устройство для распределения воды с различной температурой

Формула изобретения

1. Устройство для распределения воды, содержащее водяной бак, содержащий нагревательное средство и термостат для нагрева воды в водяном баке и ее сохранения при температуре бака, при этом водяной бак содержит впускную трубу бака и выпускную трубу бака, при этом впускная труба бака соединена с источником воды, отличающееся тем, что устройство содержит смешивающее устройство с первым водопроводом, вторым водопроводом и спуском воды, выполненным с возможностью соединения с точкой распределения, при этом первый водопровод выполнен с возможностью соединения с трубопроводом горячей воды, проходящим от центрального источника горячей воды, размещенного на расстоянии; второй водопровод соединен с выпускной трубой бака, при этом смешивающее устройство содержит термочувствительное устройство управления, которое выполнено с возможностью смешивания воды из первого водопровода и второго водопровода таким образом, что вода, которая подлежит распределению, по существу незамедлительно имеет желаемую температуру, при этом температура бака выше, чем требуемая температура воды, которая подлежит распределению, причем температура бака составляет, по меньшей мере, 95°С, при этом водяной бак снабжен второй выпускной трубой, соединенной с точкой отвода для очень горячей или кипящей воды, причем источником воды является трубопровод холодной воды.

2. Устройство по п.1, в котором температура бака выше температуры точки кипения воды при атмосферном давлении.

3. Устройство по п.1, в котором смешивающее устройство содержит третий водопровод, соединенный с трубопроводом холодной воды, при этом устройство управления выполнено для смешивания воды из первого, второго и третьего водопровода таким образом, что вода, которая подлежит распределению, имеет по существу желаемую температуру в случае, когда температура воды в трубопроводе горячей воды выше, чем желаемая температура.

4. Устройство по п.1, в котором первый водопровод смешивающего устройства содержит клапан, который имеет первое положение, при котором первый водопровод подает воду из трубопровода горячей воды, и второе положение, при котором водопровод снабжается водой из трубопровода холодной воды.

5. Устройство по п.4, в котором клапан является автоматически управляемым клапаном, при этом выбор между первым положением и вторым положением зависит от количества горячей воды в водяном баке.

6. Устройство по п.4, в котором клапан является автоматически управляемым клапаном, при этом выбор между первым положением и вторым положением зависит от количества отведенной горячей воды.

7. Устройство по п.4, в котором клапан выполнен с возможностью управления пользователем вручную.

8. Устройство по п.1, в котором желаемая температура по существу равна исходной температуре источника горячей воды.

9. Устройство по п.1, в котором смешивающее устройство содержит термостатическое контрольное устройство с клапанами, управляемыми электрическим путем.

10. Устройство по п.1, в котором устройство содержит второе смешивающее устройство, соединенное с отводом воды первого смешивающего устройства и с трубопроводом холодной воды.

11. Устройство по п.10, в котором второе смешивающее устройство является кухонным краном, предпочтительно термостатным краном.

12. Устройство по п.1, в котором запорный клапан расположен между или в выпускной трубе бака и/или вторым водопроводом, при этом запорный клапан выполнен с возможностью перекрывания выпускной трубы бака, когда давление в трубопроводе горячей воды снижается.

13. Устройство по п.12, в котором запорный клапан образован клапаном устройства управления во втором водопроводе.

14. Устройство по п.1, в котором запорный клапан, предпочтительно невозвратный клапан, размещен во впускной трубе бака, при этом запорный клапан выполнен с возможностью перекрывания впускной трубы бака, когда давление в трубопроводе холодной воды снижается.

15. Применение устройства в соответствии с п.1 для распределения воды с изменяющимися температурами, включающее распределение некоторого количества воды от трубопровода горячей воды, который соединен с центральным источником горячей воды, который размещен на расстоянии от точки распределения, и, если температура воды, которая подлежит распределению из трубопровода горячей воды, ниже, чем желаемая минимальная температура распределения, смешивание воды из трубопровода горячей воды с водой, проходящей от водяного бака, который находится рядом с точкой распределения, относящейся к источнику горячей воды, для достижения желаемой температуры, и который содержит воду с более высокой температурой, чем желаемая температура, для достижения желаемой температуры, при этом впускная труба бака соединена с трубопроводом холодной воды.

16. Применение по п.15, дополнительно содержащее перемешивание воды из трубопровода холодной воды, если температура воды, которая подлежит распределению из трубопровода горячей воды, по желанию смешанной с водой из водяного бака, выше, чем желаемая минимальная распределительная температура.

17. Система водопровода для распределения воды с изменяющимися температурами, содержащая:

центральный источник горячей воды, расположенный на расстоянии,

устройство в соответствии с п.1,

трубопровод горячей воды, соединяющий центральный источник горячей воды с первым водопроводом устройства,

трубопровод холодной воды, соединенный с впускной трубой бака, и точку распределения для теплой и горячей воды, соединенный с выпуском смешивающего устройства и точку отвода для очень горячей или кипящей воды, соединенной со второй выпускной трубой бака.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству и способу распределения воды с различной температурой.

Устройство такого типа пригодно для подачи горячей воды, в частности, на кухне. Подобное устройство содержит нагреваемый предпочтительно электрическим путем бак, который соединен с трубопроводом холодной воды, при желании с помощью вспомогательного оборудования. Объем бака может быть относительно маленьким, например, самое большее 20 литров, предпочтительно, самое большее 8 литров, в этом типе варианта осуществления изобретения бак главным образом пригоден для домашних кухонь или маленьких профессиональных кухонь.

В конкретном варианте осуществления изобретения бак с водой сохраняет воду при температуре, которая выше точки кипения при атмосферном давлении. Эта очень горячая вода может быть распределена через первую выпускную трубу к смешивающему устройству, которое смешивает воду с водой из трубопровода холодной воды, чтобы получить воду желаемой начальной температуры, которая ниже точки кипения воды при атмосферном давлении. Через вторую выпускную трубу вода может быть распределена как кипящая вода.

Подобное устройство известно из ЕР 0422738 В1. Это известное устройство является альтернативным по сравнению с известным центральным нагревателем воды, размещенным на расстоянии от точки распределения, таким как котел центрального отопления или большой бойлер, который обычно размещают на чердаках или в подвалах, или в других местах внутри или снаружи дома, на расстоянии от кухни или других точек отвода.

По сравнению с подобным центральным нагревателем воды, известное устройство согласно ЕР 0422738 В1 имеет то преимущество, что устранены потери в трубопроводе и связанные с этим потери энергии, воды и времени. В то же время известное устройство дает возможность, с помощью другой выпускной трубы, распределять кипящую воду в дополнение к горячей или теплой воде.

Однако известное устройство имеет недостаток, заключающийся в том, что оно содержит маленький бак объемом порядка самое большее 20 литров. На практике многие пользователи пришли к выводу, что эти ограниченные объемы не удобны, несмотря на тот факт, что упомянутые недостатки центрального нагревателя воды были решены. В то же время известное устройство имеет недостаток, заключающийся в том, что снабжение кипящей водой может быть прервано, если было использовано очень много горячей воды.

В дополнение, переоборудование известного устройства имеет тот недостаток, что существующий трубопровод горячей воды часто выходит из строя в месте, где установлено устройство, например, на кухне. Таким образом, относительно длинный глухой конец отводной трубы трубопровода горячей воды остается на месте. В результате этого существует значительный риск образования колоний легионеллы, образующихся в таких глухих концах отводных труб, что может создать риск для здоровья.

Необходимо отметить, что в принципе есть возможность отключить трубопровод горячей воды в ответвлении для устранения глухого конца трубы в трубопроводе горячей воды, но на практике это часто приводит к конструкционным повреждениям, поскольку разветвление находится, например, за стеной в ванной комнате, облицованной плитками. Отключение трубопровода горячей воды в разветвлении может таким образом приводить к значительной стоимости и работам, что не делает установку или модернизацию известного устройства привлекательными.

Задачей изобретения является создание устройства для горячей воды, в котором устранены один или больше упомянутых выше недостатков.

Эта задача достигается в устройстве согласно п.1 формулы изобретения.

Выполняя смешивающее устройство согласно п.1 формулы изобретения, становится возможным следующее. Когда пользователь открывает, например, кран, соединенный с точкой отвода для горячей или теплой воды, соответственно холодной воды, т.е. воды, которая охлаждается в трубопроводе горячей воды, будет протекать из трубопровода горячей воды к смешивающему устройству. Поскольку эта вода не имеет желаемой минимальной температуры, устройство управления будет смешивать воду из водяного бака с температурой выше, чем желаемая температура воды, которая подлежит распределению, с водой из трубопровода горячей воды, чтобы получить заданную желаемую температуру порядка, например, 40-65ºС.

Через некоторое время вода из трубопровода горячей воды будет постепенно становиться горячей, как только новая горячая вода из центрального нагревателя воды достигнет устройства, причем смешивающее устройство постепенно уменьшает подачу очень горячей воды из бака и, в конечном счете, останавливает подачу полностью. Поскольку смешивающее устройство выполнено с термочувствительным датчиком, пользователь будет иметь постоянную температуру горячей воды в сочетании с удобством неограниченной подачи непосредственно горячей воды. В случае контрольного положения устройства управления, в котором может проходить либо только вода из первого трубопровода или только из второго трубопровода, согласно изобретению смешивание контролируется устройством управления и не происходит фактического смешивания воды из двух трубопроводов.

Устройством управления смешивающего устройства может быть любое подходящее устройство управления, которое способно смешивать воду, поступающую из трубопровода с горячей водой, и воду, поступающую из водяного бака для смешивания воды в конкретном желаемом соотношении. Например, средство контроля может содержать клапаны, которые управляются с помощью реле температуры. Также есть возможность выполнить клапаны, регулируемые электрическим путем на основе температуры на входе и выходе.

Необходимо отметить, что известны так называемые кухонные бойлеры «горячего заполнения». Это маленькие бойлеры, которые не соединены с трубопроводом холодной воды, но соединены с трубопроводом горячей воды, который снабжается из центрального нагревателя воды, такого как котел центрального отопления или большой бойлер. С точки зрения того, что бойлер кухни используется для решения проблемы потерь в трубопроводе, обозначение «горячее заполнение» в настоящее время некорректно, поскольку изначально холодная вода поступает в устройство, при этом холодная вода поступает из охлажденного трубопровода горячей воды, который соединяет центральный нагреватель воды с бойлером. Это имеет три существенных недостатка.

Во-первых, результатом этого является большое колебание температуры водопроводной воды. В конце концов, изначально это будет температура бойлерного бака, но поскольку более холодная вода поступает в него, температура водопроводной воды существенно понизится, а затем она повысится снова, когда горячая вода из центрального нагревателя воды достигнет точки отвода через кухонный бойлер. В этой связи недостаток заключается в том, что объем такого бойлера «горячего заполнения» должен быть относительно большим, чтобы ограничить значительные колебания температуры, по меньшей мере, до нескольких градусов. И наконец, эта система является наиболее худшим возможным решением с точки зрения эффективности энергии: значительные стационарные потери в кухонном бойлере сочетаются с потерей тепла, обусловленной охлаждением трубопровода горячей воды от центрального нагревателя воды к кухонному бойлеру. В дополнение центральный нагреватель воды будет включаться сам по себе всякий раз, когда какое-то количество воды отводится в кухню, каким бы малым оно ни было. Кроме того, бойлеры «горячего заполнения» обладают недостатком, заключающимся в том, что они наполнены водой, которая уже содержалась при некоторой высокой температуре в течение некоторого времени в бойлере центрального отопления или в большом котле. Это делает эту воду менее пригодной для потребления человеком. При использовании настоящего изобретения значительно сокращено время, когда водяной бак наполнен свежей холодной водой из трубопровода холодной воды. Вода при использовании такого варианта осуществления изобретения более пригодна для потребления человеком.

В документе DE 195 03741 F1 описан пример системы «горячего заполнения». В этом случае охлаждаемая вода изначально поступает из трубопровода горячей воды через бойлер к точке распределения. Как только эта вода достигает требуемой температуры, она сразу же поступает из трубопровода горячей воды к точке распределения горячей воды с помощью трехходового клапана через байпас. Однако нет указания на то, что желаемая температура распределяемой горячей воды контролируется, а также отсутствует смешивающее устройство.

Согласно настоящему изобретению за счет нагрева воды из водяного бака до температуры выше, чем желаемая температура горячей воды, и смешивания этой воды с водой, которая охлаждается в трубопроводе, объем воды из водяного бака, который требуется, чтобы повысить температуру охлаждаемой воды из трубопровода до желаемой начальной температуры, меньше. Следовательно, можно сделать бак меньше, что является преимуществом, в частности, если он используется на кухне или в ванной комнате.

Предпочтительно температура бака составляет, по меньшей мере, 15ºC, и более предпочтительно, по меньшей мере, 25ºC, выше, чем желаемая температура воды, которая подлежит распределению. В абсолютных цифрах температура бака составляет предпочтительно, по меньшей мере, 85ºC и более предпочтительно, по меньшей мере, 95ºC.

В одном варианте осуществления изобретения температура бака выше температуры кипения воды при атмосферном давлении.

В одном варианте осуществления изобретения устройство содержит вторую выпускную трубу бака, которая непосредственно соединена с точкой отвода для очень горячей воды, т.е. горячее, чем 85ºC, предпочтительно горячее, чем 95ºC, или кипящей воды, т.е. в этом случае температура бака равна или выше температуры кипения воды при атмосферном давлении.

Как описано во вступлении, подобные точки отвода выполняют преимущественно, например, на кухне таким образом, чтобы можно было распределять в дополнение к холодной воде также теплую или горячую воду через первую точку отвода и очень горячую или кипящую воду через вторую точку отвода с помощью устройства согласно настоящему изобретению.

В одном варианте осуществления изобретения водяной бак выполнен с вакуумной изоляцией. Это особенно желательно для устройства согласно настоящему изобретению, поскольку возможные потери тепла являются относительно большими за счет температуры воды в водяном баке, которая значительно выше, чем температура обычных бойлеров.

В одном варианте осуществления изобретения устройство соединено с обоими трубопроводами: и с трубопроводом холодной воды, и с трубопроводом горячей воды. Трубопровод холодной воды может быть использован для наполнения бака холодной водой. Кроме того, холодная вода может быть использована для охлаждения воды, которая идет из источника горячей воды и горячее, чем вода желаемой температуры, до желаемой температуры с помощью автоматического смешивающего устройства. Предпочтительно это автоматическое устройство является первым смешивающим устройством.

В одном варианте осуществления устройства с трехходовым клапаном система выполнена еще более энергосберегающей. Для маленьких количеств горячей воды пользователь может выбирать переключение соединения с трубопроводом горячей воды на соединение с трубопроводом холодной воды. Это дает преимущество, заключающееся в том, что центральный нагреватель воды не нужно переключать, что является нежелательным с точки зрения эффективности использования энергии, когда распределяют малые количества воды. Это может быть осуществлено также автоматически с помощью средства контроля, которое переключает трехходовой клапан в зависимости, например, от времени, количества или скорости потока.

В принципе для устройства согласно настоящему изобретению не является существенным, является ли температура в баке выше или ниже точки кипения при атмосферном давлении. Очевидно, что чем выше эта температура, тем больше может быть уменьшен объем бака, поскольку больше холодной воды может быть примешано, чтобы достичь той же желаемой температуры воды в кране. В одном варианте осуществления изобретения, в котором температура воды в баке превышает температуру точки кипения при атмосферном давлении, желательно встроить устройство отключения при достижении точки кипения между баком и краном горячей воды таким образом, чтобы вода не могла вытекать из крана горячей воды за счет давления пара в том случае, когда давление воды на основном трубопроводе снижается. Это устройство отключения при достижении точки кипения может срабатывать на основе показателей давления, температуры, потока и т.д.

Изобретение, кроме того, относится к способу по п.21 формулы изобретения.

Согласно другому аспекту изобретения изобретение касается устройства для распределения теплой, горячей и/или кипящей воды, которое снабжено устройством отключения при достижении точки кипения, которое предотвращает распределение кипящей воды из точки отвода теплой или горячей воды, когда давление воды в трубопроводе горячей воды и/или трубопроводе холодной воды снижается.

Ниже описано некоторое число вариантов осуществления изобретения с помощью примеров, которые не предназначены для того, чтобы дать полный обзор всех возможных вариантов.

На фиг.1 показан вариант осуществления устройства согласно настоящему изобретению. На фиг.1 показан водяной бак (2) для хранения воды при определенной температуре бака. Точка входа (3) для свежей воды выполнена, чтобы позволить свежей воде поступать в водяной бак (2). В баке (2) холодная вода, которая поступила через точку входа (3) из трубопровода (1) холодной воды, нагревается до температуры выше температуры точки кипения воды при атмосферном давлении с помощью предпочтительно электрического нагревательного элемента (4). Обычно на этом конце выполнен предпочтительно электрический нагревательный элемент, который может нагревать воду в водяном баке до температуры бака. Реле температуры с температурным датчиком (5) или другим средством контроля может быть выполнено для поддержания температуры воды в водяном баке на уровне температуры бака.

Температура бака составляет предпочтительно больше, чем 85ºС, более предпочтительно 95ºС. Регулируемый клапан (11) размещен на выпускном трубопроводе водяного бака (2) перед соединением с трубопроводом (9) горячей воды, идущим от центрального нагревателя воды (не показан). Регулируемый клапан (10) размещен в трубопроводе (9) горячей воды. Ниже смешивающего устройства трубопровод (9) горячей воды подводит к крану (13) горячей воды. Устройство управления (12) выполнено, чтобы управлять регулируемыми клапанами (10), (11) на основе показателей температуры воды, измеренной в трубопроводе (9) горячей воды.

Когда вода отводится через выход (15) с помощью крана (13) горячей воды, холодная вода из трубопровода (1) холодной воды будет одновременно поступать в бак (2). Устройство (12) управления будет посредством регулируемых клапанов (10 и 11) смешивать воду из трубопровода (9) горячей воды, идущего от центрального нагревателя воды (не показан), который по большей части охлаждается горячей водой из водяного бака (2) таким образом, что достигается температура, заданная на устройстве (12) управления, например 50-70ºС, предпочтительно 60ºС. Эта заданная температура на практике будет предпочтительно соответствовать температуре, установленной в центральном нагревателе воды. Эта горячая вода может быть последовательно смешана снова с холодной водой, которая распределяется через кран (14) таким образом, что вода желаемой температуры распределяется в выход (15). Краны (13) и (14) на практике часто образуют кран-смеситель, например термостатный кран.

Смешивающее устройство (10, 11, 12) может, если требуется, также служить в качестве устройства отключения при достижении точки кипения, в случае, когда давление воды в основном трубопроводе снижается, таким образом, что горячая вода из бака не может вытекать из крана (13), когда кран открыт. Кроме того, защита от попадания в водопроводную сеть воды из других трубопроводов в виде невозвратного клапана (16) служит в качестве устройства отключения при достижении точки кипения в случае снижения давления воды в трубопроводе холодной воды.

На фиг.2-7 показаны альтернативные варианты осуществления изобретения. Подобные части обозначены идентичными позициями.

На фиг.2 показан вариант осуществления изобретения, в котором водяной бак (2), кроме того, снабжен отсечным клапаном (7) для горячей или кипящей воды, посредством которого вода может быть отведена через точку отвода для (очень) горячей или кипящей воды через выход (8) для горячей или кипящей воды. Чтобы распределить кипящую воду, температура бака должна быть выше температуры точки кипения воды при атмосферном давлении. Горячая вода может в этом случае быть очищена с помощью фильтра (6) на активированном угле. Устройство, кроме того, снабжено некоторым числом устройств защиты от попадания в водопровод воды из других трубопроводов (16, 18, 19) и устройством (17) сброса давления. Устройства защиты от попадания в водопровод воды из других трубопроводов (16) и (19) обеспечивают, чтобы вода не перетекала назад в трубопровод холодной воды или трубопровод горячей воды, соответственно, в результате расширения, обусловленного нагреванием. Устройство защиты от попадания в водопровод воды из других трубопроводов (18) предотвращает попадание любой воды на вершину бака (1), когда горячая или кипящая вода отводится через отсечной клапан (7).

На фиг.2 также показано барочувствительное устройство отключения (20) при достижении точки кипения, которое предотвращает нежелательное перетекание кипящей воды через точку отвода для теплой или горячей воды из выхода (15), когда кран (13) горячей воды открыт и одновременно с этим в трубопроводе (1) холодной воды нет давления. Это вытекание может происходить за счет давления пара, которое присутствует, когда бак (2) нагревают до температуры выше температуры точки кипения при атмосферном давлении. Барочувствительное устройство отключения при достижении точки кипения является клапаном, который закрыт, когда давление в системе падает ниже заданной величины. Эта величина должна быть между величиной давления водяного пара в баке (2), т.е. 100-200 кПа (абсолютное значение) и величиной давления воды, обычно находящейся в трубопроводе холодной воды составляющей приблизительно 300-400 кПа (абс.). Возможны также варианты осуществления изобретения, в которых устройство отключения при достижении точки кипения реагирует на температуру, поток и т.д.

На фиг.3 показан вариант осуществления изобретения, в котором бак (2) наполнен скорее водой из трубопровода горячей воды (9), нежели чем холодной водой. Устройство (12) управления также обеспечивает правильную температуру воды в кране за счет открытия или закрытия регулируемых клапанов (10) и (11). Устройство защиты от попадания в водопровод воды из других трубопроводов (18) предотвращает затекание горячей воды на вершину бака, которое нежелательно, когда отводится горячая или кипящая вода (8).

На фиг.4 показан вариант осуществления изобретения, в котором термочувствительное устройство (12) управления контролирует подачу воды из трубопровода горячей воды (9) посредством регулируемого клапана (10) в сочетании с водой из бака (2) посредством регулируемого клапана (11). Этот вариант осуществления изобретения имеет дополнительное соединение между отсечным клапаном (13) для горячей воды и трубопроводом холодной воды (1) через регулируемый клапан (21). Этот клапан также соединен с устройством (12) управления, в результате можно получить воду любой желаемой температуры между холодной и температурой бака (2) через кран (13) горячей воды. В результате этого можно задать желаемую исходную температуру устройства управления ниже, чем исходная температура центрального нагревателя воды. Смешивающее устройство (10, 11, 12, 21) может также служить в качестве устройства отключения при достижении точки кипения, когда давление в трубопроводе (1) холодной воды снижается.

На фиг.5 показан вариант осуществления изобретения, в котором устройство (12) управления, кроме того, обеспечивает отключение дополнительного клапана (23), если температура воды становится чрезмерной, когда горячую воду отводят через кран горячей воды (13).

На фиг.6 показан вариант осуществления изобретения, который позволяет подавать воду из трубопровода (9) горячей воды или из трубопровода (1) холодной воды к регулируемому клапану (10). Переключение между этими подачами воды осуществляют с помощью трехходового клапана (24). Устройство согласно настоящему изобретению и центральный нагреватель воды вместе будут последовательно потреблять меньше энергии, чем в других вариантах осуществления изобретения. Если требуется немного воды из крана горячей воды, то разумно не подключаться к центральному нагревателю воды, который соединен с трубопроводом (9) горячей воды. Трехходовой клапан (24) может быть установлен на любое положение пользователем вручную, но может устанавливаться также с помощью устройства (12) управления или с помощью дополнительного автоматического рабочего устройства.

На фиг.7 показан вариант осуществления изобретения, который содержит два термочувствительных контрольных устройства (26, 12), которые измеряют температуру воды в кране горячей воды для точки (15) отвода горячей воды в двух различных местах и регулируют температуру до тех пор, пока она не достигнет желаемой температуры использования. Три регулируемых клапана (10, 11, 21) обеспечивают, чтобы три трубопровода воды, т.е. трубопровод (9) горячей воды, трубопровод горячей или кипящей воды из бака (2) и трубопровод холодной воды (1), были смешаны правильно. Барочувствительный датчик (25) обеспечивает, чтобы запорный клапан (23) отсекал подачу воды к точке отвода (15) горячей воды, если давление в трубопроводе (1) холодной воды снижается.