统中安装防冻滴漏阀。当阀的感温元件感测的温度达到设定温度时，防冻滴漏阀开始滴漏，防止系统冻结。但在实际使用中，比较寒冷的地区，会滴水不止，效果不是很好。
8.以即热式热水器为例，即热式热水器是一种可通过电加热体快速获取热水水流，并且能通过控制器调节加热参数，如加热功率、加热时间、加热间隔等，使水温满足用户的不同需求。其优点是即开即热，无需长时间的等待。但即热式电热水器也存在一定的安全隐患，在使用之后往往会在导水管路及加热体内的管路内残留积水，若处于温度较低的使用环境如厨房、阳台等，则在外界环境温度较低时，会导致管路及加热体中的积水结冰而造成管道冻裂损坏，从而导致热水器损坏。
9.经检索，中国发明专利：一种热水器的防冻控制方法及热水器(申请号为cn202010886360.1，申请日为2020年08月28日)，该申请案公开了一种热水器的防冻控制方法及热水器，所述热水器包括内部设有管路的加热体，热水器根据加热体的材质、管路内含水量及水温温升测算得到防冻热量，同时根据所述防冻热量确定加热体的防冻预设参数；当管路内水温过低时，热水器开启防冻，并结合外部环境温度和时间信息调节加热体的防冻预设参数，使产生的热量满足加热体的防冻需求。该实用新型提供的防冻控制方法可在
热水器的待机状态下进行，在热水器内水体温度较低时，根据环境温度和时间信息调节加热体的加热参数，以确保防冻效果；
10.中国发明专利：一种热水器及其防冻加热件的确定方法、防冻控制方法(申请号为cn202011338269.2，申请日为2020年11月25日)，该申请案公开了一种热水器及其防冻加热件的确定方法、防冻控制方法。热水器包括管道、壳体及防冻加热件，管道设置于壳体内。获取热水器的防冻加热件的热损失率；根据热损失率选择与该热损失率相对应尺寸的防冻加热件；将选择的防冻加热件设置于管道上，并位于壳体内。由于防冻加热件根据热损失率选择，且防冻加热件的尺寸与所述热损失率呈正相关关系。进而当热水器的热损失率较大时，对应选择较大尺寸的防冻加热件，以保证防冻加热件能够在克服热损耗的同时保证对管道的加热，进而保证防冻效果。且当热水器的热损耗较小时，则对应可以选择较小尺寸的防冻加热件，避免由于防冻加热件尺寸设置的过大而造成成本的增加。
11.上述方案在面临集热系统管路的防冻需求时均是采用在热水器内部管路增加一个加热体，根据环境温度和时间信息调节加热体的加热参数，在保证防冻效果的同时尽可能降低加热体的功耗损失和成本。但上述方案仍然会出现一些问题：
12.(1)采用加热体加热解冻管道的时间较长，以常见的伴热带来说，通常需要十几分钟的加热时间，造成能源浪费的同时效率较低；
13.(2)单纯采用加热体加热解冻管道的方案成本仍然较高，防冻加热件的热损失率也较高，导致成本的控制仍然不够理想。


技术实现要素：

14.1、要解决的问题
15.针对现有技术中存在的在热水器内部管路增加一个加热体虽然能够随时加热防冻、但热损失率和成本较高的问题，本实用新型提供一种输水管路防冻控制装置，采用集中式、双水箱、直接式的输水管路防冻控制装置，结合管路循环防冻和加热体加热解冻管道的方式，提高输水管路解冻效率的同时，降低成本，降低能源的浪费。
16.2、技术方案
17.本实用新型提供一种输水管路防冻控制装置，包括集热器和保温水箱，所述集热器和保温水箱之间通过储热水箱相连通，所述储热水箱的内部设有电加热装置，所述储热水箱用于分别向集热器和保温水箱提供热水。
18.其优选的技术方案为：
19.如上所述的一种输水管路防冻控制装置，所述集热器的出水端与所述储热水箱的进水端之间的连接管路上设置有循环泵p1，所述储热水箱的出水端与所述保温水箱的进水端之间的连接管路上设置有循环泵p2，所述保温水箱的出水端与用户用水管道相连通，且所述保温水箱的出水端与用户用水管道之间的连接管路上设置有循环泵p3。
20.如上所述的一种输水管路防冻控制装置，所述储热水箱的出水端和所述储热水箱的出水端均还与市政管道相连接，用于分别向所述储热水箱和所述储热水箱进行补水。
21.如上所述的一种输水管路防冻控制装置，所述储热水箱的出水端与市政管道的连接管路上设置有电磁阀dcf1，所述保温水箱的出水端与用户用水管道之间的连接管路上设置有电磁阀dcf2，所述储热水箱的出水端与市政管道的连接管路上设置有电磁阀dcf3。
22.3、有益效果
23.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
24.(1)本实用新型首先通过储热水箱内的热水打进集热器内管路，集热器内管路的冷水进入储热水箱内；或是将当前用户用水管道内的冷水打进保温水箱内，保温水箱内的热水进入用户用水管道内，利用水循环防止整个循环管路发生冻堵；而当环境温度值较低，单纯利用水循环无法避免整个循环管路发生冻堵时，再控制储热水箱中的电加热装置对储热水箱中的水进行加热，结合水循环，使得整个循环管路中的水温大于结冰的温度，保证管道内的水不会结冰，从而有效保证了种输水管路的防冻效果；
25.(2)本实用新型的输水管路防冻控制装置，一方面，采用电加热装置直接对储热水箱进行加热，能够迅速对储热水箱进行加热，效率较高；另一方面，储热水箱内的水体能够受热，从热损失的角度来说，能够避免常规现有技术中发热件与管道管壁进行热交换时产生的热量，降低能源的浪费；不仅如此，本实用新型中将管路循环防冻和加热体加热解冻的方式相结合，利用管路循环防冻降低直接采用加热体加热解冻时的工作能耗，使得整个装置的防冻成本大幅度降低。
附图说明
26.图1为本实用新型的一种输水管路防冻控制装置的组成结构示意图；
27.图2为本实用新型其中一实施例的一种输水管路防冻控制方法的流程图；
28.图中：100、集热器；200、储热水箱；300、保温水箱。
具体实施方式
29.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
32.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
34.实施例1
35.如图1所示，本实施例提供一种输水管路防冻控制装置，包括集热器100和保温水箱300，所述集热器100和保温水箱300之间通过储热水箱200相连通，所述储热水箱200的内部设有电加热装置，所述储热水箱200用于分别向集热器100和保温水箱300提供热水。本实施例中，保温水箱300还与用户用水管道相连通。当需要防冻时，通过储热水箱200向集热器100或保温水箱300提供热水，能够使得集热器100内部管道或是用户用水管道的温度得到升高，避免集热器100内部管道结冰或是用户用水管道结冰。
36.具体的，所述集热器100的出水端与所述储热水箱200的进水端之间的连接管路上设置有循环泵p1，所述储热水箱200的出水端与所述保温水箱300的进水端之间的连接管路上设置有循环泵p2，所述保温水箱300的出水端与用户用水管道相连通，且所述保温水箱300的出水端与用户用水管道之间的连接管路上设置有循环泵p3。本实施例中，循环泵p1、循环泵p2、循环泵p3主要是用于对集热器100、保温水箱300、或储热水箱200进行补水。
37.具体的，所述储热水箱200的出水端和所述储热水箱200的出水端均还与市政管道相连接，用于分别向所述储热水箱200和所述储热水箱200进行补水。
38.更具体的，所述储热水箱200的出水端与市政管道的连接管路上设置有电磁阀dcf1，所述保温水箱300的出水端与用户用水管道之间的连接管路上设置有电磁阀dcf2，所述储热水箱200的出水端与市政管道的连接管路上设置有电磁阀dcf3。本实施例中，电磁阀dcf1、电磁阀dcf2、电磁阀dcf3主要是用于对集热器100、保温水箱300、或储热水箱200进行补水的进程进行控制。这里以电磁阀dcf3为例，当保温水箱300水位小于设定水位且储热水箱200水温t2《60℃,可以启动电磁阀dcf3补水至保温水箱300；当保温水箱300水温t3≥设定温度+5℃,或水箱b水位达到设定水位,停止补水，进而实现定水位补水的功能。
39.值得说明的是，本实施例中，无论是保温水箱300还是储热水箱200，在其水箱内的水温低于设定值时，或是水箱内的水位低于设定水位时均可以实现自动补水。具体可以通过在水箱内增加水位传感装置或是温度传感装置，结合本实施例中的各电磁阀装置实现，这是现有技术，本实施例中不再做赘述。
40.除此之外，本实施例中，电加热装置可以为电加热器等电功率设备。由于储热水箱200的内部设有电加热装置，因此储热水箱200具有恒温功能。例如，在一个设定时间段内，当保温水箱300中的水温低于设定温度，例如5摄氏度时，电加热装置可以对水箱中的水进行加热，直至水箱中的水温达到设定温度时，停止加热。
41.在前述方案的基础上，可知本实施例中储热水箱200具有恒温功能，集热器100、储热水箱200和保温水箱300之间是相互连通的，并且可以借助于循环泵p1、循环泵p2、循环泵p3实现水循环。在此基础上，在常规的应用场景中，为了防止集热器100内部管道或者用户用水管道用户结冰，通过储热水箱200向集热器100或保温水箱300提供热水，能够使得集热器100内部管道或是用户用水管道的温度得到升高，避免集热器100内部管道结冰或是用户
用水管道结冰；在一些其他的应用场景中，例如在较为严寒的冬季，由于环境温度值较低，此时可以首先通过储热水箱200内的热水打进集热器100内管路，集热器100内管路的冷水进入储热水箱200内；或是将当前用户用水管道内的冷水打进保温水箱300内，保温水箱300内的热水进入用户用水管道内，利用水循环防止整个循环管路发生冻堵；而当环境温度值较低，单纯利用水循环无法避免整个循环管路发生冻堵时，再控制储热水箱200中的电加热装置对储热水箱200中的水进行加热，结合水循环，使得整个循环管路中的水温大于结冰的温度，保证管道内的水不会结冰，从而有效保证了种输水管路的防冻效果。
42.值得说明的是，相较于现有技术中的将发热件设置于集热器100内部的方式，一方面，本实施例中采用电加热装置直接对储热水箱200进行加热，能够迅速对储热水箱200进行加热，效率较高；另一方面，本实施例中储热水箱200内的水体能够受热，从热损失的角度来说，能够避免常规现有技术中发热件与管道管壁进行热交换时产生的热量，降低能源的浪费；不仅如此，本实施例中将管路循环防冻和加热体加热解冻的方式相结合，利用管路循环防冻降低直接采用加热体加热解冻时的工作能耗，使得整个装置的防冻成本大幅度降低。
43.实施例2
44.本实施例提供一种输水管路防冻控制方法，主要应用于如实施例1所述的输水管路防冻控制装置中集热器的防冻控制，如图2所示，所述防冻控制方法包括：
45.获取当前集热器内管路水温；
46.若所述当前集热器内管路水温小于或等于第一预设温度值，则打开循环泵p1,按照第一预设加热规则，将储热水箱内的热水打进集热器内管路，集热器内管路的冷水进入储热水箱内；
47.一段时间后，二次获取当前集热器内管路水温，若所述当前集热器内管路水温仍小于或等于第一预设温度值，打开电加热装置，以第二预设加热规则加热储热水箱；
48.实时获取当前所述储热水箱的水温；
49.若当前所述储热水箱的水温大于第一预设温度值，则关闭电加热装置，停止加热。
50.本实施例中，所述第一预设加热规则和所述第二预设加热规则均包括预设加热间隔和预设加热时间。具体的，所述预设加热间隔可以为每次加热间隔1分钟，所述预设加热时间可以为每次加热1分钟；所述第一预设温度值可以为实时水流的结冰温度，一般为0摄氏度；所述一段时间至少应大于储热水箱内的热水与集热器内管路的冷水完成冷热交换的时间。
51.上述输水管路防冻控制方法，主要应用于严寒环境下集热器的防冻。本实施例首先获取当前集热器内管路水温；再将当前集热器内管路水温与结冰温度进行对比，判断集热器内管路是否会冻住；若当前集热器内管路水温低于结冰温度，利用储热水箱内的热水与集热器内管路的冷水的水循环，提高集热器内管路水温，防止集热器内管路结冰；当仅利用管路循环防冻无法保证集热器内管路防冻效果时，再利用电加热装置对储热水箱进行加热，加速储热水箱内的热水与集热器内管路的冷水水循环时热交换效率的同时，提高集热器内管路水温，进一步防止集热器内管路结冰；同时由于整个防冻方法将管路循环防冻和加热体加热解冻的方式相结合，利用管路循环防冻降低直接采用电加热装置加热解冻时的工作能耗，使得整个装置的防冻成本大幅度降低。
52.实施例3
53.本实施例提供一种输水管路防冻控制方法，与实施例2基本相同。不同之处在于，本实施例中所述防冻控制方法还包括：
54.以第二预设加热规则加热储热水箱后，若当前所述储热水箱的水温大于第一预设温度值，关闭电加热装置之前，还包括：
55.调整电加热装置的加热功率，按照第三预设加热规则继续加热储热水箱，使得当前所述储热水箱的水温大于或等于第二预设温度值，所述第二预设温度值大于所述第一预设温度值。
56.具体的，所述第二预设温度值可以设置为3摄氏度或者为5摄氏度等。第二预设温度值的设计是考虑到储热水箱内热水在交换和传输过程中的损失热量；通过保证所述储热水箱的水温大于或等于第二预设温度值，第二预设温度值大于所述第一预设温度值，进而在实际使用中即使考虑到热量损失仍然能够使得集热器内管路水温大于结冰温度，从而保证了管路的防冻效果。
57.实施例4
58.本实施例提供一种输水管路防冻控制方法，用于实施例1所述的一种输水管路防冻控制装置中用户用水管道的防冻控制，包括：
59.获取当前用户用水管道的水温；
60.若所述当前用户用水管道的水温小于或等于第三预设温度值，则打开电磁阀dcf2，启动循环泵p3,按照第四预设加热规则，将当前用户用水管道内的冷水打进保温水箱内，保温水箱内的热水进入用户用水管道内；
61.一段时间后，二次获取当前集热器内管路水温，若所述当前用户用水管道的水温仍小于或等于第三预设温度值，打开电加热装置，以第五预设加热规则加热储热水箱；
62.实时获取当前所述储热水箱的水温；
63.若当前所述储热水箱的水温大于第三预设温度值，则关闭电加热装置，停止加热。
64.本实施例中，所述第四预设加热规则和所述第五预设加热规则均包括预设加热间隔和预设加热时间。具体的，所述预设加热间隔可以为每次加热间隔1分钟，所述预设加热时间可以为每次加热1分钟；所述第四预设温度值可以为用户用水管道内水流的结冰温度，一般为0摄氏度。
65.上述输水管路防冻控制方法，主要应用于严寒环境下用户用水管道的防冻。本实施例首先获取当前用户用水管道的水温；再将当前用户用水管道的水温与用户用水管道内水流的结冰温度进行对比，判断集热器内管路是否会冻住；若用户用水管道的水温低于其结冰温度，利用储热水箱内的热水与用户用水管道的冷水的水循环，提高用户用水管道水温，防止用户用水管道结冰；当仅利用管路循环防冻无法保证集热器内管路防冻效果时，再利用电加热装置对储热水箱进行加热，加速储热水箱内的热水与用户用水管道的冷水水循环时热交换效率的同时，提高用户用水管道水温，进一步用户用水管道结冰；同时由于整个防冻方法将管路循环防冻和加热体加热解冻的方式相结合，利用管路循环防冻降低直接采用电加热装置加热解冻时的工作能耗，使得整个装置的防冻成本大幅度降低。
66.实施例5
67.本实施例提供一种输水管路防冻控制方法，与实施例4基本相同。不同之处在于，
本实施例中所述防冻控制方法还包括：
68.以第五预设加热规则加热储热水箱后，若当前所述储热水箱的水温大于第三预设温度值，关闭电加热装置之前，还包括：
69.调整电加热装置的加热功率，按照第六预设加热规则继续加热储热水箱，使得当前所述储热水箱的水温大于或等于第四预设温度值，所述第四预设温度值大于所述第三预设温度值。
70.具体的，所述第四预设温度值可以设置为3摄氏度或者为5摄氏度等。第四预设温度值的设计是考虑到储热水箱内热水在交换和传输过程中的损失热量；通过保证所述储热水箱的水温大于或等于第四预设温度值，第四预设温度值大于所述第三预设温度值，进而在实际使用中即使考虑到热量损失仍然能够使得用户用水管道水温大于其结冰温度，从而保证了管路的防冻效果。
71.实施例6～9
72.本实施例提供一种输水管路防冻控制方法，与实施例2～5中的任一实施例基本相同.不同之处在于，该防冻控制方法还包括：
73.实时获取当前所述储热水箱的水温；
74.若当前所述储热水箱的水温小于或等于第五预设温度值，则打开电加热装置，直至当前所述储热水箱的水温大于或等于第六预设温度值，停止加热；所述第六预设温度值大于所述第五预设温度值。
75.具体的，所述第五预设温度值可以为10摄氏度或者15摄氏度；所述第六预设温度值可以为20摄氏度或25摄氏度。本实施例通过电热防冻的方式，保证无论任何环境下储热水箱内的水温都处于结冰温度之上，使得储热水箱能够随时为集热器和保温水箱提供防冻所需的热水，保证了本实施例中输水管路防冻控制的稳定运行。
76.本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围。