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CN101313183B - 用于避免在同心管式换热器中供应初始热水的装置及其控制方法 - Google Patents

用于避免在同心管式换热器中供应初始热水的装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于避免初始热水从套管式换热器排出的装置及其控制方法，其能临时混合冷水与热水，以在高温水最初从套管式换热器排出时降低所排出热水的温度。用于避免初始热水从套管式换热器排出的装置，其中该套管式换热器包括引入冷水的冷水管、用于吸收燃烧器的燃烧热以将冷水加热成热水并排出热水的热水换热管、用于供应从该热水换热管排出的高温热水的热水管、和具有连接到采暖水返回入口和采暖水排出口的两端并设置在热水换热管中的采暖水换热管，该装置包括：在冷水管与热水管之间延伸的旁通管，用于将冷水管中的冷水直接供应给热水管；安装在旁通管一端上的混合阀；安装在采暖水排出口上的采暖水温度传感器，用于检测采暖水温度；安装在热水供应管上的热水温度传感器，用于检测热水温度；和控制器，用于接收采暖水温度传感器和热水温度传感器检测到的温度值，以控制混合阀的开度。

Description

用于避免在同心管式换热器中供应初始热水的装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及用于避免在同心管式换热器中供应初始热水的装置及其控制方法，且更具体地涉及用于避免在同心管式换热器中供应初始热水的装置及其控制方法，其能在提供热水的最初时刻将冷水与热水混合，以便降低所提供热水的温度，从而避免烫伤。
背景技术
一般而言，换热器指的是利用用于热传递的热介质将热量从高温流体通过加热壁传递给低温流体的装置。换热器根据它们的结构可以分为注水式换热器、套管式换热器、翅片管式换热器以及管壳式换热器。套管式换热器包括内管和外管，其中热量在内管的流体与内管和外管的流体之间交换。这种套管式换热器主要用于在要求尺寸简化的同时提高热效率。
图1是示出常规套管式换热器的示例的视图，其中热水通道形成在换热器的内部，而采暖水通道形成在换热器的外部。
从燃烧器10产生的热能传递给换热器20的热水换热管21，然后被加热的水通过热水管32排放到换热器20的外部。进一步地，在加热房间时，循环泵51操作，以便从热水换热管21到设置在热水换热管21中的采暖水换热管22中的热水接收热量的采暖水通过采暖水换热管22的出口41提供到需要热量的地方，以对其进行传热。
上面没有描述的附图标记11表示用于将燃烧器10的燃烧热吹向换热器20的送风机，而附图标记31表示冷水管，其中提供有待加热为热水的冷水。附图标记42指的是采暖水返回入口，通过该入口，采暖水在从采暖水出口41和循环加热管排出后返回，而附图标记50表示膨胀水箱，用于排除加热管中产生的空气，降低因采暖水温度升高采暖水膨胀而在管中引起的压力，并有规律地保持锅炉中的水量。
如果所需的加热温度高，那么外换热管21的温度变得高于内换热管22的温度。当在加热房间过程中以相对高的温度使用热水时，热水将从换热器20的外换热管21排出。当高温热水从换热器20排出时，存在用户遭受烫伤危险的问题。
发明内容
因此，本发明用于解决上述发生在现有技术中的问题，并且本发明的目的在于提供一种用于避免初始热水从套管式换热器供应的装置及其控制方法，其能将冷水与初始热水混合，以避免当加热温度设置得高于所需温度时高温热水被提供，从而排除由热水从锅炉排出所引起的烫伤危险。
为了实现本发明的目的，根据本发明的一方面，提供一种用于避免初始热水从套管式换热器排出的装置，该套管式换热器包括引入冷水的冷水管、用于吸收燃烧器的燃烧热以将冷水加热成热水并排出热水的热水换热管、用于供应从该热水换热管排出的高温热水的热水管、和具有连接到采暖水返回入口和采暖水排出口的两端并设置在热水换热管中的采暖水换热管，该装置包括：在冷水管与热水管之间延伸的旁通管，用于将冷水管中的冷水直接供应给热水管；安装在旁通管一端上的混合阀；安装在加热水排出口上的采暖水温度传感器，用于检测采暖水温度；安装在热水供应管上的热水温度传感器，用于检测热水温度；和控制器，用于接收采暖水温度传感器和热水温度传感器检测到的温度值，以控制混合阀的开度。
为了实现本发明的目的，根据本发明的另一方面，提供一种控制用于避免初始热水从套管式换热器排出的装置的方法，其包括如下步骤：由控制器控制混合阀的开度，以将冷水直接供应给热水管；以及如果控制器检测到使用热水，在采暖水供应温度和热水温度分别降低到预设温度之下时，关闭混合阀，以仅将热水换热管中的热水供应给热水管。
本发明能在使用热水的最初时刻将冷水与热水混合，然后排出混合的水，以避免由于初始热水造成的烫伤。当热水温度降到低于预设温度时，由燃烧器加热的热水直接被排出，以将适当温度的热水提供的用户。
附图说明
根据以下参考附图的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加清楚，其中：
图1是示出常规套管式换热器的视图；
图2是示出根据本发明的套管式换热器的结构的视图；并且
图3是图示对用于避免初始热水从根据本发明的套管式换热器排出的装置进行控制的方法的流程图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
图2是示出根据本发明的套管式换热器的结构的视图。
与图1中的常规套管式换热器的结构元件具有相同功能的根据本发明的套管式换热器的结构元件，用相同的附图标记表示，并且将省略对其的描述，以避免重复。
如图2所示，旁通管60在冷水管31和热水管32之间延伸，其不会与燃烧器10产生的燃烧热进行热交换。混合阀61安装在旁通管60上，以打开和关闭旁通管60中的流体通道。
混合阀61是基于控制器70的控制信号调节开度的阀。
用于采暖水的温度传感器23和用于热水的温度传感器33分别连接到控制器70的输入端。温度传感器23和33分别检测从采暖水换热器22供应到采暖水出口41的采暖水的温度以及从热水换热器21供应到热水管32的热水的温度，以向控制器70输入温度值。
控制器70控制锅炉的整体操作，并根据采暖水温度传感器23和热水温度传感器33检测到的温度控制混合阀61的开度。特别地，为了实现本发明，混合阀61总是在控制器70的控制下打开。当采暖水温度传感器23检测到的采暖水温度降到低于预设温度并且热水温度传感器33检测到的热水温度也降到低于预设温度时，混合阀61在控制器的控制下关闭。
具体地，当混合阀61打开时，冷水通过冷水管31和旁通管60引入热水管32，以便热水与冷水混合。因此，即使用户打开热水开关，最初的高温水也不会排出。当混合阀61关闭时，沿着冷水管31流动的低温冷水向热水管32的引入被中断，以便用户可以使用具有合适温度的热水，而不是低温水。
如上所述，很明显，将冷水管31连接至热水管32的旁通管60的直径被设计成，用于冷却换热器20中热水的足够量的冷水能流过旁通管60。
进一步地，在本发明的实施例中，混合开/关阀或混合流体控制阀可以用作混合阀。不过，本发明并不局限于上述的阀，而是如果阀度可以调节，其它的阀也可用。
图3是图示对用于避免初始热水从根据本发明的套管式换热器供应的装置进行控制的方法的流程图。
在开始操作锅炉时，控制器70将混合阀61保持在打开状态。于是，开式阀优选用作混合阀61。
当安装在锅炉上的流量开关34等检测到使用热水并将检测到的信号输入给控制器70时，控制器70检查由安装在采暖水出口41的采暖水管上的采暖水温度传感器3检测到的采暖水的温度。
当采暖水温度不低于预设温度Ts(例如，60摄氏度)时，控制器确定排出的热水的温度非常高，并继续将混合阀61保持在打开状态。为了将混合阀61持续地保持在打开状态，温度Ts被预先设置，以便冷水与通过热水管32被供应到外部的热水混合，以期降低具有烫伤用户的足够高温度的热水的温度。温度Ts可以在本发明的范围内不脱离本发明的要旨而进行改变。
接着，当控制器70检测到采暖水温度不高于温度Ts时，控制器70就接收和检查安装在热水管32上的热水温度传感器33的检测温度。此时，当热水温度不低于预设温度Tw(例如，50摄氏度)时，控制器确定排出的热水的温度仍然很高，并将混合阀61保持在打开状态。为了将混合阀61持续地保持在打开状态，预设温度Tw被预先设置，以便冷水与通过热水管32被供应到外部的热水混合，以期降低具有烫伤用户的足够高温度的热水的温度。温度Ts可以在本发明的范围内不脱离本发明的要旨而进行改变。
当在使用热水之后，随着时间流逝，在换热器20的外热水换热器21中的高温热水都被排出。在通过换热器20时，冷水吸收燃烧器10的燃烧热，从而被加热成热水，然后被排出。此时，由于冷水根据使用的热水量可能在加热成高温热水之前就被排出，所以由采暖水温度传感器23检测到的采暖水的温度会降低到预设温度Ts之下，并且由热水传感器33检测到的热水的温度会降低到预设温度Tw之下。因此，控制器70关闭混合阀61，以避免冷水与热水混合。
接着，控制器70根据热水控制算法对热水的温度执行总的控制操作。
此外，如果热水长时间不使用，那么采暖水的温度和热水的温度将高于预设温度Ts和Tw，于是重复控制操作。
如上所述，本发明能应用到用于避免初始热水从套管式换热器排出的装置，在使用热水的最初时刻混合并排出具有冷水的热水，从而避免由于初始热水造成的烫伤。当热水的温度降到低于预设温度时，由燃烧器加热的热水直接排出。因此，有可能向用户提供适当的热水。
尽管为了例示性的目的描述了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员应该理解在不脱离所附权利要求书所公开的本发明的范围和精神的情况下可以进行各种修改、添加和替换。

Claims (2)

1.一种用于避免初始热水从套管式换热器排出的装置，该套管式换热器包括引入冷水的冷水管、用于吸收燃烧器的燃烧热以将冷水加热成热水并排出热水的热水换热管、用于供应从该热水换热管排出的高温热水的热水管、和具有连接到采暖水返回入口和采暖水排出口的两端并设置在热水换热管中的采暖水换热管，该装置包括：
在冷水管与热水管之间延伸的旁通管，用于将冷水管中的冷水直接供应给热水管；
安装在旁通管一端上的混合阀；
安装在采暖水排出口上的采暖水温度传感器，用于检测采暖水温度；
安装在热水供应管上的热水温度传感器，用于检测热水温度；和
控制器，在该控制器控制下，混合阀总是打开；其中当采暖水温度传感器检测到的采暖水的温度降低到第一预设温度之下并且之后热水传感器检测到的热水的温度也降低到第二预设温度之下时，在该控制器控制下，混合阀关闭。
2.如权利要求1所述的装置，其中混合阀包括常开阀。
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