一种热水器和热水增容方法与流程

本发明涉及电热水器，具体而言，涉及一种热水器和热水增容方法。

背景技术：

1、随着近年来人民生活水平的提高，人们对用水量的需求越来越大，电热水器作为一种方便快捷的热水器越来越受到用户的青睐。根据安装方式可将电热水器分为卧式电热水器和立式电热水器。

2、目前卧式电热水器具有热水输出不足的缺点，尤其是内胆过长时，温度死角过大，造成热水器储能不足，影响整体热水输出；尤其是一般小容量速热容积式热水器，低温死角温区过大，容易造成整个内胆储能不足，混合40℃的洗浴用水会显著降低。为提高混合40℃的洗浴用水输出量，一般采取提升设置温度的方法，但是对于小容量用水造成的频繁加热，热水器顶部温度会累积热量，造成热水温度超标，还会造成热断路器误动作，影响整个热水器安全使用。

3、现有公开号为cn115031410a的中国专利提出了一种热水增容结构和方法，能够较好解决上述问题，但是由于水的不良导热性其仍然存在水温上升速度不足的问题，以及难以保证热水器内胆水温不高时的热水输出量，导致热水器电热管的热量不能有效输出，有效温水输出不足；且电热管周围温度场的温度梯度较高，内胆温度均匀性较差，不但导致结垢加剧，还会使电热管寿命下降。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在水温上升速度不足，以及难以保证热水器内胆水温不高时的热水输出量，导致热水器电热管的热量不能有效输出，有效温水输出不足；且电热管周围温度场的温度梯度较高，内胆温度均匀性较差，不但导致结垢加剧，还会使电热管寿命下降的技术问题之一。

2、为此，本发明一方面提供了一种热水器。

3、本发明另一方面提供了一种热水增容方法。

4、本发明提供了一种热水器，包括进水管、出水管、与进水管相邻设置的第一加热管组以及与出水管相邻设置的第二加热管组；

5、所述第一加热管组包括第一电热管和第二电热管，所述第一电热管的至少部分布置在进水管的出水路径；所述第二电热管的至少部分布置在进水的对流路径并对进水对流形成拦截；

6、所述第二加热管组包括第三电热管和第四电热管，所述第三电热管的至少部分靠近出水管的输出端，所述第四电热管的至少部分沿出水管的长度方向布置并朝向靠近出水管输入端的方向延伸。

7、本发明提出的一种热水器，进水经进水管的输入端进入进水管后通过进水管的输出端进入内胆，热水器内胆内部水流经出水管的输入端进入出水管后通过出水管的输出端流出供用户使用，进水管和出水管的设置方式不做限定，可以为现有进水管或出水管的各种形态，作为示例，进水管和出水管分别位于热水器内胆的两侧，进水管的输出端包括若干沿进水管周向布置的散水口。第一加热管组主要用于对进水管附近水流进行集中加热，第二加热管组主要用于对出水管附近水流进行集中加热；其中，第一电热管用于对进水管输出端附近水流进行集中加热，进水管的出水路径为冷水经进水管输出的方向所在的路径，进水管的出水方向可以为多种，并且可以同时朝向多个方向，只要保证第一电热管的设置位置能够对经进水管输入内胆的冷水进行加热即可，即进水管输出的大部分冷水会首先流经第一电热管，当第一电热管开启时，冷水会冲刷第一电热管表面进行换热；第二电热管用于对处于进水的对流路径上的水流进行拦截加热，经研究发现，水流会从进水管输入端流向出水管的输出端，这一过程称之为进水对流，则进水的对流路径指的是进水管的输出端流向出水管的输入端，并且由于水的流动性特点，该处对流路径并不特指某一条实际路径，应理解为水流动的方向趋势，采用第二电热管对进水对流形成拦截，应理解为第二电热管对进水对流具有一定拦截作用而并非完全拦截，目的为使水流能够与第二电热管充分接触，将第二电热管的导热过程与水流流动方向相结合，进一步提高传热效率，从而提高热水输出率。第三电热管用于对出水管输出端附近水流进行集中加热，第四电热管用于对出水管输入端附近水流以及出水管管路内部水流进行集中加热，并且由于进水对流是流向出水管输入端附近时，第四电热管同样处于进水对流路径上，则可以进一步提高加热效率。通过对四个电热管的启闭控制切换，则可以实现对热水器内部温度场分布的调节。

8、根据本发明上述技术方案的一种热水器，还可以具有以下附加技术特征：

9、在上述技术方案中，所述第二电热管包括延伸段和拦截段，所述延伸段经过进水管并朝向靠近出水管的方向延伸，所述拦截段与延伸段相连，并布置在进水的对流路径上以对进水对流形成拦截。

10、在该技术方案中，设置延伸段的目的为使拦截段具有可以拦截进水对流的角度，由于进水对流的方向为进水管的输出端流向出水管的输入端，因此延伸段的一端朝向靠近出水管的方向延伸，同时延伸段也可以沿进水管的出水路径设置，用于对进水管的出水进行加热；拦截段与延伸段可一体成型，如直接使用电热管弯折形成，也可组装连接等。

11、在上述技术方案中，所述拦截段的一端与延伸段的端部相连，所述拦截段的另一端朝向靠近进水管的方向倾斜。

12、在该技术方案中，拦截段的一端与延伸段靠近出水管的端部相连，管体向进水管上方区域倾斜，以形成对进水对流的拦截作用。

13、在上述技术方案中，所述第一加热管组弯折形成第一加热空间，所述进水管至少部分穿入第一加热空间；和/或，所述第二加热管组弯折形成第二加热空间，所述出水管至少部分穿入第二加热空间。

14、在该技术方案中，通过弯折第一加热管组，形成一半包围结构，该半包围结构内部即为第一加热空间，进水管穿过第一加热空间方便进行进水管附近区域水流的集中加热；通过弯折第二加热管组，形成一半包围结构，该半包围结构内部即为第二加热空间，进水管穿过第二加热空间方便进行出水管附近区域水流的集中加热。第一加热空间和第二加热空间可以同时设置也可以单独设置。

15、在上述技术方案中，所述第一电热管与第三电热管的功率之和等于热水器的额定功率；和/或

16、所述第二电热管与第四电热管的功率之和等于热水器的额定功率。

17、进一步地，所述第一电热管与第四电热管的功率相同；和/或

18、所述第二电热管与第三电热管的功率相同。

19、在该技术方案中，如热水器的额定功率为5.2kw时，第一电热管与第四电热管的功率可为3kw，第二电热管与第三电热管的功率可为2.2kw，能够保证仅第一电热管与第四电热管开启或仅第二电热管与第三电热管开启时，始终保持热水器的加热功率为5.2kw的额定功率；具体地，第一加热管组和第二加热管组分别与热水器的两端相连，对固定布线的需求不高，可采用2.5平方的线缆进行安装连接。

20、在上述技术方案中，还包括控制器，所述控制器分别与第一电热管、第二电热管、第三电热管和第四电热管相连。

21、在该技术方案中，通过控制器分别控制第一电热管、第二电热管、第三电热管和第四电热管的启动和关闭。

22、在上述技术方案中，还包括第一探测管和第二探测管，所述第一探测管和第二探测管分别与控制器信号连接，所述第一探测管的测温点位设置于靠近出水管的输入端的位置，所述第二探测管的测温点位设置于靠近进水管的输出端的位置。

23、在该技术方案中，第一探测管设置在内胆中上部以上，即在纵向上靠近出水管的输入端设置，主要用于探测内胆上部的温度，从而体现出水管的出水温度状态，第二探测管主要用于快速检测到进水导致的水温下降，以便于及时启动相应电热管进行加热。

24、在上述任一技术方案中，所述进水管的输出端与所述出水管的输入端在热水器内胆内相离设置，所述进水的对流路径为进水管的输出端流向出水管的输入端。

25、在该技术方案中，进水管的输出端靠近内胆底部，出水管的输入端靠近内胆顶部，且进水管和出水管分别位于内胆的两侧，降低冷水突然进入内胆对出水温度的影响。

26、本发明还提供了一种热水增容方法，采用如上述技术方案中中任一项所述的热水器，所述热水器包括：

27、第一工作状态：当热水器内水温处于第一温度区间时，启动第二电热管和第四电热管进行加热，其余电热管不工作；

28、第二工作状态：当热水器内水温处于第二温度区间时，第二电热管和第四电热管为一组，第一电热管和第三电热管为一组，两组电热管进行交替加热；

29、第三工作状态：当热水器内水温处于第三温度区间时，启动第一电热管和第三电热管进行加热，其余电热管不工作。

30、其中，第一温度区间的温度小于第二温度区间的温度，第二温度区间的温度小于第三温度区间的温度。

31、进一步地，热水器处于第二工作状态时，当内胆水温在第二温度区间内逐渐上升时，逐渐减少第二电热管和第四电热管的加热时间并相应延长第一电热管和第三电热管的加热时间。

32、进一步地，所述热水器还包括第一探测管和第二探测管，所述第一探测管和第二探测管分别与控制器信号连接，所述第一探测管的测温点位设置于靠近出水管的输入端的位置，所述第二探测管的测温点位设置于靠近进水管的输出端的位置；

33、当第二探测管探测到温度下降速度达到设定阈值且在一段时间内持续下降时判断热水器为用水状态，启动热水器的第三工作状态；当第一探测管探测到水温下降至第二温度区间时，热水器进入第二工作状态，当第一探测管探测到水温下降到第一温度区间时，热水器进入第一工作状态。

34、综上所述，由于采用了上述技术特征，本发明的有益效果是：

35、有效提高了水温上升速度，提升热水器内胆温度不足时的热水输出量，减少少量温水加热时间，电热管的热能转化率高，相较于cn115031410a提出的一种热水增容结构和方法可显著提升热水输出率，在相同功率下，约可提升10％-15％，可提高用户体验并降低使用成本，具有良好的经济性；利用电热管交替加热，降低电热管温度场温度梯度，利用电热管补热提升内胆温度均匀性并提升用水时加热器启动速度。

36、本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。