CN110207394A - 一种用于燃气热水器的控温管路、燃气热水器及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于燃气热水器的控温管路、燃气热水器及控制方法，控温管路设置在燃气热水器的出水管上，其包括用水暂存管路、热水供水管路、第一温度传感器和控制单元；燃气热水器的出水管分为两路，一路连接用水暂存管路，另一路连接热水供水管路，用水暂存管路的出水口与热水供水管路连通；用水暂存管路包括储水箱、调水阀和排水泵；第一温度传感器设置在出水管的主路上，控制单元分别与第一传感器、调水阀和排水泵连接。本发明通过用水暂存管路和热水供水管路的分别设置，保证开启燃气热水器时快速出热水的同时，能够减少用户开启燃气热水器时大量的冷水排出，减少水资源的浪费，此外，还能够解决出水管排水中出现的异常高温的现象。
Description
技术领域
本发明属于燃气热水器控制技术领域，具体涉及一种用于燃气热水器的控温管路、燃气热水器及控制方法。
背景技术
燃气热水器又称燃气热水炉，它是指以燃气作为燃料，通过燃烧加热方式将热量传递到流经热交换器的冷水中以达到制备热水的目的的一种燃气用具。
现有燃气热水器大多未加装储水箱，用户开水时冷水较多，水龙头会排出较多的冷水；加热时为防止开水后水温偏高，开始阶段通常使用较小负荷进行加热，这样加热时间增长，需要较长时间才出热水，用户体验感较差，并且存在水资源的浪费。而如果采用大负荷进行加热，则由于热惯性容易导致异常高温的出现，加热过程中很容易出现超温10度以上，这样增加了使用过程中的安全隐患。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种用于燃气热水器的控温管路、燃气热水器及控制方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种用于燃气热水器的控温管路，所述控温管路设置在燃气热水器的出水管上，其包括用水暂存管路、热水供水管路、第一温度传感器和控制单元；所述燃气热水器的出水管分为两路，一路连接用水暂存管路，另一路连接热水供水管路，所述用水暂存管路的出水口与热水供水管路连通；所述用水暂存管路包括储水箱、调水阀和排水泵，所述调水阀设置在储水箱的进水口，所述排水泵设置在储水箱的出水口；所述第一温度传感器设置在出水管的主路上，所述控制单元分别与第一温度传感器、调水阀和排水泵连接。
优选地，所述热水供水管路包括温控仓，所述温控仓的进水口分别与出水管的一路和用水暂存管路连通，所述温控仓的出水口用于向用水设备供水。
优选地，还包括与控制单元连接的第二温度传感器和第三温度传感器，所述第二温度传感器设置在储水箱的出水口处用于检测储水箱的出水温度，所述第三温度传感器设置在温控仓的出水口处用于检测向用水设备供水的温度。
优选地，还包括与控制单元连接的第一流量计、第二流量计、第三流量计，所述第一流量计设置在出水管上用于出水管的出水总流量，所述第二流量计设置在储水箱的进水口处用于检测储水箱的进水流量，所述第三流量计设置在储水箱的出水口处用于检测储水箱的出水流量。
本发明实施例还提供一种快速出热水的燃气热水器，包括燃气热水器本体、进水管、出水管、如上述方案所述的一种用于燃气热水器的控温管路，所述燃气水热器本体上设置出水管和进水管，所述控温管路设置在出水管上用于控制燃气热水器向用水设备供水的温度。
本发明实施例还提供一种燃气热水器的控制方法，热水器开启时，控制单元控制调水阀打开，热水器同时向用水暂存管路和热水供水管路供水，根据第一温度传感器实时采集热水器的出水管温度Tmax与预设的目标温度Ts的比较关系，确定所述出水管温度Tmax是否达到目标温度区间；若所述出水管温度Tmax满足目标温度区间，则关闭调水阀，所述热水器仅向热水供水管路供水；若所述出水管温度Tmax不满足目标温度区间，则保持调水阀打开，燃气水热器本体同时向用水暂存管路和热水供水管路供水，控制排水泵打开，所述用水暂存管路向热水供水管路供水。
优选地，所述目标温度区间为预设的目标温度Ts≤出水管温度Tmax≤预设的目标温度Ts与最小温差的和。
优选地，所述若所述出水管温度Tmax不满足目标温度区间，则保持调水阀打开，燃气水热器本体同时向用水暂存管路和热水供水管路供水，控制排水泵打开，所述用水暂存管路向热水供水管路供水，具体为，根据所述出水管温度Tmax与预设的目标温度Ts的差值的大小确定储水箱的进水流量L1；根据温控仓水温的计算公式确定储水箱的出水流量L2；控制单元根据确定的所述储水箱的进水流量L1和出水流量L2控制调水阀和排水泵的开度以使出水温度T2为预设的目标温度Ts。
优选地，所述根据所述出水管温度Tmax与预设的目标温度Ts的差值的大小确定储水箱的进水流量L1，具体为，当所述出水管温度Tmax与预设的目标温度Ts的差值大于超温温差m时，确定储水箱的进水流量L1为出水管的出水总流量L的0.5*(m-2)/8倍，其中，超温温差m为最小温差＜m＜最大温差；当所述出水管温度Tmax与预设的目标温度Ts的差值大于等于最大温差时，确定储水箱的进水流量L1为流入出水管的出水总流量L的0.5倍。
优选地，所述根据温控仓水温的计算公式确定储水箱的出水流量L2，具体为，根据公式Tmax*(L3/(L2+L3))+T0*(L2/(L2+L3))＝预设的目标温度Ts确定储水箱的出水流量L2，其中Tmax为出水管温度，T0为储水箱的出水温度，L2为储水箱的出水流量，L3为出水管流入温控仓的水流量，L3＝L－L1，L为流入控温管路的出水总流量，L1为储水箱的进水流量。
优选地，所述控制排水泵打开，所述用水暂存管路向热水供水管路供水时，控制单元控制储水箱的水量不小于最低水量。
与现有技术相比，本发明通过用水暂存管路和热水供水管路的分别设置，保证开启燃气热水器时快速出热水的同时，能够减少用户开启燃气热水器时大量的冷水排出，减少水资源的浪费；此外，用水暂存管路的设置，还能够解决燃气热水器出水管排水中出现的异常高温的现象，控制单元通过控制调水阀和排水泵的开度，使用水暂存管路中的存水与高温水中和，保证热水供水管路排出的水维持在预设的目标温度，能够避免高温水存在的烫伤风险，进一步提高用户体验。
附图说明
图1为本发明实施例1一种用于燃气热水器的控温管路的示意图；
图2为本发明实施例2一种快速出热水的燃气热水器的结构示意图；
图3为本发明实施例3一种燃气热水器的控制方法的工作流程图。
附图标记如下：
1——用水暂存管路、11——储水箱、12——调水阀、13——排水泵、14——单向阀、2——热水供水管路、21——温控仓、3——第一温度传感器、4——第二温度传感器、5——第三温度传感器、6——燃气热水器本体、7——进水管、8——出水管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例1提供一种用于燃气热水器的控温管路，该控温管路设置在燃气热水器的出水管上，参考图1，该控温管路包括用水暂存管路1、热水供水管路2、第一温度传感器3和控制单元，燃气热水器的出水管8分为两路，一路连接用水暂存管路1，另一路连接热水供水管路2，用水暂存管路1的出水口与热水供水管路2连通。
用水暂存管路1包括储水箱11、调水阀12和排水泵13，调水阀12设置在储水箱11的进水口用于控制储水箱11的进水流量L1，排水泵13设置在储水箱11的出水口用于控制储水箱11的出水流量L2，即用于控制用水暂存管路1流入热水供水管路2的水量。
热水供水管路2包括温控仓21，所述温控仓21的进水口分别与出水管8的一路和用水暂存管路1连通，所述温控仓21的出水口用于向用水设备供水。
用水暂存管路1还包括单向阀14，单向阀14设置在用水暂存管路1出水口与热水供水管路2连通的管路，用于控制储水箱11中的水向温控仓21流动。
第一温度传感器3设置在出水管8的主路上，控制单元分别与第一传感器3、调水阀12和排水泵13连接，用于根据第一温度传感器3检测的出水管8的温度控制调水阀12和排水泵13的开度，从而保证燃气热水器向用户设备供水的温度保持为预设的目标温度。
其还包括，与控制单元连接的第二温度传感器4和第三温度传感器5，第二温度传感器4设置在储水箱11的出水口处用于检测储水箱11的出水温度，第三温度传感器5设置在温控仓21的出水口处用于检测向用水设备供水的温度。
还包括与控制单元连接的第一流量计、第二流量计、第三流量计，所述第一流量计设置在出水管8上用于出水管8的出水总流量，所述第二流量计设置在储水箱11的进水口处用于检测储水箱11的进水流量，所述第三流量计设置在储水箱11的出水口处用于检测储水箱11的出水流量。
实施例2
本发明实施例2提供一种快速出热水的燃气热水器，参考图2，包括燃气热水器本体6、进水管7、出水管8、如实施例1所述的一种用于燃气热水器的控温管路，燃气水热器本体6上设置进水管7和出水管8，控温管路设置在出水管8的A处，用于控制燃气热水器向用水设备供水的温度。
控温管路中的控制单元用于根据第一温度传感器3检测的出水管8的温度控制调水阀12和排水泵13的开度，从而保证燃气热水器本体6向用户设备供水的温度保持为预设的目标温度。
实施例3
本发明实施例3提供一种燃气热水器的控制方法，该方法采用设置有实施例1所提供的一种用于燃气热水器的控温管路的燃气热水器。
参考图3，燃气热水器的控制方法具体包括以下步骤：
步骤S1，热水器开启时，控制单元控制调水阀打开，热水器同时向用水暂存管路和热水供水管路供水，根据第一温度传感器实时采集热水器的出水管温度Tmax与预设的目标温度Ts的比较关系，确定所述出水管温度Tmax是否达到目标温度区间；
步骤S11，控制单元检测到用户开启热水器用水时，控制调水阀12打开，调节调水阀12处于较大开度，使得用水暂存管路1的储水箱11的进水流量L1约为出水管8的出水总流量的0.5倍，此时热水器未燃烧前的部分冷水可回收到用水暂存管路1的储水箱11中。
步骤S12，第一温度传感器3实时采集热水器的出水管温度Tmax，根据出水管温度Tmax与预设的目标温度Ts的比较关系，确定所述出水管温度Tmax是否达到目标温度区间。
其中，目标温度区间为预设的目标温度Ts≤出水管温度Tmax≤预设的目标温度Ts与最小温差的和。
预设的目标温度Ts为用户设定的用水温度，最小温差一般为2℃。
步骤S2，若所述出水管温度Tmax满足目标温度区间，则关闭调水阀，所述热水器仅向热水供水管路供水。
具体地，若预设的目标温度Ts≤当前出水管温度Tmax≤(预设的目标温度Ts+2℃)，则说明出水管8中的水已经能够满足用户要求，则关闭调水阀12，使出水管8中的水全部流入热水供水管路2的温控仓21中，通过温控仓21的出水口直接进入用户设备。
关闭调水阀12，控制热水器仅向热水供水管路2供水，并通过热水供水管路2向用户设备供水，之后，控制单元控制排水泵13的大小，控制用水暂存管路1的储水箱11的出水流量L2为正常出水流量的10％以下，使储水箱11中的水量为基本水量，对储水箱11的出水流量L2的控制为了防止对温控仓21中达到预设的目标温度的水造成影响。
此外，储水箱11的基本水量的设置是为了中和出水管8排出的高温水，同时为了满足控温管路的正常循环，由于一般储水箱11的体积为3～4L，因此，储水箱11的基本水量为1L。
步骤S3，若所述出水管温度Tmax不满足目标温度区间，则保持调水阀打开，燃气水热器本体同时向用水暂存管路和热水供水管路供水，控制排水泵打开，所述用水暂存管路向热水供水管路供水。
出水管温度Tmax不满足目标温度区间有两种情况，一种情况是当前出水管温度Tmax低于预设的目标温度Ts，该种情况，待当前出水管温度Tmax达到预设的目标温度Ts，执行步骤S2。
另一种情况为出水管8中水出现异常高温，由于检测到用户开水后，调水阀12处于较大开度，同时使用最大负荷进行燃烧，待出水管8主路处水温到达目标设定温度，转到实际负荷进行燃烧，由于热惯性，此后出水管8主路处会出现超温情况，使用异常高温处理方法进行水温中和，10～20s后出水管8主路处处水温趋于稳定，该种情况的异常高温处理方法执行以下步骤：
步骤S31，根据所述出水管温度Tmax与预设的目标温度Ts的差值的大小确定储水箱的进水流量L1；
具体地，当出水管温度Tmax与预设的目标温度Ts的差值大于超温温差m时，其中，超温温差m为最小温差＜m＜最大温差，最小温差为2℃，最大温差为10℃，此时，认为出水管8中的水为普通超温，确定储水箱的进水流量L1为出水管的出水总流量L的0.5*(m-2)/8倍。
当所述出水管温度Tmax与预设的目标温度Ts的差值大于等于最大温差时，其中，最大温差为10℃，此时，认为出水管8中的水为严重超温，确定储水箱11的进水流量L1为流入出水管8的出水总流量L的0.5倍
步骤S32，根据温控仓水温的计算公式确定储水箱的出水流量L2；
温控仓水温为出水管8直接流入温控仓21与储水箱11出水口流入温控仓21的混合水温，因此，温控仓水温的计算公式为：
温控仓水温＝Tmax*(L3/(L2+L3))+T0*(L2/(L2+L3))，
其中，Tmax*(L3/(L2+L3))为出水管温度Tmax的水量与总出水的占比，T0*(L2/(L2+L3))为储水箱出水温度T0的水量与总出水的占比，两者相加即为混合后的温控仓水温。
其中，Tmax为出水管温度，T0为储水箱的出水温度，L2为储水箱的出水流量，L3为出水管流入温控仓的水流量，L3＝L－L1，L为流入控温管路的出水总流量，L1为储水箱的进水流量。
当温控仓水温为预设的目标温度Ts时，进入温控仓的水温与用户设置温度正好相等，此时，根据上述公式，确定储水箱的出水流量L2。
步骤S33，控制单元根据确定的所述储水箱的进水流量L1和出水流量L2控制调水阀和排水泵的开度以使出水温度T2为预设的目标温度Ts。
在步骤S33之前，还包括，先检测用水暂存管路1的储水箱11的水量是否为基本水量，若储水箱11的水量小于基本水量，则待储水箱11的水量达到基本水量后，控制单元足总水量是否等于1L，打开调水阀12，使储水箱水达到1L左右。
之后，还包括，实时检测储水箱11中的水量，保证储水箱11的水量不小于最低水量，最低水量一般为0.3L，当检测到储水箱11的水量小于最低水量时，控制单元控制排水泵13关小，保证储水箱11的水量不小于最低水量，以防止排水泵13空转。
本发明通过用水暂存管路和热水供水管路的分别设置，保证开启燃气热水器时快速出热水的同时，能够减少用户开启燃气热水器时大量的冷水排出，减少水资源的浪费；此外，用水暂存管路的设置，还能够解决燃气热水器出水管排水中出现的异常高温的现象，控制单元通过控制调水阀和排水泵的开度，使用水暂存管路中的存水与高温水中和，保证热水供水管路排出的水维持在预设的目标温度，能够避免高温水存在的烫伤风险，进一步提高用户体验。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种用于燃气热水器的控温管路，所述控温管路设置在燃气热水器的出水管(8)上，其特征在于，包括用水暂存管路(1)、热水供水管路(2)、第一温度传感器(3)和控制单元；所述燃气热水器的出水管(8)分为两路，一路连接用水暂存管路(1)，另一路连接热水供水管路(2)，所述用水暂存管路1的出水口与热水供水管路(2)连通；所述用水暂存管路(1)包括储水箱(11)、调水阀(12)和排水泵(13)，所述调水阀(12)设置在储水箱(11)的进水口，所述排水泵(13)设置在储水箱(11)的出水口；所述第一温度传感器(3)设置在出水管(8)的主路上，所述控制单元分别与第一温度传感器(3)、调水阀(12)和排水泵(13)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于燃气热水器的控温管路，其特征在于，所述热水供水管路(2)包括温控仓(21)，所述温控仓(21)的进水口分别与出水管(8)的一路和用水暂存管路(1)连通，所述温控仓(21)的出水口用于向用水设备供水。
3.根据权利要求2所述的一种用于燃气热水器的控温管路，其特征在于，还包括与控制单元连接的第二温度传感器(4)和第三温度传感器(5)，所述第二温度传感器(4)设置在储水箱(11)的出水口处用于检测储水箱(11)的出水温度，所述第三温度传感器(5)设置在温控仓(21)的出水口处用于检测向用水设备供水的温度。
4.根据权利要求3所述的一种用于燃气热水器的控温管路，其特征在于，还包括与控制单元连接的第一流量计、第二流量计、第三流量计，所述第一流量计设置在出水管(8)上用于出水管(8)的出水总流量，所述第二流量计设置在储水箱(11)的进水口处用于检测储水箱(11)的进水流量，所述第三流量计设置在储水箱(11)的出水口处用于检测储水箱(11)的出水流量。
5.一种快速出热水的燃气热水器，其特征在于，包括燃气热水器本体(6)、进水管(7)、出水管(8)、如权利要求1-4所述的一种用于燃气热水器的控温管路，所述燃气水热器本体(6)上设置进水管(7)和出水管(8)，所述控温管路设置在出水管(8)上用于控制燃气热水器向用水设备供水的温度。
6.一种燃气热水器的控制方法，其特征在于，热水器开启时，控制单元控制调水阀打开，热水器同时向用水暂存管路和热水供水管路供水，根据第一温度传感器实时采集热水器的出水管温度Tmax与预设的目标温度Ts的比较关系，确定所述出水管温度Tmax是否达到目标温度区间；若所述出水管温度Tmax满足目标温度区间，则关闭调水阀，所述热水器仅向热水供水管路供水；若所述出水管温度Tmax不满足目标温度区间，则保持调水阀打开，燃气水热器本体同时向用水暂存管路和热水供水管路供水，控制排水泵打开，所述用水暂存管路向热水供水管路供水。
7.根据权利要求6所述的一种燃气热水器的控制方法，其特征在于，所述目标温度区间为预设的目标温度Ts≤出水管温度Tmax≤预设的目标温度Ts与最小温差的和。
8.根据权利要求7所述的一种燃气热水器的控制方法，其特征在于，所述若所述出水管温度Tmax不满足目标温度区间，则保持调水阀打开，燃气水热器本体同时向用水暂存管路和热水供水管路供水，控制排水泵打开，所述用水暂存管路向热水供水管路供水，具体为，根据所述出水管温度Tmax与预设的目标温度Ts的差值的大小确定储水箱的进水流量L1；根据温控仓水温的计算公式确定储水箱的出水流量L2；控制单元根据确定的所述储水箱的进水流量L1和出水流量L2控制调水阀和排水泵的开度以使出水温度T2为预设的目标温度Ts。
9.根据权利要求8所述的一种燃气热水器的控制方法，其特征在于，所述根据所述出水管温度Tmax与预设的目标温度Ts的差值的大小确定储水箱的进水流量L1，具体为，当所述出水管温度Tmax与预设的目标温度Ts的差值大于超温温差m时，确定储水箱的进水流量L1为出水管的出水总流量L的0.5*(m-2)/8倍，其中，超温温差m为最小温差＜m＜最大温差；当所述出水管温度Tmax与预设的目标温度Ts的差值大于等于最大温差时，确定储水箱的进水流量L1为流入出水管的出水总流量L的0.5倍。
10.根据权利要求9所述的一种燃气热水器的控制方法，其特征在于，所述根据温控仓水温的计算公式确定储水箱的出水流量L2，具体为，根据公式Tmax*(L3/(L2+L3))+T0*(L2/(L2+L3))＝预设的目标温度Ts确定储水箱的出水流量L2，其中Tmax为出水管温度，T0为储水箱的出水温度，L2为储水箱的出水流量，L3为出水管流入温控仓的水流量，L3＝L－L1，L为流入控温管路的出水总流量，L1为储水箱的进水流量。
11.根据权利要求8-10任意一项所述的一种燃气热水器的控制方法，其特征在于，所述控制排水泵打开，所述用水暂存管路向热水供水管路供水时，控制单元控制储水箱的水量不小于最低水量。
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