CN112728766A - 储水型热水器、控制器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及热水器技术领域，具体涉及一种储水型热水器、控制器及其控制方法。储水型热水器控制方法，包括以下步骤：在用水状态下，获取热水温度下降速率，并根据热水温度下降速率与基础速率的关系，动态调整机组启动加热运转的时间点；其中，当热水温度下降速率超出基础速率时，即刻机组启动加热运转；当热水温度下降速率未超出基础速率时，待水温下降值达到预设值后机组启动加热运转。本发明的目的在于提供在用水状态下，动态调整机组启动加热运转时间点的储水型热水器控制方法，该控制方法可提前控制机组启动加热运转，降低热水使用量不足的风险。

Description

储水型热水器、控制器及其控制方法
技术领域
本发明涉及热水器技术领域，具体涉及一种储水型热水器、控制器及其控制方法。
背景技术
现有储水型热泵热水器能够按照用户所设定的热水温度自动运转。当热水温度达到目标值时，控制机组停止加热运转；待水温下降值达到预设值时控制机组启动加热运转。常规储水型热泵热水器，机组水温下降值恒定，当短时间内热水使用量较大时，若机组仍然按照预设的水温下降值控制机组启动时间，则可能存在机组启动时间滞后、热水不足的风险。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种用水状态下，动态调整机组启动加热运转时间点的储水型热水器控制方法，该控制方法可提前控制机组启动加热运转，降低热水使用量不足的风险。
本发明的目的之二在于提供一种执行上述控制方法的控制器。
本发明的目的之三在于提供一种具有上述控制器的储水型热水器。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
储水型热水器控制方法，包括以下步骤：在用水状态下，获取热水温度下降速率，并根据热水温度下降速率与基础速率的关系，动态调整机组启动加热运转的时间点；其中，当热水温度下降速率超出基础速率时，即刻机组启动加热运转；当热水温度下降速率未超出基础速率时，待水温下降值达到预设值后机组启动加热运转。
进一步地，所述的获取热水温度下降速率的具体步骤为：统计用水时间t以及获取热水温度T；
根据初始时刻热水温度与当前时刻热水温度的差值△T与用水时间t的比值计算出热水温度下降速率α。
进一步地，所述的用水时间根据连续用水状态或者非连续用水状态分别执行不同的统计方式。
进一步地，当连续两次使用热水过程中，停止使用热水的时间间隔t停未超出预设的时间间隔参数d时，判断为连续用水状态，并对热水使用时间进行累计；当停止使用热水的时间间隔t停超出预设的时间间隔参数d时，判断为非连续用水状态，清空前期所统计的用水时间t。
进一步地，所述控制方法还包括非用水状态下的具体步骤：获取热水温度T以及设定目标水温T目；判断热水温度T是否达到目标水温T目，若是，则控制机组不进行加热运转，反之，则控制机组启动加热运转；当机组不进行加热运转时，判断水温下降值是否达到预设值，若是，则控制机组启动加热运转，若否，则维持机组不进行加热运转。
进一步地，用水状态下机组启动加热运转的水温下降值c小于非用水状态下机组启动加热运转的水温下降值a。
进一步地，机组由非用水状态切换至用水状态之前还包括步骤：清空前期所统计的用水时间。
进一步地，所述用水时间t通过布设于热水器储水箱进水口或者出水口的水量检测器获取；所述热水温度T通过靠近热水器储水箱出水口布设的温度传感器获取。
控制器，包括处理器和存储器，所述存储器用于储存计算机程序，所述处理器用于运行所述计算机程序，其中，所述计算机程序运行时执行上述的控制方法中的步骤。
储水型热水器，包括储水箱，还包括冷媒管路依次连接的压缩机、四通阀、水侧换热器、节流机构及风侧换热器，以及如上述的控制器，所述储水箱进水口61或者出水口62布设有用于检测瞬时水流量以及统计特定时间内的总水流量的水量检测器63，靠近储水箱出水口62还布设有用于检测热水温度的温度传感器64，所述压缩机1、水量检测器63、及温度传感器64均与所述控制器电性连接。
本申请提出的储水型热水器控制方法相较于现有技术的益处在于：用水状态下，热水器能够根据用户实际使用热水的情况，动态调整机组启动加热运转的时间点。当用户短时间内使用较多热水时，热水温度下降较少数值时控制机组启动加热运转，能够有效避免因为用户短时间内使用过多热水而造成无热水可用的情况出现；当用户短时间内使用热水较少时，热水温度下降较多数值时才控制机组启动加热运转，能够避免在热水温度较高时执行加热运转而造成机组加热能效降低，同时又能够有效避免因为用户连续使用热水而造成无足够热水可用的情况出现。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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它的附图。
图1为本发明实施例所述的储水型热水器的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的储水型热水器的控制逻辑图。
其中，热水器100，压缩机1，四通阀2，风侧换热器3，节流机构4，水侧换热器5，储水箱6，控制器7，进水口61，出水口62，水量检测器63，温度传感器64。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，为本发明实施例所述的储水型热水器的结构示意图，所述储水型热水器100包括储水箱6，控制器7，以及冷媒管路依次连接的压缩机1、四通阀2、水侧换热器5、节流机构4及风侧换热器3，所述储水箱6上布置有进水口61与出水口62。为了动态获取机组各部位的参数数值，需要设置各类传感元件，本发明包括了布设于所述进水口61或者出水口62上的水量检测器63以及邻设于储水箱出水口62布设的温度传感器64，所述压缩机1、水量检测器63、及温度传感器64均与所述控制器电性连接。其中，所述水量检测器63能够检测进水口61或出水口62中的瞬时水流量，并能够统计一段时间内通过进水口61或出水口62中的总水流量，并将检测到的水流量信息反馈给控制器7；所述温度传感器64能够将检测到的水温信息反馈给控制器7；所述控制器7能够根据水量检测器63、温度传感器64所反馈的信息控制机组启动加热运转的时间点。
需要说明的是，所述四通阀2为机组进行制冷与制热转换所需，通常的，所述四通阀2选取电磁阀；当机组启动加热运转时，所述水侧换热器5既可通过直接放热方式（冷媒直接与储水箱6中的水进行换热），也可通过间接放热方式（例如采用板式换热器，冷媒在板式换热器中向中间载热介质直接放热，中间载热介质再向储水箱6中的水放热），从而实现制热水的目的；所述风侧换热器用于与外界空气换热，从而吸收空气中的热能。
具体的，所述控制器7包括处理器和存储器，所述存储器用于储存计算机程序，所述处理器用于运行所述计算机程序，以实现如下所述的储水型热水器控制方法。
请参阅图2，为本发明实施例所述的储水型热水器的控制逻辑图，对于本发明的储水型热水器控制方法详细说明如下：
在S0节点进入控制程序，然后进入到步骤S1。在步骤S1中，热水器获取用户所设定的目标水温T目，然后进入到步骤S2。在步骤S2中，热水器对储水箱6中的水温是否达到步骤S1中的目标水温进行判断，若水温达到S1中的目标水温T目，则进入步骤S3，否则进入步骤S15。在步骤S3中，清空前期所统计的用水时间t，然后进入到步骤S4。在步骤S4中，热水器被设定为不进行加热运转的状态，然后进入到步骤S5。在步骤S5中，热水器通过布置在储水箱6上的水量检测器63来检测进水口61或出水口62中的水流量，当瞬时水流量为零时判断用户未使用热水，否则判断为用户正在使用热水，当用户正在使用热水时进入到步骤S6，否则进入步骤S16。在步骤S6中，热水器对连续两次使用热水过程中停止使用热水的时间间隔t停进行判断，若t停≤d，则进入步骤S7，否则进入步骤S17。在步骤S17中，清空前期所统计的用水时间t。在步骤S7中，热水器开始统计用户用水时间t及储水箱中热水温度T，然后进入到步骤S8。在步骤S8中热水器根据步骤S7中所收集到的用户用水时间t及储水箱中热水温度T的数据计算热水温度下降值△T（初始时刻热水温度与当前时刻热水温度的差值），进而计算出热水温度下降速率α（热水温度下降值△T÷用水时间t），然后进入到步骤S9。在步骤S9中热水器对步骤S8中所计算出的热水温度下降速率α是否大于控制程序中所预设的基础速率b，若检测到的热水温度下降速率α未超出控制程序中预设的基础速率b，则进入步骤S10，否则进入步骤S12。在步骤S10中，热水器对储水箱6中的水温下降值是否达到预设值c进行判断，若水温下降值未达到c℃，则进入步骤S11，否则进入步骤S12。在步骤S11中，热水器对用户是否停止用水进行判断，若用户停止用水，则进入步骤S4，否则进入步骤S7。在步骤S12中，控制器控制机组启动加热运转，然后进入到步骤S14。在步骤S14中，热水器对储水箱中的热水温度是否达到步骤S1中用户所设定的目标水温进行判断，若水温达到步骤S1中的目标水温，则进入到步骤S13，否则进入步骤S12。在步骤S13中，热水器对用户是否停止用水进行判断，若用户停止用水，则进入步骤S4，否则进入步骤S7。在步骤S15中，机组启动加热运转。在步骤S16中，热水器对储水箱内的水温下降值是否达到a℃进行判断，若水温下降值达到a℃，则进入步骤S15，否则进入步骤S4。
需要说明的是，该实施方式中的机组参数a，b，c，d为用户预先设定参数，可根据系统差异，经实验确定具体数值，确保所述控制方法快速、准确、稳定的执行。
此外，在机组处于用水状态下与非用水状态下可独立设置不同的水温下降值以在水温下降一定数值后控制机组启动加热运转，作为优选的，用水状态下机组启动加热运转的水温下降值c小于非用水状态下机组启动加热运转的水温下降值a，从而维持热水器以足够热水供应的状态，避免水温下降值超出储水箱内热水自然冷却的水温下降值而导致的热水温度难以匹配用户实际需求的问题。
本发明实现上述控制步骤具有如下突出的有益效果：
其一、在用水状态下，本发明的热水器能够根据用户实际使用热水的情况，动态调整机组启动加热运转的时间点。当用户短时间内使用较多热水时，热水温度下降较少数值时控制机组启动加热运转，能够有效避免因为用户短时间内使用过多热水而造成无热水可用的情况出现；当用户短时间内使用热水较少时，热水温度下降较多数值时才控制机组启动加热运转，能够避免在热水温度较高时执行加热运转而造成机组加热能效降低，同时又能够有效避免因为用户连续使用热水而造成无足够热水可用的情况出现。
其二、通过初始时刻热水温度与当前时刻热水温度的差值△T与用水时间t的比值计算出热水温度下降速率α，以反映用户实际使用热水的情况，均值可以准确衡量用户实际用水量，从而区别用户使用水量的多寡动态调整机组启动加热运转的时间点。
其三、能够根据用户使用热水的情况判断用户为连续用水状态或非连续用水状态，具体的，当连续两次使用热水过程中，停止使用热水的时间间隔t停未超出预设的时间间隔参数d时，判断为连续用水状态，并对热水使用时间进行累计；当停止使用热水的时间间隔t停超出预设的时间间隔参数d时，判断为非连续用水状态，清空前期所统计的用水时间t，该实施方式极大的平衡了加热效率与维持储水箱中具有较多可用热水。
其四、本发明所涉及的热泵热水器，当用户未使用热水时，热水器根据程序所预设的保温程序，当水箱中水温下降a℃后自动启动加热运转，水温加热至用户所预设的温度值时自动停止加热运转。使得储水箱中水温维持动态平衡。
需要说明的是，本发明的储水型热水器控制方法并不局限于上述的热泵热水器形式，还同样适用于储水型电热水器。
在本发明的描述中，“控制器”、“处理器”等可以包括硬件、软件或者两者的组合。一个模块可以包括硬件电路，各种合适的感应器，通信端口，存储器，也可以包括软件部分，比如程序代码，也可以是软件和硬件的组合。处理器可以是中央处理器、微处理器、图像处理器、数字信号处理器或者其他任何合适的处理器。处理器具有数据和/或信号处理功能。处理器可以以软件方式实现、硬件方式实现或者二者结合方式实现。控制器对应的物理器件可以是处理器本身，或者处理器中软件的一部分，硬件的一部分，或者软件和硬件结合的一部分。
需要指出的是，尽管上述控制方法中将各个步骤按照特定的先后顺序进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本发明的效果，不同的步骤之间并非必须按照这样的顺序执行，其可以同时(并行)执行或以其他顺序执行，这些变化都在本发明的保护范围之内。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.储水型热水器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
在用水状态下，获取热水温度下降速率，并根据热水温度下降速率与基础速率的关系，动态调整机组启动加热运转的时间点；
其中，当热水温度下降速率超出基础速率时，即刻机组启动加热运转；
当热水温度下降速率未超出基础速率时，待水温下降值达到预设值后机组启动加热运转。
2.根据权利要求1所述的储水型热水器控制方法，其特征在于，所述的获取热水温度下降速率的具体步骤为：
统计用水时间t以及获取热水温度T；
根据初始时刻热水温度与当前时刻热水温度的差值△T与用水时间t的比值计算出热水温度下降速率α。
3.根据权利要求2所述的储水型热水器控制方法，其特征在于，所述的用水时间根据连续用水状态或者非连续用水状态分别执行不同的统计方式。
4.根据权利要求3所述的储水型热水器控制方法，其特征在于，当连续两次使用热水过程中，停止使用热水的时间间隔t停未超出预设的时间间隔参数d时，判断为连续用水状态，并对热水使用时间进行累计；当停止使用热水的时间间隔t停超出预设的时间间隔参数d时，判断为非连续用水状态，清空前期所统计的用水时间t。
5.根据权利要求1所述的储水型热水器控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括非用水状态下的具体步骤：
获取热水温度T以及设定目标水温T目；
判断热水温度T是否达到目标水温T目，若是，则控制机组不进行加热运转，反之，则控制机组启动加热运转；
当机组不进行加热运转时，判断水温下降值是否达到预设值，若是，则控制机组启动加热运转，若否，则维持机组不进行加热运转。
6.根据权利要求5所述的储水型热水器控制方法，其特征在于，用水状态下机组启动加热运转的水温下降值c小于非用水状态下机组启动加热运转的水温下降值a。
7.根据权利要求5所述的储水型热水器控制方法，其特征在于，机组由非用水状态切换至用水状态之前还包括步骤：清空前期所统计的用水时间。
8.根据权利要求2所述的储水型热水器控制方法，其特征在于，所述用水时间t通过布设于热水器储水箱进水口（61）或者出水口（62）的水量检测器（63）获取；所述热水温度T通过靠近热水器储水箱出水口（62）布设的温度传感器（64）获取。
9.控制器，包括处理器和存储器，其特征在于，所述存储器用于储存计算机程序，所述处理器用于运行所述计算机程序，其中，所述计算机程序运行时执行权利要求1-8任意所述的控制方法中的步骤。
10.储水型热水器，包括储水箱（6），其特征在于，还包括冷媒管路依次连接的压缩机（1）、四通阀（2）、水侧换热器（5）、节流机构（4）及风侧换热器（3），以及如权利要求9所述的控制器，所述储水箱进水口（61）或者出水口（62）布设有用于检测瞬时水流量以及统计特定时间内的总水流量的水量检测器（63），靠近储水箱出水口（62）还布设有用于检测热水温度的温度传感器（64），所述压缩机（1）、水量检测器（63）、及温度传感器（64）均与所述控制器电性连接。
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