CN104566929A - 一种燃气热水器及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种燃气热水器，包括：热交换器，混水装置，循环管道，进水管道和控制器；所述混水装置连接在热交换器的出水端，所述循环管道连接在混水装置出水口和热交换器的进水端之间，所述进水管道连接在热交换器进水端；其特征在于，在进水管道上设有水比例阀和进水温度传感器，在热交换器的出水端设有检测温度传感器，所述水比例阀、进水温度传感器和检测温度传感器与控制器连接。实际使用时，方便进行过冲加热控制，同时水比例阀控制了加热过程的水流量，所以加热启动过程中流入的冷水相对较少，能在较短的时间内加热到合适的温度，最终经过混水装置作用，明显降低加热过程中水温波动，有效提升洗浴舒适性。本发明还提供一种控制方法。

Description

一种燃气热水器及控制方法
技术领域
本发明涉及流体加热设备及控制技术，尤其涉及一种燃气热水器及控制方法。
背景技术
现有燃气热水器在二次启动时会有大量的冷水流出，不仅影响洗浴舒适性，而且浪费水、气、电等资源。为解决该问题，行业内有人提出一种带有混水装置和循环泵的热水器。
如一篇申请号为200410024980.5的中国专利公开一种容积式燃气快速热水器，包括：封闭式储水罐、膨胀水箱、烟道管、快速热水器、燃烧室、风机、水泵、安全式燃器控制阀、止回阀、控制器、机壳、冷热水管、燃气管道等部件组成。该专利虽能杜绝热水器开始使用时的前端冷水的浪费。但受储水罐本身结构的限制，在进水温度与设定出水温度温差较大时，热水器在二次启动过程中，出水端的水温波动幅度更为明显，且加热时间比较长，严重影响洗浴舒适性。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种加热时间短、出水温度变化幅度小、洗浴舒适性好的燃气热水器。
本发明还提供一种基于上述燃气热水器的控制方法。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种燃气热水器，包括：热交换器，混水装置，循环管道，进水管道和控制器；所述混水装置连接在热交换器的出水端，所述循环管道连接在混水装置出水口和热交换器的进水端之间，所述进水管道连接在热交换器进水端；其特征在于，在进水管道上设有水比例阀和进水温度传感器，在热交换器的出水端设有检测温度传感器，所述水比例阀、进水温度传感器和检测温度传感器与控制器连接。
作为上述方案的进一步说明，在混水装置的出水口设有与控制器连接的出水温度传感器，所述出水温度传感器与控制器连接。
作为上述方案的进一步说明，在循环管道上设有与控制器连接的循环温度传感器、水泵和水流量传感器。
作为上述方案的进一步说明，所述循环管道和进水管道通过三通阀与热交换器进水端连接。
一种控制方法，其特征在于，它利用上述的燃气热水器来实现，在燃气热水器进行启动加热时，利用水比例阀控制加热过程中的水流量，并设定比达到目标用水温度所需目标耗气量大的进气量进行加热；根据进、出水实际温差设定回收温度，该回收温度不小于目标用水温度，当检测温度传感器实测水温达到回收温度值时，进气量恢复至目标用水温度恒温工作时所需的燃气量。
作为上述控制方法的进一步说明，它包括以下步骤：
1)在完成一次用水后，控制将水比例阀开度调整到设定的启动水流量位置；
2)当进行二次用水时，热水器进行过冲加热和恢复正常加热两个加热过程，即，热水器启动时，以大于目标耗气量的进气量进行加热，当检测温度传感器检测到的水温达到目标温度时，热水器进入恒温加热。
作为上述控制方法的进一步说明，目标耗气量V2通过以下表达式计算得出：
V 2 = C P η H 1 V 1 ( t - t 0 )
其中，
Cp为水的比热，
η为热水器换热效率，
H1为燃气低热值，
V1为水流量，
t为目标用水温度，
t0为进水温度。
作为上述控制方法的进一步说明，热水器启动时的进气量为目标耗气量的1.5倍以上。
作为上述控制方法的进一步说明，所述设定的启动水流量为7.0L/min到8.0L/min之间。
与现有技术相比，本发明提供的一种燃气热水器，通过水比例阀和检测温度传感器，实际使用时，方便进行过冲加热控制，同时水比例阀控制了加热过程的水流量，所以加热启动过程中流入的冷水相对较少，能在较短的时间内加热到合适的温度，最终经过混水装置作用，明显降低加热过程中水温波动，有效提升洗浴舒适性。
本发明提供的一种控制方法，通过增加耗气量和设定合理的回收温度来控制热水器的启动加热过程，其用水温度波动范围比传统的加热控制方式降低12.8％以上，加热时间可比传统的加热控制方式缩短20％；有效提升洗浴舒适性，尤其是当进水温度与设定出水温度温差较大时，效果更为明显。
附图说明
图1所示为本发明提供的燃气热水器结构示意图；
图2所示为水温波动对比实验结果图。
附图标记说明：
1、热交换器，2、混水装置，3、循环管道，4、进水管道，5、水比例阀，7、水泵，8、水流量传感器；
61、进水温度传感器，62、循环温度传感器，63、检测温度传感器，64、出水温度传感器。
具体实施方式
为方便本领域普通技术人员更好地理解本发明的实质，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细阐述。
如图1所示，一种燃气热水器，包括：热交换器1，混水装置2，循环管道3和进水管道4，所述混水装置2连接在热交换器1的出水端，所述循环管道3连接在混水装置2的出水口和热交换器1的进水端之间，所述进水管道4连接在热交换器1进水端。具体地，循环管道3和进水管道4通过三通阀与热交换器1进水端连接。
其中，在进水管道4上设有水比例阀5和进水温度传感器61，在循环管道3上设有循环温度传感器62、水泵7和水流量传感器8，在热交换器1的出水端设有检测温度传感器63，在混水装置2的出水口设有出水温度传感器64；一控制器9与进水温度传感器61、循环温度传感器62、检测温度传感器63、出水温度传感器64、水比例阀5、水泵7和水流量传感器8连接。
实际工作时，利用水比例阀5控制加热过程中的水流量，并设定比达到目标用水温度所需目标耗气量大的进气量进行加热。根据进、出水实际温差，设定合理的回收温度，该回收温度不小于目标温度，为避免过冲温度偏大，实际设计时回收温度应与目标温度接近。当检测温度传感器63实测水温达到设定的回收温度值时，进气量恢复至正常工作时所需的燃气量。
具体控制方式如下：
1、在完成一次用水后，控制将水比例阀开度调整到设定的启动水流量位置。设定的启动水流量位置应满足洗浴舒适性要求，本实施例中，优选设定的启动水流量为7.5L/min。当洗浴水流量大于设定的启动水流量时，水比例阀5动作，控制进水量；当洗浴水流量小于设定的启动水流量时，水比例阀不动作。
2、当进行二次用水时，热水器进行过冲加热和恢复正常加热两个加热过程。即，点火完成后，热水器以大于目标耗气量的进气量进行加热，当检测温度传感器63检测到的水温达到回收温度时，水比例阀5复位，热水器进入恒温加热，恢复到目标用水温度加热过程。
本实施例中，目标耗气量V2通过以下表达式计算得出：
V 2 = C P η H 1 V 1 ( t - t 0 )
其中，Cp为水的比热，
η为热水器换热效率，
H1为燃气低热值，
V1为水流量，
t为目标用水温度，
t0为进水温度。
热水器启动时的进气量为目标耗气量的1.5倍以上。
下面通过一组对比实验来测试传统加热控制方式与本实施例提供的加热控制方式在热水器二次启动过程中出水温度的变化情况。
实验条件：进水温度为17℃，设定的目标温度为44℃,洗浴水流量8L。
方案1：传统的启动加热控制方式。
方案2：启动加热耗气量为目标耗气量1.5倍，回收温度为44℃(避免过冲温度偏大，故设定一接近目标温度数值)。
方案3：启动加热耗气量为原耗气量2倍，回收温度为44℃。
实验结果如图2所示，其中，曲线A代表方案1的出水温度波动情况，曲线B代表方案2的出水温度波动情况，曲线C代表方案3的出水温度波动情况。
从图2中看出：方案1启动加热过程中，出水温度最高为44.2℃，最低为：40.3℃，温差为：3.9℃，达到目标温度所需时间为75S左右。方案2启动加热过程中，出水温度最高为44.4℃，最低为：41℃，温差为：3.4℃，达到目标温度所需时间为60S左右。方案3启动加热过程中，出水温度最高为44.3℃，最低为41.2℃，温差为：3.1℃，达到目标温度所需时间为50S左右。因此，通过增加耗气量和设定合理的回收温度来控制热水器启动加热过程，可以减小水温度波动幅度及缩小加热时间，有效提升洗浴舒适性，尤其是当进水温度与设定出水温度温差较大时，效果更为明显。
以上具体实施方式对本发明的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本发明的保护范围进行限制。显而易见地，在本发明实质的启示下，本技术领域普通技术人员还可进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种燃气热水器，包括：热交换器，混水装置，循环管道，进水管道和控制器；所述混水装置连接在热交换器的出水端，所述循环管道连接在混水装置出水口和热交换器的进水端之间，所述进水管道连接在热交换器进水端；其特征在于，在进水管道上设有水比例阀和进水温度传感器，在热交换器的出水端设有检测温度传感器，所述水比例阀、进水温度传感器和检测温度传感器与控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种燃气热水器，其特征在于，在混水装置的出水口设有与控制器连接的出水温度传感器，所述出水温度传感器与控制器连接。
3.根据权利要求1所述的一种燃气热水器，其特征在于，在循环管道上设有与控制器连接的循环温度传感器、水泵和水流量传感器。
4.根据权利要求1所述的一种燃气热水器，其特征在于，所述循环管道和进水管道通过三通阀与热交换器进水端连接。
5.一种控制方法，其特征在于，它利用权利要求1-4中任意一项所述的燃气热水器来实现，在燃气热水器进行启动加热时，利用水比例阀控制加热过程中的水流量，并设定比达到目标用水温度所需目标耗气量大的进气量进行加热；根据进、出水实际温差设定回收温度，该回收温度不小于目标用水温度，当检测温度传感器实测水温达到回收温度值时，进气量恢复至目标用水温度恒温工作时所需的燃气量。
6.根据权利要求5所述的一种控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在完成一次用水后，控制将水比例阀开度调整到设定的启动水流量位置；
2)当进行二次用水时，热水器进行过冲加热和恢复正常加热两个加热过程，即，热水器启动时，以大于目标耗气量的进气量进行加热，当检测温度传感器检测到的水温达到目标温度时，热水器进入恒温加热。
7.根据权利要求5所述的一种控制方法，其特征在于，目标耗气量V2通过以下表达式计算得出：
V 2 = C P η H 1 V 1 ( t - t 0 )
其中，Cp为水的比热，
η为热水器换热效率，
H1为燃气低热值，
V1为水流量，
t为目标用水温度，
t0为进水温度。
8.根据权利要求5所述的一种控制方法，其特征在于，热水器启动时的进气量为目标耗气量的1.5倍以上。
9.根据权利要求6所述的一种控制方法，其特征在于，所述设定的启动水流量为7.0L/min到8.0L/min之间。
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