热水设备和采用该热水设备的热水系统的制作方法

1.本公开涉及热水制备领域，尤其涉及一种可用于提供即时热水的热水设备以及采用该热水设备的热水系统。


背景技术：

2.热水设备，如燃气热水设备通常包括燃气热水器和燃气锅炉。通常，用户在有生活热水使用需求时会打开水龙头，燃气热水设备随之启动。在设备刚启动的一段时间内，水管中储存的冷水会先排出，从而影响用户的使用体验。为了避免这个问题，目前的燃气热水设备通常具有预热循环功能，以在用户不使用热水期间，循环预热水管中的冷水，使用户打开后即能使用上热水。在已有的一些实现方式中，通过铺设回水管路，在没有用水需求的时候，设备会自动检测管路中的水温，并待水温下降到一定阈值时，自动启动设备工作以循环加热管路中的水流，从而实现零冷水功能，即打开龙头即输出热水。然而，实际使用中，打开龙头到输出热水还是会有一定延时。因为燃气热水设备启动时有个前清扫时间，即设备刚启动到燃烧器点火成功会有一段时间间隔，在这期间会从进水管进入一部分冷水，由于燃烧器尚未工作导致这部分冷水未被加热而最终从用水点直接输出，这无疑会给用户使用热水造成不适，从而影响用户体验。


技术实现要素：

3.为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种能实现即开即热的热水设备以及采用该热水设备的热水系统。
4.本公开实施例的第一方面提供一种热水设备，该热水设备包括外壳和设置在外壳内的热源。一进水管路和一出水管路设置在外壳内，并分别连接于热源的上游和下游。一冷水支路设置在外壳内，可与外部的冷水管路连通，其与上述进水管路连接。一回水支路设置在外壳内，可与外部的回水管路连通，其与上述进水管路连接、且与上述冷水支路并联设置。一流量传感器设置在冷水支路上，一电控阀门设置在回水支路上，一水泵至少用于驱动回水支路中的水流流动。一控制器与流量传感器、电控阀门、和水泵电性连接。该控制器被配置为，当通过流量传感器检测到有水流时，控制电控阀门开启以使水流通过、并启动水泵工作。
5.在一些实施例中，控制器还被配置为，当预定的回水中断条件达到时，控制所述电控阀门关闭。
6.在一些实施例中，控制器进一步被配置为，停止水泵工作。
7.在一些实施例中，上述预定的回水中断条件包括，自电控阀门开启后经过特定时间段。
8.在一些实施例中，特定时间段小于10秒。
9.在一些实施例中，热源包括用于燃烧燃料与空气混合物以生成热量的燃烧器、用于点燃燃料与空气混合物的点火装置、以及用于检测火焰是否存在的火焰检测装置；上述
预定的回水中断条件包括，控制器通过所述火焰检测装置检测到火焰信号。
10.在一些实施例中，水泵设置在进水管路中。
11.在一些实施例中，水泵设置在回水支路中。
12.在一些实施例中，电控阀门包括步进电机。
13.本公开实施例的第二方面提供一种热水系统，其包括用水点、上述热水设备、热水管路、和回水管路。其中，热水管路的一端与用水点连接，另一端与热水设备的出水管路连接；回水管路的一端与热水设备的回水支路连接，另一端与热水管路连接，从而在热水设备、热水管路、和回水管路之间形成循环水路。热水设备的控制器被配置为，当循环水路中的水温低于第一温度阈值时，开启电控阀门并启动水泵工作；当循环水路中的水温达到高于上述第一温度阈值的第二温度阈值时，关闭电控阀门并停止水泵工作。
14.本公开的一个或多个实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：由于在冷水进入设备的同时开启了回水支路，使得回水支路中储存的热水与冷水支路中进入的冷水在进水管路中混合，如此，在燃烧器点火工作之前，虽然这部分混合水因无法被加热而最终在用水点输出，但由于混合水相比冷水具有较高的温度，从而不会给用户带来不适的感受。
附图说明
15.为了更清楚地说明本公开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，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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。
16.图1是本公开的一实施例中的热水设备以及采用该热水设备的热水系统。
具体实施方式
17.以下将结合附图对所示的各实施例进行详细描述。但这些实施例并不代表与本公开相一致的所有实施例，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所附权利要求书所请求的保护范围内。
18.本公开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，或是采用电加热棒作为热源的电热水器、当然还可以是采用太阳能或热泵作为热源的热水设备等。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本公开内容做详细描述。
19.如图1所示的本公开一实施例中的热水系统100，其中，热水设备通过一冷水管路51(经由水管50)、一热水管路52与一用水点(如混水阀龙头)70连通。热水设备还通过一回水管路53与热水管路52连接，籍此，可在热水设备、热水管路52、以及回水管路53之间形成循环水路。用水点可以有多个，在本实施例中，用水点70为若干用水点中距离燃气热水设备最远或较远的一个用水点，从而使热水系统100中的所有或大部分用水点均能享受到即时热水输出。
20.如图1所示，热水设备包括外壳10和收容在外壳10中的热源。本实施例中，热源包
括燃烧器组件和热交换器13。外壳10可由若干面板拼接而成，以在其内形成收容空间以容纳各部件。一进水管路113和一出水管路114设置在外壳10内，并分别连接于热源的上游和下游。外壳10内还设有一冷水支路111和一回水支路112。其中，冷水支路111的一端延伸出外壳10底部以与外部的冷水管路51连通，其另一端与进水管路113连接；回水支路112的一端延伸出外壳10底部以与外部的回水管路53连通，其另一端同样与进水管路113连接。上述冷水支路111和回水支路112并联设置。
21.燃烧器组件通常包括用于燃烧燃料与空气混合物以生成热量的燃烧器12、用于点燃燃料与空气混合物的点火装置121、以及用于检测火焰是否存在的火焰检测装置122。一气阀15设置在燃气供应管路115上，用于连通或断开供气通道以及控制燃气供应量。在一些实施例中，燃烧器12包括沿纵向并排布置的若干燃烧单元(未图示)。每一燃烧单元呈扁平板状，其通常被直立地固定在燃烧器框架中，其下部设有进气口，顶部设有若干火孔，以及连通进气口和若干火孔的燃气
‑
空气混合通道。经由气阀15的燃气被分配进入每一燃烧单元的进气口，和同时进入的一次空气在燃气
‑
空气混合通道内混合、并传递给位于火排片顶部的火孔以供燃烧并生成炙热的烟气。在一些实施例中，点火装置121包括延伸位于燃烧单元的火孔上方的一对点火电极。火焰检测装置122包括延伸位于燃烧单元的火孔上方的一火焰检测电极。
22.燃烧器12燃烧产生的热量通过热交换器13。热交换器13通常设置在燃烧器12的上方。在一些实施例中，热交换器可采用翅片管式热交换器，即热交换器壳体内设置有多个翅片，一热交换水管迂回地穿过这些翅片，其两头分别与位于水流方向的上游的进水管路113和位于水流方向的下游的出水管路114连通。燃气
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空气混合物燃烧产生的热量被翅片所吸收，并进一步传递给流经热交换水管中的水，加热后的水经由出水管路114传递给热水管路52，从而为用户提供饮用、洗浴等生活热水。
23.本实施例中，一流量传感器14设置在冷水支路111上，一电控阀门17设置在回水支路112上。流量传感器14用于检测进水流量，其可以包括带有磁铁的转子组件和霍尔元件，当有水流通过流量传感器时，转子组件被带着转动，从而利用霍尔元件的霍尔效应来测量磁性物理量。电控阀门17可以是电磁阀，用于开启和关断回水支路112中的水流。在一些实施例中，电控阀门还可以由电机驱动阀芯组件，来调节阀门出水口的水流量大小。例如，该电机可以采用步进电机，以实现对水流量的精细调节。
24.本实施例中，一水泵18设置在进水管路113中。一方面，在循环预热的模式时可用于驱动回水支路112中的水流流动；另一方面，在正常的用水模式下可起到增压功能以促进冷水支路111中的冷水流动。在一些实施例中，该水泵也可设置在回水支路112中，以仅在循环预热模式时驱动循环水流。在一些实施例中，一风机16可设置在燃烧器12下方以驱动空气流动，从而提供燃烧所需的空气，并促使燃烧产生的烟气被排烟装置14的集烟罩收集，进而通过与集烟罩连接的排烟管路(未图示)而被排出。一温度传感器19设置在水管管路上(如进水管路113的外壁上)，以用于检测通过管路的水流温度。
25.在一些实施例中，一控制器20设置在外壳10内以用于检测和控制燃气热水设备内各电路器件的工作。该控制器17与点火装置121、火焰检测装置122、气阀15、风机16、流量传感器14、电控阀门17、水泵18等有线电性连接或无线通信。该控制器20可以是包含处理器和存储器、以及若干电子元件按照一定布线方式连接而成的控制电路。处理器可以是中央处
理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field
‑
programmable gate array，fpga)、或其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器。
26.在热水设备待机时，控制器20通过温度传感器19监测设备管路中的水温。当检测到该水温低于第一温度阈值时，设备启动预热循环模式，即燃烧器13及点火装置121点火燃烧，同时开启电控阀门17使循环水路连通，并启动水泵18工作，从而循环加热管路中的水，直到循环水路中的水温达到高于上述第一温度阈值的第二温度阈值时，其时，关闭电控阀门17并停止水泵18工作。
27.当用户有热水使用需求时，如打开用水点70处的混水阀龙头，此时，控制器通过设置在冷水支路111中的流量传感器14检测到表征有冷水进入的水流信号时，设备控制燃烧器13及点火装置121点火燃烧，同时控制电控阀门17以连通循环水路，并启动水泵18工作。在一些实施例中，需要检测到的水流量大于启动流量时，设备才会控制燃烧器、电控阀门、以及水泵工作。由于在冷水进入设备的同时开启了回水支路，使得回水支路中储存的热水与冷水支路中进入的冷水在进水管路113中混合，如此，在燃烧器点火工作之前，虽然这部分混合水因无法被加热而最终在用水点70输出，但由于混合水相比冷水具有较高的温度，从而不会给用户带来不适的感受。
28.由于循环管路中储存的热水有限，无法持续供应，所以当预定的回水中断条件达到时，控制器20控制电控阀门17关闭。在一些实施例中，如果不需要水泵18进行增压，控制器20还进一步控制水泵18停止工作。在一些实施例中，上述预定的回水中断条件包括，控制器20通过火焰检测装置122检测到火焰信号，表明燃烧器12已正常工作，此时无需对进入的冷水进行预混；在另一些实施例中，上述预定的回水中断条件包括，自电控阀门17开启后经过特定时间段，这时，通常燃烧器已正常工作，无需对进入的冷水进行预混。上述特定时间段通常小于10秒，如2～3秒。
29.应当理解，上述公开中所披露的方法和装置，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，如控制器中单元的划分，仅为一种逻辑功能的划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元可以结合或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，上述所讨论的部件、元器件、单元相互之间的连接可以是电性、机械、或其他连接形式；可以是直接连接，也可以是通过一些接口等的间接连接；可以是有线连接，也可以是无线通信。
30.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。