СПОСОБ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ ПОСРЕДСТВОМ РАБОТЫ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО НАСОСА
METHOD OF HOT WATER TEMPERATURE CONTROL BY CIRCULATION PUMP

Область техники
Данное изобретение относится к способу регулирования температуры горячей воды водонагревателя и, более конкретно, к способу регулирования, осуществляемому посредством циркуляционного насоса для уменьшения перепада температур горячей воды, выходящей из водонагревателя.
Уровень техники
На фиг.1 и 2 представлены структурные схемы водонагревателя, известного из уровня техники.
Как следует из фиг.1, известный водонагреватель 1 содержит: впускную трубу 10, подводящую прямоточную воду к теплообменнику; теплообменник 20, который обеспечивает теплообмен между поступившей через впускную трубу 10 водой и воздухом или водой, нагретыми горелкой, в результате чего вода становится горячей; накопительный резервуар 30, временно хранящий горячую воду, нагретую теплообменником 20; и выпускную трубу 40, через которую вытекает горячая вода, хранящаяся в резервуаре 30.
На впускной трубе 10 установлены температурный датчик 11, который измеряет температуру прямоточной воды, поступающей через впускную трубу 10, и датчик 12 расхода, измеряющий расход прямоточной воды.
Чтобы горячая вода поступала к потребителю с постоянной температурой, на выпускной трубе 40 установлен еще один температурный датчик 41, который измеряет температуру горячей воды, вытекающей через выпускную трубу 40.
При этом известный водонагреватель 1 может содержать перепускную трубу 50, обеспечивающую сообщение между выпускной трубой 40 и впускной трубой 10 и предназначенную для передачи воды из выпускной трубы 40 во впускную трубу 10. На перепускной трубе 50 установлены внутренний циркуляционный насос 51, подающий воду из выпускной трубы 40 к впускной трубе 10, и обратный клапан 52, препятствующий поступлению воды из впускной трубы 10 к выпускной трубе 40 без ее прохождения через теплообменник 20.
Если потребитель не пользуется горячей водой в течение определенного времени, температура горячей воды, хранящейся в резервуаре 30, понижается. В результате горячая вода, хранящаяся в резервуаре 30, снова подводится к теплообменнику 20 внутренним циркуляционным насосом 51 для ее нагревания.
Таким образом, температуру горячей воды, хранящейся в резервуаре 30, можно поддерживать неизменной за счет многократного повторения указанной выше процедуры.
При этом, как показано на фиг.2, с перепускной трубой 50 может сообщаться внешняя циркуляционная труба 46. В данном случае под внешней циркуляционной трубой 46 понимается труба, которая ответвляется от участка, снабженного выпуском 45 для горячей воды, выполненным, например, в виде крана, и сообщается с перепускной трубой 50.
В этом случае, если горячая вода циркулирует за счет работы внутреннего циркуляционного насоса 51 через внешнюю циркуляционную трубу 46, она будет доходить вплоть до указанного участка, снабженного выпуском 45 для горячей воды, осуществляя тем самым подогрев выпускной трубы 40, вследствие чего потребитель сможет получать нагретую воду за короткий промежуток времени.
Однако в известном водонагревателе 1 внутренний циркуляционный насос 51 приводится в действие только перед использованием потребителем горячей воды.
Как указано выше, внутренний циркуляционный насос 51 приводится в действие только перед использованием потребителем горячей воды. Поэтому если потребитель временно прекращает использовать горячую воду, а затем использует ее повторно, должно пройти некоторое время, прежде чем снова начнет поступать горячая вода после прохождения холодной воды, что создает неудобство для потребителя, обусловленное перепадом температуры горячей воды.
Особенно вероятен перепад температур горячей воды в больницах, ресторанах или спортивных клубах, где горячая вода используется часто, а расход используемой горячей воды часто меняется.
Задача изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в решении указанной проблемы. Для этого в изобретении предложен способ регулирования температуры горячей воды, который позволяет уменьшить перепад температуры, возникающий при использовании потребителем горячей воды посредством циркуляционного насоса.
Сущность изобретения
В изобретении предложен способ регулирования температуры горячей воды посредством циркуляционного насоса, включающий следующие этапы: определение, использует ли потребитель горячую воду; определение, выбран ли один из режимов работы циркуляционного насоса; и циркуляцию горячей воды из выпускной трубы к впускной трубе за счет работы циркуляционного насоса, предусмотренного на перепускной трубе, обеспечивающей сообщение между впускной трубой, в которую поступает прямоточная вода, и выпускной трубой, из которой выходит нагретая горячая вода, когда потребитель использует горячую воду и выбрал один из рабочих режимов циркуляционного насоса.
Согласно другому варианту изобретения указанные режимы работы циркуляционного насоса включают в себя режим непрерывной работы циркуляционного насоса, согласно которому при использовании потребителем горячей воды циркуляционный насос непрерывно работает до тех пор, пока потребитель не прекратит пользоваться горячей водой.
Согласно еще одному варианту изобретения указанные режимы работы циркуляционного насоса включают в себя режим останова после работы циркуляционного насоса, содержащий этап определения, равен ли расход используемой горячей воды заданному значению или превышает ли он это заданное значение, и этап выключения циркуляционного насоса, если расход используемой горячей воды равен или превышает указанное заданное значение.
Согласно дополнительному варианту изобретения режим останова после работы циркуляционного насоса дополнительно включает этап определения, прошло ли заданное время после начала использования горячей воды, осуществляемый перед этапом определения, равен ли расход используемой горячей воды заданному значению или превышает ли он это заданное значение.
Согласно еще одному варианту изобретения указанные режимы работы циркуляционного насоса включают в себя режим останова и повторного запуска после работы циркуляционного насоса, содержащий этап определения, уменьшился ли расход используемой горячей воды на второе заданное значение или больше, осуществляемый в состоянии, при котором циркуляционный насос выключен, а также этап включения циркуляционного насоса, осуществляемый, если расход используемой горячей воды уменьшился на второе заданное значение или больше.
Согласно дополнительному варианту изобретения указанный режим останова и повторного запуска после работы циркуляционного насоса включает в себя также этап определения, равен ли расход используемой горячей воды заданному значению или превышает ли он это заданное значение, и этап выключения циркуляционного насоса, осуществляемый, если расход используемой горячей воды равен указанному заданному значению или превышает его.
Согласно еще одному варианту изобретения указанный режим останова и повторного запуска после работы циркуляционного насоса включает в себя также этап определения, прошло ли заданное время после начала использования горячей воды.
Технический результат
В соответствии с предложенным способом регулирования температуры горячей воды посредством циркуляционного насоса циркуляционный насос работает даже во время использования потребителем горячей воды, поэтому перепад температуры горячей воды может быть уменьшен даже при изменении расхода используемой горячей воды.
Описание рисунков
Фиг.1 и 2 изображают структурные схемы водонагревателя, известного из уровня техники.
Фиг.3 изображает структурную схему, иллюстрирующую конструкцию, согласно которой перепускная труба, обеспечивающая сообщение между выпускной трубой и впускной трубой, установлена снаружи водонагревателя и на этой перепускной трубе установлен внешний циркуляционный насос, при этом внутри водонагревателя циркуляционный насос не установлен.
Фиг.4 изображает блок схему, иллюстрирующую взаимосвязь между водонагревателем и блоком задания температуры горячей воды, используемым потребителем для установки температуры горячей воды.
Фиг.5 изображает блок схему, иллюстрирующую способ регулирования температуры горячей воды для режима непрерывной работы циркуляционного насоса.
Фиг.6 изображает блок схему, иллюстрирующую способ регулирования температуры горячей воды для режима останова после работы циркуляционного насоса.
Фиг.7 изображает блок схему, иллюстрирующую способ регулирования температуры горячей воды для режима останова и повторного запуска после работы циркуляционного насоса.
Номера позиций
1
водонагреватель
10
впускная труба
11
температурный датчик прямоточной воды
12
датчик расхода
20
теплообменник
30
накопительный резервуар
40
выпускная труба
41
температурный датчик горячей воды
45
выпуск для горячей воды
46
внешняя циркуляционная труба
50, 60
перепускная труба
51
внутренний циркуляционный насос
52, 62
обратный клапан
61
внешний циркуляционный насос
Предпочтительные варианты изобретения
Далее со ссылкой на сопроводительные чертежи приводится более подробное описание предложенного способа регулирования температуры горячей воды посредством циркуляционного насоса.
Данный способ регулирования температуры горячей воды посредством работы циркуляционного насоса может быть реализован в водонагревателе, показанном на фиг.1 и 2.
На фиг.3 показан альтернативный вариант, обеспечивающий выполнение предложенного способа регулирования температуры горячей воды посредством циркуляционного насоса. Согласно этому варианту циркуляционный насос внутри водонагревателя 1 не установлен, тогда как перепускная труба 60, обеспечивающая сообщение между выпускной трубой 40 и впускной трубой 10, установлена снаружи водонагревателя, при этом на данной перепускной трубе 60 установлены внешний циркуляционный насос 61 и внешний обратный клапан 62.
Фиг.4 изображает схему, иллюстрирующую взаимосвязь между водонагревателем 1 и блоком 70 задания температуры горячей воды, используемым потребителем для установки температуры горячей воды.
Как показано на фиг.4, в блоке 70 задания температуры горячей воды для потребителя предусмотрены различные режимы работы циркуляционного насоса, обеспечивающие регулирование температуры горячей воды посредством циркуляционных насосов 51 и 61. Потребитель может выбрать один из указанных режимов.
Когда потребитель выбирает в блоке 70 один из режимов использования циркуляционных насосов 51 и 61, сигнал, указывающий на то, что потребитель выбрал один из этих режимов, передается к контроллеру 5 в водонагревателе 1 через средства связи, при этом контроллер 5 управляет циркуляционными насосами 51 и 61 с обеспечением регулирования температуры горячей воды, вытекающей из водонагревателя 1.
В данном варианте изобретения предполагается, что терморегулятор обеспечивает три режима, в которых могут функционировать циркуляционные насосы, а именно: режим непрерывной работы циркуляционного насоса, режим останова после работы циркуляционного насоса и режим останова и перезапуска после работы циркуляционного насоса. Между тем помимо этих трех режимов могут быть предусмотрены другие режимы работы циркуляционных насосов.
Ниже приведено описание одного из вариантов предложенного способа регулирования температуры горячей воды посредством циркуляционного насоса.
Вначале со ссылкой на блок схему, показанную на фиг.5, описан способ регулирования температуры горячей воды для режима непрерывной работы циркуляционного насоса.
Контроллер 5 определяет, использует ли потребитель горячую воду (S110), а также выбран ли потребителем режим непрерывной работы циркуляционного насоса (S120).
Если определено, что потребитель использует горячую воду и выбран режим непрерывной работы циркуляционного насоса, то включают (S130) циркуляционные насосы 51 и 61 и регулируют (S140) процесс горения и температуру горячей воды водонагревателя.
Когда потребитель использует горячую воду в режиме непрерывной работы, циркуляционные насосы 51 и 61 работают непрерывно до тех пор, пока потребитель не прекратит использовать горячую воду. Следовательно, в это время некоторое количество горячей воды поступает из выпускной трубы 40 во впускную трубу 10 через перепускные трубы 50 и 60 и смешивается с прямоточной водой, при этом температура перемешанной воды превышает температуру прямоточной воды. Затем воду подогревают посредством теплообменника 20. Данный алгоритм позволяет уменьшить перепад температуры горячей воды, вытекающей из выпускной трубы 40.
Однако при этом увеличивается продолжительность работы насосов 51 и 61, и соответственно, повышается потребление электроэнергии.
Далее со ссылкой на блок схему, показанную на фиг.6, способ регулирования температуры горячей воды описан для режима останова после работы циркуляционного насоса.
Контроллер 5 определяет, использует ли потребитель горячую воду (S210), а также выбран ли потребителем режим останова после работы циркуляционного насоса (S220).
Если определено, что потребитель использует горячую воду и выбран режим останова после работы циркуляционного насоса, то определяют, прошло ли заданное время после начала использования горячей воды (S230).
Если заданное время не прошло после начала использования горячей воды, то насосы 51 и 61 непрерывно поддерживают во включенном состоянии (S240). Если же заданное время прошло, то определяют выполняется ли условие, согласно которому расход используемой горячей воды равен или превышает заданное значение (S250). Если расход используемой горячей воды равен или превышает заданное значение, насосы 51 и 61 выключают (S260). Данный алгоритм основан на следующем факте. Если расход используемой горячей воды равен или превышает заданное значение, то эффект уменьшения перепада температуры горячей воды благодаря использованию насосов 51 и 61 ослабевает, поскольку уменьшается поток, циркулирующий через насосы 51 и 61.
Затем регулируют (S270) процесс горения и температуру горячей воды водонагревателя.
Перепад температуры горячей воды может быть уменьшен и потребление электроэнергии может быть снижено на начальном этапе, когда потребитель использует горячую воду в режиме останова после работы циркуляционного насоса.
Далее со ссылкой на блок схему, показанную на фиг.7, способ регулирования температуры горячей воды описан для режима останова и перезапуска после работы циркуляционного насоса.
Контроллер 5 определяет, использует ли потребитель горячую воду (S310), а также выбран ли потребителем режим останова и перезапуска после работы циркуляционного насоса (S320).
Если определено, что потребитель использует горячую воду и выбран режим останова и перезапуска после работы циркуляционного насоса, то определяют, прошло ли заданное время после начала использования горячей воды (S330).
Если заданное время не прошло после начала использования горячей воды, то насосы 51 и 61 непрерывно поддерживают во включенном состоянии (S340). Если же заданное время прошло, то определяют включены ли насосы 51 и 61 (S350).
На этом этапе, если насосы 51 и 61 включены, то определяют, выполняется ли условие, согласно которому расход используемой горячей воды равен или превышает первое заданное значение (S360). В этом случае, если расход используемой горячей воды равен или превышает первое заданное значение, насосы 51 и 61 выключают (S370), а если расход используемой горячей воды не равен или не превышает первое заданное значение, то насосы 51 и 61 оставляют в постоянно включенном состоянии (S380). Затем регулируют (S400) процесс горения и температуру горячей воды водонагревателя.
Если после использования горячей воды прошло заданное время, но насосы 51 и 61 не включены, то определяют, уменьшился ли расход используемой горячей воды на второе заданное значение или на большее значение(S390).
В этом случае, если расход используемой горячей воды уменьшился на второе заданное значение или более того, то насосы 51 и 61 включают (S380), а если расход используемой горячей воды не уменьшился на второе заданное значение или более того, то регулируют (S400) процесс горения и температуру горячей воды водонагревателя.
Перепад температуры горячей воды может быть уменьшен на начальном этапе, когда потребитель использует горячую воду в режиме останова и перезапуска после работы циркуляционных насосов, и если расход используемой горячей воды равен или превышает заданное значение, то циркуляционные насосы выключают. Если же расход используемой горячей воды уменьшается на заданное значение или более того, то циркуляционные насосы включают, соответственно, может быть уменьшен перепад температуры горячей воды при изменении расхода.
Как изложено выше, согласно предложенному способу регулирования температуры горячей воды посредством циркуляционного насоса даже при изменении расхода используемой горячей воды перепад температуры горячей воды может быть уменьшен.