CN103344046B - 恒温燃气热水器控制方法及恒温燃气热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种恒温燃气热水器控制方法及恒温燃气热水器，恒温燃气热水器包括主控板、换热器、燃烧器、进水管和出水管，还包括旁通管，旁通管连接进水管和出水管，旁通管上设置有旁通水伺服器，换热器的出口处设置有第一温度传感器、出水管的出口处设置有第二温度传感器，第一温度传感器、第二温度传感器和旁通水伺服器分别与主控板电连接。通过在进水管和出水管之间设置旁通管，并且旁通管上设置有旁通水伺服器，主控板根据第一温度传感器和第二温度传感器采集的温度信息，控制旁通水伺服器动作调整旁通管的水流量，使出水管的出水温度恒定，避免输出过高温度的热水，实现恒温燃气热水器出水温度恒定，提高了恒温燃气热水器的舒适度和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及燃气热水器，尤其涉及一种恒温燃气热水器控制方法及恒温燃气热水器。
背景技术
目前，热水器是人们日常生活中常用的家用电器，按照加热源不同分为电热水器和燃气热水器，对于燃气热水器，因其能够实现即时输出热水被广泛使用。燃气热水器进水管将自来水输送至换热器中，燃气燃烧加热换热器中的水，然后通过出水管输送出供用户使用。在使用过程中，用户关水后，换热器中依然存有温度较高的热水，再次开启出水时，换热器中的热水被再次加热变成高温水容易烫伤用户，导致现有技术中的燃气热水器出水温度不恒定，舒适度较差且安全性较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种恒温燃气热水器控制方法及恒温燃气热水器，解决现有技术中燃气热水器出水温度不恒定，舒适度较差且安全性较低的缺陷，实现恒温燃气热水器出水温度恒定，提高舒适度和安全性。
本发明提供的技术方案是，一种恒温燃气热水器控制方法，所述恒温燃气热水器，包括主控板、换热器、燃烧器、进水管、出水管和旁通管，所述旁通管连接所述进水管和所述出水管，所述进水管设置有主路水伺服器，所述旁通管上设置有旁通水伺服器，所述换热器的出口处设置有第一温度传感器、所述出水管的出口处设置有第二温度传感器，所述进水管的进口处设置有第三温度传感器，所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、所述主路水伺服器和所述旁通水伺服器分别与所述主控板电连接；
具体控制方法包括：
步骤1、根据用户设定的出水温度Ts，计算获得计算换热器出水温度Th’=Mi*(Ts-Ti)/(Mi-Mp)+Ti；
步骤2、根据Th’进行PID调节火力以使实际换热器出水温度Th达到Th’；
步骤3、记录恒温燃气热水器的运行状态，同时，计算获得修改温度△Th=（To-Ts）*Mi/(Mi-Mp)；
步骤4、若恒温燃气热水器中途关闭又再次开启，则执行步骤40-步骤46；
步骤40、通过主路水伺服器判断Mi是否改变；
步骤41、若Mi没有改变，则调整恒温燃气热水器恢复至步骤3中记录的运行状态；
步骤42、若Mi发生改变，判断Mi是否小于等于L*25/（Ts-Ti）；
步骤43、若Mi小于等于L*25/（Ts-Ti），则根据Th’进行PID调节火力以使实际换热器出水温度Th达到Th’，同时，调节旁通水伺服器的旁通水量Mp=Mp’/（Mi/Mi’）；
步骤44、若Mi大于等于L*25/（Ts-Ti），则调整Mi= L*25*k/（Ts-Ti），并根据Th’进行PID调节火力以使实际换热器出水温度Th达到Th’，同时，调节旁通水伺服器的旁通水量Mp=Mp’/（Mi/Mi’）；
步骤45、更新步骤3中记录的恒温燃气热水器的运行状态；
其中，Mi为主路水伺服器检测的总进水量、Mp为旁通水伺服器检测的旁通水量、Ts为用户的设定出水温度、To为所述第二温度传感器检测的出水温度、Ti为所述第三温度传感器检测的进水温度、Th为所述第一温度传感器检测的实际换热器出水温度、Th’为计算换热器出水温度、△Th为修订温度、L为恒温燃气热水器每分钟的额度产热水能力，Mp’为步骤3中记录的旁通水量，Mi’为步骤3中记录的总进水量，系数0.85≤k≤0.9。
进一步的，在步骤1之前还包括：步骤1a、通过旁通水伺服器调节旁通水量Mp为总进水量Mi的0-50%，并设置该旁通水量值为原点。
进一步的，在步骤2之后还包括：步骤21、调节旁通水量Mp回归原点，保证所述旁通管输出的水与所述换热器输出的水混合后To=Ts。
进一步的，在步骤3后，还包括与步骤4并列的步骤5；
步骤5、恒温燃气热水器在运行过程中，若主路水伺服器检测总进水量Mi发生变化，则执行步骤50-步骤52；
步骤50、调节旁通水伺服器的旁通水量Mp=Mp’/（Mi/Mi’）；
步骤51、进行PID调节火力以使Th= Th’；同时，调节旁通水伺服器的旁通水量Mp=Mi-Mi(To-Ti)/(Th-Ti)；
步骤52、更新步骤3中记录的恒温燃气热水器的运行状态。
进一步的，在步骤3后，还包括与步骤4并列的步骤6；
步骤6、恒温燃气热水器在运行过程中，若用户调节设定出水温度Ts，则执行步骤60-步骤62；
步骤60、根据用户新设定的出水温度Ts，重新计算Th’=Mi*(Ts-Ti)/(Mi-Mp)+Ti-△Th；
步骤61、进行PID调节火力以使Th= Th’；同时，调节旁通水伺服器的旁通水量Mp=Mi-Mi(To-Ti)/(Th-Ti)；
步骤62、更新步骤3中记录的恒温燃气热水器的运行状态。
进一步的，所述旁通管还设置有第一单向阀，所述第一单向阀位于所述旁通水伺服器与所述出水管之间。
进一步的，所述出水管上设置有第二单向阀，所述第二单向阀位于所述旁通管的出口与所述出水管的进口之间。
本发明还提供一种恒温燃气热水器，所述恒温燃气热水器采用上述恒温燃气热水器控制方法中的恒温燃气热水器，并且按照上述恒温燃气热水器控制方法运行。
本发明提供的恒温燃气热水器控制方法及恒温燃气热水器，通过在进水管和出水管之间设置旁通管，并且旁通管上设置有旁通水伺服器，主控板根据第一温度传感器和第二温度传感器采集的温度信息，得知换热器出水温度和出水管出水温度，从而控制旁通水伺服器动作调整旁通管的水流量，使出水管的出水温度恒定，避免输出过高温度的热水，实现恒温燃气热水器出水温度恒定，提高了恒温燃气热水器的舒适度和安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明恒温燃气热水器控制方法实施例的流程图；
图2为本发明恒温燃气热水器控制方法实施例中步骤4的流程图；
图3为本发明恒温燃气热水器控制方法实施例中步骤5的流程图；
图4为本发明恒温燃气热水器控制方法实施例中步骤6的流程图；
图5为本发明恒温燃气热水器实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图5所示，本实施例恒温燃气热水器，包括主控板（未图示）、换热器1、燃烧器8、进水管2、出水管3和旁通管4，旁通管4连接进水管2和出水管3，进水管2上设置有主路水伺服器52，旁通管4上设置有旁通水伺服器51，换热器1的出口处设置有第一温度传感器61、出水管3的出口处设置有第二温度传感器62，进水管2的进口处设置有第三温度传感器63，第一温度传感器61、第二温度传感器62、第三温度传感器63、旁通水伺服器51和主路水伺服器52分别与主控板电连接。其中，旁通管4还设置有第一单向阀71，第一单向阀71位于旁通水伺服器51与出水管3之间。具体的，通过第一单向阀71，避免出现旁通管4发生反向流动的现象，确保旁通管4中的水由进口流向出口。同时，出水管3上设置有第二单向阀72，第二单向阀72位于旁通管4的出口与出水管3的进口之间，通过第二单向阀72避免旁通管4输出的水倒流入至换热器1中。
如图1-图4所述，恒温燃气热水器控制方法包括：
步骤1、根据用户设定的出水温度Ts，计算获得计算换热器出水温度Th’=Mi*(Ts-Ti)/(Mi-Mp)+Ti。具体的，用户在使用恒温燃气热水器时，在设定好所需的出水温度Ts后，主控板将根据上述公式，计算出温度Th’。
步骤2、根据Th’进行PID调节火力以使实际换热器出水温度Th达到Th’。具体的，主控板根据Th’控制恒温燃气热水器的火力大小，并采用PID调节的方式控制火力的大小，最终使换热器的出水温度Th达到计算出的温度Th’。
步骤3、记录恒温燃气热水器的运行状态，同时，计算获得修改温度△Th=（To-Ts）*Mi/(Mi-Mp)。具体的，主控板通过步骤3记录稳定后的恒温燃气热水器的运行状态，例如：记录恒温燃气热水器的火力大小、主路水伺服器和旁通水伺服器的开度大小等参数信息。同时，为了修正温度传感器产生的误差，主控板将根据上述公式计算获得修改温度△Th，以修正系统偏差。
步骤4、若恒温燃气热水器中途关闭又再次开启，则执行步骤40-步骤46。具体的，当用户在使用恒温燃气热水器的过程中，出现中途关闭又再次开启时，由于换热器中存有加热的水，并且用户再次开启时的总进水量Mi可能发生变化，容易出现恒温燃气热水器的出水温度To发生变化，步骤4在确认恒温燃气热水器发生中途关闭又再次开启动作后，进行如下步骤40-步骤46。
步骤40、通过主路水伺服器判断Mi是否改变。
步骤41、若Mi没有改变，则调整恒温燃气热水器恢复至步骤3中记录的运行状态。具体的，如果确认总进水量Mi没有改变，则快速调节恒温燃气热水器的火力大小、主路水伺服器和旁通水伺服器的开度大小恢复至步骤3中记录的状态参数值，恒温燃气热水器输出的水温变化较小，用户能够正常使用。
步骤42、若Mi发生改变，判断Mi是否小于等于L*25/（Ts-Ti）。
步骤43、若Mi小于等于L*25/（Ts-Ti），则根据Th’进行PID调节火力以使实际换热器出水温度Th达到Th’，同时，调节旁通水伺服器的旁通水量Mp=Mp’/（Mi/Mi’），保证旁通水与换热器水混合后To=Ts。具体的，如果Mi小于等于L*25/（Ts-Ti），则说明恒温燃气热水器产热水能力能够满足用户的需求，由于总进水量Mi发生改变，采用PID调节火力，同时动态调节旁通水伺服器的旁通水量Mp，以确保恒温燃气热水器输出的水温变化较小，用户能够正常使用。
步骤44、若Mi大于等于L*25/（Ts-Ti），则调整Mi= L*25*k/（Ts-Ti），并根据Th’进行PID调节火力以使实际换热器出水温度Th达到Th’，同时，调节旁通水伺服器的旁通水量Mp=Mp’/（Mi/Mi’） ，保证旁通水与换热器水混合后To=Ts。具体的，如果Mi大于等于L*25/（Ts-Ti），则说明恒温燃气热水器产热水能力不能满足用户的需求，主控板将根据公式Mi=L*25*k/（Ts-Ti）自动控制主路水伺服器减小开度，然后采用PID调节火力，同时动态调节旁通水伺服器的旁通水量Mp，以确保恒温燃气热水器输出的水温变化较小，用户能够正常使用。
步骤45、更新步骤3中记录的恒温燃气热水器的运行状态。具体的，在Mi发生改变的情况下，由于恒温燃气热水器的火力、主路水伺服器和旁通水伺服器的开度等参数均发生改变，通过步骤45可以更新步骤3中所记录的恒温燃气热水器的运行状态。
其中，Mi为主路水伺服器检测的总进水量、Mp为旁通水伺服器检测的旁通水量、Ts为用户的设定出水温度、To为所述第二温度传感器检测的出水温度、Ti为所述第三温度传感器检测的进水温度、Th为所述第一温度传感器检测的实际换热器出水温度、Th’为计算换热器出水温度、△Th为修订温度、L为恒温燃气热水器每分钟的额度产热水能力，Mp’为步骤3中记录的旁通水量，Mi’为步骤3中记录的总进水量，系数0.85≤k≤0.9。
优选的，在步骤1之前还包括步骤1a、通过旁通水伺服器调节旁通水量Mp为总进水量Mi的0-50%。具体的，以Mp为总进水量Mi的20%为例，正常工作时恒温燃气热水器中水流分布：以旁通水流量占总水量的20%为原点，每次恒温水流变动后，在通过PID调节火力以及旁通水伺服器进行调节的过程中，最终使Mp回归原点。如果用户将Ts设定在50℃以上，使用时则旁通水伺服器关闭，Mp=0。
在恒温燃气热水器使用过程中，会出现用户调节水流大小而改变总进水量Mi，本实施例恒温燃气热水器控制方法在步骤3后，还包括与步骤4并列的步骤5，具体为：恒温燃气热水器在运行过程中，若主路水伺服器检测总进水量Mi发生变化，则执行步骤50-步骤52；
步骤50、调节旁通水伺服器的旁通水量Mp=Mp’/（Mi/Mi’）。具体的，在总进水量Mi发生变化后，旁通水伺服器调节旁通水量Mp对应改变，确保在总进水量Mi变化初始阶段，通过改变旁通水量Mp确保出水温度To保持稳定。
步骤51、进行PID调节火力以使Th= Th’；同时，调节旁通水伺服器的旁通水量Mp=Mi-Mi(To-Ti)/(Th-Ti)。具体的，根据Th’通过PID调节火力，同时动态调节旁通水伺服器的旁通水量Mp，以确保恒温燃气热水器输出的水温变化较小，用户能够正常使用。
步骤52、更新步骤3中记录的恒温燃气热水器的运行状态。具体的，在Mi发生改变的情况下，由于恒温燃气热水器的火力、主路水伺服器和旁通水伺服器的开度等参数均发生改变，通过步骤52可以更新步骤3中所记录的恒温燃气热水器的运行状态。
同时，在恒温燃气热水器使用过程中，会出现用户调节设定出水温度Ts，本实施例恒温燃气热水器控制方法在步骤3后，还包括与步骤4并列的步骤6，具体为：恒温燃气热水器在运行过程中，若用户调节设定出水温度Ts，则执行步骤60-步骤62；
步骤60、根据用户新设定的出水温度Ts，重新计算Th’=Mi*(Ts-Ti)/(Mi-Mp)+Ti-△Th。
步骤61、进行PID调节火力以使Th= Th’；同时，调节旁通水伺服器的旁通水量Mp=Mi-Mi(To-Ti)/(Th-Ti)。具体的，根据Th’通过PID调节火力，同时动态调节旁通水伺服器的旁通水量Mp，以确保恒温燃气热水器输出的水温变化较小，用户能够正常使用。
步骤62、更新步骤3中记录的恒温燃气热水器的运行状态。具体的，在T市发生改变的情况下，由于恒温燃气热水器的火力发生改变，通过步骤62可以更新步骤3中所记录的恒温燃气热水器的运行状态。
由上可知，在使用过程中，出水管的出水温度To容易受Mi的波动或者Ts的改变而变化，当Mi突然增大时，换热器输出的热水的温度Th降低，第一温度传感器检测温度信号反馈给主控板，主控板根据水箱温度，对旁通水流量Mp进行修正减小；同时进行PID比例阀调节，增加进气量，稳定后，旁通水流量Mp逐步回归原点，保证出水温度同设定温度一致，反之亦然。其中，本实施例恒温燃气热水器控制方法中涉及到的PID调节火力，可以采用现有燃气热水器中PID调节火力的方式，在此不再赘述具体的PID调节过程。
与此同时，在恒温燃气热水器刚打开时，由于换热器中的水不能立即被加热到设定温度，用户通常需要等待10-15s的时间，而通过第三温度传感器检测进水管进水的水温反馈给主控板，主控板将调整主路水伺服器减小流量，减小换热器的出水量，增长换热器中的水的加热时间，同时关闭旁通水伺服器，便可以实现快速获得设定温度的热水，缩短用户等待时间至3-5s。
本发明提供的恒温燃气热水器控制方法及恒温燃气热水器，通过在进水管和出水管之间设置旁通管，并且旁通管上设置有旁通水伺服器，主控板根据第一温度传感器和第二温度传感器采集的温度信息，得知换热器出水温度和出水管出水温度，从而控制旁通水伺服器动作调整旁通管的水流量，使出水管的出水温度恒定，避免输出过高温度的热水，实现恒温燃气热水器出水温度恒定，提高了恒温燃气热水器的舒适度和安全性。因换热器在水量改变的情况温度保持不变，通过旁通水量改变及PID调节保证出水恒温，换热器不存在高频次升降温，既能防止使用低温水时，机器产生冷凝水腐蚀机器，又能保证不会因水流量突然减小引起机器干烧，达到很好的保护换热器的效果，有效的延长了机器的使用寿命；恒温燃气热水器具有预锁水量功能，主要实现的方法是通过程序控制主路水伺服器开路保持在80%的开度，这样既满足了日常生活中的用水，也能在水流量波动的情况下通过调节主路水伺服器开度大小来保证水流量稳定，减少水温波动；恒温燃气热水器还可以防止用户烫伤，在日常用水时旁通水伺服器一直保持着通过总水量的20%的开度，有效的避免了因水流量波动或其他情况造成水温超调造成的用户烫伤，如用户需要使用高温水时，比如浴缸注水，在关水的情况下用户将机器温度设定到50℃以上，旁通水伺服器将会根据程序关闭水路，保证用户高温水的使用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种恒温燃气热水器控制方法，其特征在于，所述恒温燃气热水器，包括主控板、换热器、燃烧器、进水管、出水管和旁通管，所述旁通管连接所述进水管和所述出水管，所述进水管设置有主路水伺服器，所述旁通管上设置有旁通水伺服器，所述换热器的出口处设置有第一温度传感器、所述出水管的出口处设置有第二温度传感器，所述进水管的进口处设置有第三温度传感器，所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、所述主路水伺服器和所述旁通水伺服器分别与所述主控板电连接；
具体控制方法包括：
步骤1、根据用户设定的出水温度Ts，计算获得计算换热器出水温度Th’=Mi*(Ts-Ti)/(Mi-Mp)+Ti；
步骤2、根据Th’进行PID调节火力以使实际换热器出水温度Th达到Th’；
步骤3、记录所述恒温燃气热水器的运行状态，同时，计算获得修正温度△Th=（To-Ts）*Mi/(Mi-Mp)；
步骤4、若所述恒温燃气热水器中途关闭又再次开启，则执行步骤40-步骤45；
步骤40、通过所述主路水伺服器判断Mi是否改变；
步骤41、若Mi没有改变，则调整所述恒温燃气热水器恢复至步骤3中记录的运行状态；
步骤42、若Mi发生改变，判断Mi是否小于等于L*25/（Ts-Ti）；
步骤43、若Mi小于L*25/（Ts-Ti），则根据Th’进行PID调节火力以使实际换热器出水温度Th达到Th’，同时，调节所述旁通水伺服器的旁通水量Mp=Mp’/（Mi/Mi’）；
步骤44、若Mi大于等于L*25/（Ts-Ti），则调整Mi= L*25*k/（Ts-Ti），并根据Th’进行PID调节火力以使实际换热器出水温度Th达到Th’，同时，调节旁通水伺服器的旁通水量Mp=Mp’/（Mi/Mi’）；
步骤45、更新步骤3中记录的恒温燃气热水器的运行状态；
其中，Mi为所述主路水伺服器检测的总进水量、Mp为所述旁通水伺服器检测的旁通水量、Ts为用户的设定出水温度、To为所述第二温度传感器检测的出水温度、Ti为所述第三温度传感器检测的进水温度、Th为所述第一温度传感器检测的实际换热器出水温度、Th’为计算换热器出水温度、△Th为修正温度、L为所述恒温燃气热水器每分钟的额定产热水能力，Mp’为步骤3中记录的旁通水量，Mi’为步骤3中记录的总进水量，系数0.85≤k≤0.9。
2.根据权利要求1所述的恒温燃气热水器控制方法，其特征在于，在步骤1之前还包括：
步骤1a、通过所述旁通水伺服器调节旁通水量Mp为总进水量Mi的0-50%，并设置该旁通水量值为原点。
3.根据权利要求2所述的恒温燃气热水器控制方法，其特征在于，在步骤2之后还包括：
步骤21、调节旁通水量Mp回归原点，保证所述旁通管输出的水与所述换热器输出的水混合后To=Ts。
4.根据权利要求1或2或3所述的恒温燃气热水器控制方法，其特征在于，在步骤3后，还包括与步骤4并列的步骤5；
步骤5、恒温燃气热水器在运行过程中，若主路水伺服器检测总进水量Mi发生变化，则执行步骤50-步骤52；
步骤50、调节旁通水伺服器的旁通水量Mp=Mp’/（Mi/Mi’）；
步骤51、进行PID调节火力以使Th= Th’；同时，调节旁通水伺服器的旁通水量Mp=Mi-Mi(To-Ti)/(Th-Ti)；
步骤52、更新步骤3中记录的恒温燃气热水器的运行状态。
5.根据权利要求1或2或3所述的恒温燃气热水器控制方法，其特征在于，在步骤3后，还包括与步骤4并列的步骤6；
步骤6、恒温燃气热水器在运行过程中，若用户调节设定出水温度Ts，则执行步骤60-步骤62；
步骤60、根据用户新设定的出水温度Ts，重新计算Th’=Mi*(Ts-Ti)/(Mi-Mp)+Ti-△Th；
步骤61、进行PID调节火力以使Th= Th’；同时，调节旁通水伺服器的旁通水量Mp=Mi-Mi(To-Ti)/(Th-Ti)；
步骤62、更新步骤3中记录的恒温燃气热水器的运行状态。
6.根据权利要求1所述的恒温燃气热水器控制方法，其特征在于，所述旁通管还设置有第一单向阀，所述第一单向阀位于所述旁通水伺服器与所述出水管之间。
7.根据权利要求1所述的恒温燃气热水器控制方法，其特征在于，所述出水管上设置有第二单向阀，所述第二单向阀位于所述旁通管的出口与所述出水管的进口之间。
8.一种恒温燃气热水器，其特征在于，所述恒温燃气热水器采用如权利要求1-7任一所述的恒温燃气热水器控制方法中的恒温燃气热水器，并且按照如权利要求1-7任一所述的恒温燃气热水器控制方法运行。
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