СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЕРЗАНИЯ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ТРУБЫ И ТРУБЫ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ Российский патент 2017 года по МПК F24D19/10 F24H9/20 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу защиты от замерзания нагревательной трубы и трубы горячего водоснабжения водонагревателя и, в частности, к способу защиты от замерзания нагревательной трубы и трубы горячего водоснабжения водонагревателя, позволяющему предотвратить замерзание нагревательной трубы путем применения датчика температуры нагревающей воды, расположенного в водонагревателе, а также предотвратить замерзание трубы горячего водоснабжения за счет управления трехходовым клапаном.

Уровень техники

На фиг. 1 показан обычный газовый водонагреватель, в котором в процессе обогрева, под действием циркуляционного насоса 140, осуществляется циркуляция воды, протекающей по внутренней трубе, которая поглощает в теплообменнике 110 теплоту сгорания, вырабатываемую в горелке 160, так, что температура указанной воды увеличивается, а затем, посредством трехходового клапана 120, поступает в нагревательную трубу 200 и используется для внутреннего обогрева. При этом в процессе использования горячей воды циркуляционный насос 140 осуществляет циркуляцию воды, протекающей по внутренней трубе, для того, чтобы передать тепло, поглощенное в теплообменнике 110 в теплообменник 130 горячего водоснабжения так, чтобы проточная вода, втекающая на вход проточной воды, поглощала тепло, сохраняемое теплообменником 130 горячего водоснабжения, тем самым обеспечивая подачу горячей воды через выход горячей воды.

Такой водонагреватель имеет средство защиты от замерзания, в соответствии с которым посредством датчика 150 температуры нагревающей воды определяют температуру воды во внутренней трубе, когда водонагреватель находится в режиме энергосбережения, и если температура воды, протекающей по внутренней трубе, опускается ниже заданной температуры защиты от замерзания, то есть заданной температуры, при которой водонагреватель автоматически срабатывает таким образом, чтобы предотвратить замерзание водонагревателя, когда температура воды в трубе падает ниже определенной температуры, контроллер 100 управляет водонагревателем так, чтобы повысить температуру воды во внутренней трубе, а также обеспечить циркуляцию этой воды через нагревательную трубу 200. При этом если измеренная температура выше конкретной заданной температуры, то работа водонагревателя прекращается.

Такое традиционное средство защиты от замерзания предназначено только для защиты от замерзания нагревательной трубы, учитывая слабую теплоизоляцию, характерную для ранее построенных зданий. Однако современные здания имеют улучшенную изоляцию, что уменьшает вероятность замерзания нагревательной трубы. Напротив, что касается трубы горячего водоснабжения, то в холодную погоду, зимой, зачастую имеет место ее замерзание, даже если такая труба покрыта теплоизоляционным материалом, что приводит к неудобству при использовании горячей воды. Таким образом, имеется насущная необходимость в том, чтобы предотвратить замерзание трубы горячего водоснабжения.

Патентная литература

Патентная литература 1: корейская патентная заявка №10-2004-0037899.

Раскрытие изобретения

С учетом вышеизложенного, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ защиты от замерзания нагревательной трубы и трубы горячего водоснабжения водонагревателя, позволяющий предотвратить замерзание нагревательной трубы путем применения датчика температуры нагревающей воды, расположенного в водонагревателе, а также предотвратить замерзание трубы горячего водоснабжения за счет управления трехходовым клапаном.

В соответствии с настоящим изобретением, задача которого указана выше, предусмотрен контроллер, содержащий однокристальный микрокомпьютер для управления всей работой водонагревателя, датчик нагревающей воды, определяющий температуру нагревающей воды внутри водонагревателя и подающий информацию в контроллер, теплообменник нагревающей воды, в котором осуществляется теплообмен между тепловой энергией горелки и нагревающей водой, теплообменник горячего водоснабжения, в котором осуществляется теплообмен между нагревающей водой и проточной водой в ходе режима горячего водоснабжения, циркуляционный насос, ускоряющий теплообмен путем циркуляции нагревающей воды, и трехходовой клапан, переключающий водонагреватель в режим обогрева или в режим горячего водоснабжения в соответствии с управляющим воздействием контроллера. При этом контроллер переключает трехходовой клапан в режим горячего водоснабжения для предотвращения замерзания трубы горячего водоснабжения, если температура нагревающей воды, определенная датчиком температуры нагревающей воды, становится ниже заданной температуры защиты от замерзания, и переключает трехходовой клапан в режим обогрева для предотвращения замерзания нагревательной трубы, если температура нагревающей воды достигает заданной температуры остановки горения.

Способ защиты от замерзания нагревательной трубы и трубы горячего водоснабжения водонагревателя включает в себя этапы, на которых: (а) если температура нагревающей воды ниже заданной температуры защиты от замерзания, посредством управляющего воздействия контроллера переводят трехходовой клапан в режим горячего водоснабжения и осуществляют операцию горения в водонагревателе, а также циркуляцию нагревающей воды по замкнутому контуру, включающему в себя циркуляционный насос, нагревающий теплообменник, трехходовой клапан и теплообменник горячего водоснабжения, путем приведения в действие циркуляционного насоса; и (b) если температура нагревающей воды выше заданной постоянной температуры, посредством управляющего воздействия контроллера переводят трехходовой клапан в режим обогрева и осуществляют операцию гашения водонагревателя, а также циркуляцию нагревающей воды по нагревательной трубе путем приведения в действие циркуляционного насоса.

Предпочтительно способ может дополнительно включать в себя этап, на котором останавливают работу циркуляционного насоса и водонагревателя по истечении заданного периода времени после операции гашения водонагревателя.

Предпочтительно заданная постоянная температура переключения трехходового клапана в режим обогрева равна максимальной температуре, которая может быть достигнута в указанном замкнутом контуре, включающем в себя циркуляционный насос, теплообменник, трехходовой клапан и теплообменник горячего водоснабжения.

Применение способа защиты от замерзания нагревательной трубы и трубы горячего водоснабжения, предложенного согласно изобретению, позволяет заранее предотвратить замерзание как нагревательной трубы, так и трубы горячего водоснабжения и, тем самым, устранить неудобство, которое возникает при использовании горячей воды зимой в случае замерзания трубы горячего водоснабжения.

Кроме того, благодаря отсутствию необходимости постоянно осуществлять операцию горения в водонагревателе для предотвращения замерзания нагревательной трубы и трубы горячего водоснабжения, количество используемого газа в решении согласно изобретению существенно не отличается от количества газа, используемого в известных средствах защиты от замерзания.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана схема, иллюстрирующая работу обычного газового водонагревателя.

На фиг. 2 показана блок-схема, иллюстрирующая способ защиты от замерзания нагревательной трубы и трубы горячего водоснабжения водонагревателя в соответствии с изобретением.

Осуществление изобретения

Ниже со ссылкой на приложенные чертежи описан предпочтительный вариант осуществления изобретения. Следует отметить, что возможны различные модификации указанного варианта осуществления изобретения, при этом объем изобретения не ограничивается подробно описанными ниже вариантами его осуществления. Нижеприведенные варианты осуществления направлены на то, чтобы предоставить специалистам более подробное описание изобретения. Следовательно, размеры элементов и т.п. на чертежах могут быть увеличены для того, чтобы изобретение стало более понятным. Одинаковые или соответствующие друг другу элементы на чертежах могут быть обозначены одними и теми же номерами позиций. Кроме того, описание известных функций или конфигураций, затрудняющих понимание сущности изобретения, опущено.

Далее со ссылками на приложенные чертежи описан примерный вариант осуществления способа защиты от замерзания нагревательной трубы и трубы горячего водоснабжения водонагревателя, предложенного настоящим изобретением.

На фиг. 1 показана схема, иллюстрирующая работу обычного газового водонагревателя.

В первую очередь, со ссылкой на фиг. 1 описана конфигурация водонагревателя, в котором может быть применен способ защиты от замерзания нагревательной трубы и трубы горячего водоснабжения водонагревателя.

Контроллер 100, содержащий однокристальный микрокомпьютер для управления всей работой водонагревателя, управляет не только устройством воспламенения, необходимым для работы водонагревателя, и определяет состояние горения датчика пламени для обеспечения безопасности, например, для того, чтобы остановить подачу газа при отсутствии горения, но также получает информацию о состоянии водонагревателя от разных датчиков, через блок входных сигналов от датчиков, для осуществления оптимального управления водонагревателем, с учетом его рабочего состояния и параметров окружающей среды. В частности, согласно настоящему изобретению замерзание нагревательной трубы и трубы горячего водоснабжения предотвращают, получая температуру нагревающей воды, определяемую датчиком температуры 150 и сравнивая ее с предварительно заданной температурой для того, чтобы управлять трехходовым клапаном 120.

В нагревающем теплообменнике 110 тепловая энергия, получаемая от горелки, которая находится в состоянии горения, используется для осуществления теплообмена с нагревающей водой, а в теплообменнике 130 горячего водоснабжения происходит теплообмен между нагревающей водой и проточной водой, когда в водонагревателе активирован режим обогрева.

Контроллер 100 управляет трехходовым клапаном 120 так, что водонагреватель может работать в режиме обогрева или в режиме горячего водоснабжения. Когда водонагреватель работает в режиме обогрева, нагревающая вода, нагреваемая в теплообменнике 110, подается в нагревательную трубу 200 через трехходовой клапан 120 за счет работы циркуляционного насоса 140, возвращается назад и повторно циркулирует, проходя через расширительный бак 180. С другой стороны, когда водонагреватель работает в режиме горячего водоснабжения, нагревающая вода циркулирует по замкнутому контуру, включающему в себя нагревающий теплообменник 110, трехходовой клапан 120, теплообменник 130 горячего водоснабжения и циркуляционный насос 140.

На фиг. 2 показана блок-схема, иллюстрирующая способ защиты от замерзания нагревательной трубы и трубы горячего водоснабжения водонагревателя согласно изобретению. Далее со ссылкой на фиг. 2 подробно описан способ защиты от замерзания нагревательной трубы и трубы горячего водоснабжения водонагревателя согласно изобретению.

Когда пользователь устанавливает водонагреватель в режим неполного отключения в целях энергосбережения (Away Mode), контроллер 100 сначала останавливает водонагреватель. То есть блокируется подача топлива в горелку 160 для того, чтобы остановить горение и останавливается работа циркуляционного насоса 140 для того, чтобы остановить циркуляцию воды, как в водонагревателе, так и в нагревательной трубе 200.

В этом режиме контроллер 100 периодически проверяет температуру, измеряемую датчиком 150 температуры нагревающей воды для того, чтобы сравнить ее с предварительно заданной температурой защиты от замерзания. В общем случае предпочтительно, чтобы заданная температура защиты от замерзания была установлена равной температуре, при которой вода в трубе может замерзнуть.

После сравнения вышеуказанных температур, если температура нагревающей воды выше, чем заданная температура защиты от замерзания, продолжается постоянная проверка температуры нагревающей воды и когда температура нагревающей воды становится ниже, чем заданная температура защиты от замерзания, контроллер 100 переключает трехходовой клапан 120 в режим горячего водоснабжения и подает топливо в горелку 160 для осуществления горения с целью получения теплоты, а также управляет циркуляционным насосом 140, так, чтобы нагревающая вода поглощала тепло в нагревающем теплообменнике 110, тем самым увеличивая температуру нагревающей воды. При этом нагретая нагревающая вода циркулирует по замкнутому контуру, включающему в себя циркуляционный насос 140, нагревающий теплообменник 110, трехходовой клапан 120 и теплообменник 130 горячего водоснабжения.

Одновременно в теплообменнике 130 горячего водоснабжения тепло от нагретой нагревающей воды передается трубе 210 горячего водоснабжения, предотвращая, тем самым, замерзание трубы 210 горячего водоснабжения.

Затем, когда в результате процесса горения в водонагревателе, температура нагревающей воды достигнет предварительно заданной температуры остановки горения, контроллер 100 блокирует подачу топлива, чтобы выполнить операцию гашения и переключает трехходовой клапан 120 снова в режим обогрева.

Предпочтительно, чтобы предварительная температура остановки горения была задана так, чтобы трехходовой клапан переключался в режим обогрева при максимальной температуре, которая может быть достигнута в замкнутом контуре, включающем циркуляционный насос 140, нагревающий теплообменник 110, трехходовой клапан 120 и теплообменник 130 горячего водоснабжения.

После выполнения гашения и переключения трехходового клапана 120 в режим обогрева горение в водонагревателе не осуществляется. Работает только циркуляционный насос 140 для того, чтобы осуществлять циркуляцию нагретой нагревающей воды через нагревательную трубу 200, предотвращая, тем самым, замерзание нагревательной трубы 200.

Следовательно, по сравнению с известными средствами защиты от замерзания при одном и том же расходе топлива вышеуказанный способ позволят предотвратить замерзание не только нагревательной трубы, но также и трубы горячего водоснабжения.

Также можно предусмотреть этап возврата водонагревателя в состояние остановки, путем остановки работы циркуляционного насоса 140, по прошествии некоторого времени, предпочтительно некоторого времени после операции гашения, то есть времени, которое является достаточным для циркуляции нагревающей воды для защиты от замерзания нагревающей трубы.

Вышеприведенное описание, относящееся к предпочтительному варианту осуществления способа защиты от замерзания нагревательной трубы и трубы горячего водоснабжения водонагревателя в соответствии с настоящим изобретением, приведено только в качестве примера. Специалистам понятно, что на основе данного описания возможно осуществление различных модификаций и других аналогичных вариантов осуществления. Таким образом, очевидно, что настоящее изобретение не ограничено описанным предпочтительным вариантом. Следовательно, объем изобретения определен признаками, раскрытыми в приложенной формуле изобретения. Также следует понимать, что возможны различные модификации, дополнения и замены без выхода за границы объема и сущности изобретения, раскрытого в приложенной формуле.

Перечень номеров позиций

100: контроллер

110: нагревающий теплообменник

120: трехходовой клапан

130: теплообменник горячего водоснабжения

140: циркуляционный насос

150: датчик температуры нагревающей воды

160: горелка

170: вентилятор

180: расширительный бак

190: датчик температуры нагревающей воды

200: нагревательная труба

210: труба горячего водоснабжения

Настоящее изобретение относится к способу защиты от замерзания нагревательной трубы и трубы горячего водоснабжения водонагревателя. Способ включает в себя этапы, на которых: если температура нагревающей воды ниже заданной температуры защиты от замерзания, посредством контроллера переводят трехходовой клапан в режим горячего водоснабжения и осуществляют операцию горения в водонагревателе, а также циркуляцию нагревающей воды по замкнутому контуру, состоящему из нагревающего теплообменника, трехходового клапана и теплообменника горячего водоснабжения, посредствам насоса, при этом в теплообменнике горячего водоснабжения тепло от нагревающей воды передают трубе горячего водоснабжения; и если температура нагревающей воды достигает заданной температуры, посредством контроллера переводят трехходовой клапан в режим обогрева и осуществляют операцию гашения водонагревателя, а также циркуляцию нагревающей воды по нагревательной трубе путем приведения в действие насоса. Это позволяет предотвратить замерзание нагревательной трубы путем применения датчика температуры нагревающей воды, расположенного в водонагревателе, а также предотвратить замерзание трубы горячего водоснабжения за счет управления трехходовым клапаном. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ защиты от замерзания нагревательной трубы и трубы горячего водоснабжения водонагревателя, включающий в себя этапы, на которых:

(a) если температура нагревающей воды ниже заданной температуры защиты от замерзания, посредством управляющего воздействия контроллера переводят трехходовой клапан в режим горячего водоснабжения и осуществляют операцию горения в водонагревателе, а также циркуляцию нагревающей воды по замкнутому контуру, включающему в себя циркуляционный насос, нагревающий теплообменник, трехходовой клапан и теплообменник горячего водоснабжения, путем приведения в действие циркуляционного насоса, при этом в теплообменнике горячего водоснабжения тепло от нагретой нагревающей воды передают трубе горячего водоснабжения; и

(b) если температура нагревающей воды достигает заданной постоянной температуры, посредством управляющего воздействия контроллера переводят трехходовой клапан в режим обогрева и осуществляют операцию гашения водонагревателя, а также циркуляцию нагревающей воды по нагревательной трубе путем приведения в действие циркуляционного насоса.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя этап, на котором останавливают работу циркуляционного насоса и водонагревателя по истечении заданного периода времени после операции гашения водонагревателя.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором температуру нагревающей воды определяют датчиком температуры нагревающей воды, размещенном в водонагревателе.

4. Способ по п. 1 или 2, в котором указанная заданная постоянная температура перевода трехходового клапана в режим обогрева равна максимальной температуре, которая может быть достигнута в указанном замкнутом контуре, включающем в себя циркуляционный насос, нагревающий теплообменник, трехходовой клапан и теплообменник горячего водоснабжения.