水循环模块和包含该水循环模块的热水系统的制作方法

本实用新型涉及热水系统领域，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。

申请人在先申请并公开的实用新型专利申请公告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庭。然而，对于用户家中处于远端的用水点，即距离热水设备较远的用水点，该用水点和热水设备之间可能间隔有几十米的水管，这种情况下，到达该用水点的热水温度相比刚从热水设备出来的热水的温度要低很多，显然，这时就需要增加辅助的热水装置。在增加辅助热水装置后，如何还能同时提供回水预热的功能就成为本领域技术人员所急需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种水循环模块，其能够附加到位于远端的用水点以提供即时热水，同时还能够在热水系统中以建立预热循环水路。

本实用新型的目的还在于提供一种采用上述水循环模块的热水系统。

为实现上述实用新型目的之一，本实用新型提供一种水循环模块，其适用于安装在一热水系统中。该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。该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。该水循环模块包括外壳和设置在外壳内的辅助热水装置。其中，外壳具有进水端口、第一出水端口、和第二出水端口。一主水路设置在进水端口和第一出水端口之间，该主水路上关联设置有用于检测主水路中水温的温度检测装置和用于驱动水循环的水泵。一第一管路设置在进水端口和辅助热水装置的进水口之间；一第二管路设置在辅助热水装置的出水口和第二出水端口之间。

作为本实用新型的进一步改进，主水路中还设有单向阀。

作为本实用新型的进一步改进，单向阀具有特定的开启压力。

作为本实用新型的进一步改进，特定开启压力为300mbar。

作为本实用新型的进一步改进，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，用于根据温度检测装置测得的水温控制水泵的启动或停止。

作为本实用新型的进一步改进，主水路中还设有电磁阀。

作为本实用新型的进一步改进，辅助热水装置为电加热热水设备。

作为本实用新型的进一步改进，第一管路包含主水路的一部分。

为实现上述另一实用新型目的，本实用新型还提供一种热水系统，该系统包括热水设备，其具有进水口和出水口；冷水管路和热水管路，其中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；至少一个第一混水阀，与冷水管路和热水管路连通；第二混水阀，在沿热水管路和/或冷水管路上，其相比上述至少一个第一混水阀距离热水设备更远；如上所述的水循环模块，其设置于上述至少一个第一混水阀的下游，并与热水管路、冷水管路、以及第二混水阀连通。

作为本实用新型的进一步改进，水循环模块的进水端口与热水管路连通，水循环模块的第一出水端口与冷水管路连通，水循环模块的第二出水端口与第二混水阀连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：由于水循环模块内设有辅助热水装置，所以能够为与其连接的混水阀提供即时热水；此外，水循环模块内设有可与热水系统的冷水管路和热水管路连接的主水路，从而可以在没有预留回水管的热水系统中建立预热循环水路；另外，水循环模块内设置的连接在进水端口和辅助热水装置之间的第一管路，可在辅助热水装置无法提供足够热水时由热水设备提供热水补充。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型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是本实用新型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是本实用新型的热水系统在第三实施方式中的工作原理示意图，其与图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；

图5是本实用新型的热水系统在第四实施方式中的工作原理示意图；

图6是本实用新型的热水系统在第五实施方式中的工作原理示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，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实用新型的保护范围内。

本实用新型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实用新型内容做详细说明。

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所示的是本实用新型的热水系统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实用新型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。

图5所示的是本实用新型热水系统的第四实施方式。该热水系统400同样包括热水设备10，与热水设备的进水口连通的冷水管路32，与热水设备的出水口连通的热水管路33，若干第一混水阀21，以及位于若干第一混水阀下游的第二混水阀22。该第二混水阀22在沿热水管路和/或冷水管路上、相比若干第一混水阀21距离热水设备10更远。该第二混水阀22可以是位于热水/冷水管路末端。不过在本实施方式中，第二混水阀22距离热水设备10并非最远，在其下游还有一个用水点。

该热水系统400还包括一水循环模块70。该水循环模块70包括外壳79，和设置在外壳上的一进水端口701、一第一出水端口702、和一第二出水端口703。该进水端口701、和第一、二出水端口702、703均可以采用管接头的形式。一辅助热水装置76设置在外壳70内，其可以是一电加热热水设备，如小型即热式电热水器、或包含水罐的小型储水式电热水器。在本实施方式中，该辅助热水装置为一具有4升水罐的储水式电热水器。在外壳70内，连接在进水端口701和第一出水端口702之间的水管形成主水路71。该主水路71的一端通过进水端口701与热水管路33连通，而其另一端则通过第一出水端口702与冷水管路32连通。此外，连接在进水端口701和辅助热水装置76的进水口之间的水管形成第一管路77，连接在辅助热水装置76的出水口和第二出水端口703之间的水管形成第二管路78。在本实施方式中，第一管路77包含主水路71的一部分。

与上述方式类似，水循环模块70包括与主水路71关联设置以检测主水路中水温的温度检测装置72、设置在主水路71中的水泵73、以及与温度检测装置72和水泵73电性连接的一控制器75。控制器75可以根据温度检测装置72测得的水温来控制水泵73的启动和停止。在主水路71中还设有一单向阀74，用于限定水流的流动方向是从进水端口701到第一出水端口702。该单向阀74还具有一特定开启压力，通过这种设置，只有当水泵73工作时，管路中的水压超过该特定开启压力后，单向阀74才会打开。本实施方式中，该特定开启压力为300mbar(毫巴)。

如图5所示，当热水系统工作于预热循环模式时，水泵73工作，热水管路33中的水通过进水端口701进入水循环模块70中，而后经过主水路71并通过第一出水端口702进入冷水管路32内，随后通过水管31后进入热水设备10加热，加热后的水再流出至热水管路33。如此循环往复，直到循环管路中的水达到预定温度后水泵停止工作。当第二混水阀22有冷水使用需求时，冷水经冷水管路32、水管322后流动到第二混水阀22。此时，水泵73不工作，并且由于单向阀74具有一定的开启压力，使单向阀74在主水路71中起到一定的阻隔作用，从而热水管路33中预热储存的热水并不会通过第一出水端口702而混入到冷水管路32中；或者，即使有热水透过第一出水端口702而进入到冷水管路32中，但热水量很少，不会影响到第二混水阀22的冷水使用需求。当第二混水阀22有热水使用需求时，冷水经冷水管路32、水管322后流动到第二混水阀22；而辅助热水装置76中储存的热水能够立即通过第二管路78、第二输出端口703、和水管342后输送到第二混水阀22，并与冷水混合后从第二混水阀22输出。当第二混水阀22的热水需求量较大、而辅助热水装置76的储水罐不足以提供足够热水时，热水设备10中的水流量传感器在检测到有水流时，热水设备10会启动工作以生产热水，然后，从热水设备而输出的热水依次通过热水管路33、进水端口701、第一管路77后补充进辅助热水装置76中，从而确保辅助热水装置76能够输出足够的热水。

图6所示的是本实用新型热水系统的第五实施方式。其中水循环模块80与第四实施方式中的水循环模块70类似，其同样包括外壳89，设置在外壳上的一进水端口801、一第一出水端口802、和一第二出水端口803，辅助热水装置86，连接在进水端口801和第一出水端口802之间的主水路81，连接在进水端口801和辅助热水装置86的进水口之间的第一管路87，连接在辅助热水装置86的出水口和第二出水端口803之间的第二管路88。主水路81中关联设置有温度检测装置82和水泵83。与第四实施方式不同的是，主水路81中还设置有电磁阀84，一控制器85与温度检测装置82、水泵83、和电磁阀84电性连接。当主水路81中水温过低而需要预热时，在控制器开启电磁阀84，并驱动水泵83工作，从而循环水路中的冷水被循环加热；当温度检测装置82检测到水温达到预定值时，控制器85就会停止水泵83工作，并关闭电磁阀84而使主水路81断开，从而在第二混水阀22有冷水使用需求时，避免热水管路33中的热水混入冷水管路32中。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型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实用新型。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，本实用新型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实用新型内。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。