一种带直流泵的热水循环装置及其控制系统的制作方法

本发明涉及热水器技术领域，更具体是涉及一种热水循环装置及其控制系统。

背景技术：

目前市场上带直流泵的热水循环装置少之又少，其控制系统成熟度也不高，而目前大批量使用的交流泵调速困难，实现成本较高，因此在热水器行业还没有采用交流泵调速的方式；目前的热水循环装置很多功能只能在有回水管路的用户家使用，但是一般用户家里是没有回水管道的，而对于无回水管道的部分功能实际使用时，温度均匀性较差，另外热水循环装置交流泵无调速功能，如果以正常转速后循环，循环产生的水流量必然超过热水器启动水流量，热水器重新点火燃烧，使得超温现象进一步加剧；因此如果没有后循环必使得管道中的水温极度不均匀，由于没有回水管路，导致用水点无法正常使用热水的致命缺陷，另外体积相对较大的交流泵也限制了循环装置体积小巧化设计。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种不仅结构简单，控制方便的带直流泵的热水循环装置。

本发明的另一目的是提供一种可靠性强、舒适性佳，节能性高的带直流泵的热水循环装置的控制系统。

本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种带直流泵的热水循环装置，其特征在于，它包括壳体及其内设置的控制器、直流水泵、进水管接头、循环水流量传感器、温度传感器、出水管接头，出水管接头连接热水器进水口，直流水泵、循环水流量传感器、温度传感器分别设置在进、出水管接头之间，循环水流量传感器、温度传感器分别连接于控制器的信号输入端，控制器连接控制直流水泵，为系统循环提供动力，可实现水泵无极调速功能，并且具有转速反馈；循环水流量传感器为水泵无极调速提供控制信号；温度传感器，作为系统防冻、预热启动、预热停止的温度判断条件；进水管接头，外接回水管道。

一种带直流泵的热水循环装置的控制系统，其特征在于，它包括连接控制器的操作面板，控制器内嵌有舒适模式功能模块和经济模式功能模块，操作面板具有开关键、预热键、舒适键、升温键、降温键，系统未开启预热功能时，代表处于正常洗浴模式，此时舒适键无响应，只有开启预热功能后，舒适键才能开或关；舒适键开启代表按照舒适模式进行预热，舒适键关闭代表按照经济模式进行预热，系统默认经济模式进行预热；

热水循环装置预热启动、停止条件分别为：当Td<Ts-T0时，直流水泵开始运转；当Td≥Ts-1时，进入水泵循环程序；

其中Td—循环装置当前温度；Ts—循环装置设定温度，即用户设定的期望预热温度，36℃≤Ts≤48℃；T0—温度差值，可设定范围为3-8℃。

进一步地，热水循环装置的控制过程：热水循环装置通电即进行防冻判断，满足防冻条件后，进入水泵循环程序；先低速启动5-15S后，再逐渐加速至循环水量1-3L/min循环固定时间进行防冻，启动过程较平滑，防止启动冲击对热水器造成误判；热水循环装置开机后，若开启预热功能，则判断舒适模式是否开启，系统默认经济模式；当开启舒适模式时，并且系统满足预热启动条件，则水泵以最大调速占空比电压运转，始终保证当前管道状况下为最大循环水量，提升洗浴舒适性，直至系统满足预热停止条件，进入水泵循环程序；

当系统进入默认经济预热模式时，并且系统满足预热启动条件，则水泵以最大调速80％占空比电压运转4-6S，4-6S调节水泵调速占空比电压大小，使循环水量在Q_设±Δ之间，Δ初步取值0.5；但是当水泵调速占空比电压达到100％时，其循环水量依然小于Q_设-Δ，则水泵以此最大调速占空比电压运转，直至满足预热停止条件，进入水泵循环程序。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：

1、本发明采用的系统具有不同的预热模式：舒适预热模式，始终为用户提供较佳的洗浴舒适性；经济预热模式，水泵在不超过最大功率的前提下系统根据管道情况自动调节水泵转速，且一定范围内不影响用户洗浴舒适性，达到充分节约能源的目的同时进一步减小水泵运行噪音。

2、提高温度均匀性的同时提供一种循环防冻功能：热水循环装置可避免热水器重新启动进行循环，水泵的低速运转，使得预热完毕后，管道温度均匀性较好，同时提供一种避免热水器自启动的循环防冻功能。

3、全新控制方式实现水泵平滑调速：循环水量的闭环控制方式实现水泵平滑调速，避免调速过冲引起循环水量变化较大，导致系统温度过冲的现象。

附图说明

图1为本发明的热水循环装置结构示意图；

图2为本发明的热水循环装置的舒适模式与经济模式下的水泵转速与循环水量的关系图；

图3为本发明的带直流泵的热水循环装置控制流程图。

附图标记说明：1、壳体 2、控制器 3、直流水泵 4、进水管接头 5、循环水流量传感器 6、温度传感器 7、出水管接头 8、出水管 9、进水管。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本技术方案作详细的描述。

如图1所示，本发明是一种带直流泵的热水循环装置，它包括壳体1及其内设置的控制器2、直流水泵3、进水管接头4、循环水流量传感器5、温度传感器6、出水管接头7，出水管接头连接热水器进水口，直流水泵、循环水流量传感器、温度传感器分别设置在进、出水管接头之间。本实施例中，出水管接头与直流水泵之间连接有出水管8，进水管接头与循环水泵之间连接有进水管9，水流量传感器、温度传感器分别设置在进水管上。循环水流量传感器、温度传感器分别连接于控制器的信号输入端，控制器连接控制直流水泵，为系统循环提供动力，可实现水泵无极调速功能，并且具有转速反馈；循环水流量传感器为水泵无极调速提供控制信号；温度传感器，作为系统防冻、预热启动、预热停止的温度判断条件；进水管接头，外接回水管道。

以下是带直流泵的热水循环装置的控制系统，它包括连接控制器的操作面板，控制器内嵌有舒适模式功能模块和经济模式功能模块，操作面板具有开关键、预热键、舒适键、升温键、降温键，系统未开启预热功能时，代表处于正常洗浴模式，此时舒适键无响应，只有开启预热功能后，舒适键才能开或关；舒适键开启代表按照舒适模式进行预热，舒适键关闭代表按照经济模式进行预热，系统默认经济模式进行预热；

热水循环装置预热启动、停止条件分别为：当Td<Ts-T0时，直流水泵开始运转；当Td≥Ts-1时，进入水泵循环程序；

其中Td—循环装置当前温度；Ts—循环装置设定温度，即用户设定的期望预热温度，36℃≤Ts≤48℃；T0—温度差值，可设定范围为3-8℃，系统默认5℃。

图2为本提案所述热水循环装置的舒适模式与经济模式下的预热流程，当系统处于舒适模式时，其水泵以额定转速n2运转，其管路特性曲线由为Ⅱ，水泵工作点为2，对应循环水量Q等于Q设，系统始终以当前管道下的最大循环水量工作，可降低热水器最低温升带来的温度过冲现象，而循环水量越大，其预热舒适性越佳。

当系统处于经济模式时，其水泵以设定循环水量Q设运转，假设此时对应转速为n1，其管路特性曲线由为Ⅰ，水泵工作点为1，另外一用户管路特性曲线为Ⅲ(管阻较小)，系统在保证装置设定循环水量Q设不变的基础上，将水泵转速降低至n3，使水泵工作点为3,水泵功率大幅度降低，从而达到节能的目的；同理当遇到管道阻力较大时，例如管路特性曲线由为Ⅱ时，系统为了保证机器设定循环水量Q设不变，只有将水泵转速提高至n2，使水泵工作点为2，一定范围内即使用户管道阻力增大时，也能享受较舒适的洗浴效果；即水泵功耗完全由用户管道决定，系统根据管道情况自动调节水泵转速，且一定范围内不影响用户洗浴舒适性，当管阻越小，水泵运转功率越小于额定功率，其经济节能越明显。

图3为带直流泵的热水循环装置控制流程，装置通电即可进行防冻判断，满足防冻条件后，进入水泵循环程序，先低速启动10S后，再逐渐加速至循环水量2L/min循环固定时间进行防冻，启动过程较平滑，防止启动冲击对热水器造成误判。装置开机后，若开启预热功能，则判断舒适模式是否开启，系统默认经济模式；当开启舒适模式时，并且系统满足预热启动条件，则水泵以最大调速占空比电压运转，始终保证当前管道状况下为最大循环水量，提升洗浴舒适性，直至系统满足预热停止条件，进入水泵循环程序。

当系统进入默认经济预热模式时，并且系统满足预热启动条件，则水泵以最大调速80％占空比电压运转5S，5S后判断当前循环水量与Q设之间的关系，从而调节水泵调速占空比电压大小，使循环水量在Q设±Δ之间，Δ初步取值0.5；但是当水泵调速占空比电压达到100％时，其循环水量依然小于Q设-Δ，则水泵以此最大调速占空比电压运转，直至满足预热停止条件，进入水泵循环程序。

另外由于水泵还具有转速反馈，可实时知道水泵运转情况，例如设置最高转速保护功能等，本发明与现有技术相比，具有控制简单、可靠性强、舒适性佳或节能性高等特点。

本发明利用普通水流量传感器对流过水阀的水流量信号进行采样，再结合本发明所述的循环水流量监测实现直流水泵的闭环无极调速，便可轻松解决目前使用热水循环装置所带来的舒适性差等致命缺陷，另外本技术方案可根据管路状况，自动实现水泵无极调速，达到充分节能能源的目的同时进一步减小水泵运行噪音，除此之外本技术方案还具有水泵转速反馈系统，可作为水泵运行状况直接判定依据。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。