CN115493184B - 生活热水存储装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生活热水存储装置，包括：储水箱、供水模块、回水模块、以及控制器。储水箱设有出水管、回水管、双向管、第一温度传感器、以及第二温度传感器。供水模块包括：供水主路和供水旁路。供水主路设有第一单向阀。供水旁路设有：电动混水阀、循环水泵、第三温度传感器、以及三通换向阀。回水模块包括：回水主路和回水旁路。回水主路设有第四温度传感器。补水模块包括：补水主路和补水旁路。补水主路设有第二单向阀和水流开关。避免了频繁使用热水器，降低噪音，减少热水器频繁短时间启动，延长热水器的使用寿命。利用储水箱可以预存大量的热水，满足大流量的用水需求，对于热水器的功率要求较低，缓解夏天水温过高和忽冷忽热的问题。

Description

生活热水存储装置

技术领域

本发明涉及热水供给设备技术领域，特别是涉及一种生活热水存储装置。

背景技术

在人们的日常生活中，基于清洗和沐浴等需求，经常都需要用到热水(一般在30℃～60℃)。而目前较为常见的生活热水的供给方式为：通过热水器(燃气燃烧加热或者电加热)将自来水中的冷水加热至预设温度的热水，再通过管道输送至各个用水终端，例如水龙头、淋浴头等。在热水器关闭的状态下，热水供给被截断，滞留在管道内的热水会不停地散热成为冷水。因此，在用户刚打开用水终端时，一开始排出的是冷水，再之后才是经过加热的热水。为了提升用户的体验，使得用户在刚打开用水终端时，也能直接排出热水，有些厂家开发了零冷水设计。零冷水的意思是，让连接用水终端的管道内的液体的温度维持在预设范围(即始终处于热水状态)。

为了实现零冷水供给，传统的热水供给设备大多数是在管道上设置循环泵和温度传感器，当温度传感器检测到管道内的液体温度低于预设值时，触发循环泵带动管道内的液体不断循环，并且利用热水器将液体加热至预设范围。

上述传统设计的弊端在于：其一，滞留在管道中的液体散热十分迅速，因此，会频繁触循环水泵和热水器工作，不仅噪音明显，而且还会导致热水器频繁短时间启动，大幅度缩短热水器的使用寿命。其二，如果用户需要大流量的热水供应，为了满足制热需求，则需要安装大功率的热水器，受限于大功率的热水器的最小热负荷(即热水器启动的最低要求)，容易造成夏天水温过高和忽冷忽热的问题。

发明内容

基于此，本发明提供一种生活热水存储装置，避免了频繁使用热水器，而且利用储水箱可以预存大量的热水，满足大流量的用水需求，对于热水器的功率要求较低。

一种生活热水存储装置，包括：

储水箱；储水箱设有出水管、回水管、以及双向管；出水管延伸至储水箱的上层；回水管延伸至储水箱的上层且深度大于出水管；双向管延伸至储水箱的下层；储水箱设有第一温度传感器和第二温度传感器；第一温度传感器位于储水箱的上层；第二温度传感器位于储水箱的下层；

连接储水箱的供水模块；供水模块包括：供水主路和并联在供水主路上的供水旁路；供水主路连接在出水管与用水终端的管路的入口端之间，且供水主路设有连接出水管的第一单向阀；供水旁路设有：电动混水阀、循环水泵、第三温度传感器、以及三通换向阀；电动混水阀、循环水泵、以及三通换向阀依次串联；电动混水阀的第一入口端连接在出水管与第一单向阀之间，电动混水阀的出口端连接循环水泵；循环水泵连接三通换向阀的入口端；三通换向阀的第一出口端连接用水终端的管路的入口端，三通换向阀的第二出口端连接热水器的入口端；第三温度传感器连接在循环水泵与三通换向阀之间；

连接储水箱的回水模块；回水模块包括：并联设置的回水主路和回水旁路；回水主路连接在回水管与用水终端的管路的出口端之间，且回水主路设有第四温度传感器；回水旁路连接在回水管与热水器的出口端之间；

连接储水箱的补水模块；补水模块包括：串接设置的补水主路和补水旁路；补水主路连接在双向管与自来水网之间；补水主路设有串联的第二单向阀和水流开关；补水旁路连接在双向管与电动混水阀的第二入口端之间；以及

控制器；控制器分别电连接第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、电动混水阀、循环水泵、以及三通换向阀。

上述生活热水存储装置，储水箱用于存储热水。当需要在用水终端的管路实现零冷水循环时，循环水泵启动，从储水箱中抽取热水进入到用水终端的管路，并且将原本滞留于用水终端的管路中的冷水回流到储水箱中与储水箱中的热水混合，从而实现零冷水循环。上述设计利用储水箱存储热水，并且通过控制热水在用水终端的管路中循环流动，从而置换滞留于用水终端的管路中的冷水，并且使得冷水回流到储水箱中与热水混合，达到零冷水供给。该设计避免了频繁使用热水器，降低噪音，减少热水器频繁短时间启动，有利于延长热水器的使用寿命。而且利用储水箱可以预存大量的热水，满足大流量的用水需求，对于热水器的功率要求较低，缓解夏天水温过高和忽冷忽热的问题。

在其中一个实施例中，补水模块还包括：连接双向管的水压感应装置；水压感应装置电连接控制器。水压感应装置可以检测储水箱的水压，避免在自来水网断水的时候出现循环水泵空转的情况。

在其中一个实施例中，补水主路还设有安全泄压阀。当补水主路出现异常或储水箱中水体受热膨胀而导致水压达到临界值，可以通过安全泄压阀自动泄压，提高设备运行的安全性。

在其中一个实施例中，补水主路还设有膨胀罐。膨胀罐可以吸收储水箱中水体受热而产生的膨胀体积，以避免储水箱水压快速上升，提高设备运行的安全性。

在其中一个实施例中，储水箱的外周侧设有隔热板。隔热板用于减少储水箱的热量散失，提高储水箱的保温效果。

在其中一个实施例中，控制器具有需求时段设置功能和人为激活零冷水功能。通过需求时段设置功能可以将零冷水循环设置在特定的需求时间，降低设备的运作频率。而人为激活零冷水功能则可以允许用户在非需求时段人为触发零冷水循环。

在其中一个实施例中，补水主路还设有：连接双向管的第一电控阀；补水旁路设有连接双向管的第二电控阀；第一电控阀和第二电控阀分别电连接控制器。第一电控阀和第二电控阀配合，可以提高补水模块的水流走向控制的精度。

在其中一个实施例中，供水主路设有连接出水管的第三电控阀；第三电控阀电连接控制器。第三电控阀可以提高供水模块的水流走向控制的精度。

附图说明

图1为本发明的一种实施例的生活热水存储装置的示意图；

图2为图1所示的生活热水存储装置的使用状态图；

图3为图1所示的生活热水存储装置的零冷水循环状态图；

图4为图1所示的生活热水存储装置的热水使用状态图；

图5为图1所示的生活热水存储装置的热量补充状态图；

图6为图1所示的生活热水存储装置的热水使用与热量补充并行状态图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。

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。在本发明的描述中，“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。

在本发明中，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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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。

如图1至图6所示，其为本发明的一种实施例的生活热水存储装置。

为了便于说明和减少标线对水路图的干扰，在图1至图6中，对各器件以英文符号的形式进行标记。

如图1所示，该生活热水存储装置包括：储水箱WT、供水模块、回水模块、补水模块、以及控制器(图未示)。其中，储水箱WT用于存储热水(存储的热水的温度一般设置为大于用户日常用水的最高温度)。回水模块、供水模块、以及补水模块分别连接储水箱WT。供水模块用于从储水箱WT中抽取热水输送到用水终端S的管路(在本实施例中，附图中用水终端S以淋浴头为例子进行展示)。回水模块用于连通储水箱WT以构成循环水路。补水模块用于对储水箱WT进行冷水补充，并且，还可用于提供冷水与供水模块输出的热水进行混合以调节输送给用水终端S的管路的热水的水温(主要是下调水温)。

结合图2所示，在安装时，将供水模块分别连接用水终端S的管路的入口端C和热水器H的入口端D。回水模块分别连接用水终端S的管路的出口端A和热水器H的出口端B。补水模块分别连接自来水网的接口E和供水模块。

下文，结合图1至图6，对上述的生活热水存储装置做进一步的说明。

如图1和2所示，储水箱WT设有出水管X2、回水管X3、以及双向管X1。出水管X2延伸至储水箱WT的上层。回水管X3延伸至储水箱WT的上层且深度大于出水管X2。双向管X1延伸至储水箱WT的下层。储水箱WT设有第一温度传感器T2和第二温度传感器T3。第一温度传感器T2位于储水箱WT的上层。第二温度传感器T3位于储水箱WT的下层。

进一步地，在本实施例中，储水箱WT的外周侧可以设有隔热板。隔热板用于减少储水箱WT的热量散失，提高储水箱WT的保温效果。

如图2所示，供水模块包括：供水主路和并联在供水主路上的供水旁路。其中，供水主路连接在出水管X2与用水终端S的管路的入口端C之间，且供水主路设有连接出水管X2的第一单向阀C2。供水旁路设有：电动混水阀M2、循环水泵P、第三温度传感器T1、以及三通换向阀M1。电动混水阀M2、循环水泵P、以及三通换向阀M1依次串联。电动混水阀M2的第一入口端(图中M2的左端)连接在出水管X2与第一单向阀C2之间，电动混水阀M2的出口端(图中M2的顶端)连接循环水泵P。循环水泵P连接三通换向阀M1的入口端(图中M1的底端)。三通换向阀M1的第一出口端(图中M1的左端)连接用水终端S的管路的入口端C，三通换向阀M1的第二出口端(图中M1的右端)连接热水器H的入口端D。第三温度传感器T1连接在循环水泵P与三通换向阀M1之间。

如图2所示，回水模块包括：并联设置的回水主路和回水旁路。其中，回水主路连接在回水管X3与用水终端S的管路的出口端A之间，且回水主路设有第四温度传感器T4。回水旁路连接在回水管X3与热水器H的出口端B之间。

如图2所示，补水模块包括：串接设置的补水主路和补水旁路。补水主路连接在双向管X1与自来水网的接口E之间。补水主路设有串联的第二单向阀C1和水流开关K1。补水旁路连接在双向管X1与电动混水阀M2的第二入口端(图中M2的右端)之间。

在本实施例中，控制器分别电连接第一温度传感器T2、第二温度传感器T3、第三温度传感器T1、第四温度传感器T4、电动混水阀M2、循环水泵P、以及三通换向阀M1。

为了提高设备运行的安全性，该生活热水存储装置还可以进行以下改良：

例如，如图1和图2所示，在本实施例中，补水模块还可以包括：连接双向管X1的水压感应装置K2。水压感应装置K2电连接控制器。水压感应装置K2可以检测储水箱WT的水压，避免在自来水网断水的时候出现循环水泵空转的情况。例如，当水压感应装置K2检测到水压值低于预设值时，控制器可以发出警报信号，并且将循环水泵P的工作状态锁定为停止。在本实施例中，水压感应装置K2具体为水压开关，在其他实施例中，也可以是液压传感器。

又例如，如图1和图2所示，在本实施例中，补水主路还可以设有安全泄压阀K3。当补水主路出现异常或者储水箱WT中水体受热膨胀而导致水压达到临界值，可以通过安全泄压阀K3自动泄压，提高设备运行的安全性。

又例如，如图1和图2所示，在本实施例中，补水主路还可以设有膨胀罐ET。膨胀罐ET可以吸收储水箱WT中水体受热而产生的膨胀体积，避免储水箱WT水压快速上升，提高设备运行的安全性。

在本方案中，基于液体从高压往低压方向流动的原理，便可以控制液体的流向。而为了让流水的流向的控制更加精准，还可以设置连接控制器的电控阀，确保水流按照预设的运行方案流动。

例如，在一些实施例中，补水主路还可以设有：连接双向管X1的第一电控阀。补水旁路设有连接双向管X1的第二电控阀。第一电控阀和第二电控阀分别电连接控制器。第一电控阀和第二电控阀配合，可以提高补水模块的水流走向控制的精度。例如，将第一电控阀安装在图中的水压感应装置K2的右端，第二电控阀安装在图中的电动混水阀M2与水压感应装置K2之间。

又例如，在一些实施例中，供水主路可以设有连接出水管X2的第三电控阀。第三电控阀电连接控制器。第三电控阀可以提高供水模块的水流走向控制的精度。例如，将第三电控阀安装在第一单向阀C2的下端位置。

工作原理简述：

1.总体概述：

如图2所示，储水箱WT用于存储热水。当需要在用水终端S的管路实现零冷水循环时，循环水泵P启动，从储水箱WT中抽取热水进入到用水终端S的管路，并且将原本滞留于用水终端S的管路中的冷水回流到储水箱WT中与储水箱WT中的热水混合，从而实现零冷水循环。

2.零冷水循环模式：

如图3所示，用水终端S处于关闭状态。当第四温度传感器T4检测到的温度低于预设值时，三通换向阀M1切换到左侧，循环水泵P启动，通过出水管X2从储水箱WT的上层抽取热水，输送到用水终端S的管路中，直到第四温度传感器T4检测到的温度达到预设值停止。

此处，考虑到在一些不需要使用热水的时间段内，设备可能会间隔地运行零冷水循环，其大多数为无用功，不利于节能。因此，在本实施例中，控制器可以具有需求时段设置功能和人为激活零冷水功能。通过需求时段设置功能可以将零冷水循环设置在特定的需求时间，降低设备的运作频率。而人为激活零冷水功能则可以允许用户在非需求时段人为触发零冷水循环。

例如，当第四温度传感器T4检测到的温度低于预设值时且在需求时间段或人为激活零冷水时，才启动上述的零冷水循环运作。

3.热水使用模式：

如图4所示，储水箱S处于打开状态。热水从储水箱WT的出水管X2流出，同时，自来水(冷水)从双向管X1补充到WT中。此时，水流开关K1闭合，三通换向阀M1切换至左侧，循环水泵P启动增大压力和流量。电动混水阀M2的左侧和右侧同时打开，并且各自开度(冷水与热水的混合比例)根据第三温度传感器T1与用户设定的目标温度之间的差值进行调节，调节后得到的混合水的温度等于目标温度，并且从电动混水阀M2的上端进入循环水泵P。

在设计储水箱WT的容量时，优先考虑其容量可以满足在设定时间段内，储水箱WT提供的热量可以满足用水的热量需求，故此处暂不考虑热水使用与热量补充并存的情况(可见下文的4.2，该模式为非常特殊的情况，一般情况下无需考虑，或者设置运行状态的优先级以指导用户的使用)。

4.热量补充模式：

4.1.如图5所示，用水终端S处于关闭状态。随着热水的使用所导致的自来水(冷水)补充，或者在非使用状态下的自然散热，第二温度传感器T3和第一温度传感器T2检测到的温度逐渐降低。当第一温度传感器T2检测到的温度低于预设值时，三通换向阀M1切换至右侧，电动混水阀M2调整至右侧全开(左侧关闭)，通过双向管X1将储水箱WT下层的冷水输送至热水器H进行加热，加热后的水通过回水管X3回流到储水箱WT的上层，直到第二温度传感器T3检测到的温度达到预设值时停止。

4.2.如图6所示，用水终端S处于开启状态。随着热水连续使用，第二温度传感器T3和第一温度传感器T2检测到的温度逐渐降低。当第一温度传感器T2检测到的温度低于预设值时，三通换向阀M1切换至右侧，电动混水阀M2调整至右侧全开(左侧关闭)，通过双向管X1将储水箱WT下层的冷水输送至热水器H进行加热，加热后的水通过回水管X3回流到储水箱WT的上层，同时，储水箱WT通过出水管X2持续对用水终端S的管路输送热水，直到第二温度传感器T3检测到的温度达到预设值时，切换回热水使用模式。此时，在循环水泵P的作用下，储水箱WT输出的部分水被输送到热水器H进行加热，而储水箱WT输出的另一部分水从供水主路流入用水终端S的管路中，并且此时的用水终端S的管路中的水流比较少，能够经由回水主路回流到储水箱WT的水很少(几乎没有回流)。

此外，可以对生活热水存储装置的运行模式进行优先级设定，例如，人为触发零冷水循环功能为最高优先级，其后依次为热量补充功能、热水使用功能、自动零冷水循环功能。

上述生活热水存储装置，利用储水箱WT存储热水，并且通过控制热水在用水终端的管路中循环流动，从而置换滞留于用水终端的管路中的冷水，并且使得冷水回流到储水箱WT中与热水混合，达到零冷水供给。该设计避免了频繁使用热水器H，降低噪音，减少热水器H频繁短时间启动，有利于延长对热水器H的使用寿命。而且利用储水箱可以预存大量的热水，满足大流量的用水需求，对于热水器H的功率要求较低，缓解夏天水温过高和忽冷忽热的问题。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种生活热水存储装置，其特征在于，包括：

储水箱；所述储水箱设有出水管、回水管、以及双向管；所述出水管延伸至所述储水箱的上层；所述回水管延伸至所述储水箱的上层且深度大于所述出水管；所述双向管延伸至所述储水箱的下层；所述储水箱设有第一温度传感器和第二温度传感器；所述第一温度传感器位于所述储水箱的上层；所述第二温度传感器位于所述储水箱的下层；

连接所述储水箱的供水模块；所述供水模块包括：供水主路和并联在所述供水主路上的供水旁路；所述供水主路连接在所述出水管与用水终端的管路的入口端之间，且所述供水主路设有连接所述出水管的第一单向阀；所述供水旁路设有：电动混水阀、循环水泵、第三温度传感器、以及三通换向阀；所述电动混水阀、循环水泵、以及三通换向阀依次串联；所述电动混水阀的第一入口端连接在所述出水管与所述第一单向阀之间，所述电动混水阀的出口端连接所述循环水泵；所述循环水泵连接所述三通换向阀的入口端；所述三通换向阀的第一出口端连接用水终端的管路的入口端，所述三通换向阀的第二出口端连接热水器的入口端；所述第三温度传感器连接在所述循环水泵与所述三通换向阀之间；

连接所述储水箱的回水模块；所述回水模块包括：并联设置的回水主路和回水旁路；所述回水主路连接在所述回水管与用水终端的管路的出口端之间，且所述回水主路设有第四温度传感器；所述回水旁路连接在所述回水管与热水器的出口端之间；

连接所述储水箱的补水模块；所述补水模块包括：串接设置的补水主路和补水旁路；所述补水主路连接在所述双向管与自来水网之间；所述补水主路设有串联的第二单向阀和水流开关；所述补水旁路连接在所述双向管与所述电动混水阀的第二入口端之间；所述补水模块还包括：连接所述双向管的水压感应装置；所述水压感应装置电连接控制器；所述补水主路还设有：连接所述双向管的第一电控阀；所述补水旁路设有连接所述双向管的第二电控阀；所述第一电控阀和所述第二电控阀分别电连接所述控制器；以及

控制器；所述控制器分别电连接所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、所述第四温度传感器、所述电动混水阀、所述循环水泵、以及所述三通换向阀。

2.根据权利要求1所述的生活热水存储装置，其特征在于，所述补水主路还设有安全泄压阀。

3.根据权利要求1所述的生活热水存储装置，其特征在于，所述补水主路还设有膨胀罐。

4.根据权利要求1所述的生活热水存储装置，其特征在于，所述储水箱的外周侧设有隔热板。

5.根据权利要求1所述的生活热水存储装置，其特征在于，所述控制器具有需求时段设置功能和人为激活零冷水功能。

6.根据权利要求1所述的生活热水存储装置，其特征在于，所述供水主路设有连接所述出水管的第三电控阀；所述第三电控阀电连接所述控制器。