CN108534346B - 一种燃气热水器控制方法及燃气热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气热水器的控制方法，包括，获取热水器的水流量、出水温度以及燃烧热量的数据计算出进水温度，根据该进水温度计算出需求热量，根据该需求热量调节比例阀电流控制热水器以设定出水温度恒温出水。本发明同时还提供了一种燃气热水器。本发明的燃气热水器根据能量守恒采用积分的计算方法反推出进水温度，从而解决了现有技术无法同时在简单情况及水流波动复杂情况下计算进水温度的问题，同时根据该进水温度可准确快速计算出比例阀电流值，从而快速达到恒温出水的目的。

Description

一种燃气热水器控制方法及燃气热水器

技术领域

本发明涉及热水器领域，尤其是涉及一种可快速调节水温的燃气热水器。

背景技术

目前的燃气热水器根据固定的参数进行恒温控制，由于器件差异，环境差异等原因，进行恒温控制，使用前馈控制时，往往不能快速、准确给出所需控制值，造成达到设定温度的时间较长。

申请号为201410519713.9的发明专利提供了一种燃气热水炉的控制水温装置，包括：环境温度检测单元，用于检测环境温度；进水温度检测单元，用于检测燃气热水炉进水温度；出水流量检测单元，用于检测燃气热水炉出水流量；适宜出水温度计算子单元(1004)，用于根据环境温度检测单元检测得到的环境温度和进水温度检测单元检测得到的进水温度计算适宜出水温度，还用于根据出水流量检测单元检测的出水流量调节所计算出的适宜出水温度；出水控制子单元(1005)，用于根据适宜出水温度计算子单元(1004)计算出的适宜出水温度输出比例阀开度控制电压；比例阀(104)，用于根据出水控制子单元(1005)输出的比例阀开度控制电压调节燃气热水炉输出燃气量大小，该控制水温装置进一步还包括出水温度检测单元，用于检测燃气热水炉出水温度；反馈调节子单元(1007)，用于根据出水温度检测单元检测的出水温度与适宜出水温度计算子单元(1004)调节后的适宜出水温度的差值计算补偿调节系数；所述出水控制子单元(1005)还用于根据反馈调节子单元(1007)计算出的补偿调节系数对所述比例阀开度控制电压进行调节。该发明中，为了调节比例阀开度控制电压设置需要设置两个温度检测单元，增加了燃气热水炉的控制水温装置的成本。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种燃气热水器，根据能量守恒定律采用积分的计算方法反推出进水温度，从而解决了现有技术无法计算进水温度的问题，同时根据该进水温度可准确快速计算出比例阀电流值，从而快速达到恒温出水的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种燃气热水器的控制方法，包括，获取热水器的水流量、出水温度以及燃烧热量的数据计算出进水温度，根据该进水温度计算出需求热量，根据该需求热量调节比例阀电流控制热水器以设定出水温度恒温出水。

在上述方案中，为了求得准确的进水温度，需要根据能量守恒反推出准确度进水温度，而具体的计算中，各个参数的值比如水流量、出水温度以及燃烧热量采用同一段时间的值，该所述的一段时间尽量小则有利于更及时精确的控制。

优选的，所述进水温度通过温度传感器检测的热水器在K时间段内的平均出水温度和热水器在K时间段内的进水温升的差值确定，所述的进水温升通过K时间段内的燃烧热量和水流量传感器检测的K时间段内的水流量L确定。

该温度传感器设置在热水器出水端，可以设置在热水器的内部，也可以设置在热水器的外部，比如设置在热水器出水管上，所述的K时间段内的进水温升是指，在K时间段内进入温度传感器内部的水的温度变化量。该变化量由燃烧热量和K时间段内的进水量确定。

优选的，所述的进水温度通过以下公式获取：

ti＝T–dT

其中，ti为要求的进水温度,T为温度传感器检测的K时间段内的平均出水温度，dT为热水器在K时间段内进水的温升；

优选的，所述的温升dT由以下公式获取：

dT＝Q*25/L；

其中，Q为K时间段内的燃烧热量，L为K时间段内的水流量，该水流量由水流量传感器实时检测瞬时水流量获取。

优选的，燃烧热量Q为热水器的设计热值q在K时间段内的积分值，通过以下公式获取：

在上述方案中，通过积分的计算方法提供了燃烧热量的一种计算方式，也使得计算结果更加精确。

优选的，热水器在K时间段内的平均出水温度T，由温度传感器实时探测出水温度来获取，通过以下公式求出：

其中，t为温度传感器探测的出水瞬时温度，N为K时间段内出水温度检测次数。

在上述方案中，该平均出水温度T的测量过程具体可为，温度传感器在K时间段内进行多次检测温度，并记录在该K时间段内检测的次数，然后将该T时间段内多次检测的温度求和，并除以K时间段内的检测次数，可求得平均的出水温度。该K时间段越小或者K时间段内温度传感器检测的次数N越多，则求出的平均出水温度越精确。

优选的，K时间段内的水流量L由水流量传感器实时探测获取，通过以下公式求出：

其中，l为水流量传感器实时探测获取的水流量值。

在上述方案中，通过积分的方式计算出K时间段内的水流量L，更加精确，可控制性强。

优选的，所述的根据进水温度计算出需求热量W,包括，根据计算出的进水温度ti和热水器的设定出水温度t的差值来确定需求热量W，该需求热量W通过以下公式获取：

W＝(t-ti)*l/25

其中，t为热水器设定出水温度,l为实时出水流量,可由水流量传感器检测获取。

优选的，所述的根据该需求热量调节比例阀电流i，包括以下步骤：

S1、根据热水器燃烧热量和比例阀电流确定一比例系数，该比例系数通过公式kc＝dq/di获取，其中kc为所述的比例系数，dq为当前燃烧热量的微分值，di为当前比例阀电流的微分值；

S2、通过公式i＝W/kc,得到比例阀电流,其中，i为比例阀电流。

其中，步骤S1中，dq和di均为当前值，或者是该K时间段内的瞬时值，当然的，也可以分别为单位时间内的积分值或同一时间的微分值。

本发明同时还提供了一种采用上述燃气热水器的控制方法的燃气热水器。

优选的，所述的燃气热水器，包括：

温度传感器，所述的温度传感器用于探测热水器的出水温度；

水流量传感器，所述的水流量传感器用于探测热水器的水流量；

控制器，所述的控制器获取温度传感器探测的出水温度、水流量传感器探测的水流量、热水器的燃烧热量以及比例阀电流信息，计算出进水温度，并根据该进水温度求出需求热量，进而根据该需求热量调节比例阀电流以控制热水器以设定出水温度恒温出水。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明中，通过使用采集的出水温度、进水流量、固定的热值参数等，根据能量守恒的原理，采用积分的方式反算进水温度，将所有误差通过进水温度同实际出水温度的差值进行消除，从而实现准确计算输出比例阀电流值，快速达到恒温的目的。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本发明燃气热水器的控制方法示意图。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

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，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种燃气热水器的控制方法，包括，获取热水器的水流量、出水温度以及燃烧热量的数据计算出进水温度，根据该进水温度计算出需求热量，根据该需求热量调节比例阀电流控制热水器以设定出水温度恒温出水。

本发明中，为了求得准确的进水温度，需要根据能量守恒反推出准确度进水温度，而具体的计算中，各个参数的值，比如水流量、出水温度以及燃烧热量均采用同一段时间的量值，则可实现实施且准确的调节比例阀电流目的，从而快速达到热水器恒温出水的目的，进一步的，为了提高热水器控制调节的准确性和及时性，该所述的一段时间尽量小，则会有利于热水器进行更及时精确的控制出水温度。

优选的，所述进水温度通过温度传感器检测的热水器在K时间段内的平均出水温度和热水器在K时间段内的进水温升的差值确定，所述的进水温升通过K时间段内的燃烧热量和水流量传感器检测的K时间段内的水流量L确定。

该温度传感器设置在热水器出水端，可以设置在热水器的内部，也可以设置在热水器的外部，比如设置在热水器出水管上，所述的K时间段内的进水温升是指，在K时间段内进入温度传感器内部的水的温度变化量。该温度变化量由燃烧热量和K时间段内的进水量确定。

具体的，所述的进水温度通过以下公式获取：

ti＝T–dT

其中，ti为要求的进水温度,T为温度传感器检测的K时间段内的平均出水温度，dT为热水器在K时间段内进水的温升；

优选的，所述的温升dT由以下公式获取：

dT＝Q*25/L；

其中，Q为K时间段内的燃烧热量，L为K时间段内的水流量，该水流量由水流量传感器实时检测瞬时水流量获取。

优选的，燃烧热量Q为热水器的设计热值q在K时间段内的积分值，通过以下公式获取：

在上述方案中，通过积分的计算方法提供了燃烧热量的一种计算方式，也使得计算结果更加精确。

优选的，热水器在K时间段内的平均出水温度T，由温度传感器实时探测出水温度来获取，通过以下公式求出：

其中，t为温度传感器探测的出水瞬时温度，N为K时间段内出水温度检测次数。

在上述方案中，该平均出水温度T的测量过程具体可为，温度传感器在K时间段内进行多次检测温度，并记录在该K时间段内检测的次数N，然后将该T时间段内多次检测的温度求和，并除以K时间段内的检测次数，可求得平均的出水温度。该K时间段越小或者K时间段内温度传感器检测的次数N越多，则求出的平均出水温度越精确。

优选的，K时间段内的水流量L由水流量传感器实时探测获取，通过以下公式求出：

其中，l为水流量传感器实时探测获取的水流量值。

在上述方案中，通过积分的方式计算出K时间段内的水流量L，更加精确，可控制性强。

优选的，所述的根据进水温度计算出需求热量W,包括，根据计算出的进水温度ti和热水器的设定出水温度t的差值来确定需求热量W，该需求热量W通过以下公式获取：

W＝(t-ti)*l/25

其中，t为热水器设定出水温度，l为实时出水流量，可由水流量传感器检测获取。

优选的，所述的根据该需求热量调节比例阀电流i，包括以下步骤：

S1、根据热水器燃烧热量和比例阀电流确定一比例系数，该比例系数通过公式kc＝dq/di获取，其中kc为所述的比例系数，dq为当前燃烧热量的微分值，di为当前比例阀电流的微分值；

S2、通过公式i＝W/kc,得到比例阀电流,其中，i为比例阀电流。

其中，步骤S1中，dq和di均为当前值，或者是该K时间段内某瞬时值，当然的，也可以分别为单位时间内的积分值。但是当前燃烧热值dq和当前比例阀电流值di为同一时间测量所得。从而可准确求出两者的关系。

在本发明的一实施例中，所述的燃气热水器的控制方法，包括获取热水器的水流量、出水温度、燃烧热量、比例阀电流四者在K时间段内的积分值，根据各参数进一步反推计算出热水器的进水温度，并根据设定的出水温度与反推出的进水温度的差值计算处热水器的需求热量，最后根据该需求热量调节热水器的比例阀电流，控制热水器以目标出水温度恒温出水。

参见图1所示，本发明的燃气热水器的控制方法，包括以下步骤：

S1、获取热水器在K时间段内燃烧热量的积分值和水流量积分值，计算出热水器的进水温升；

S2、获取热水器在K时间段内出水温度积分值和该K时间段内出水温度检测次数，两者相除确定出平均出水温度并由该平均出水温度与步骤S1中得出的进水温升之差计算出进水温度；

S3、根据设定出水温度与进水温度之差确定需求热量；

S4、根据步骤S3中的需求热量计算出比例阀的电流。

其中，要注意的是在步骤S4中，需求热量和比例阀电流之间具有一个比例系数，该比例系数由公式kc＝dq/di获取，其中kc为所述的比例系数，dq为当前燃烧热值，di为当前比例阀电流值；其中，步骤S1中，dq和di均为当前值，或者是该K时间段内某瞬时值，当然的，也可以分别为单位时间内的积分值，或者为某一瞬间的微分值。但是当前燃烧热值dq和当前比例阀电流值di为同一时间测量所得。从而可准确求出两者的对应关系。

本发明同时还提供了一种采用上述燃气热水器的控制方法的燃气热水器。

优选的，所述的燃气热水器，包括：

温度传感器，所述的温度传感器用于探测热水器的出水温度；

水流量传感器，所述的水流量传感器用于探测热水器的水流量；

控制器，所述的控制器获取温度传感器探测的出水温度、水流量传感器探测的水流量、热水器的燃烧热量以及比例阀电流信息，计算出进水温度，并根据该进水温度求出需求热量，进而根据该需求热量调节比例阀电流以控制热水器以设定出水温度恒温出水。

优选的，所述的控制器包括积分计算单元，所述的积分计算单元根据温度传感器探测的出水温度和水流量传感器探测的水流量信息并结合热水器的燃烧热量和出水温度进行积分计算得出当前需求热量，而控制器则根据该当前需求热量调节比例阀的电流。

综上所述，本发明中，通过使用采集的出水温度、进水流量、固定的热值参数等，根据能量守恒的原理，采用积分的方式反算进水温度，将所有误差通过进水温度同实际出水温度的差值进行消除，从而实现准确计算输出比例阀电流值，快速达到恒温的目的。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (5)

1.一种燃气热水器的控制方法，其特征在于，获取热水器的水流量、出水温度以及燃烧热量的数据计算出进水温度，根据该进水温度计算出需求热量，根据该需求热量调节比例阀电流控制热水器以设定出水温度恒温出水；

所述燃气热水器的控制方法具体包括以下步骤：

S1、获取热水器在K时间段内燃烧热量的积分值和水流量积分值，计算出热水器的进水温升；

S2、获取热水器在K时间段内出水温度积分值和该K时间段内出水温度检测次数，两者相除确定出平均出水温度并由该平均出水温度与步骤S1中得出的进水温升之差计算出进水温度；

S3、根据设定出水温度与进水温度之差确定需求热量；

S4、根据步骤S3中的需求热量计算出比例阀的电流，并根据该需求热量调节比例阀电流i，具体包括以下步骤：

S41、根据热水器燃烧热量和比例阀电流确定一比例系数，该比例系数通过公式kc＝dq/di获取，其中kc为所述的比例系数，dq为当前燃烧热量的微分值，di为当前比例阀电流的微分值；

S42、通过公式i＝W/kc,得到比例阀电流，其中，i为比例阀电流；

所述进水温度通过温度传感器检测的热水器在K时间段内的平均出水温度和热水器在K时间段内的进水温升的差值确定，所述的进水温升通过K时间段内的燃烧热量和水流量传感器检测的K时间段内的水流量L确定；

所述的进水温度通过以下公式获取：ti＝T–dT

其中，ti为进水温度,T为温度传感器检测的K时间段内的平均出水温度，dT为热水器在K时间段内进水的温升；

热水器在K时间段内的平均出水温度T，由温度传感器实时探测出水温度来获取，通过以下公式求出：

其中，t为温度传感器探测的出水瞬时温度，N为K时间段内出水温度检测次数；

所述的温升dT由以下公式获取：

dT＝Q*25/L；

其中，Q为K时间段内的燃烧热量，L为K时间段内的水流量；

燃烧热量Q为设计热值q在K时间段内的积分值，通过以下公式获取：

2.根据权利要求1所述的一种燃气热水器的控制方法，其特征在于，K时间段内的水流量L由水流量传感器实时探测获取，通过以下公式求出：

其中，l为水流量传感器实时探测获取的水流量值。

3.根据权利要求1或2所述的一种燃气热水器的控制方法，其特征在于，所述的根据该进水温度计算出需求热量W,包括，根据计算出的进水温度ti和设定出水温度t的差值来确定需求热量W，该需求热量W通过以下公式获取：W＝(t-ti)*l/25

其中，t为热水器的设定出水温度，l为实时出水流量。

4.一种采用权利要求1-3任一所述的一种燃气热水器的控制方法的燃气热水器。

5.根据权利要求4所述的一种燃气热水器，其特征在于，包括：温度传感器，所述的温度传感器用于探测热水器的出水温度；

水流量传感器，所述的水流量传感器用于探测热水器的水流量；

控制器，所述的控制器获取温度传感器探测的出水温度、水流量传感器探测的水流量、热水器的燃烧热量以及比例阀电流的信息，计算出进水温度，并根据该进水温度求出需求热量，进而根据该需求热量调节比例阀电流以控制热水器以设定出水温度恒温出水。