CN109520137A - 一种燃气热水器及其热水分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃气热水器及其热水分配方法，包括热水器本体，所述热水器本体的加热器的内部设有所述燃烧器，所述燃烧器连通有燃气管且所述燃烧器上设有温度传感器A，所述冷水管道和热水管道均连通到所述加热器的内部，所述冷水管道内部设有所述温度传感器B，所述热水管道内设有温度传感器C，所述温度传感器A、温度传感器B以及温度传感器C均连接到所述控制器的输入端，所述控制器的输出端连接到所述显示器且所述控制器的输出端通过天线连接到家庭能量管理器，所述家庭能量管理器包括处理器和存储器。本发明所述的燃气热水器对热水进行综合分配，热水器的燃气得到充分利用。
Description
技术领域
本发明涉及热水器技术领域，具体为一种燃气热水器及其热水分配方法。
背景技术
基本的热水加热器通常包括热水储存器，例如隔热的热水箱，加热元件，例如燃气燃烧器，以及控制燃烧器以保持储存器中的水的设定温度的恒温器。通常，水的温度保持在对应于恒温器的设定点的相对恒定的水平，例如140华氏度(F)，直到需要时为止。当从储存器分配热水时，允许冷水进入，从而降低水的整体温度。由于通过储存器壁的热量损失，储存器中的水温也可能降低。家庭能源管理(HEM)系统的出现增加了房主对家庭总能耗的兴趣。除了加热住宅外，住宅天然气的大部分用途是加热水。能够准确地确定在特定时间范围内消耗多少热水以及相关成本对于家庭能源管理系统将是有利的，尤其是当与不必雇用水管工来确定该使用量的能力相结合时。安装(或手动安装)热水流量计。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种燃气热水器，解决了现在大多数的现在的热水器不能保持恒温的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种燃气热水器，包括热水器本体，所述热水器本体包括加热器、冷水管道、热水管道、燃烧器、温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C以及控制器，所述加热器的内部设有所述燃烧器，所述燃烧器连通有燃气管且所述燃烧器上设有温度传感器A，所述冷水管道和热水管道均连通到所述加热器的内部，所述冷水管道内部设有所述温度传感器B，所述热水管道内设有温度传感器C，所述温度传感器A、温度传感器B以及温度传感器C均连接到所述控制器的输入端，所述控制器的输出端连接到所述显示器且所述控制器的输出端通过天线连接到家庭能量管理器，所述家庭能量管理器包括处理器和存储器。
优选的，所述燃烧器与一燃烧控制器电性连接，所述控制器的输出端连接到所述燃烧控制器的输入端。
优选的，所述温度传感器A包括换能器A，所述换能器A附接在所述燃烧器上；所述温度传感器B包括换能器B，所述换能器B设在所述冷水管道上；所述温度传感器C包括换能器C，所述换能器C设在所述热水管道上。
一种根据上述方案所述的一种燃气热水器的热水分配方法，包括如下步骤：
(1)：首先在给定时间范围内以第一预定采样测量热水器入口水温数据；在给定时间范围内以第一预定采样率测量热水器出口水温数据；以给定的时间帧以预定的采样率测量燃烧器参数数据，根据燃烧器参数数据确定燃烧器在给定时间范围内消耗的燃料量，处理入口水温数据和出水温度数据，计算给定时间范围内的平均入水温度和平均出水温度，根据燃烧器在给定时间范围内消耗的燃料量以及平均入口水温和平均出水温度之间的差值，计算在给定时间内分配的热水量，其中测量燃烧器参数数据包括在给定时间范围内测量温度数据，并确定燃烧器在给定时间范围内消耗的燃料量；
(2)使用测量的温度数据获得给定时间帧的温度-时间曲线，确定温度与时间曲线的一阶和二阶导数，识别温度与时间曲线的二阶导数中的一个或多个峰值，在温度与时间曲线的二阶导数中的相应的一个或多个峰值之后，识别温度与时间曲线的一阶导数中的一个或多个谷值，对于温度与时间曲线的一阶导数中的每个识别的一个或多个谷中的每一个，识别温度与时间曲线的二阶导数中的第一个谷，其在温度与时间曲线的一阶导数中的相应谷之前；其中温度与时间曲线的二阶导数中的一个或多个峰值用作燃烧器的开启时间，温度与时间的二阶导数中的一个或多个第一谷值用作燃烧器的关闭时间；
(3)对于温度-时间曲线的一阶导数中所识别的一个或多个谷中的每个谷，温度对时间曲线的二阶导数中的第一个谷位于温度对时间曲线的一阶导数中的相应谷之前，其中温度与时间曲线的二阶导数中的一个或多个峰值用作燃烧器的开启时间，温度与时间的二阶导数中的一个或多个第一谷值用作燃烧器的关闭时间。
(4)对于温度-时间曲线的一阶导数中所识别的一个或多个谷中的每个谷，温度对时间曲线的二阶导数中的第一个谷位于温度对时间曲线的一阶导数中的相应谷之前，其中温度与时间曲线的二阶导数中的一个或多个峰值用作燃烧器的开启时间，温度与时间的二阶导数中的一个或多个第一谷值用作燃烧器的关闭时间。
优选的，基于入口和出口水温数据以及热水加热器的多个参数，在给定时间范围内计算热水器热量泄漏；计算用于加热热水器水箱中的水的燃料量，以代替通过热泄漏损失的热量，根据计算出的热水器热泄漏率将热水器维持在设定点；计算用于加热加入水箱的水的燃料量，以便在给定时间范围内通过填充事件将水温降至设定点，将用于将热水加热器维持的气体量减去总体积的设定点在此期间消耗的燃料。
优选的，在给定时间范围内加热的计算出的水量传输到家庭能量管理器。
优选的，测量热水器入口水温数据利用附接在所述热水加热器的冷水入口管附近的温度传感器B；测量热水器出口水温数据利用温度传感器C连接在热水器的热水出口管附近；测量燃烧器参数数据利用温度传感器A。
(三)有益效果
本发明提供了一种燃气热水器。具备以下有益效果：
本发明所述的燃气热水器设置了温度传感器A、温度传感器B以及温度传感器C，所述温度传感器A、温度传感器B以及温度传感器C分别监测燃烧器、冷水管道以及热水管道的温度，当温度传感器A通过测量燃烧器的温度以及燃烧器在预定时间的使用的染料量，将其传递到控制器内，温度传感器B监测冷水管道的温度，温度传感器C监测热水管道的温度，当燃气热水器使用一段时间后，新的冷水进入到燃气热水器进行加热，燃烧器加热水体使其快速得到使用前的温度，使其能够快速达到温度传感器C检测的温度，温度传感器C前后两次的温差传递至控制器，控制器根据计算得到要补充的新的燃气的量，一方面保持到燃气热水器内部的温度恒定，另一方面节约燃气的使用。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图中：1、加热器；2、冷水管道；3、热水管道；4、燃烧器；5、温度传感器A；6、温度传感器B；7、温度传感器C；8、控制器；9、显示器；10、天线；11、家庭能量管理器；12、处理器；13、存储器；14、燃烧控制器；15、换能器A；16、换能器B；17、换能器C；18、燃气管。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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1所示，本发明提供一种技术方案：
一种燃气热水器，包括热水器本体，所述热水器本体包括加热器1、冷水管道2、热水管道3、燃烧器4、温度传感器A5、温度传感器B6、温度传感器C7以及控制器8，所述加热器1的内部设有所述燃烧器4，所述燃烧器4连通有燃气管18且所述燃烧器4上设有温度传感器A5，所述冷水管道2和热水管道3均连通到所述加热器1的内部，所述冷水管道2内部设有所述温度传感器B6，所述热水管道3内设有温度传感器C7，所述温度传感器A5、温度传感器B6以及温度传感器C7均连接到所述控制器8的输入端，所述控制器8的输出端连接到所述显示器9且所述控制器8的输出端通过天线10连接到家庭能量管理器11，所述家庭能量管理器11包括处理器12和存储器13。
在本实施例中，所述燃烧器4与一燃烧控制器14电性连接，所述控制器8的输出端连接到所述燃烧控制器14的输入端。
在本实施例中，所述温度传感器A5包括换能器A15，所述换能器A15附接在所述燃烧器4上；所述温度传感器B6包括换能器B16，所述换能器B16设在所述冷水管道2上；所述温度传感器C7包括换能器C17，所述换能器C17设在所述热水管道3上。
一种根据上述方案所述的一种燃气热水器的热水分配方法，包括如下步骤：
(1)：首先在给定时间范围内以第一预定采样测量热水器入口水温数据；在给定时间范围内以第一预定采样率测量热水器出口水温数据；以给定的时间帧以预定的采样率测量燃烧器参数数据，根据燃烧器参数数据确定燃烧器在给定时间范围内消耗的燃料量，处理入口水温数据和出水温度数据，计算给定时间范围内的平均入水温度和平均出水温度，根据燃烧器在给定时间范围内消耗的燃料量以及平均入口水温和平均出水温度之间的差值，计算在给定时间内分配的热水量，其中测量燃烧器参数数据包括在给定时间范围内测量温度数据，并确定燃烧器在给定时间范围内消耗的燃料量；测量热水器入口水温数据利用附接在所述加热器1的冷水入口管附近的温度传感器B6；测量热水器出口水温数据利用温度传感器C7连接在热水器的热水出口管附近；测量燃烧器参数数据利用温度传感器A5；
(2)使用测量的温度数据获得给定时间帧的温度-时间曲线，确定温度与时间曲线的一阶和二阶导数，识别温度与时间曲线的二阶导数中的一个或多个峰值，在温度与时间曲线的二阶导数中的相应的一个或多个峰值之后，识别温度与时间曲线的一阶导数中的一个或多个谷值，对于温度与时间曲线的一阶导数中的每个识别的一个或多个谷中的每一个，识别温度与时间曲线的二阶导数中的第一个谷，其在温度与时间曲线的一阶导数中的相应谷之前；其中温度与时间曲线的二阶导数中的一个或多个峰值用作燃烧器的开启时间，温度与时间的二阶导数中的一个或多个第一谷值用作燃烧器的关闭时间；
(3)对于温度-时间曲线的一阶导数中所识别的一个或多个谷中的每个谷，温度对时间曲线的二阶导数中的第一个谷位于温度对时间曲线的一阶导数中的相应谷之前，其中温度与时间曲线的二阶导数中的一个或多个峰值用作燃烧器的开启时间，温度与时间的二阶导数中的一个或多个第一谷值用作燃烧器的关闭时间。
(4)对于温度-时间曲线的一阶导数中所识别的一个或多个谷中的每个谷，温度对时间曲线的二阶导数中的第一个谷位于温度对时间曲线的一阶导数中的相应谷之前，其中温度与时间曲线的二阶导数中的一个或多个峰值用作燃烧器的开启时间，温度与时间的二阶导数中的一个或多个第一谷值用作燃烧器的关闭时间。
在本实施例中，基于入口和出口水温数据以及热水加热器的多个参数，在给定时间范围内计算热水器热量泄漏；计算用于加热热水器水箱中的水的燃料量，以代替通过热泄漏损失的热量，根据计算出的热水器热泄漏率将热水器维持在设定点；计算用于加热加入水箱的水的燃料量，以便在给定时间范围内通过填充事件将水温降至设定点，将用于将热水加热器维持的气体量减去总体积的设定点在此期间消耗的燃料。
在本实施例中，在给定时间范围内加热的计算出的水量传输到家庭能量管理器11，进行集中控制。
在图1中，本发明所述的燃气热水器设置了温度传感器A5、温度传感器B6以及温度传感器C7，所述温度传感器A5、温度传感器B6以及温度传感器C7分别监测燃烧器4、冷水管道2及热水管道3的温度，当温度传感器A5通过测量燃烧器4的温度以及燃烧器4在预定时间的使用的燃料量，将其传递到控制器8内，温度传感器B6监测冷水管道2的温度，温度传感器C7监测热水管道3的温度，当燃气热水器使用一段时间后，新的冷水进入到燃气热水器进行加热，燃烧器4加热水体使其快速得到使用前的温度，使其能够快速达到温度传感器C7检测的温度，温度传感器C7前后两次的温差传递至控制器，控制器8根据计算得到要补充的新的燃气的量，一方面保持到燃气热水器内部的温度恒定，另一方面节约燃气的使用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
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物限定。
Claims (7)
1.一种燃气热水器，包括热水器本体，其特征在于：所述热水器本体包括加热器(1)、冷水管道(2)、热水管道(3)、燃烧器(4)、温度传感器A(5)、温度传感器B(6)、温度传感器C(7)以及控制器(8)，所述加热器(1)的内部设有所述燃烧器(4)，所述燃烧器(4)连通有燃气管(18)且所述燃烧器(4)上设有温度传感器A(5)，所述冷水管道(2)和热水管道(3)均连通到所述加热器(1)的内部，所述冷水管道(2)内部设有所述温度传感器B(6)，所述热水管道(3)内设有温度传感器C(7)，所述温度传感器A(5)、温度传感器B(6)以及温度传感器C(7)均连接到所述控制器(8)的输入端，所述控制器(8)的输出端连接到所述显示器(9)且所述控制器(8)的输出端通过天线(10)连接到家庭能量管理器(11)，所述家庭能量管理器(11)包括处理器(12)和存储器(13)。
2.根据权利要求1所述的一种燃气热水器，其特征在于：所述燃烧器(4)与一燃烧控制器(14)电性连接，所述控制器(8)的输出端连接到所述燃烧控制器(14)的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种燃气热水器，其特征在于：所述温度传感器A(5)包括换能器A(15)，所述换能器A(15)附接在所述燃烧器(4)上；所述温度传感器B(6)包括换能器B(16)，所述换能器B(16)设在所述冷水管道(2)上；所述温度传感器C(7)包括换能器C(17)，所述换能器C(17)设在所述热水管道(3)上。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的一种燃气热水器的热水分配方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)：首先在给定时间范围内以第一预定采样测量热水器入口水温数据；在给定时间范围内以第一预定采样率测量热水器出口水温数据；以给定的时间帧以预定的采样率测量燃烧器参数数据，根据燃烧器参数数据确定燃烧器在给定时间范围内消耗的燃料量，处理入口水温数据和出水温度数据，计算给定时间范围内的平均入水温度和平均出水温度，根据燃烧器在给定时间范围内消耗的燃料量以及平均入口水温和平均出水温度之间的差值，计算在给定时间内分配的热水量，其中测量燃烧器参数数据包括在给定时间范围内测量温度数据，并确定燃烧器在给定时间范围内消耗的燃料量；
(2)使用测量的温度数据获得给定时间帧的温度-时间曲线，确定温度与时间曲线的一阶和二阶导数，识别温度与时间曲线的二阶导数中的一个或多个峰值，在温度与时间曲线的二阶导数中的相应的一个或多个峰值之后，识别温度与时间曲线的一阶导数中的一个或多个谷值，对于温度与时间曲线的一阶导数中的每个识别的一个或多个谷中的每一个，识别温度与时间曲线的二阶导数中的第一个谷，其在温度与时间曲线的一阶导数中的相应谷之前；其中温度与时间曲线的二阶导数中的一个或多个峰值用作燃烧器的开启时间，温度与时间的二阶导数中的一个或多个第一谷值用作燃烧器的关闭时间；
(3)对于温度-时间曲线的一阶导数中所识别的一个或多个谷中的每个谷，温度对时间曲线的二阶导数中的第一个谷位于温度对时间曲线的一阶导数中的相应谷之前，其中温度与时间曲线的二阶导数中的一个或多个峰值用作燃烧器的开启时间，温度与时间的二阶导数中的一个或多个第一谷值用作燃烧器的关闭时间。
(4)对于温度-时间曲线的一阶导数中所识别的一个或多个谷中的每个谷，温度对时间曲线的二阶导数中的第一个谷位于温度对时间曲线的一阶导数中的相应谷之前，其中温度与时间曲线的二阶导数中的一个或多个峰值用作燃烧器的开启时间，温度与时间的二阶导数中的一个或多个第一谷值用作燃烧器的关闭时间。
5.根据权利要求4所述的一种燃气热水器的热水分配方法，其特征在于：基于入口和出口水温数据以及热水加热器的多个参数，在给定时间范围内计算热水器热量泄漏；计算用于加热热水器水箱中的水的燃料量，以代替通过热泄漏损失的热量，根据计算出的热水器热泄漏率将热水器维持在设定点；计算用于加热加入水箱的水的燃料量，以便在给定时间范围内通过填充事件将水温降至设定点，将用于将热水加热器维持的气体量减去总体积的设定点在此期间消耗的燃料。
6.根据权利要求4所述的一种燃气热水器的热水分配方法，其特征在于：在给定时间范围内加热的计算出的水量传输到家庭能量管理器(11)。
7.根据权利要求4所述的一种燃气热水器的热水分配方法，其特征在于：测量热水器入口水温数据利用附接在所述加热器(1)的冷水入口管附近的温度传感器B(6)；测量热水器出口水温数据利用温度传感器C(7)连接在热水器的热水出口管附近；测量燃烧器参数数据利用温度传感器A(5)。
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