УСТРОЙСТВО И СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗА НАРУШЕНИЕМ ЦИРКУЛЯЦИИ ВОДЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЯ
DEVICE AND METHOD FOR CONTROL OF IMPAIRMENT OF WATER CIRCULATION FOR ELECTRIC HEATER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в общем, к устройству для контроля за нарушением циркуляции воды в электрическом котле и способу контроля за этим, в частности, к устройству для контроля за нарушением циркуляции воды в электрическом котле, выполненному с возможностью эффективного обнаружения и контроля за нарушением циркуляции воды в электрическом котле с использованием разности между температурой нагревательного бака электрического котла и температурой воды в линии подачи отопительной воды, и способу контроля за этим.
Уровень техники
Как правило, нагревательное устройство, такое как котел, предназначено для осуществления нагрева посредством циркуляции отопительной воды, и котел, использующий электроэнергию в качестве источника тепла, называется электрическим котлом. Электрический котел выполнен таким образом, что нагреватель, установленный в нагревательном баке, как правило, нагревается за счет потребления электроэнергии при циркуляции воды. Как описано выше, электрический котел позволяет получить теплую воду способом нагрева отопительной воды путем подачи электроэнергии в нагреватель при протекании воды таким образом, чтобы ее можно было использовать для отопления и горячего водоснабжения.
На фиг.1 показана схема циркуляции воды в традиционном электрическом котле.
Электрический котел 100 включает в себя нагревательный бак 110, выполненный с возможностью накопления и нагрева воды, блок 120 управления, выполненный с возможностью выполнения различного управления, в том числе контроля за нагревательным баком 110, что необходимо для работы электрического котла 100, тиристор 130, выполненный с возможностью получения токов из внешнего источника 131 питания для подачи токов в качестве токов, предусмотренных для нагревательного средства 132, установленного в нагревательном баке 110, и выполненный с возможностью управления включением/выключением подачи тока с использованием блока 120 управления, основную линию 140 подачи, выполненную с возможностью подачи теплой воды, нагретой до заданной температуры, за пределы нагревательного бака 110, и линию 141 подачи отопительной воды и обводную линию 145, разделенные на два направления трехходовым клапаном 150, установленным в основной линии 140 подачи.
Кроме того, линия 141 подачи отопительной воды соединена с линией циркуляции отопительной воды (не показана), расположенной в каждом помещении, и линия циркуляции отопительной воды соединена с нагревательным баком 110 через линию 142 возврата отопительной воды. В этом случае датчик 190 температуры линии подачи отопительной воды устанавливается в заранее определенном месте в линии 141 подачи отопительной воды для измерения температуры отопительной воды в линии циркуляции отопительной воды.
При использовании такой системы отопительная вода, нагреваемая в нагревательном баке 110, циркулирует в каждом помещении, которое является целью отопления, чтобы обеспечить отопление помещений. Циркуляционный насос 160 для отопительной воды и переключатель 165 теплового потока устанавливаются в линии 142 возврата отопительной воды. Переключатель 165 теплового потока служит для обнаружения нарушения циркуляции отопительной воды и дальнейшего уведомления блока 120 управления о нарушении циркуляции отопительной воды, когда происходит нарушение циркуляции отопительной воды. Кроме того, расширительный бак 170, заполненный азотом, установлен в линии 142 возврата отопительной воды и служит для контроля за изменением давления в линии отопительной воды, которое может возникать в соответствии с расширением объема, возникающим при нагревании воды.
Между тем, в обводной линии 145 предусмотрен пластинчатый теплообменник 180 с тем, чтобы отопительная вода, проходящая через обводную линию 145, пересекала воду, проходящую через линию 144 подачи прямоточной воды и линию 143 подачи теплой воды. Соответственно, высокотемпературная отопительная вода, подаваемая в обводную линию 145 через трехходовой клапан 150, и прямоточная вода комнатной температуры, подаваемая через линию 144 подачи прямоточной воды, осуществляют теплообмен для выработки теплой воды из прямоточной воды, и выработанная теплая вода подается в линию 143 подачи теплой воды.
Как описано выше, в соответствии со схемой циркуляции воды в традиционном электрическом котле традиционный электрический котел выполнен таким образом, чтобы нарушение циркуляции отопительной воды можно было обнаружить с помощью переключателя 165 теплового потока, установленного в линии 142 возврата отопительной воды. Когда происходит нарушение циркуляции отопительной воды из-за выхода из строя циркуляционного насоса для отопительной воды, выхода из строя перепускного клапана, блокировки линии циркуляции отопительной воды и т.п., переключатель 165 теплового потока подает сигнал обнаружения нарушения циркуляции воды в блок 120 управления, и блок 120 управления выключает нагревательное средство 132, установленное в нагревательном баке 110 для предотвращения перегрева котла.
Однако различные инородные вещества, такие как частицы ржавчины, находящиеся в трубе, известь и тому подобное, могут оказаться в отопительной воде в процессе циркуляции отопительной воды, и когда инородные вещества осаждаются на переключателе 165 теплового потока, часто возникает проблема, при которой нарушается нормальная работа переключателя 165 теплового потока. Другими словами, возникает проблема, при которой устройство, установленное для предотвращения нарушения циркуляции отопительной воды, в основном вызывает нарушение циркуляции отопительной воды. Таким образом, существует потребность в разработке нового средства для предотвращения перегрева котла без использования прибора для измерения расхода жидкости, например, переключателя 165 теплового потока или тому подобного, с целью уменьшения частоты отказов, связанных с нарушением циркуляции отопительной воды.
Сущность изобретения
Техническая задача
Настоящее изобретение направлено на обеспечение устройства для контроля за нарушением циркуляции воды, выполненного с возможностью эффективного обнаружения и контроля за нарушением циркуляции воды в электрическом котле с использованием разности между температурами, измеренными датчиком температуры, установленным в нагревательном баке электрического котла, и датчиком температуры, установленным в линии подачи отопительной воды, без установки переключателя теплового потока, и способа контроля за этим.
Решение технической задачи
Один аспект настоящего изобретения предусматривает устройство для контроля за нарушением циркуляции воды в электрическом котле, выполненное с возможностью обнаружения и контроля за нарушением циркуляции отопительной воды в электрическом котле (100), причем устройство для контроля за нарушением циркуляции воды включает в себя: нагревательный бак (110), выполненный с возможностью накопления циркулирующей отопительной воды и в котором установлено нагревательное средство (132), выполненное с возможностью нагрева отопительной воды; датчик (115) температуры нагревательного бака, установленный на нагревательном баке (110) для измерения температуры нагреваемой отопительной воды; датчик (190) температуры линии подачи отопительной воды, установленный в линии (141) подачи отопительной воды, выполненной с возможностью подачи отопительной воды из нагревательного бака (110) за пределы электрического котла (100), для измерения температуры циркулирующей отопительной воды; и блок (120) управления, выполненный с возможностью вычисления разности температур между температурой нагревательного бака, которая представляет собой температуру отопительной воды, измеренную датчиком (115) температуры нагревательного бака, и температурой подаваемой отопительной воды, которая представляет собой температуру отопительной воды, измеренную датчиком (190) температуры линии подачи отопительной воды, и включения/выключения нагревательного средства (132) в соответствии с результатом вычисления разности температур.
Согласно варианту осуществления блок (120) управления можно выполнить с возможностью определения того, что циркуляция воды в котле является аномальной, и выключения нагревательного средства (132), когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды больше или равна первой разности температур в течение первого промежутка времени или более.
Блок (120) управления можно выполнить с возможностью повторного включения работы нагревательного средства (132), когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды уменьшается до второй разности температур или менее.
Блок (120) управления можно выполнить с возможностью окончательного определения того, что циркуляция воды в котле является аномальной, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды снова повышается до первой разности температур или более, и, таким образом, процедура определения, в случае нарушения циркуляции, повторяется заданное число раз или более в течение заданного промежутка времени.
Согласно другому варианту осуществления блок (120) управления можно выполнить с возможностью определения того, что циркуляция воды в котле является аномальной, и выключения нагревательного средства (132), когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды больше или равна первой разности температур в течение первого промежутка времени или более, и величина изменения температуры подаваемой отопительной воды меньше или равна первой величине изменения.
Блок (120) управления можно выполнить с возможностью повторного включения нагревательного средства (132), когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды уменьшается до второй разности температур или менее, или величина изменения температуры подаваемой отопительной воды больше первой величины изменения.
Блок (120) управления можно выполнить с возможностью окончательного определения того, что циркуляция воды в котле является аномальной, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды снова повышается до первой разности температур или более, и величина изменения температуры подаваемой отопительной воды уменьшается до первой величины изменения или менее, и, таким образом, процедура определения, в случае нарушения циркуляции, повторяется заданное число раз или более в течение заданного промежутка времени.
Другой аспект настоящего изобретения предусматривает способ контроля за нарушением циркуляции воды в электрическом котле, выполненный с возможностью обнаружения и контроля за нарушением циркуляции отопительной воды в электрическом котле (100), причем способ контроля за нарушением циркуляции включает в себя: измерение температуры отопительной воды, нагреваемой в нагревательном баке (110), посредством датчика (115) температуры нагревательного бака, установленного на нагревательном баке (110), выполненном с возможностью накопления циркулирующей отопительной воды и в котором установлено нагревательное средство (132), выполненное с возможностью нагрева отопительной воды; измерение температуры циркулирующей отопительной воды посредством датчика (190) температуры линии подачи отопительной воды, установленного в линии (141) подачи отопительной воды, выполненной с возможностью подачи отопительной воды из нагревательного бака (110) за пределы электрического котла (100); и вычисление блоком (120) управления, установленным на электрическом котле (100), разности температур между температурой нагревательного бака, которая представляет собой температуру отопительной воды, измеренную датчиком (115) температуры нагревательного бака, и температурой подаваемой отопительной воды, которая представляет собой температуру отопительной воды, измеренную датчиком (190) температуры линии подачи отопительной воды, и включение/выключение нагревательного средства (132) в соответствии с результатом вычисления разности температур.
Согласно варианту осуществления, включение/выключение нагревательного средства может включать в себя определение того, что циркуляция воды в котле является аномальной, и выключение нагревательного средства (132), когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды больше или равна первой разности температур в течение первого промежутка времени или более.
Включение/выключение нагревательного средства может включать в себя повторное включение нагревательного средства (132), когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды уменьшается до второй разности температур или менее.
Включение/выключение нагревательного средства может дополнительно включать в себя окончательное определение того, что циркуляция воды в котле является аномальной, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды снова повышается до первой разности температур или более, и, таким образом, процедура определения, в случае нарушения циркуляции, повторяется заданное число раз или более в течение заданного промежутка времени.
Согласно другому варианту осуществления включение/выключение нагревательного средства может включать в себя определение того, что циркуляция воды в котле является аномальной, и выключение нагревательного средства (132), когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды больше или равна первой разности температур в течение первого промежутка времени или более, и величина изменения температуры подаваемой отопительной воды меньше или равна первой величине изменения.
Включение/выключение нагревательного средства может включать в себя повторное включение нагревательного средства (132), когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды уменьшается до второй разности температур или менее, или величина изменения температуры подаваемой отопительной воды больше первой величины изменения.
Включение/выключение нагревательного средства может дополнительно включать в себя окончательное определение того, что циркуляция воды в котле является аномальной, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды снова повышается до первой разности температур или более, и величина изменения температуры подаваемой отопительной воды уменьшается до первой величины изменения или менее, и, таким образом, процедура определения, в случае нарушения циркуляции, повторяется заданное число раз в течение заданного промежутка времени.
Полезные эффекты
Согласно устройству для контроля за нарушением циркуляции воды в электрическом котле настоящего изобретения и способу контроля за этим, как описано выше, перегрев электрического котла из-за нарушения циркуляции отопительной воды может быть предотвращен без использования переключателя теплового потока, установленного в линии возврата отопительной воды традиционного электрического котла.
Кроме того, учитывая тот факт, что переключатель теплового потока не используется, решается проблема, связанная с частыми нарушениями нормальной работы переключателя теплового потока из-за наличия инородных веществ в отопительной воде, и, следовательно, можно уменьшить количество случаев нарушения циркуляции воды в электрическом котле.
Кроме того, в связи с тем, что добавляется датчик температуры, который является относительно дешевым, вместо использования переключателя теплового потока, который является относительно дорогим, можно установить более экономное устройство для предотвращения перегрева при нарушении циркуляции отопительной воды.
Кроме того, в способе контроля за нарушением циркуляции воды в электрическом котле согласно настоящему изобретению, так как выполняется сравнение разности температур между температурой нагревательного бака электрического котла и температурой подаваемой отопительной воды, и в результате сравнения определяется нарушение циркуляции, и нагревание отопительной воды прекращается только тогда, когда разность температур поддерживается при первой разности температур или более в течение первого промежутка времени или более, не определяется нарушение циркуляции в случае, когда происходит возврат в нормальное состояние даже в том случае, когда возникает мгновенная разность температур, и, таким образом, можно более точно определить нарушение циркуляции.
Кроме того, в способе контроля за нарушением циркуляции воды в электрическом котле согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, так как выполняется сравнение разности температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды, и в результате сравнения определяется нарушение циркуляции только тогда, когда величина изменения температуры подаваемой отопительной воды меньше или равна первой величине изменения, может быть решена проблема, связанная с тем, что принято неправильное решение относительно нарушения циркуляции даже при отсутствии нарушения циркуляции, в случае, когда температура отопительной воды в линии подачи отопительной воды увеличивается, и разность температур между температурой отопительной воды и температурой теплой воды в баке поддерживается при первой разности температур или более в течение первого промежутка времени или более, и, таким образом, можно точно определить, имеется или нет нарушение циркуляции воды в котле.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан вид, иллюстрирующий схему циркуляции традиционного электрического котла.
На фиг.2 показан вид, иллюстрирующий схему циркуляции воды в электрическом котле согласно настоящему изобретению.
На фиг.3 показан график, иллюстрирующий принцип обнаружения нарушения циркуляции воды в электрическом котле согласно настоящему изобретению.
На фиг.4 показан график, иллюстрирующий конкретный способ контроля за нарушением циркуляции воды в электрическом котле согласно настоящему изобретению.
На фиг.5 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ контроля за нарушением циркуляции воды в электрическом котле согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.6 показан график температур в случае, когда температура отопительной воды в баке и температура подаваемой отопительной воды увеличиваются и поддерживаются при заданной разности температур или более в течение заданного промежутка времени или более.
На фиг.7 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ контроля за нарушением циркуляции воды в электрическом котле согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
Ссылочные позиции
100 - электрический котел
110 - нагревательный бак
115 - датчик температуры нагревательного бака
120 - блок управления
130 - тиристор
131 - внешний источник питания
132 - нагревательное средство
140 - основная линия подачи
141 - линия подачи отопительной воды
142 - линия возврата отопительной воды
143 - линия подачи теплой воды
144 - линия подачи прямоточной воды
145 - обводная линия
150 - трехходовой клапан
160 - циркуляционный насос
165 - переключатель теплового потока
170 - расширительный бак
180 - пластинчатый теплообменник
190 - датчик температуры линии подачи отопительной воды
Подробное описание изобретения
Далее, со ссылкой на сопроводительные чертежи будут описаны более подробно устройство для контроля за нарушением циркуляции воды в электрическом котле согласно настоящему изобретению и способ контроля за этим.
Однако настоящее изобретение не ограничено вариантами осуществления, которые будут описаны ниже, и могут быть реализованы в самых различных формах, варианты осуществления предоставлены только для полного раскрытия настоящего изобретения и доведения информации об объеме настоящего изобретения до специалистов в данной области техники, и настоящее изобретение ограничивается только объемом формулы изобретения. Для сведения, в описании настоящего изобретения будет опущено подробное описание раскрытых функций и конфигураций, которые могут излишне затенять сущность настоящего изобретения.
На фиг.2 показано устройство для контроля за нарушением циркуляции воды в электрическом котле согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как правило, это устройство аналогично базовым конфигурациям электрического котла, показанного со ссылкой на фиг.1. Соответственно, в дальнейшем базовые конфигурации электрического котла будут просто описаны, и затем будут описаны ниже более подробно технические конфигурации согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Электрический котел 100 включает в себя нагревательный бак 110, выполненный с возможностью накопления и нагрева воды, блок 120 управления, выполненный с возможностью выполнения различного управления, в том числе контроля за нагревательным баком 110, что необходимо для работы электрического котла 100, тиристор 130, выполненный с возможностью получения токов из внешнего источника 131 питания для подачи токов в качестве токов, потребляемых нагревательным средством 132, установленным в нагревательном баке 110 и выполненным с возможностью управления включением/выключением подачи тока с использованием блока 120 управления, основную линию 140 подачи, выполненную с возможностью подачи теплой воды, нагретой до заданной температуры, за пределы нагревательного бака 110, и линию 141 подачи отопительной воды и обводную линию 145, разделенные на два направления трехходовым клапаном 150, установленным в основной линии 140 подачи.
Кроме того, линия 141 подачи отопительной воды соединена с линией циркуляции отопительной воды (не показана), расположенной в каждом помещении, и линия циркуляции отопительной воды соединена с нагревательным баком 110 через линию 142 возврата отопительной воды. В этом случае датчик 190 температуры линии подачи отопительной воды устанавливается в заранее определенном месте линии 141 подачи отопительной воды для измерения температуры отопительной воды в линии циркуляции отопительной воды.
Отопительная вода, нагретая в нагревательном баке 110, циркулирует в каждом помещении, то есть цель отопления состоит в том, чтобы выполнить отопление с помощью такой системы циркуляции. Циркуляционный насос 160 для отопительной воды установлен в линии 142 возврата отопительной воды для того, чтобы обеспечить напор циркулирующей отопительной воды.
Кроме того, расширительный бак 170, заполненный азотом, установлен в линии 142 возврата отопительной воды и служит для контроля за изменением давления в линии отопительной воды, которое может происходить в соответствии с расширением объема, возникающим при нагревании воды.
Между тем, пластинчатый теплообменник 180 предусмотрен на обводной линии 145 с тем, чтобы отопительная вода, проходящая через обводную линию 145, пересекала воду, проходящую через линию 144 подачи прямоточной воды и линию 143 подачи теплой воды. Соответственно, высокотемпературная отопительная вода, подаваемая в обводную линию 145 через трехходовой клапан 150, и прямоточная вода комнатной температуры, подаваемая через линию 144 подачи прямоточной воды, осуществляют теплобмен для выработки теплой воды из прямоточной воды, и выработанная теплая вода подается в линию 143 подачи теплой воды.
Согласно настоящему изобретению в линии 142 возврата отопительной воды установлен только циркуляционный насос 160 для отопительной воды, и переключатель 165 теплового потока, показанный на фиг.1, не установлен.
Переключатель 165 теплового потока служит для остановки потока всей отопительной воды, когда происходит нарушение циркуляции отопительной воды из-за выхода из строя циркуляционного насоса 160 и т.п.
Однако переключатель 165 теплового потока вызывает частый выход из строя в процессе, в котором отопительная вода, в которой находятся инородные вещества, протекает через него и, таким образом, становится еще одной причиной нарушения циркуляции отопительной воды. Принимая во внимание вышеизложенное, в настоящем изобретении переключатель 165 теплового потока не устанавливается для уменьшения количества нарушений циркуляции, и нагревание отопительной воды в нагревательном баке может быть остановлено для предотвращения перегрева электрического котла в случае, когда происходит нарушение циркуляции отопительной воды.
С этой целью устройство для контроля за нарушением циркуляции воды в электрическом котле согласно настоящему изобретению включает в себя нагревательный бак 110, выполненный с возможностью накопления циркулирующей отопительной воды и в котором установлено нагревательное средство 132, выполненное с возможностью нагрева отопительной воды, датчик 115 температуры нагревательного бака, установленный на нагревательном баке 110 для измерения температуры нагреваемой отопительной воды, датчик 190 температуры линии подачи отопительной воды, установленный в линии 141 подачи отопительной воды, выполненной с возможностью подачи отопительной воды из нагревательного бака 110 за пределы электрического котла 100, для измерения температуры циркулирующей отопительной воды и блок 120 управления, выполненный с возможностью вычисления разности температур между температурой нагревательного бака, которая представляет собой температуру отопительной воды, измеренную датчиком 115 температуры нагревательного бака, и температурой подаваемой отопительной воды, которая представляет собой температуру отопительной воды, измеренную датчиком 190 температуры линии подачи отопительной воды, и включения/выключения нагревательного средства 132 в соответствии с результатом вычисления.
Нагревательный бак 110 временно сохраняет воду, используемую в системе отопления, включающей в себя электрический котел, и подает воду при нагревании воды до необходимой температуры или более. В этом случае, хотя вода, накопленная в нагревательном баке 110, включает в себя отопительную воду, которая протекает вдоль линии циркуляции отопительной воды, расположенной в каждом помещении, и теплую воду, используемую в ванной или раковине, так как настоящее изобретение представляет собой устройство, выполненное с возможностью контроля за нарушением циркуляции отопительной воды, в описании будет представлена только одна отопительная вода, а не теплая вода и отопительная вода.
Датчик 115 температуры нагревательного бака установлен в нагревательном баке 110 для измерения температуры отопительной воды, накопленной в и нагретой с помощью нагревательного бака 110, и передает результат измерения в блок 120 управления в режиме реального времени. Как правило, отопительная вода, накопленная в нагревательном баке 115, нагревается до 60-90°C и затем подается наружу через основную линию 140 подачи. То есть отопительная вода, нагретая до высокой температуры нагревательным средством 132 в нагревательном баке 110, отводится за пределы нагревательного бака 110, и отопительная вода, имеющая относительно низкую температуру, вводится в нагревательный бак 110 через линию 142 возврата отопительной воды. Соответственно, в нормальном состоянии, в котором отсутствует нарушение циркуляции отопительной воды, нагревательное средство 132 непрерывно подает тепло, находясь во включенном состоянии, поэтому температура отопительной воды, накопленной в нагревательном баке 110, поддерживается в пределах заданного диапазона целевых температур.
Однако, когда происходит нарушение циркуляции отопительной воды из-за выхода из строя циркуляционного насоса 160 для отопительной воды и т.п., так как отопительная вода, накопленная в нагревательном баке 110, не отводится наружу и непрерывно нагревается нагревательным средством 132, температура отопительной воды резко возрастает. Если такой ситуацией пренебречь, может произойти пожар или взрыв вследствие перегрева котла.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения датчик 115 температуры нагревательного бака дополнительно установлен для предотвращения перегрева котла, вызванного нарушением циркуляции отопительной воды, и температура отопительной воды в нагревательном баке 110, измеренная датчиком 115 температуры нагревательного бака, сравнивается с температурой отопительной воды в линии подачи отопительной воды, измеренной имеющимся датчиком 190 температуры линии подачи отопительной воды, и, таким образом, можно измерить, повышается ли относительно резко температура отопительной воды в нагревательном баке 110.
В этом случае датчик 190 температуры линии подачи отопительной воды может быть установлен в более подходящем местоположении для измерения температуры циркулирующей воды. Другими словами, когда датчик 190 температуры линии подачи отопительной воды установлен в электрическом котле 100 в линии 141 подачи отопительной воды, так как расстояние между датчиком 190 температуры линии подачи горячей воды и нагревательным баком 110 является маленьким, и, таким образом, разность между температурой отопительной воды, измеренной датчиком 115 температуры нагревательного бака, и температурой отопительной воды, измеренной датчиком 190 температуры линии подачи отопительной воды, не является большой, трудно установить стандарт, необходимый для обнаружения нарушения циркуляции на основании вышеизложенного.
С другой стороны, когда датчик 190 температуры линии подачи отопительной воды расположен снаружи электрического котла 100 в линиях 141 подачи отопительной воды и установлен с возможностью смещения в сторону линии циркуляции отопительной воды (не показана), соединенной с каждым помещением, так как расстояние от датчика 190 температуры линии подачи отопительной воды до нагревательного бака 110 является довольно большим и, таким образом, разность между температурой отопительной воды, измеренной датчиком 115 температуры нагревательного бака, и температурой отопительной воды, измеренной датчиком 190 температуры линии подачи отопительной воды, является большой, можно определить нарушение циркуляции даже в том случае, когда происходит незначительный перегрев.
В соответствии с вышеизложенным, датчик 190 температуры линии подачи отопительной воды может быть установлен снаружи электрического котла 100 в линии 141 подачи отопительной воды и в месте, в котором разность температур с учетом температуры в нагревательном баке 110 является подходящей, и, таким образом, можно наиболее эффективно определить нарушение циркуляции отопительной воды. Конкретное место установки не может быть определено по единому принципу и должно определяться при совместном рассмотрении емкости электрического котла, соответствующего диапазона температур нагрева нагревательного бака, температуры подаваемой отопительной воды, стандарта определения нарушения циркуляции и т.п.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.3, блок 120 управления выполнен с возможностью вычисления разности температур между температурой нагревательного бака, которая представляет собой температуру отопительной воды, измеренную датчиком 115 температуры нагревательного бака, и температурой подаваемой отопительной воды, которая представляет собой температуру отопительной воды, измеренную датчиком 190 температуры линии подачи отопительной воды, и включения/выключения нагревательного средства 132 в соответствии с результатом вычисления.
Согласно варианту осуществления, блок 120 управления выполнен с возможностью определения того, что циркуляция воды в котле является аномальной, и выключения нагревательного средства 132, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды больше или равна первой разности температур в течение первого промежутка времени или более.
Другими словами, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды повышается до первой разности температур или более, существует вероятность того, чтобы это будет определено как нарушение циркуляции. Как показано на фиг.3, когда возникает нарушение циркуляции отопительной воды в электрическом котле, отопительная вода в линии 141 подачи отопительной воды непрерывно остается в одном и том же положении, и, таким образом, температура поддерживается равномерно.
С другой стороны, так как отопительная вода в нагревательном баке 110 непрерывно нагревается нагревательным средством 132, температура отопительной воды увеличивается. Соответственно, в состоянии, в котором отопительная вода, как правило, циркулирует, разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды, имеющей почти одинаковую кривую температур, увеличивается после момента времени t1, когда происходит нарушение циркуляции.
Однако в случае, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды является маленькой, или разность температур находится в диапазоне разности температур, который считается аномальным состоянием сразу после достижения определенной контрольной разности даже в том случае, когда возникает разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды, нет необходимости в определении нарушения циркуляции. Соответственно, как и в варианте осуществления настоящего изобретения, в состоянии, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды поддерживается при первой разности температур или более в течение первого промежутка времени или более, блок 120 управления можно выполнить с возможностью определения того, что циркуляция воды в котле является аномальной, и выключения нагревательного средства 132. Кроме того, блок 120 управления можно выполнить с возможностью повторного включения нагревательного средства 132, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды уменьшается до второй разности температур или менее.
Согласно варианту осуществления первую разность температур можно установить на 10°C, первый промежуток времени можно установить на пять секунд, и вторую разность температур можно установить на 5°C. Согласно другому варианту осуществления первую разность температур можно установить на 5°C, первый промежуток времени можно установить на пять секунд, и вторую разность температур можно установить на 5°C или менее. Однако каждое из: первой разности температур, первого промежутка времени и второй разности температур можно установить на разные значения в соответствии с использованием и состоянием электрического котла.
Работа блока 120 управления согласно вышеописанному варианту осуществления будет описана более подробно со ссылкой на фиг.4.
Сначала в состоянии, в котором работает электрический котел 100, и отопительная вода циркулирует нормально, разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды является крайне незначительной.
Однако разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды начинает увеличиваться после момента времени t1, когда нарушение циркуляции отопительной воды происходит в первый раз. Блок 120 управления определяет, что существует вероятность возникновения нарушения циркуляции через некоторое время t2, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды становится больше или равной первой разности температур, и затем определяет, возникает ли нарушение циркуляции.
Блок 120 управления определяет, что в электрическом котле возникает нарушение циркуляции, и выключает нагревательное средство 132 для предотвращения перегрева отопительной воды в нагревательном баке 110 в момент времени t3, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды поддерживается при первой разности температур или более в течение первого промежутка времени или более.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, в случае более стабильного способа предотвращения перегрева электрического котла, блок 120 управления можно выполнить с возможностью выключения работы нагревательного средства 132 после момента времени t2, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды становится больше или равной первой разности температур.
Кроме того, определяется, что нарушение циркуляции отопительной воды было устранено, и нагревательное средство 132 снова включено для нагревания отопительной воды в момент времени t4, когда температура подаваемой отопительной воды, и, таким образом, разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды уменьшается до второй разности температур или менее. В этом случае увеличение температуры подаваемой отопительной воды после момента времени t3, как показано на фиг.4, можно рассматривать в качестве случая, когда в нагревательном баке снова начинает циркулировать высокотемпературная отопительная вода.
Соответственно, для более точного контроля блок 120 управления можно выполнить с возможностью контроля за работой нагревательного средства 132 путем различения случая, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды уменьшается до второй разности температур или менее, так как падает температура нагревательного бака, и случая, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды уменьшается до второй разности температур или менее, так как повышается температура подаваемой отопительной воды. Например, можно определить, что нарушение циркуляции отопительной воды было устранено, и нагревательное средство 132 может быть снова включено только тогда, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды уменьшается до второй разности температур или менее, так как повышается температура подаваемой отопительной воды.
Наконец, блок 120 управления может окончательно определить, что циркуляция воды в котле является аномальной, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды снова повышается до первой разности температур или более, и, таким образом, процедура определения, в случае нарушения циркуляции, повторяется заданное число раз или более в течение заданного промежутка времени. Согласно примерному варианту осуществления, когда процедура определения при нарушении циркуляции повторяется по меньшей мере три раза в течение 30 минут, блок 120 управления определяет, что циркуляция воды в котле является аномальной, и запускает функцию сигнализации выхода из строя котла с тем, чтобы можно было восстановить работоспособность котла.
Между тем, как показано на фиг.6, в электрическом котле 100 вследствие изменений внешних факторов, таких как открытие и закрытие трехходового клапана 150, может возникнуть ситуация, когда температура подаваемой отопительной воды повышается, и разность температур T1, T2 и T3 между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды поддерживаются при первой разности температур или более в течение первого промежутка времени или более.
В этом случае, как описано выше, когда нарушение циркуляции определяется на основании разности температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды, это ошибочно оценивается как нарушение циркуляции даже в том случае, когда фактически не происходит нарушение циркуляции отопительной воды.
Для того чтобы устранить этот недостаток, блок 120 управления согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения можно выполнить с возможностью определения того, что циркуляция воды в котле является аномальной, и выключения нагревательного средства 132, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды больше или равна первой разности температур в течение первого промежутка времени или более, и величина изменения температуры подаваемой отопительной воды меньше или равна первой величине изменения. Первая величина изменения может быть установлена на величину изменения температуры 0,5°C в секунду.
В состоянии, в котором нагревательное средство 132 выключено, как описано выше, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды снова уменьшается до второй разности температур или менее, или величина изменения температуры подаваемой отопительной воды больше первой величины изменения, блок 120 управления управляет нагревательным средством 132 таким образом, чтобы включить нагревательное средство 132.
Кроме того, блок 120 управления можно выполнить с возможностью окончательного определения того, что циркуляция воды в котле является аномальной, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды снова повышается до первой разности температур или более, и величина изменения температуры подаваемой отопительной воды уменьшается до первой величины изменения или менее, и, таким образом, процедура определения, в случае нарушения циркуляции, повторяется заданное число раз или более в течение заданного промежутка времени.
Как описано выше, в варианте осуществления, так как нарушение циркуляции определяется только тогда, когда удовлетворены как условие, при котором обнаруживается, что разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды больше или равна первой разности температур, так и случай, когда величина изменения температуры подаваемой отопительной воды меньше или равна первой величине изменения, то есть, условие, при котором обнаруживается, что величина изменения температуры подаваемой отопительной воды является маленькой, и, таким образом, отопительная вода находится в линии 141 подачи отопительной воды, можно правильно определить то, возникает ли нарушение циркуляции даже при условии, показанном на фиг.6.
Далее, способ контроля за нарушением циркуляции воды в электрическом котле согласно варианту осуществления настоящего изобретения будет описан подробно со ссылкой на фиг.5.
Сначала блок 120 управления нагревает отопительную воду в нагревательном баке 110 посредством нагревательного средства 132, когда электрический котел работает (S10). Блок 120 управления измеряет температуру отопительной воды, нагретой в нагревательном баке 110, посредством датчика 115 температуры нагревательного бака, установленного на нагревательном баке 110. Измеряется температура отопительной воды, циркулирующей через датчик 190 температуры линии подачи отопительной воды, установленный в линии 141 подачи отопительной воды, выполненной с возможностью подачи отопительной воды из нагревательного бака 110 за пределы электрического котла 100.
Блок 120 управления вычисляет разность температур между температурой нагревательного бака, которая представляет собой температуру отопительной воды, измеренную датчиком 115 температуры нагревательного бака, и температурой подаваемой отопительной воды, которая представляет собой температуру отопительной воды, измеренную датчиком 190 температуры линии подачи отопительной воды (S20).
В соответствии с результатом вычисления на этапе S20, когда разность между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды становится меньше, чем первая разность температур, определяется, что отклонение циркуляции в электрическом котле не возникает, и на этапе S20 блок 120 управления непрерывно выполняет измерение и вычисление, поддерживая нормальное рабочее состояние.
В соответствии с результатом вычисления на этапе S20, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды больше или равна первой разности температур, определяется, что существует вероятность возникновения нарушения циркуляции, и затем определяется, происходит ли нарушение циркуляции. То есть блок 120 управления определяет, что в электрическом котле возникает нарушение циркуляции тогда, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды поддерживается при первой разности температур или более в течение первого промежутка времени или более (S40 и S50), и выключает нагревательное средство 132 для предотвращения перегрева отопительной воды в нагревательном баке 110 (S60).
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, рассматривая более стабильный способ предотвращения перегрева электрического котла, блок 120 управления может быть выполнен с возможностью выключения нагревательного средства 132 непосредственно после того, как разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды станет больше или равна первой разности температур.
Блок 120 управления выключает нагревательное средство 132 и затем непрерывно измеряет разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды. Соответственно, определяется, что нарушение циркуляции отопительной воды было устранено, и нагревательное средство 132 снова включено для нагревания отопительной воды, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды уменьшается до второй разности температур или менее (S70 и S80). В этом случае повышение температуры подаваемой отопительной воды после момента времени t3, как показано на фиг.4, можно рассматривать в качестве случая, когда в нагревательном баке снова начинает циркулировать высокотемпературная отопительная вода.
В этом случае, для более точного контроля, блок 120 управления можно выполнить с возможностью контроля за работой нагревательного средства 132 путем различения случая, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды уменьшается до второй разности температур или менее, так как падает температура нагревательного бака, и случая, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды уменьшается до второй разности температур или менее, так как повышается температура подаваемой отопительной воды, как описано выше. Например, можно определить, что нарушение циркуляции было устранено, и нагревательное средство 132 может быть снова включено только тогда, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды уменьшается до второй разности температур или менее, так как повышается температура подаваемой отопительной воды.
Наконец, блок 120 управления может окончательно определить, что циркуляция воды в котле является аномальной, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды снова повышается до первой разности температур или более, и, таким образом, процедура определения, в случае нарушения циркуляции, повторяется заданное число раз или более в течение заданного промежутка времени. Согласно примерному варианту осуществления, когда процедура определения при нарушении циркуляции повторяется по меньшей мере три раза в течение 30 минут, блок 120 управления принимает решение относительно того, что циркуляция воды в котле является аномальной, и запускает функцию сигнализации выхода из строя котла с тем, чтобы можно было восстановить работоспособность котла (S90 и S100).
Далее, со ссылкой на фиг.7, будет описан способ контроля за нарушением циркуляции воды в электрическом котле согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые операции, которые были описаны в варианте осуществления, показанном на фиг.5, подробное повторное описание будет опущено, и конфигурации, отличающиеся от представленного выше варианта осуществления, будут в основном описаны ниже.
В варианте осуществления на этапе S10 начинается работа электрического котла, и на этапе S20 измеряется и вычисляется разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды.
В соответствии с результатом вычисления, выполненного на этапе S20, когда имеет место каждый из случая, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды больше или равна первой разности температур (S30), и случая, когда разность температур поддерживается в течение первого промежутка времени или более (S40), и когда выполнено условие, при котором величина изменения температуры подаваемой отопительной воды меньше или равна первой величине изменения (S45), определяется то, возникает ли нарушение циркуляции отопительной воды в котле (S50). Когда любая из операций S30, S40 и S45 не выполнена, определяется, что циркуляция не является аномальной, и, таким образом, на этапе S20 непрерывно выполняются измерение и вычисление. Первая величина изменения может быть установлена на величину изменения температуры 0,5°C в секунду.
Когда на этапе S50 определяется, что циркуляция является аномальной, на этапе S60 нагревательное средство 132 выключается для прекращения нагрева нагревательного бака 110.
Блок 120 управления выключает нагревательное средство 132 и затем непрерывно измеряет разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды. Соответственно, определяется, что нарушение циркуляции отопительной воды было устранено, и нагревательное средство 132 снова включено для нагревания отопительной воды, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды уменьшается до второй разности температур или менее, или величина изменения температуры подаваемой отопительной воды больше первой разности температур (S70-1 и S80).
Наконец, блок 120 управления может окончательно определить, что циркуляция воды в котле является аномальной, когда разность температур между температурой нагревательного бака и температурой подаваемой отопительной воды снова повышается до первой разности температур или более, и величина изменения температуры подаваемой отопительной воды уменьшается до первой величины изменения или менее, и, таким образом, процедура определения, в случае нарушения циркуляции, повторяется заданное число раз или более в течение заданного промежутка времени (S90 и S100).
Хотя варианты осуществления настоящего изобретения описаны со ссылкой на сопроводительные чертежи, специалисты в данной области техники могут понять, что техническая сущность или существенная характеристика настоящего изобретения может быть осуществлена без изменения в других специфических формах. Соответственно, вышеописанные варианты осуществления являются примерными во всех аспектах и не являются ограничивающими. Объем настоящего изобретения представлен в формуле изобретения, которая будет описана ниже, а не в подробном описании, и все изменения или модификации, полученные из смыслового содержания и объема формулы изобретения и ее эквивалентов, включены в объем настоящего изобретения.