CN104729104A - 燃气热水器以及燃气热水器的恒温控制方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种燃气热水器的恒温控制方法，包括以下步骤：检测燃气热水器的进水温度和进水流量；根据进水温度、进水流量和设置温度计算燃气热水器将进水从进水温度加热至设置温度所需的热负荷；以及根据热负荷调节燃气热水器的燃气阀的开度以使燃气热水器的出水温度与设置温度保持一致。该恒温控制方法解决了燃气热水器开机过冲大、恒温时间长的问题，同时提高了燃气热水器的恒温性能。本发明还提出一种燃气热水器的恒温控制装置以及一种燃气热水器。

Description

燃气热水器以及燃气热水器的恒温控制方法、装置

技术领域

本发明涉及热水器技术领域，特别涉及一种燃气热水器的恒温控制方法、一种燃气热水器的恒温控制装置以及一种燃气热水器。

背景技术

目前，常见的燃气热水器大多数是将点火前2秒检测到的出水温度当作进水温度参与恒温计算，这种控制方式在燃气热水器两次开启时间间隔较长时误差相对较小，但是当燃气热水器的两次开启时间间隔较短时，由于燃气热水器余温的影响导致进水温度检测不准确，最终导致燃气热水器恒温性能较差。

并且，由于无法准确获得进水温度，从而控制器无法根据进水温度与设置温度的关系算出燃气阀的开度以满足出水温度和设置温度接近的要求，导致燃气热水器开机过冲较大、恒温时间较长问题。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种燃气热水器的恒温控制方法，解决了燃气热水器开机过冲大、恒温时间长的问题，同时提高了燃气热水器的恒温性能。

本发明的另一个目的在于提出一种燃气热水器的恒温控制装置。本发明的还一个目的在于提出一种燃气热水器。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种燃气热水器的恒温控制方法，包括以下步骤：检测所述燃气热水器的进水温度和进水流量；根据所述进水温度、所述进水流量和设置温度计算所述燃气热水器将进水从所述进水温度加热至所述设置温度所需的热负荷；以及根据所述热负荷调节所述燃气热水器的燃气阀的开度以使所述燃气热水器的出水温度与所述设置温度保持一致。

根据本发明实施例的燃气热水器的恒温控制方法，通过检测燃气热水器的进水温度和进水流量，并根据进水温度、进水流量和设置温度计算燃气热水器将进水从进水温度加热至设置温度所需的热负荷，以及根据热负荷调节燃气热水器的燃气阀的开度以使燃气热水器的出水温度与设置温度保持一致，避免了由于无法感知进水温度而导致的燃气热水器开机过冲大、恒温时间长的问题，同时，避免了采用点火前2秒检测到的出水温度作为进水温度参与恒温计算而导致的燃气热水器恒温性能差的问题，提高了燃气热水器的恒温性能。

根据本发明的一个实施例，根据所述热负荷调节所述燃气热水器的燃气阀的开度，具体包括：根据所述热负荷获取所述燃气阀的目标开度，并调节所述燃气阀至所述目标开度，直至第一预设时间；根据所述出水温度与所述设置温度的差值进行PID控制以调节所述燃气阀的开度；以及当所述出水温度与所述设置温度保持一致时，控制所述燃气阀的开度保持不变。

优选地，所述目标开度为所述热负荷对应的燃气阀开度的80％。

优选地，所述第一预设时间为5秒。

根据本发明的一个实施例，所述热负荷根据以下公式计算：

Q＝(K+1)*C*M*(t2-t1)

其中，Q为所述热负荷，K为所述燃气热水器的热量损耗系数，C为水的比热，M为水的质量，且根据所述进水流量获得，t2为所述设置温度，t1为所述进水温度。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出的一种燃气热水器的恒温控制装置，包括：进水温度检测模块，所述进水温度检测模块用于检测所述燃气热水器的进水温度；进水流量检测模块，所述进水流量检测模块用于检测所述燃气热水器的进水流量；出水温度检测模块，所述出水温度检测模块用于检测所述燃气热水器的出水温度；以及控制模块，所述控制模块根据所述进水温度、所述进水流量和设置温度计算所述燃气热水器将进水从所述进水温度加热至所述设置温度所需的热负荷，并根据所述热负荷调节所述燃气热水器的燃气阀的开度以使所述燃气热水器的出水温度与所述设置温度保持一致。

根据本发明实施例的燃气热水器的恒温控制装置，控制模块根据进水温度检测模块检测的燃气热水器的进水温度、进水流量检测模块检测的燃气热水器的进水流量和设置温度计算燃气热水器将进水从进水温度加热至设置温度所需的热负荷，并根据热负荷调节燃气热水器的燃气阀的开度以使燃气热水器的出水温度与设置温度保持一致，避免了由于没有进水温度检测模块而无法感知进水温度所导致的燃气热水器开机过冲大、恒温时间长的问题，同时，避免了采用点火前2秒检测到的出水温度作为进水温度参与恒温计算而导致的燃气热水器恒温性能差的问题，提高了燃气热水器的恒温性能。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块调节所述燃气阀的开度时，其中，所述控制模块根据所述热负荷获取所述燃气阀的目标开度，并调节所述燃气阀至所述目标开度，直至第一预设时间；所述控制模块根据所述出水温度与所述设置温度的差值进行PID控制以调节所述燃气阀的开度；当所述出水温度与所述设置温度保持一致时，所述控制模块控制所述燃气阀的开度保持不变。

优选地，所述目标开度为所述热负荷对应的燃气阀开度的80％，所述第一预设时间为5秒。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块根据以下公式计算所述热负荷：

Q＝(K+1)*C*M*(t2-t1)

其中，Q为所述热负荷，K为所述燃气热水器的热量损耗系数，C为水的比热，M为水的质量，且根据所述进水流量获得，t2为所述设置温度，t1为所述进水温度。

此外，本发明的实施例还提出了一种燃气热水器，其包括上述的燃气热水器的恒温控制装置。

该燃气热水器通过上述的燃气热水器的恒温控制装置避免了开机过冲大、恒温时间长的问题，同时，避免了采用点火前2秒检测到的出水温度作为进水温度参与恒温计算而导致的恒温性能差的问题，提高了燃气热水器的恒温性能。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的燃气热水器的恒温控制方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的燃气热水器恒温控制的流程图；

图3为根据本发明一个实施例的燃气热水器的水温随时间变化的曲线示意图；

图4为根据本发明一个实施例的燃气热水器的恒温控制装置的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面参照附图来描述根据本发明实施例的燃气热水器的恒温控制方法、燃气热水器的恒温控制装置以及具有该恒温控制装置的燃气热水器。

图1为根据本发明实施例的燃气热水器的恒温控制方法的流程图。如图1所示，该燃气热水器的恒温控制方法包括以下步骤：

S1，检测燃气热水器的进水温度和进水流量。

S2，根据进水温度、进水流量和设置温度计算燃气热水器将进水从进水温度加热至设置温度所需的热负荷。

根据本发明的一个实施例，热负荷根据下述公式(1)进行计算：

Q＝(K+1)*C*M*(t2-t1)                     (1)

其中，Q为热负荷，K为燃气热水器的热量损耗系数，C为水的比热，M为水的质量，且根据进水流量获得，t2为设置温度，t1为进水温度。

S3，根据热负荷调节燃气热水器的燃气阀的开度以使燃气热水器的出水温度与设置温度保持一致。

在本发明的实施例中，根据热负荷调节燃气热水器的燃气阀的开度，具体包括：根据热负荷获取燃气阀的目标开度，并调节燃气阀至目标开度，直至第一预设时间；根据出水温度与设置温度的差值进行PID控制以调节燃气阀的开度；以及当出水温度与设置温度保持一致时，控制燃气阀的开度保持不变。

优选地，目标开度可以为热负荷对应的燃气阀开度的80％，第一预设时间可以为5秒。

具体地，在本发明的实施例中，首先检测燃气热水器的进水温度t1和进水流量，并根据检测的进水流量获得水的质量M，然后将进水温度t1、获得的水的质量M和设置温度t2代入上述公式(1)计算燃气热水器将进水从进水温度加热至设置温度所需的热负荷Q，然后根据热负荷Q获取燃气阀的目标开度，其目标开度可以为热负荷Q对应的燃气阀开度的80％，并调节燃气阀至目标开度，直至第一预设时间如5秒，再根据出水温度与设置温度t2的差值进行PID控制以调节(微调)燃气阀的开度，当出水温度与设置温度t2保持一致时，控制燃气阀的开度保持不变。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，上述的燃气热水器的恒温控制流程包括以下步骤：

S101，计算所需要的热量(负荷)Q。

S102，将燃气阀打开到热负荷对应的燃气阀开度的80％。

S103，判断出水温度是否等于设置温度。如果是执行步骤S105；如果否，执行步骤S104。

S104，进行PID控制以调节燃气阀的开度，返回步骤S103。

S105，保持燃气阀开度不变。

也就是说，本发明实施例的燃气热水器的恒温控制方法包括三个部分，即80％Q调节区、PID调节区和保持区，具体如图3所示，在80％Q调节区，根据热负荷Q对应的燃气阀开度的80％为目标开度控制燃气阀，直至5秒后，进入PID调节区，根据出水温度与设置温度的差值进行PID控制以调节燃气阀的开度，然后进入保持区，通过控制燃气阀的开度保持不变以使得出水温度与设置温度保持一致，从而能够使得燃气热水器的调节时间短，恒温性能好，舒适性好。

综上所述，根据本发明实施例的燃气热水器的恒温控制方法，通过检测燃气热水器的进水温度和进水流量，并根据进水温度、进水流量和设置温度计算燃气热水器将进水从进水温度加热至设置温度所需的热负荷，以及根据热负荷调节燃气热水器的燃气阀的开度以使燃气热水器的出水温度与设置温度保持一致，避免了由于无法感知进水温度而导致的燃气热水器开机过冲大、恒温时间长的问题，同时，避免了采用点火前2秒检测到的出水温度作为进水温度参与恒温计算而导致的燃气热水器恒温性能差的问题，提高了燃气热水器的恒温性能。

图4为根据本发明一个实施例的燃气热水器的恒温控制装置的方框示意图。如图4所示，该燃气热水器的恒温控制装置包括：进水温度检测模块10、进水流量检测模块20、出水温度检测模块30以及控制模块40。

其中，进水温度检测模块10用于检测燃气热水器的进水温度，进水流量检测模块20用于检测燃气热水器的进水流量，出水温度检测模块30用于检测燃气热水器的出水温度，控制模块40根据进水温度、进水流量和设置温度计算燃气热水器将进水从进水温度加热至设置温度所需的热负荷，并根据热负荷调节燃气热水器的燃气阀的开度以使燃气热水器的出水温度与设置温度保持一致。

根据本发明的一个实施例，控制模块40根据上述公式(1)计算热负荷。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，控制模块40调节燃气阀的开度时，其中，控制模块40根据热负荷获取燃气阀的目标开度，并调节燃气阀至目标开度，直至第一预设时间；控制模块40根据出水温度与设置温度的差值进行PID控制以调节燃气阀的开度；当出水温度与设置温度保持一致时，控制模块控制燃气阀的开度保持不变。

优选地，目标开度可以为热负荷对应的燃气阀开度的80％，第一预设时间可以为5秒。

具体地，如图2所示，首先进水温度检测模块10检测燃气热水器的进水温度t1、进水流量检测模块20检测燃气热水器的进水流量，并根据检测的进水流量获得水的质量M，然后控制模块40将进水温度t1、获得的水的质量M和设置温度t2代入上述公式(1)计算燃气热水器将进水从进水温度加热至设置温度所需的热负荷Q，并根据热负荷Q获取燃气阀的目标开度，其目标开度可以为热负荷Q对应的燃气阀开度的80％，并调节燃气阀至目标开度，直至第一预设时间如5秒，再根据出水温度检测模块30检测的出水温度与设置温度t2的差值进行PID控制以调节(微调)燃气阀的开度，当出水温度与设置温度t2保持一致时，控制燃气阀的开度保持不变。

进一步地，根据本发明的一个示例，如图4所示，当进水流量检测模块20检测到燃气热水器有水流信号时，控制模块40的风机输出端口out5输出控制信号以启动风机，延时2秒后，通过风压检测模块50检测是否有风压信号，如果有风压信号，控制模块40通过点火输出端口out1点火，延时0.5秒后，控制模块40的主阀输出端口out3输出控制信号以打开主阀，并通过燃气阀输出端口out2控制燃气阀的开度使其达到点火开度，然后火焰检测模块70检测是否有火焰，如果有火焰则点火成功，控制模块40的分段阀输出端口out4输出控制信号以打开分段阀，使燃气进入主燃烧器，开始对冷水进行加热。同时，控制器40根据进水温度检测模块10检测的燃气热水器的进水温度t1、进水流量检测模块20检测的燃气热水器的进水流量以及设置温度t2计算燃气热水器将进水从进水温度加热至设置温度所需的热负荷Q，并根据热负荷Q调节燃气热水器的燃气阀的开度以使燃气热水器的出水温度与设置温度保持一致，并且当燃气热水器的出水温度与设置温度一致时，保持燃气阀的开度不变。其中，需要说明的是，当温控器检测模块60检测到燃气热水器的水温大于设置温度时，控制模块40控制燃气热水器停止加热。

其中，控制模块40中的主控MCU的型号可以为MB95F636，该主控MCU具有内部晶振，与其他同种级别的MCU相比，不仅节省了晶振电路，降低了成本，还提高了整个控制系统的抗干扰能力。同时，该主控MCU内部最高时钟可达到16MHz，极大的保证了运算速度，从而保证了水温的舒适性。

根据本发明实施例的燃气热水器的恒温控制装置，控制模块根据进水温度检测模块检测的燃气热水器的进水温度、进水流量检测模块检测的燃气热水器的进水流量和设置温度计算燃气热水器将进水从进水温度加热至设置温度所需的热负荷，并根据热负荷调节燃气热水器的燃气阀的开度以使燃气热水器的出水温度与设置温度保持一致，避免了由于没有进水温度检测模块而无法感知进水温度所导致的燃气热水器开机过冲大、恒温时间长的问题，同时，避免了采用点火前2秒检测到的出水温度作为进水温度参与恒温计算而导致的燃气热水器恒温性能差的问题，提高了燃气热水器的恒温性能。

此外，本发明的实施例还提出了一种燃气热水器，其包括上述的燃气热水器的恒温控制装置。

该燃气热水器通过上述的燃气热水器的恒温控制装置避免了开机过冲大、恒温时间长的问题，同时，避免了采用点火前2秒检测到的出水温度作为进水温度参与恒温计算而导致的恒温性能差的问题，提高了燃气热水器的恒温性能。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种燃气热水器的恒温控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测所述燃气热水器的进水温度和进水流量；

根据所述进水温度、所述进水流量和设置温度计算所述燃气热水器将进水从所述进水温度加热至所述设置温度所需的热负荷；以及

根据所述热负荷调节所述燃气热水器的燃气阀的开度以使所述燃气热水器的出水温度与所述设置温度保持一致。

2.如权利要求1所述的燃气热水器的恒温控制方法，其特征在于，根据所述热负荷调节所述燃气热水器的燃气阀的开度，具体包括：

根据所述热负荷获取所述燃气阀的目标开度，并调节所述燃气阀至所述目标开度，直至第一预设时间；

根据所述出水温度与所述设置温度的差值进行PID控制以调节所述燃气阀的开度；以及

当所述出水温度与所述设置温度保持一致时，控制所述燃气阀的开度保持不变。

3.如权利要求2所述的燃气热水器的恒温控制方法，其特征在于，所述目标开度为所述热负荷对应的燃气阀开度的80％。

4.如权利要求2所述的燃气热水器的恒温控制方法，其特征在于，所述第一预设时间为5秒。

5.如权利要求1所述的燃气热水器的恒温控制方法，其特征在于，所述热负荷根据以下公式计算：

Q＝(K+1)*C*M*(t2-t1)

其中，Q为所述热负荷，K为所述燃气热水器的热量损耗系数，C为水的比热，M为水的质量，且根据所述进水流量获得，t2为所述设置温度，t1为所述进水温度。

6.一种燃气热水器的恒温控制装置，其特征在于，包括：

进水温度检测模块，所述进水温度检测模块用于检测所述燃气热水器的进水温度；

进水流量检测模块，所述进水流量检测模块用于检测所述燃气热水器的进水流量；

出水温度检测模块，所述出水温度检测模块用于检测所述燃气热水器的出水温度；以及

控制模块，所述控制模块根据所述进水温度、所述进水流量和设置温度计算所述燃气热水器将进水从所述进水温度加热至所述设置温度所需的热负荷，并根据所述热负荷调节所述燃气热水器的燃气阀的开度以使所述燃气热水器的出水温度与所述设置温度保持一致。

7.如权利要求6所述的燃气热水器的恒温控制装置，其特征在于，所述控制模块调节所述燃气阀的开度时，其中，

所述控制模块根据所述热负荷获取所述燃气阀的目标开度，并调节所述燃气阀至所述目标开度，直至第一预设时间；

所述控制模块根据所述出水温度与所述设置温度的差值进行PID控制以调节所述燃气阀的开度；

当所述出水温度与所述设置温度保持一致时，所述控制模块控制所述燃气阀的开度保持不变。

8.如权利要求7所述的燃气热水器的恒温控制装置，其特征在于，所述目标开度为所述热负荷对应的燃气阀开度的80％，所述第一预设时间为5秒。

9.如权利要求6所述的燃气热水器的恒温控制装置，其特征在于，所述控制模块根据以下公式计算所述热负荷：

Q＝(K+1)*C*M*(t2-t1)

其中，Q为所述热负荷，K为所述燃气热水器的热量损耗系数，C为水的比热，M为水的质量，且根据所述进水流量获得，t2为所述设置温度，t1为所述进水温度。

10.一种燃气热水器，其特征在于，包括如权利要求6-9中任一项所述的燃气热水器的恒温控制装置。