ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ, СПОСОБНЫЙ ДАВАТЬ ОБОГРЕВАЮЩУЮ ВОДУ И ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ ОДНОВРЕМЕННО Российский патент 2013 года по МПК F24H1/34 

Область техники

Настоящее изобретение относится к водонагревателю, допускающему одновременно подачу обогревающей воды и горячей воды, и более конкретно, к водонагревателю, допускающему одновременно обогревающее действие и действие горячего водоснабжения, а также легкое регулирование температуры горячей воды.

Уровень техники

Обычно бытовые водонагреватели подразделяются на мгновенные газовые водонагреватели, которые быстро греют воду при работе водонагревателя, использующего теплообменник, и газовый водонагреватель с резервуаром для горячей воды, который может хранить горячую воду в резервуаре, чтобы подавать горячую воду по необходимости.

Фиг.1 представляет собой схематичный чертеж обычного мгновенного газового водонагревателя.

Вода, принудительно подаваемая циркуляционным насосом 10, нагревается посредством основного теплообменника 11. Нагретая вода может быть подана к месту, где необходимо нагревание, посредством подводящей обогревающую воду трубы 15, или может быть подана к мгновенному теплообменнику 14, чтобы нагреть холодную воду и подать горячую воду в зависимости от положения трехходового вентиля 13.

То есть, когда трехходовой вентиль 13 открывает подводящую обогревающую воду трубу 15 и закрывает мгновенный теплообменник 14, обогревающая вода подается к месту, где необходимо нагревание, посредством подводящей обогревающую воду трубы 15, чтобы обеспечить нагревание.

Кроме того, когда трехходовой вентиль 13 закрывает подводящую обогревающую воду трубу 15 и открывает мгновенный теплообменник 14, нагревающая вода подается к мгновенному теплообменнику 14, чтобы быстро нагреть воду.

Однако поскольку обычный мгновенный газовый водонагреватель не может одновременно осуществлять обогревающее действие и действие горячего водоснабжения, то трудно надлежащим образом нагреть комнату наряду с тем, что используют горячую воду.

На фиг.1 номер позиции 12 обозначает горелку, номер позиции 16 обозначает циркуляционную трубу для горячей воды, и номер позиции 17 обозначает расширительный резервуар.

Фиг.2 представляет собой схематичный чертеж обычного газового водонагревателя с резервуаром для горячей воды.

Воду, хранящуюся во внутреннем пространстве 21а резервуара 21, нагревают с помощью горелки 24 и затем принудительно подавали насосом 23 к месту, где необходимо нагревание. Холодная вода, введенная в змеевик в резервуаре 21, обменивается теплом с нагретой водой во внутреннем пространстве 21а, чтобы быть поданной в качестве горячей воды.

Наряду с тем, что вышеупомянутый газовый водонагреватель с резервуаром для горячей воды может одновременно осуществлять обогревающее действие и действие горячего водоснабжения, трудно устанавливать точно температуру горячей воды.

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

Для того чтобы решить вышеизложенные и/или другие проблемы, целью настоящего изобретения является обеспечение водонагревателя, допускающего одновременное осуществление обогревающего действия и действия горячего водоснабжения, и легкое регулирование температуры горячей воды.

Техническое решение

Один аспект изобретения обеспечивает водонагреватель, в котором первичную обогревающую воду, нагретую горелкой в основном теплообменнике, подают в место, где необходимо нагревание, чтобы использовать в качестве обогревающей воды, и вторичную обогревающую воду, обменявшуюся теплом с первичной обогревающей водой в мгновенном теплообменнике, подают к месту, где необходима горячая вода, чтобы быть использованной в качестве горячего водоснабжения, отличающийся тем, что первичную обогревающую воду подают к месту, где необходимо нагревание, после регулирования расхода обогревающей воды, используя регулятор расхода в зависимости от отопительной нагрузки, и затем подают по направлению к мгновенному теплообменнику после регулирования расхода в зависимости от нагрузки в системе горячего водоснабжения.

В этом случае регулятор расхода может быть смесительным вентилем, включающим в себя вход, через который вводят первичную обогревающую воду, первый выход для подачи введенной первичной обогревающей воды в место, где необходимо нагревание, второй выход для подачи введенной обогревающей первичной воды к мгновенному теплообменнику, и регулирующий расход элемент для регулирования расхода обогревающей воды, подаваемой через первый выход и второй выход.

Кроме того, регулятор расхода может включать в себя первый пропорциональный регулирующий клапан для регулирования расхода первичной обогревающей воды, подаваемой в место, где необходимо нагревание, и второй пропорциональный регулирующий клапан для регулирования расхода первичной обогревающей воды, подаваемой к мгновенному теплообменнику.

Дополнительно, мгновенный теплообменник может быть установлен отдельно от основного теплообменника.

Более того, основной теплообменник может быть типа резервуара для горячей воды, имеющего форму цилиндрической конструкции, в котором содержится определенное количество воды, или типа мгновенного нагревания для нагревания воды, в то время как вода проходит через трубку теплообменника.

Полезные результаты

Согласно настоящему изобретению, поскольку обогревающее действие и действие горячего водоснабжения осуществляются одновременно, обогревающее действие может быть обычно осуществлено даже когда применяют горячую воду. Кроме того, расход горячей воды регулируют в зависимости от нагрузки в системе горячего водоснабжения, и может регулироваться температура горячей воды.

Краткое описание чертежей

Вышеуказанные и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из следующего подробного описания во взаимосвязи с прилагающимися чертежами, в которых:

Фиг.1 представляет собой схематичный чертеж обычного мгновенного газового водонагревателя;

Фиг.2 представляет собой схематичный чертеж газового водонагревателя с резервуаром для горячей воды;

Фиг.3 представляет собой схематичный чертеж мгновенного газового водонагревателя в соответствии с примером варианта воплощения настоящего изобретения;

Фиг.4А-4Е представляют собой схематичные чертежи, показывающие теорию действия обычного смесительного вентиля;

Фиг.5А-5Е представляют собой схематичные чертежи, показывающие режимы работы смесительного клапана, примененного в водонагревателе фиг.3;

Фиг.6 представляет собой схематичный чертеж мгновенного газового водонагревателя в соответствии с другим примером варианта воплощения настоящего изобретения;

Фиг.7 представляет собой схематичный чертеж газового водонагревателя с резервуаром для горячей воды в соответствии с примером варианта воплощения настоящего изобретения; и

Фиг.8 представляет собой схематичный чертеж газового водонагревателя с резервуаром для горячей воды в соответствии с другим примером варианта воплощения настоящего изобретения.

Способ осуществления изобретения

Примеры вариантов воплощения настоящего изобретения теперь будут описаны подробно со ссылкой на прилагающиеся чертежи.

Фиг.3 представляет собой схематичный чертеж мгновенного газового водонагревателя в соответствии с примером варианта воплощения настоящего изобретения.

Газовый водонагреватель в соответствии с настоящим изобретением включает в себя циркуляционный насос 10 для циркуляции обогревающей воды, основной теплообменник 11 для теплообмена обогревающей воды, принудительно подаваемой циркуляционным насосом 10, с дымовым газом, полученным от горелки 12, мгновенный теплообменник 14 для нагревания холодной воды, чтобы подать горячую воду, когда используют горячую воду, подводящую обогревающую воду трубу 15, циркуляционную трубу 16 для горячей воды, и расширительный резервуар 17, которые являются такими же, как в обычном уровне техники.

Газовый водонагреватель в соответствии с настоящим изобретением дополнительно включает в себя смесительный вентиль 110 для подачи первоначальной обогревающей воды, нагретой с помощью основного теплообменника 11, к месту, где необходимо нагревание, посредством подводящей обогревающую воду трубы 15 после регулирования расхода первичной обогревающей воды в зависимости от отопительной нагрузки, и подачи первичной обогревающей воды к мгновенному теплообменнику 14 после регулирования расхода первичной обогревающей воды в зависимости от нагрузки в системе горячего водоснабжения.

Фиг.4А-4Е представляют собой схематичные чертежи, показывающие теорию действия обычного смесительного вентиля.

Обычно смесительный вентиль относится к вентилю, который может регулировать расход смешанного потока воды высокой температуры и воды низкой температуры, чтобы регулировать температуру воды, выходящей оттуда.

Как показано на фиг.4А-4Е, смесительный вентиль включает в себя два входа, через которые вводят воду высокой температуры и воду низкой температуры, регулирующий поток элемент А устанавливали между двух входов, чтобы установить степени открытия двух входов, и выход для смешивания воды, смешанной посредством двух входов и выпускания смешанной воды.

На фиг.4А регулирующий поток элемент А располагают так, что вода низкой температуры почти блокируется, вводится большое количество воды высокой температуры, и вода, выпущенная через выход, становится водой с высокой температурой. На фиг.4В вводят небольшое количество воды низкой температуры и вода, выгруженная через выход, становится водой средневысокой температуры. Аналогично, на фиг.4С-4Е путем изменения позиций регулирующего поток элемента А вода, выпущенная через выход, становится водой средней температуры, водой средненизкой температуры или водой низкой температуры.

В дальнейшем, со ссылкой на фиг.5А-5Е будет описано применение обычного смесительного вентиля к водонагревателю в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.5А-5Е представляют собой схематичные чертежи, показывающие режимы работы смесительного клапана, примененного в водонагревателе фиг.3.

Смесительный вентиль 110 в соответствии с настоящим изобретением включает в себя единственный вход 111, через который вводят первоначальную обогревающую воду, нагретую с помощью основного теплообменника 11, первый выход 112, присоединенный к первому теплообменнику 14 для выпуска первичной обогревающей воды, введенной через вход 111, второй выход 113, присоединенный к подводящей обогревающую воду трубе 15 для выпуска первичной обогревающей воды, введенной через вход 111, и регулирующий поток элемент 114 для регулирования степеней открытия первого выхода 112 и второго выхода 113.

Позиции регулирующего поток элемента 114 определяются с помощью сигналов контроллера (не показано) в зависимости от отопительной нагрузки и нагрузки в системе горячего водоснабжения.

Фиг.5А показывает случай, в котором нагрузка в системе горячего водоснабжения составляет 0% и отопительная нагрузка составляет 100%. Регулирующий поток элемент 114 полностью закрывает первый выход 112, чтобы блокировать первичную обогревающую воду по направлению к мгновенному теплообменнику 14, и открывает второй выход 113 100% для подачи всей первичной обогревающей воды к месту, где необходимо нагревание, через вход 111.

Фиг.5В показывает случай, в котором отопительная нагрузка больше, чем нагрузка в системе горячего водоснабжения. Регулирующий поток элемент 114 немного открывает первый выход 112 для осуществления действия горячего водоснабжения с небольшой нагрузкой и одновременно открывает второй выход 113 более широко, чем первый выход 112 для осуществления обогревающего действия с большой нагрузкой.

Более того, фиг.5С показывает случай, в котором отопительная нагрузка равна нагрузке в системе горячего водоснабжения, фиг.5D показывает случай, в котором нагрузка в системе горячего водоснабжения больше, чем отопительная нагрузка, и фиг.5Е показывает случай, в котором нагрузка в системе горячего водоснабжения составляет 100% и отопительная нагрузка составляет 0%.

Как описано выше, смесительный вентиль 110 делает возможным одновременную работу отопительного действия и действие горячего водоснабжения, и регулирование потока согласно отопительной нагрузке и нагрузке системы горячего водоснабжения, чтобы легко осуществить регулирование температуры горячей воды.

Фиг.6 представляет собой схематичный чертеж мгновенного газового водонагревателя в соответствии с другим примером варианта воплощения настоящего изобретения.

В варианте воплощения фиг.6 регулятор потока включает в себя первый пропорциональный регулирующий клапан 120 для проведения подачи первичной обогревающей воды, нагретой основным теплообменником 11, к мгновенному теплообменнику 14 и второй пропорциональный регулирующий клапан 130 для подачи первичной обогревающей воды к подводящей обогревающую воду трубе 15.

Первый и второй пропорциональные регулирующие поток клапаны 120 и 130 регулируют расход первичной обогревающей воды, проходящей через регулирующие клапаны 120 и 130 путем установления степени открытия клапанов, используя контроллер (не показано), в зависимости от нагрузки в системе горячего водоснабжения и отопительной нагрузки.

Степени открытия пропорциональных регулирующих поток клапанов в зависимости нагрузки в системе горячего водоснабжения и от отопительной нагрузки следующие.

Таблица 1 D Нагрузка в системе горячего водоснабжения - отопительная нагрузка Отопительная нагрузка 0%, нагрузка в системе горячего водоснаб-жения 100% Отопитель-
ная нагрузка <
нагрузки
в системе горячего водоснабжения Отопительная
нагрузка =
нагрузке
в системе
горячего
водоснабже-
ния Отопительная нагрузка >
нагрузки в системе горячего водоснабжения 0топительная нагрузка 100%, нагрузка в системе
горячего
водоснаб-жения 0% Степени
откры-
тия
пропор-
циональных
клапа-
нов Степень
открытия
первого
пропор-
циональ-
ного
клапана 100% 50% или более,
100% или менее 50% 0% или более,
50% или менее 0% Степень
открытия
второго
пропорцио-
нального
клапана 0% 50% или менее,
0% или более 50% 50% или более,
100% или менее 100%

Фиг.7 представляет собой схематичный чертеж газового водонагревателя с резервуаром для горячей воды в соответствии с примером варианта воплощения настоящего изобретения.

Газовый водонагреватель варианта воплощения включает в себя горелку 210, основной теплообменник 220, обменивающийся теплом с дымовым газом от горелки 210, циркуляционный насос 230 для принудительной подачи первичной обогревающей воды, нагретой с помощью основного теплообменника 220, и смесительный вентиль 240 для регулирования расхода первичной обогревающей воды, принудительно подаваемой циркуляционным насосом 230, и подачи первичной обогревающей воды к мгновенному теплообменнику 250 и подводящей трубе 260 системы отопления в зависимости от нагрузки в системе горячего водоснабжения или отопительной нагрузки.

Основной теплообменник 220 состоит из цилиндрической конструкции, в которой содержится определенное количество воды, чтобы образовать водонагреватель с резервуаром для горячей воды.

В мгновенном теплообменнике 250 первичная обогревающая вода, поданная через смесительный вентиль 240, обменивается теплом с холодной водой, чтобы подать вторичную обогревающую воду к месту, где необходима горячая вода.

Смесительный вентиль 240 имеет такую же конструкцию как смесительный вентиль фиг.5. Поэтому расход первичной обогревающей воды, поданной к мгновенному теплообменнику 250 или подводящей обогревающую воду трубе 260, может быть установлен в зависимости от отопительной нагрузки и нагрузки в системе горячего водоснабжения, и, таким образом, обогревающее действие и действие горячего водоснабжения могут осуществляться одновременно, и температуру горячей воды можно легко регулировать.

Фиг.8 представляет собой схематичный чертеж газового водонагревателя с резервуаром для горячей воды в соответствии с другим примером варианта воплощения настоящего изобретения.

Наряду с тем, что газовый водонагреватель варианта воплощения также включает в себя горелку 310, цилиндрический основной теплообменник 320, циркуляционный насос 330, мгновенный теплообменник 350 и подводящую обогревающую воду трубу 360, которые являются такими же, как они же фиг.7, газовый водонагреватель фиг.8 отличается тем, что первый пропорциональный регулирующий расход клапан 341 для регулирования расхода первичной обогревающей воды, подаваемой к мгновенному теплообменнику 350, и регулирования расхода первичной обогревающей воды, подаваемой к подводящей обогревающую воду трубе 360.

Первый и второй пропорциональные регулирующие поток клапаны 341 и 342 осуществляют те же функции, как в варианте воплощения фиг.6, чтобы изменять степень открытия клапанов, в зависимости от отопительной нагрузки и нагрузки в системе горячего водоснабжения, таким образом, регулируя расход первичной обогревающей воды.

Несмотря на то, что были показаны и описаны несколько примеров вариантов воплощения настоящего изобретения, специалистам в области техники будет понятно, что различные изменения могут быть сделаны в этих вариантах воплощения без отступления от сущности и объема изобретения, как определено прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.

Применяемость в промышленных условиях

Как видно из вышеупомянутого, водонагреватель, допускающий одновременное снабжение обогревающей водой и горячей водой, в соответствии с настоящим изобретением может одновременно осуществлять обогревающее действие и действие горячего водоснабжения и легко регулировать температуру горячей воды.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в бытовых водонагревателях для отопления и горячего водоснабжения. Задачей изобретения является создание водонагревателя, допускающего одновременно нагрев воды для отопления и горячего водоснабжения при легком регулировании температуры нагреваемой воды. Поставленная задача решается тем, что в водонагревателе, в котором первичную обогревающую воду, нагретую с помощью горелки в основном теплообменнике, подают на отопление, и вторичную обогревающую воду, обменявшуюся теплом с первичной обогревающей водой в мгновенном теплообменнике, подают в качестве горячей воды, регулирование расхода обогревающей воды осуществляют используя регулятор расхода. При этом по первому варианту исполнения регулятор расхода представляет собой смесительный вентиль, имеющий один вход и два выхода и регулирующий расход элемент для регулирования расхода обогревающей воды, подаваемой через выходы. По второму варианту исполнения регулятор расхода включает в себя первый и второй пропорциональный регулирующий поток клапаны для регулирования расхода воды, подаваемой на отопление, и обогревающей воды, подаваемой к мгновенному теплообменнику. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Водонагреватель, в котором первичная обогревающая вода, нагретая горелкой в основном теплообменнике, подается в место, где требуется обогрев, чтобы использовать в качестве обогревающей воды, и вторичная обогревающая вода, подвергнутая теплообмену с первичной обогревающей водой в мгновенном теплообменнике, подается к месту, где требуется горячая вода, чтобы использовать в качестве горячей воды, причем первичная обогревающая вода подается к месту, где требуется обогревание, после регулирования расхода обогревающей воды с использованием регулятора расхода в зависимости от отопительной нагрузки и затем подается к мгновенному теплообменнику после регулирования расхода в зависимости от нагрузки горячего водоснабжения, при этом регулятор расхода представляет собой смесительный вентиль, имеющий вход, через который поступает первичная обогревающая вода, первый выход для подачи введенной первичной обогревающей воды в место, где требуется нагревание, второй выход для подачи введенной первичной обогревающей воды к мгновенному теплообменнику и регулирующий расход элемент для регулирования расхода обогревающей воды, подаваемой через первый выход и второй выход.

2. Водонагреватель по п.1, в котором мгновенный теплообменник устанавливается отдельно от основного теплообменника.

3. Водонагреватель по п.2, в котором основной теплообменник является резервуаром горячей воды, имеющим цилиндрическую конструкцию, в которой содержится определенное количество воды, или мгновенно нагревающего типа для нагревания воды при ее прохождении по трубке теплообменника.

4. Водонагреватель, в котором первичная обогревающая вода, нагретая горелкой в основном теплообменнике, подается в место, где требуется нагревание, чтобы использовать в качестве обогревающей воды, и вторичная обогревающая вода, обменявшаяся теплом с первичной обогревающей водой в мгновенном теплообменнике, подается к месту, где требуется горячая вода, чтобы использовать в качестве горячей воды, причем первичная обогревающая вода подается к месту, где требуется обогревание, после регулирования расхода обогревающей воды с использованием регулятора расхода в зависимости от отопительной нагрузки и затем подается к мгновенному теплообменнику после регулирования расхода в зависимости от нагрузки горячего водоснабжения, при этом регулятор расхода включает в себя первый пропорциональный регулирующий поток клапан для регулирования расхода первичной обогревающей воды, подаваемой к месту, где требуется нагревание, и второй пропорциональный регулирующий поток клапан для регулирования расхода первичной обогревающей воды, подаваемой к мгновенному теплообменнику.

5. Водонагреватель по п.4, в котором мгновенный теплообменник устанавливается отдельно от основного теплообменника.

6. Водонагреватель по п.5, в котором основной теплообменник является резервуаром горячей воды, имеющим цилиндрическую конструкцию, в которой содержится определенное количество воды, или мгновенно нагревающего типа для нагревания воды при ее прохождении по трубке теплообменника.