專利名稱：水加熱系統及其操作方法
技術領域：
本發明涉及一種水加熱系統及其操作方法。本發明主要開發用于即熱式燃氣熱水器，因此下文中將參照這種應用來進行描 述。然而，本發明并不限于這種特定應用領域，而是也可用于即熱式電熱水器。在美國，即 熱式熱水器也稱為無水箱加熱器。
背景技術：
已知的即熱式加熱器具有連接到水源供水部部上的入口和連接到、例如水龍頭上 的出口。通過加熱器的水流自動啟動加熱器內的燃氣燃燒器或電元件。這種已知的結構具 有兩個缺陷。第一個缺陷涉及水的浪費。當用戶打開熱水龍頭時，用戶必須等待水源供水部被 加熱，并且在于水龍頭處接收熱水之前要等待加熱器出口和水龍頭之間的管道中的所有未 加熱的水被放掉。澳大利亞聯邦政府水源保護部估計，一個中等家庭一天就要發生大約19 次這種類型的使用，并且一天的水浪費量高達90升。第二個缺陷涉及兩種燃氣浪費。如上所述，第一種燃氣浪費的產生是因為，已知 的即熱式加熱器在檢測到由于熱水龍頭的打開而導致的水流通過加熱器時點燃燃燒器。 在淋浴時，加熱器需要花費一定的時間來達到一定溫度，因此在加熱期間輸送的由冷至熱 (cool-to-warm)的水通常被用戶倒掉浪費了。第二種燃氣浪費的產生是因為，許多用戶在 洗手時只打開熱水龍頭，用起初的由冷至微溫的水清洗，之后就關停水龍頭。在那種情況 下，燃氣只用于經歷啟動階段，而熱水則留在管中，這些水在之后冷卻并因此被浪費掉。本發明的目的是減少使用即熱式熱水器的水加熱系統中的水及燃氣的浪費。
發明內容
因此，在第一方面，本發明提供一種熱水系統，包括具有入口和出口的儲水箱；和即熱式熱水器，所述即熱式熱水器具有與水源供水部流體連通的入口和與所述箱 的入口流體連通的出口，其中，所述熱水器響應于水流通過所述熱水器而啟動。所述箱優選是絕緣的。所述箱的出口優選與例如水龍頭之類的用戶控制的閥流體連通。在第二方面，本發明提供了一種操作熱水系統的方法，所述方法包括將水源水供給到即熱式熱水器的入口 ；響應于水被供給到所述即熱式熱水器而啟動所述即熱式熱水器；將熱水從所述即熱式熱水器的出口導向儲水箱的入口 ；和將熱水從所述儲水箱的出口導向用戶控制的出口。在第三方面，本發明提供了一種熱水系統，包括
具有入口和出口的儲水箱；和即熱式熱水器，所述即熱式熱水器具有與水源供水部流體連通的入口和與所述箱 的入口流體連通的出口 ；和控制器，所述控制器適于接收指示所述箱中的水的溫度的信號，并且給所述熱水 器發送控制信號；其中，所述控制器適于響應于指示所述箱中的水的溫度大致等于或低于第一預定 值的溫度信號而啟動所述熱水器。所述控制器優選還適于響應于指示所述箱中的水的溫度大致等于或高于第二預 定值的溫度信號而不啟動所述熱水器或關停所述熱水器。所述控制器優選還適于響應于指示所述箱中的水的溫度大致等于或高于所述第 一預定值并且大致等于或低于所述第二預定值的溫度信號而不啟動所述熱水器或關停所 述熱水器。所述控制器優選還適于給所述熱水器發送控制信號，使得所述熱水器改變施加到 所述熱水器中的水的能量的量，從而改變離開所述熱水器的水的溫度。所述第一預定溫度值優選為大約55攝氏度。所述第二預定溫度值優選為大約75 攝氏度。在一種形式中，所述熱水系統包括位于或靠近所述箱的中部的第一溫度傳感器。在另一種形式中，所述熱水系統包括位于或靠近所述箱的頂部的第一溫度傳感器 和位于或靠近所述箱的底部的第二溫度傳感器，并且所述控制器適于響應于所述第二溫度 傳感器指示溫度大致等于或低于所述第一預定值而啟動所述熱水器。所述控制器優選還響 應于所述第一溫度傳感器指示溫度大致等于或高于所述第二預定值而不啟動所述熱水器 或關停所述熱水器。所述控制器還適于響應于所述第二溫度傳感器指示溫度大致等于或高 于所述第一預定值并且所述第一溫度傳感器指示溫度大致等于或低于所述第二預定值而 不啟動所述熱水器或關停所述熱水器。所述控制器優選還適于給所述熱水器發送控制信號，使得所述熱水器改變施加到 所述熱水器中的水的能量的量，從而改變離開所述熱水器的水的溫度。在第四方面，本發明提供了一種操作熱水系統的方法，所述方法包括將水源水供給到即熱式熱水器的入口 ；將水從所述即熱式熱水器的出口導向儲水箱的入口 ；將水從所述箱的出口導向用戶控制的出口 ；監控所述箱中的水的溫度；和響應于指示所述箱中的水的溫度大致等于或低于第一預定值的溫度信號而啟動 響應加熱器中的所述即熱式熱水器。所述方法優選包括響應于指示所述箱中的水的溫度大致等于或高于第二預定值 的溫度信號而不啟動所述熱水器或關停所述熱水器。所述方法優選包括響應于指示所述箱中的水的溫度大致等于或高于所述第一預 定值并且大致等于或低于所述第二預定值的溫度信號而不啟動所述熱水器或關停所述熱 水器。所述第一預定溫度值優選為大約55攝氏度。所述第二預定溫度值優選為大約75攝氏度。所述方法優選還包括改變由所述即熱式熱水器施加于水的能量的量從而改變離 開所述熱水器的水的溫度。在第五方面，本發明提供了一種熱水系統，包括
具有入口和出口的儲水箱；和即熱式熱水器，所述即熱式熱水器具有與水源供水部流體連通的入口和與所述箱 的入口流體連通的出口，所述熱水器適于響應于水流通過所述熱水器而啟動；分流閥，所述分流閥具有與所述水源供水部流體連通的入口 ；與所述熱水器的入口流體連通的第一出口 ； 和與所述箱的入口流體連通的第二出口 ；和控制器，所述控制器適于接收指示所述箱中的水的溫度的信號，并且給所述閥發 送控制信號；其中，當所述閥被致動時，所述控制器適于響應于指示所述箱中的水的溫度大致 等于或低于預定值的溫度信號而控制所述分流閥將水導向響應中的所述第一出口 ；并且響 應于指示所述箱中的水的溫度大致等于或高于所述預定值的溫度信號而控制所述分流閥 將水導向所述第二出口。所述第一預定溫度值優選為大約55攝氏度。所述第二預定溫度值優選為大約75 攝氏度。在一種形式中，所述熱水系統包括位于或靠近所述箱的頂部的第一溫度傳感器和 位于或靠近所述箱的底部的第二溫度傳感器，當所述閥被致動時，所述控制器適于響應于 所述第二溫度傳感器指示溫度大致等于或低于預定值而控制所述分流閥將水導向響應中 的所述第一出口 ；以及響應于所述第一溫度傳感器指示溫度大致等于或高于所述預定值而 控制所述分流閥將水導向所述第二出口。所述控制器優選還適于給所述熱水器發送控制信號，使得所述熱水器改變施加到 所述熱水器中的水的能量的量，從而改變離開所述熱水器的水的溫度。在第六方面，本發明提供了一種操作熱水系統的方法，所述方法包括將水源水供給到即熱式熱水器的入口或儲水箱的入口 ；將水從所述箱的出口導向由用戶控制的出口 ；監控所述箱中的水的溫度；和響應于所述箱中的水的溫度大致等于或低于預定值而將水源水導向響應中的所 述即熱式熱水器的入口，并且響應于所述箱中的水的溫度大致等于或高于所述預定值而將 水源水導向所述儲水箱的入口。在第七方面，本發明提供了一種熱水系統，包括具有入口和出口的儲水箱；禾口即熱式熱水器，所述即熱式熱水器具有與水源供水部流體連通的入口和與所述箱 的入口流體連通的出口，所述熱水器適于響應于水流通過所述熱水器而啟動；第一泵，所述第一泵具有與所述箱的附加出口流體連通的入口和與所述熱水器的 入口流體連通的出口 ；和控制器，所述控制器適于根據用戶指令而啟動所述泵，使得將水從所述熱水器的出口導向所述箱的入口并且從所述箱的第二出口導向所述熱水器的入口，從而加熱所述箱 中的水。優選地，所述控制器適于改變所述泵的速度，以便改變通過所述熱水器的水的停 留時間，從而改變所述熱水器出口處的水的溫度。所述箱的附加出口優選位于或靠近所述箱的頂部，所述箱的第二入口優選位于或 靠近所述箱的底部。在該實施例的變形中，所述箱的附加出口位于或靠近所述箱的頂部，所述箱的入 口位于或靠近所述箱的中部。在第八方面，本發明提供了一種操作熱水系統的方法，所述方法包括啟動泵以將水導入即熱式熱水器的入口 ；響應于水流過所述即熱式熱水器而啟動所述即熱式熱水器；將熱水從所述即熱式熱水器的出口導向儲水箱的入口 ；和將水從所述箱的出口導向所述即熱式熱水器的入口 ；其中，能夠根據用戶的指令使水經由所述即熱式熱水器進行循環從而加熱所述箱 中的水。所述方法優選還包括改變所述泵的速度，以便改變通過所述熱水器的水的停留時 間，從而改變所述熱水器出口處的水的溫度。在第九方面，本發明提供了一種熱水系統，包括儲水箱，所述儲水箱具有第一入口和第二入口以及第一出口、第二出口和第三出 Π ；即熱式熱水器，所述即熱式熱水器具有出口和與所述箱的第一出口流體連通的入 口，所述熱水器適于響應于水流通過所述熱水器而啟動；第一泵，所述第一泵具有與所述熱水器的出口流體連通的入口和與所述箱的第一 入口流體連通的出口；第二泵，所述第二泵具有出口和與所述水源供水部及所述箱的第二出口流體連通 的入口 ；至少一個太陽能電池板，所述太陽能電池板具有與所述第二泵的出口流體連通的 入口和與所述箱的第二入口流體連通的入口 ；和控制器，所述控制器適于選擇性地啟動所述第一泵和/或所述第二泵，并且使水 分別在所述熱水器與所述箱之間和/或在所述至少一個太陽能電池板與所述箱之間循環。所述箱的第一出口優選位于或靠近所述箱的頂部。所述箱的第二出口優選位于或 靠近所述箱的底部。所述箱的第三出口優選位于或靠近所述箱的頂部。所述箱的第一入口 優選位于或靠近所述箱的中部。所述箱的第二入口優選位于或靠近所述箱的中部。在第十方面，本發明提供了一種操作熱水系統的方法，所述方法包括啟動第一泵以將水導入即熱式熱水器的入口 ；響應于水流通過所述即熱式熱水器而啟動所述即熱式熱水器；將熱水從所述即熱式熱水器的出口導向儲水箱的入口 ；將水從所述箱的出口導向所述即熱式熱水器的入口 ；啟動第二泵以便將水導入至少一個太陽能電池板的入口 ；
將熱水從所述至少一個太陽能電池板的出口導向儲水箱的入口 ；將水從所述箱的出口導向所述至少一個太陽能電池板的入口 ；由此，使所述箱中的水能夠經由所述即熱式熱水器和/或所述至少一個太陽能電 池板進行循環，以便在需要時加熱所述箱中的水。在第十一方面，本發明提供了一種熱水系統，包括儲水箱，所述儲水箱具有第一入口和第二入口以及第一出口和第二出口 ；即熱式熱水器，所述即熱式熱水器具有入口和與所述箱的第一入口流體連通的出 口，所述熱水器適于響應于水流通過所述熱水器而啟動；泵，所述泵具有出口和與所述箱的第一出口及水源供水部流體連通的入口 ；分流閥，所述分流閥具有與所述泵的出口流體連通的入口 ；與所述熱水器的入 口流體連通的第一出口 ；和第二出口 ；至少一個太陽能電池板，所述太陽能電池板具有與所述分流閥的第二出口流體連 通的入口和與所述箱的第二入口流體連通的出口 ；和控制器，所述控制器適于選擇性地啟動所述第二泵并且控制所述分流閥，以將水 導向所述第一出口從而使水在所述熱水器與所述箱之間循環或將水導向所述第二出口從 而使水在所述至少一個太陽能電池板與所述箱之間循環。所述分流閥優選包括與大氣流體連通的第三出口。所述箱的第一出口優選位于或靠近所述箱的頂部。所述箱的第二出口優選位于或 靠近所述箱的底部。所述箱的第一入口優選位于或靠近所述箱的頂部。所述箱的第二入口 優選位于或靠近所述箱的中部。在第十二方面，本發明提供了一種操作熱水系統的方法，所述方法包括啟動泵；將水從所述泵的出口導入(1)即熱式熱水器的入口 ；響應于水流通過所述熱水器而啟動所述即熱式熱水器；將熱水從所述即熱式熱水器的出口導向儲水箱的入口 ；和/或(2)將水從所述泵的出口導向至少一個太陽能電池板的入口 ；將熱水從所述至少一個太陽能電池板的出口導向儲水箱的入口 ；和將水從所述箱的出口導向所述至少一個太陽能電池板的入口 ；由此，使所述箱中的水能夠經由所述即熱式熱水器和/或所述至少一個太陽能電 池板進行循環，以便在需要時加熱所述箱中的水。根據第二到第十二方面所述的系統優選包括與所述控制器通信的至少一個水箱 溫度傳感器。在一種形式中，系統包括靠近所述箱的頂部的第一水箱溫度傳感器，和靠近所 述箱的底部的第二水箱溫度傳感器。在另一種形式中，系統還包括靠近所述箱的中部的第 三水箱溫度傳感器。所述控制器優選適于利用所述第一、第二及第三溫度傳感器中的至少 兩個、更優選為三個來確定在整個水箱高度上的溫度梯度。
現在僅作為示例參考附圖來描述本發明的優選實施例，其中
圖1為水加熱系統的第一實施例的示意圖；圖2a為水加熱系統的第二實施例的第一種形式的示意圖；圖2b為水加熱系統的第二實施例的第二種形式的示意圖；圖3為水加熱系統的第三實施例的示意圖；圖4為水加熱系統的第四實施例的示意圖；圖5為水加熱系統的第五實施例的示意圖；圖6為水加熱系統的第六實施例的示意圖；圖7為水加熱系統的第七實施例的示意圖。
具體實施例方式圖1顯示了第一實施例中的水加熱系統10，其包括即熱式燃氣熱水器12，優選為 4、5或6星級。在檢測到水流通過熱水器12時，熱水器12中的燃燒器自動啟動。系統10 還包括(緩沖)儲水箱14，其體積優選為4-50升。箱14由絕緣材料16包住。熱水器12 具有入口 18和出口 20。箱14具有入口 22和出口 24。熱水器12的入口 18連接到水源供 給(mains water supply)管26。熱水器12的出口經由管28連接到箱14的入口 22。箱 14的出口 24經由管30連接到由用戶控制的出口裝置，諸如熱水龍頭(未顯示)。當用戶最初打開水龍頭時，水從水源供給管26流入熱水器12中并且在熱水器中 通過燃氣燃燒器進行加熱。然后，熱水經管28流入箱14中，并且在注滿箱14之后經管30 流向用戶。之后，當用戶致動熱水供給時，就可從保存在箱14中的熱水容量中抽取熱水。 這樣的有利之處在于，當箱14中的水保持足夠的熱度時，用戶無需等待冷水被加熱之后才 供給他們。這樣，系統10就能夠比前面描述的現有系統更加快捷地給用戶提供熱水，從而 減少了用戶在其他情況下等待熱水到達水龍頭時所浪費的水量。系統10還避免了用戶等 待時要用的所用燃氣的浪費。這種結果可通過將箱(或多個箱)安裝在由用戶控制的出口 (或出口)附近來進行優化。雖然箱14并不需要絕緣材料16，但是絕緣材料16可改善對 供給到箱14中的熱水的能量的保持。還應該指出，通過熱水器12在水源(mains)下輸送 水的容量來限制水離開箱14的流動速度。圖2a顯示了第二實施例中的水加熱系統的第一種形式40a。水加熱系統40a類似 于圖1所示的水加熱系統10，相同的特征用相同的附圖標記來表示。然而，水加熱系統40a 還包括控制器42。控制器42從安裝在箱14中部附近的傳感器44接收指示(4_50升)箱 14中的水的溫度的信號。控制器42還連接到熱水器12上，并且能夠響應水流來控制是否 啟動熱水器12。當熱水器12并不響應于水流而自動啟動時，則其可以更加簡單并因此更加 便宜。如果傳感器44向控制器42指示水的溫度為大約55攝氏度或更低，則控制器42 啟動熱水器42。如果傳感器44向控制器42指示水的溫度在大約55攝氏度和大約75攝氏 度之間，則控制器42不啟動熱水器42，或者如果熱水器12正在工作則將其關停。圖2b顯示了水加熱系統的第二實施例的第二種形式40b，其更適用于容積為 50-400升的箱。水加熱系統40b類似于圖2所示的水加熱系統40a，相同的特征用相同的 附圖標記來表示。然而，在水加熱系統40b中，控制器從分別安裝在箱14頂部及底部附近 的第一及第二傳感器44a和44b接收指示箱14中的水的溫度的信號。
如果第二 /底部傳感器44b向控制器42指示水的溫度為大約55攝氏度或更低， 則控制器42啟動熱水器42。如果第一 /頂部傳感器44a向控制器42指示水的溫度為大約 75攝氏度或更高，則控制器42不啟動熱水器42，或者如果熱水器12正在工作則將其關停。 如果第二 /底部傳感器44b向控制器42指示水的溫度為大約55攝氏度或更高，并且第一 /頂部傳感器44a向控制器42指示水的溫度為大約75攝氏度或更低，則控制器42不啟動 熱水器12，或者如果熱水器12正在工作則將其關停。雙傳感器44a和44b提高了對熱水器 40b控制的靈敏度和精度。系統40a和40b以與參照水加熱系統10描述的方式相同的方式減少了水的浪費。 由于燃氣在上述條件下并未供給至熱水器12，否則如上所述這些燃氣將被浪費掉，因此系 統40a和40b還減少了燃氣浪費。圖3顯示了第三實施例中的水加熱系統50。水加熱系統50類似于圖2a和圖2b 所示的水加熱系統40a和40b，相同的特征用相同的附圖標記來表示。然而，在水加熱系統 50中，控制器42還連接到泵52。箱14還包括經由管58連接到泵52的入口 56的附加出 口 54。泵52的出口 60經由管62連接到水源供給管26。如果第二 /底部傳感器44b向控制器42指示水的溫度為大約55攝氏度或更低， 則控制器42啟動熱水器42。如果第一 /頂部傳感器44a向控制器42指示水的溫度為大約 75攝氏度或更高，則控制器42不啟動熱水器42，或者如果熱水器12正在工作則將其關停。 如果第二 /底部傳感器44b向控制器42指示水的溫度為大約55攝氏度或更高，并且第一 /頂部傳感器44a向控制器42指示水的溫度為大約75攝氏度或更低，則控制器42不啟動 熱水器42，或者如果熱水器12正在工作則將其關停。此外，控制器42可響應用戶的指令而啟動熱水器12和泵52，并且使水在箱14和 熱水器12之間循環以便預熱箱14中的水量。這對于具有相對較大的存儲容量——例如 50-400升——的箱14來說是特別有利的特征。在該實施例中，控制器42判斷箱14中的水是否已經由于使用或者由于熱損失而 冷卻，并且有利地相應做出反應。該實施例同樣允許在需要時(例如，為了穩定箱14中的 水的溫度)對箱14中整體水量進行預熱，然后以水源供給流速供給(例如，供給浴缸)。由 于水源供給流速高于即熱式熱水器的流速，因此這在許多情況下是有利的。泵52的速度取決于所期望的熱水器12出口溫度。期望的熱水器出口溫度取決于 熱水器12的設計和入水溫度。例如一般而言，對于給定的比方說70攝氏度的出口溫度以 及10度的流入水源供水溫度，將泵速設置得相對較低，以便增加水的停留時間并使熱水器 12中的傳熱速率的效率最大化。然而，如果水源入水溫度為30攝氏度，則將增大泵52的速 度以便使熱水器12中的傳熱最大化。周圍空氣也會影響泵的速度，但是其影響程度較小。為了改變和控制水通過熱水器12的停留時間進而改變和控制其最終溫度，控制 器42也可改變泵52的速度。此外，對泵52的速度的控制可用于影響箱14中的水的混合 (層化)量及溫度的降低。例如，一般而言，非常高的流速——例如12升每分鐘——將使進 入箱14的熱水與箱14中已有的水混合。然而，相對較低的流速——例如5升每分鐘—— 使得熱水基本上不與箱14中已有的水混合，而是在箱14內形成層化或分層。在這些層中， 箱14中最熱的水有利地最靠近出口 24，并由此最靠近用戶。通過簡單控制泵的速度來控制水的溫度由于不再需要例如通過改變燃氣流量、火焰強度和/或火焰大小來調節水的加熱所需的相對昂貴的控制電子元件，因此能夠降低水 加熱系統50的成本。而熱水器12可在恒定的(高效率的)熱度下運行，并且只是被打開 或關斷。圖4顯示了第四實施例中的水加熱系統70。水加熱系統70類似于圖2a和圖2b 所示的水加熱系統40a和40b，除了控制器42被連接到分流閥72。閥72包括連接到水源 供給管26的入口 72a ；經由管74連接到熱水器12的入口 18的第一出口 72b ；和經由管76 連接到管28進而連接到泵14的入口 22的第二出口 72c。控制器42可控制閥72以將來自 水源供給管26的水從入口 72a導向第一出口 72b或第二出口 72c。在該實施例中，熱水器 12在檢測到有水流通過熱水器時自動啟動。如果第二 /底部傳感器44b向控制器42指示水的溫度為55攝氏度或更低，則控 制器42會控制閥72從而使來自水源供給部76的水轉而流向第一出口 72b，并因此流向熱 水器12的入口 18。如上所述，熱水器12在感測到由于例如用戶打開熱水龍頭而導致有水 流通過熱水器時自動啟動。如果第二 /底部傳感器44b向控制器42指示水的溫度為55攝氏度或更高，并且 第一 /頂部傳感器44a向控制器42指示水的溫度為大約75攝氏度或更低，則控制器42控 制閥72而將水從水源供給部26導向第二出口 72c，并因此直接導向箱14的入口 22。至于加熱器40，當控制器42感測到箱14中的水已足夠熱時，則其控制閥72從而 將水從水源供給部26導向第二出口 72c，并因此導向箱14的入口 22。因此，這些水量并不 通過熱水器12，因此熱水器12并不啟動，從而減少了燃氣的使用。同樣以與關于水加熱系統40a和40b所描述的相同方式減少了水的使用。除了前面所述的燃氣及水的節省之外，熱水器70還具有附加的優點，即，由于熱 水器12在感測到有水流通過時只是簡單地自動啟動并且以全容量運行，因此可實現非常 簡單且便宜的熱水器12，而無需控制部件。圖5顯示了第五實施例中的水加熱系統80。水加熱系統80具有與先前所示的水 加熱系統相同的部件，因此還是用相同的附圖標記來表示相同的特征。水加熱系統80具有 總體上用附圖標記82來指示的燃氣(即熱式)水加熱回路和總體上用附圖標記84來指示 的太陽能水加熱回路。燃氣回路82包括泵84，其具有經由管88連接到熱水器12的出口 20的入口 86和連接到大約位于箱14的中間位置處的入口 92的出口 90。箱14還包括經 由管96連接到熱水器12的入口 18的附加出口 94。太陽能回路84包括太陽能電池板98 和泵100。泵100的出口 102經由管106連接到太陽能電池板98的入口 104。太陽能電池 板98還具有經由管112連接到箱14的附加入口 110的出口 108。泵100還具有經由管118 連接到出口 116的入口 114。水源供給管26呈T字形進入管118中。系統80還包括靠近 箱14中部的第三溫度傳感器44c和位于太陽能電池板98的出口處的第四溫度傳感器44d。 傳感器44c和44d都連接到控制器42。當控制器啟動第一泵84時，水在箱14的上部和熱水器12之間循環，以便對水進 行預加熱。當控制器42啟動第二泵100時，并且有足夠的太陽能可用時，水在箱14的底部 和太陽能電池板98之間循環，以便對水進行預加熱。一般而言，控制器42決定何時使泵84和100中的一個或兩個工作，以便能最佳適 應不同的期望需求。控制器42總是試圖利用太陽能而不是燃氣能來加熱水。更具體地，如果傳感器44d處的溫度比傳感器44c處的溫度高大約4攝氏度，則控制器42將啟動(太陽 能回路84的)第二泵100。控制器42將保持啟動第二泵102，除非傳感器44d和傳感器 44b之間的溫差小于大約4攝氏度，或者如果傳感器44a指示水的溫度為80攝氏度或更高。 箱14下部中的溫度為80度是可接受的，因為如果不使用熱水則熱量將會再分配到箱的上 半部中。如果第三/中間傳感器44c向控制器42指示水的溫度為55攝氏度或更低，則控 制器42啟動(燃氣回路82的)泵90。如果第一 /頂部傳感器44a指示水的溫度為大約 75攝氏度或更高，則控制器42關停泵90。如果第三/中間傳感器44c向控制器42指示水 的溫度為55攝氏度或更高，并且第一 /頂部傳感器44a指示水的溫度為大約75攝氏度或 更低，則控制器42不啟動或關停泵90。如果傳感器44a指示水的溫度為大約80攝氏度或更高，則關停第一泵90和第二 泵102以防止過熱。此外，控制器42可以響應用戶指令而啟動熱水器12及泵90，并且使水在箱14和 熱水器12之間循環以便預熱或穩定箱14中的水量。這對于具有相對較大存儲容量——例 如50-400升——的箱14來說是非常期望的特征。圖6顯示了第六實施例中的水加熱系統120。水加熱系統120類似于圖5所示的 水加熱系統80，相同的部件用相同的附圖標記來指示。然而，水加熱系統120只包括單個泵 122和具有入口 126、第一出口 128及第二出口 130的分流閥124。當控制器42判定水應該通過燃氣回路82循環時，則啟動泵122，并且控制分流閥 124以使水從入口 126轉而流向第一出口 128，并進而經由管132流向熱水器12的入口 18。 熱水離開熱水器12的出口 20，并且經由管136供至箱14的入口 134。通過管140將水從箱 的出口 138抽入泵122的入口 142。該泵還具有經由管146連接到分流閥124的入口 126 的出口 144。當控制器42判定水應該通過太陽能回路84循環時，則啟動泵122，并且控制分流 閥124以使水從入口 126轉向至第二出口 130。第二出口 130經由管148連接到太陽能電 池板98的入口 104。太陽能電池板98的出口 108經由管152連接到箱14的入口 150。控制器42總是試圖利用太陽能而不是燃氣能來加熱水。更具體地，如果傳感器 44d處的溫度比傳感器44c處的溫度高大約4攝氏度，則控制器42將使水轉向通過太陽能 回路84。控制器42將保持水在太陽能回路84中流通，除非傳感器44d和傳感器44b之間 的溫差小于大約4攝氏度，或者如果傳感器44a指示水的溫度為85攝氏度或更高。箱14 的下部中的溫度為85度是可接受的，因為如果不使用熱水則熱量將會再分配到箱的上半 部中。如果第三/中間傳感器44c向控制器42指示水的溫度為55攝氏度或更低，則控 制器42將使水轉向通過燃氣回路。如果第一 /頂部傳感器44a指示水的溫度為大約75攝 氏度或更高，則控制器42將關停泵122。如果第三/中間傳感器44c向控制器42指示水的 溫度為55攝氏度或更高，并且第一 /頂部傳感器44a指示水的溫度為大約75攝氏度或更 低，則控制器42將使水轉向通過太陽能回路84。此外，控制器42可以響應于用戶指令而啟動熱水器12及泵122，并且使水在箱14 和熱水器12之間循環以便預熱或穩定箱14中的水量。這對于存儲容量相對較大——例如50-400升——的箱14來說是非常期望的特征。因為有規定，還期望有時對箱14進行殺菌 (例如，用于軍團桿菌(legionella)控制)。根據一些意見，這可以通過使用燃氣回路82 直到頂部傳感器44a和中間傳感器44c的溫度指示為60攝氏度或更高來進行。可選地，根 據其他意見，這可以通過使用燃氣回路82直到頂部傳感器44a和底部傳感器44b ( S卩，整個 水箱14)指示為60攝氏度來進行。圖7顯示了第七實施例中的水加熱系統160。系統160類似于圖6所示的系統 120，因此相同的部件使用相同的附圖標記來指示。然而，在系統160中，分流閥124還具有 連接到管164的第三出口 162，該管164可以排放到大氣中，或者用于收集以便再利用。如 果控制器42判定環境溫度低到足以凍結太陽能電池板98中的水并對其產生損害，則控制 分流閥124以將水從入口 126引導至第三出口 162。這就使得太陽能電池板98中的水通過 管164排空。也可執行排水來防止太陽能電池板98過熱。這些排水操作在申請人于2008 年10月3日提交的國際PCT專利申請NO.PCT/AU2008/001476中有描述，其相關內容通過 交叉引用結合在本文中。雖然已經參照具體示例對本發明進行了描述，但是本領域技術人員應該理解的 是，本發明還可以以許多其它形式來實施。例如，可用即熱式電熱水器來代替即熱式燃氣熱 水器，該電熱水器使得能夠節省電能而不是燃氣。
1權利要求
一種熱水系統，包括具有入口和出口的儲水箱；和即熱式熱水器，所述即熱式熱水器具有與水源供水部流體連通的入口和與所述箱的入口流體連通的出口，其中，所述熱水器響應于水流通過所述熱水器而啟動。
2.如權利要求1所述的熱水系統，其中，所述箱是絕緣的。
3.如權利要求1或2所述的熱水系統，其中，所述箱的出口與用戶控制的閥流體連通。
4.一種操作熱水系統的方法，所述方法包括將水源水供給到即熱式熱水器的入口；響應于水被供給到所述即熱式熱水器而啟動所述即熱式熱水器；將熱水從所述即熱式熱水器的出口導向儲水箱的入口 ；和將熱水從所述儲水箱的出口導向用戶控制的出口。
5.一種熱水系統，包括具有入口和出口的儲水箱；和即熱式熱水器，所述即熱式熱水器具有與水源供水部流體連通的入口和與所述箱的入 口流體連通的出口 ；和控制器，所述控制器適于接收指示所述箱中的水的溫度的信號，并且給所述熱水器發 送控制信號；其中，所述控制器適于響應于指示所述箱中的水的溫度大致等于或低于第一預定值的 溫度信號而啟動所述熱水器。
6.如權利要求5所述的熱水系統，其中，所述控制器還適于響應于指示所述箱中的水 的溫度大致等于或高于第二預定值的溫度信號而不啟動所述熱水器或關停所述熱水器。
7.如權利要求5所述的熱水系統，其中，所述控制器還適于響應于指示所述箱中的水 的溫度大致等于或高于所述第一預定值并且大致等于或低于所述第二預定值的溫度信號 而不啟動所述熱水器或關停所述熱水器。
8.如權利要求5、6和7中任一項所述的熱水系統，其中，所述控制器還適于給所述熱水 器發送控制信號，使得所述熱水器改變施加到所述熱水器中的水的能量的量，從而改變離 開所述熱水器的水的溫度。
9.如權利要求5到8中任意一項所述的熱水系統，其中，所述第一預定溫度值為大約 55攝氏度。
10.如權利要求5到9中任意一項所述的熱水系統，其中，所述第二預定溫度值為大約 75攝氏度。
11.如權利要求5到10中任意一項所述的熱水系統，其中，所述熱水系統包括位于或靠 近所述箱的中部的第一溫度傳感器。
12.如權利要求5到10中任意一項所述的熱水系統，其中，所述熱水系統包括位于或靠 近所述箱的頂部的第一溫度傳感器和位于或靠近所述箱的底部的第二溫度傳感器，并且所 述控制器適于響應于所述第二溫度傳感器指示溫度大致等于或低于所述第一預定值而啟 動所述熱水器。
13.如權利要求11或12所述的熱水系統，其中，所述控制器還適于響應于所述第一溫度傳感器指示溫度大致等于或高于所述第二預定值而不啟動所述熱水器或關停所述熱水器。
14.如權利要求12所述的熱水系統，其中，所述控制器還適于響應于所述第二溫度傳 感器指示溫度大致等于或高于所述第一預定值并且所述第一溫度傳感器指示溫度大致等 于或低于所述第二預定值而不啟動所述熱水器或關停所述熱水器。
15.如權利要求5到14中任意一項所述的熱水系統，其中，所述控制器還適于給所述熱 水器發送控制信號，使得所述熱水器改變施加到所述熱水器中的水的能量的量，從而改變 離開所述熱水器的水的溫度。
16.一種操作熱水系統的方法，所述方法包括將水源水供給到即熱式熱水器的入口；將水從所述即熱式熱水器的出口導向儲水箱的入口 ；將水從所述箱的出口導向用戶控制的出口；監控所述箱中的水的溫度；和響應于指示所述箱中的水的溫度大致等于或低于第一預定值的溫度信號而啟動響應 加熱器中的所述即熱式熱水器。
17.如權利要求16所述的方法，其中，所述方法包括響應于指示所述箱中的水的溫度 大致等于或高于第二預定值的溫度信號而不啟動所述熱水器或關停所述熱水器。
18.如權利要求16所述的方法，其中，所述方法包括響應于指示所述箱中的水的溫度 大致等于或高于所述第一預定值并且大致等于或低于所述第二預定值的溫度信號而不啟 動所述熱水器或關停所述熱水器。
19.如權利要求16、17或18所述的方法，其中，所述第一預定溫度值為大約55攝氏度。
20.如權利要求16到19中任意一項所述的方法，其中，所述第二預定溫度值為大約75 攝氏度。
21.如權利要求16到20中任意一項所述的方法，其中，所述方法還包括改變由所述即 熱式熱水器施加于水的能量的量從而改變離開所述熱水器的水的溫度。
22.—種熱水系統，包括具有入口和出口的儲水箱；和即熱式熱水器，所述即熱式熱水器具有與水源供水部流體連通的入口和與所述箱的入 口流體連通的出口，所述熱水器適于響應于水流通過所述熱水器而啟動；分流閥，所述分流閥具有與所述水源供水部流體連通的入口 ；與所述熱水器的入口 流體連通的第一出口 ；和與所述箱的入口流體連通的第二出口 ；和控制器，所述控制器適于接收指示所述箱中的水的溫度的信號，并且給所述閥發送控 制信號；其中，當所述閥被致動時，所述控制器適于響應于指示所述箱中的水的溫度大致等于 或低于預定值的溫度信號而控制所述分流閥將水導向響應中的所述第一出口 ；并且響應于 指示所述箱中的水的溫度大致等于或高于所述預定值的溫度信號而控制所述分流閥將水 導向所述第二出口。
23.如權利要求22所述的熱水系統，其中，所述第一預定溫度值為大約55攝氏度。
24.如權利要求22或23所述的熱水系統，其中，所述第二預定溫度值優選為大約75攝氏度。
25.如權利要求22、23或24所述的熱水系統，其中，所述熱水系統包括位于或靠近所述 箱的頂部的第一溫度傳感器和位于或靠近所述箱的底部的第二溫度傳感器，當所述閥被致 動時，所述控制器適于響應于所述第二溫度傳感器指示溫度大致等于或低于預定值而控制 所述分流閥將水導向響應中的所述第一出口 ；以及響應于所述第一溫度傳感器指示溫度大 致等于或高于所述預定值而控制所述分流閥將水導向所述第二出口。
26.如權利要求25所述的熱水系統，其中，所述控制器還適于給所述熱水器發送控制 信號，使得所述熱水器改變施加到所述熱水器中的水的能量的量，從而改變離開所述熱水 器的水的溫度。
27.一種操作熱水系統的方法，所述方法包括將水源水供給到即熱式熱水器的入口或儲水箱的入口； 將水從所述箱的出口導向由用戶控制的出口； 監控所述箱中的水的溫度；和響應于所述箱中的水的溫度大致等于或低于預定值而將水源水導向響應中的所述即 熱式熱水器的入口，并且響應于所述箱中的水的溫度大致等于或高于所述預定值而將水源 水導向所述儲水箱的入口。
28.一種熱水系統，包括 具有入口和出口的儲水箱；和即熱式熱水器，所述即熱式熱水器具有與水源供水部流體連通的入口和與所述箱的入 口流體連通的出口，所述熱水器適于響應于水流通過所述熱水器而啟動；第一泵，所述第一泵具有與所述箱的附加出口流體連通的入口和與所述熱水器的入口 流體連通的出口 ；和控制器，所述控制器適于根據用戶指令而啟動所述泵，使得將水從所述熱水器的出口 導向所述箱的入口并且從所述箱的第二出口導向所述熱水器的入口，從而加熱所述箱中的 水。
29.如權利要求28所述的熱水系統，其中，所述控制器適于改變所述泵的速度，以便改 變通過所述熱水器的水的停留時間，從而改變所述熱水器出口處的水的溫度。
30.如權利要求28或29所述的熱水系統，其中，所述箱的所述附加出口位于或靠近所 述箱的頂部，而所述箱的第二入口位于或靠近所述箱的底部。
31.如權利要求28或29所述的熱水系統，其中，所述箱的所述附加出口位于或靠近所 述箱的頂部，而所述箱的入口位于或靠近所述箱的中部。
32.—種操作熱水系統的方法，所述方法包括 啟動泵以將水導入即熱式熱水器的入口；響應于水流過所述即熱式熱水器而啟動所述即熱式熱水器； 將熱水從所述即熱式熱水器的出口導向儲水箱的入口 ；和 將水從所述箱的出口導向所述即熱式熱水器的入口；其中，能夠根據用戶的指令使水經由所述即熱式熱水器進行循環從而加熱所述箱中的水。
33.如權利要求32所述的方法，其中，所述方法還包括改變所述泵的速度，以便改變通過所述熱水器的水的停留時間，從而改變所述熱水器出口處的水的溫度。
34.一種熱水系統，包括儲水箱，所述儲水箱具有第一入口和第二入口以及第一出口、第二出口和第三出口 ； 即熱式熱水器，所述即熱式熱水器具有出口和與所述箱的第一出口流體連通的入口， 所述熱水器適于響應于水流通過所述熱水器而啟動；第一泵，所述第一泵具有與所述熱水器的出口流體連通的入口和與所述箱的第一入口 流體連通的出口；第二泵，所述第二泵具有出口和與所述水源供水部及所述箱的第二出口流體連通的入口；至少一個太陽能電池板，所述太陽能電池板具有與所述第二泵的出口流體連通的入口 和與所述箱的第二入口流體連通的入口 ；和控制器，所述控制器適于選擇性地啟動所述第一泵和/或所述第二泵，并且使水分別 在所述熱水器與所述箱之間和/或在所述至少一個太陽能電池板與所述箱之間循環。
35.如權利要求34所述的熱水系統，其中，所述箱的第一出口位于或靠近所述箱的頂部。
36.如權利要求34或35所述的熱水系統，其中，所述箱的第二出口位于或靠近所述箱 的底部。
37.如權利要求34、35或36所述的熱水系統，其中，所述箱的第三出口位于或靠近所述 箱的頂部。
38.如權利要求34到37中任意一項所述的熱水系統，其中，所述箱的第一入口位于或 靠近所述箱的中部。
39.如權利要求34到38中任意一項所述的熱水系統，其中，所述箱的第二入口位于或 靠近所述箱的中部。
40.一種操作熱水系統的方法，所述方法包括 啟動第一泵以將水導入即熱式熱水器的入口；響應于水流通過所述即熱式熱水器而啟動所述即熱式熱水器； 將熱水從所述即熱式熱水器的出口導向儲水箱的入口； 將水從所述箱的出口導向所述即熱式熱水器的入口； 啟動第二泵以便將水導入至少一個太陽能電池板的入口； 將熱水從所述至少一個太陽能電池板的出口導向儲水箱的入口 ； 將水從所述箱的出口導向所述至少一個太陽能電池板的入口 ； 由此，使所述箱中的水能夠經由所述即熱式熱水器和/或所述至少一個太陽能電池板 進行循環，以便在需要時加熱所述箱中的水。
41.一種熱水系統，包括儲水箱，所述儲水箱具有第一入口和第二入口以及第一出口和第二出口 ； 即熱式熱水器，所述即熱式熱水器具有入口和與所述箱的第一入口流體連通的出口， 所述熱水器適于響應于水流通過所述熱水器而啟動；泵，所述泵具有出口和與所述箱的第一出口及水源供水部流體連通的入口 ； 分流閥，所述分流閥具有與所述泵的出口流體連通的入口 ；與所述熱水器的入口流體連通的第一出口 ；和第二出口 ；至少一個太陽能電池板，所述太陽能電池板具有與所述分流閥的第二出口流體連通的 入口和與所述箱的第二入口流體連通的出口 ；和控制器，所述控制器適于選擇性地啟動所述第二泵并且控制所述分流閥，以將水導向 所述第一出口從而使水在所述熱水器與所述箱之間循環或將水導向所述第二出口從而使 水在所述至少一個太陽能電池板與所述箱之間循環。
42.如權利要求41所述的熱水系統，其中，所述分流閥包括與大氣流體連通的第三出
43.如權利要求41或42所述的熱水系統，其中，所述箱的第一出口位于或靠近所述箱 的頂部。
44.如權利要求41、42或43所述的熱水系統，其中，所述箱的第二出口位于或靠近所述 箱的底部。
45.如權利要求41到44中任意一項所述的熱水系統，其中，所述箱的第一入口位于或 靠近所述箱的頂部。
46.如權利要求41到45中任意一項所述的熱水系統，其中，所述箱的第二入口位于或 靠近所述箱的中部。
47.一種操作熱水系統的方法，所述方法包括啟動泵；將水從所述泵的出口導入(1)即熱式熱水器的入口；響應于水流通過所述熱水器而啟動所述即熱式熱水器；將熱水從所述即熱式熱水器的出口導向儲水箱的入口 ；和/或(2)將水從所述泵的出口導向至少一個太陽能電池板的入口；將熱水從所述至少一個太陽能電池板的出口導向儲水箱的入口 ；和將水從所述箱的出口導向所述至少一個太陽能電池板的入口 ；由此，使所述箱中的水能夠經由所述即熱式熱水器和/或所述至少一個太陽能電池板 進行循環，以便在需要時加熱所述箱中的水。
48.如權利要求5、22、28、34或41所述的熱水系統，其中，所述系統包括與所述控制器 通信的至少一個水箱溫度傳感器。
49.如權利要求48所述的熱水系統，其中，所述系統包括靠近所述箱的頂部的第一水 箱溫度傳感器和靠近所述箱的底部的第二水箱溫度傳感器。
50.如權利要求49所述的熱水系統，其中，所述系統還包括靠近所述箱的中部的第三 水箱溫度傳感器。
51.如權利要求49或50所述的熱水系統，其中，所述控制器適于利用所述第一溫度傳 感器、所述第二溫度傳感器及所述第三溫度傳感器中的至少兩個溫度傳感器來確定在整個 水箱高度上的溫度梯度。
52.如權利要求49或50所述的熱水系統，其中，所述控制器適于利用所述第一溫度傳 感器、所述第二溫度傳感器及所述第三溫度傳感器中的所有溫度傳感器來確定在整個水箱 高度上的溫度梯度。
全文摘要
一種熱水系統(10)，包括儲水箱(14)和即熱式熱水器(12)。儲水箱(14)具有入口(22)和出口(24)。該即熱式熱水器(12)具有與水源供給管部(26)流體連通的入口(18)和與箱(14)的入口(22)流體連通的出口(20)。熱水器(12)響應于水流通過熱水器(12)而啟動。
文檔編號F24D17/00GK101946130SQ200980104766
公開日2011年1月12日 申請日期2009年11月3日 優先權日2008年12月9日
發明者帕特里克·普塞爾 申請人:達克斯制造有限公司