CN112833555B - 一种燃气热水器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气热水器及其控制方法，所述燃气热水器为分段式燃气热水器，至少包括第一火排组件和第二火排组件，还包括用于调节供气量的比例阀和用于连通或关闭进入第一火排组件和第二火排组件内的燃气的第一分段阀和第二分段阀；控制方法包括以下步骤：检测到热需求发生变化；计算因热需求变化引起的传火点负荷；控制比例阀的开度调节至与所述传火点负荷相对应的切阀点。本发明不对比例阀设定传火时固定的切阀点，而是根据热需求自动计算与热需求变化合适的相对应切阀点，使控制器控制燃烧器在不同分段模式下进行切换，切换时出水水流的温度更加恒定，同时还可节约用气。

Description

一种燃气热水器及其控制方法

技术领域

本发明属于燃气热水器技术领域，具体地说，涉及一种燃气热水器及其控制方法。

背景技术

燃气热水器的市场占有率不断提高，用户对燃气热水器的安全性和舒适性的要求不断提高。目前，燃气热水器的燃烧器大都是采用多个火排并列安装而成，热需求小时用小段数火排燃烧，热需求大时用大段数火排燃烧。

例如，一般业内分为为三分段、四分段、五分段等燃烧分段类型。当热需求不同，需要在不同的分段燃烧时，就会牵扯到传火控制问题。以三分段为例，三分段分段阀由两个继电器控制，具有三种工作模式：一段工作模式、二段工作模式和全段工作模式，三种工作模式下均对应有相应的燃烧参数。在一段工作模式下，第一继电器单独打开；在二段工作模式下，第二继电器单独打开；在全段工作模式下，第一继电器和第二继电器同时打开。其中，当热需求需要在二段或全段等工作模式下时，就牵扯到或由火排传火的问题。例如一段传二段，期间有一段时间内需要将第一火排组件和第二火排组件同时燃烧，保证第二火排组件能稳定燃烧，传火后不熄火。

现有技术中，涉及到由第一火排组件向第二火排组件传火时，在第一火排组件处于燃烧状态下，将控制燃气流量的比例阀电流调到预设的固定值位置，然后打开分段阀，控制比例阀在固定值电流状态下使第二火排组件燃烧，等待设定的时间后，关闭控制第一火排组件的分段阀，第一火排组件熄火，完成传火。

然而，由于在传火过程中时，控制燃气流量的比例阀的开度为设定的固定值，因此，不能实时给出合适的热需求输出负荷，导致传火时输出负荷不可控，进而导致恒温性能不可控，影响用户使用的舒适性。

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的控制方法，旨在传火过程中实现恒温性能全程可控，从而提高了传火时的恒温性能。

本发明的另外一个目的是提供一种燃气热水器，采用上述的燃气热水器的控制方法。

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，所述燃气热水器为分段式燃气热水器，至少包括第一火排组件和第二火排组件，还包括用于调节供气量的比例阀和用于连通或关闭进入第一火排组件和第二火排组件内的燃气的第一分段阀和第二分段阀；其特征在于：控制方法包括以下步骤：检测到热需求发生变化；计算因热需求变化引起的传火点负荷；控制比例阀的开度调节至与所述传火点负荷相对应的切阀点。

上述方案中，不对比例阀设定传火时固定的切阀点，而是根据热需求自动计算与热需求变化相对应的切阀点，使控制器控制燃烧器由一段工作模式向二段工作模式或三段工作模式切换时出水温度更加恒定，同时还可节约用气。

进一步的，所述传火点负荷通过以下方法计算获得：

(A)根据水的流量和/或温度工况变化导致的热需求变化计算理论传火点负荷；

(B)根据环境因素和/或比例阀调节误差影响因素获取偏置系数，或偏置量；

(C)计算传火点负荷，传火点负荷＝理论传火点负荷×偏置系数；或传火点负荷＝理论传火点负荷+偏置量负荷。

上述方案中，通过设置偏置系数或偏置量，使控制比例阀的控制信号调节至与所述传火点负荷相对应的切阀点时更加准确，更能反映真实的热需求变化，使水流温度更加恒定，进一步提高用户使用的舒适性。

进一步的，通过预设函数对水的流量和/或温度工况变化导致热需求变化计算获得所述理论传火点负荷。

进一步的，控制方法包括以下步骤：

S1，在第一火排组件点火正常燃烧后，判断热需求是否发生变化，若是，执行步骤S2，若否，维持当前燃烧状态；

S2，获取热需求变化引起的第一传火点负荷，控制比例阀到达第一传火点负荷相对应的第一切阀点；

S3，控制第二分段阀打开。

上述方案中，对第二分段阀在打开前的控制过程中将比例阀快速拉至第一切阀点，打开第二分段阀，进而实现恒温性能，从而提高了传火时的恒温性能。

进一步的，步骤S3之后还包括步骤S4：

S4，判断第二分段阀的打开时间是否小于预设的延时时间，若是，执行步骤S5；

S5，判断热需求是否发生变化，若是，重新获取热需求变化后的第二传火点负荷，控制比例阀到达第二传火点负荷相对应的第二切阀点，若否，控制比例阀维持在第一切阀点。

上述方案中，第二分段阀的打开后的控制过程中同样根据热需求实时调整切阀点，实现无极切阀，从而保证由一段工作模式向二段工作模式切换时全程使温度恒定，而不会出现由于热需求与固定切阀点的不匹配造成的温度波动，提高用户使用的舒适性。

进一步的，步骤S1之前还包括步骤S0：

S0，在待机状态下，判断点火水流量或出水温度是否达到设定值，若是，控制比例阀以设定比例打开、第一分段阀打开，第一火排组件燃烧。

进一步的，步骤S4中还包括若第二分段阀的打开时间达到预设的延时时间，控制第一分段阀关闭或第一分段阀延时关闭。

进一步的，步骤S4中还包括若第二分段阀的打开时间达到预设的延时时间，维持第二分段阀和第一分段阀同时打开。

一种燃气热水器，采用如上所述的一种燃气热水器的控制方法。

进一步的，所述传火点负荷与所述切阀点的对应关系储存在具有存储功能的介质上；

优选的，所述介质包括用于控制比例阀的控制器或云端。

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。

1、本发明不对比例阀设定传火时固定的切阀点，而是根据热需求自动计算与热需求变化相对应的切阀点，使控制器控制燃烧器由一段工作模式向二段工作模式或三段工作模式切换时出水水流的温度更加恒定，同时还可节约用气。

2、本发明通过设置偏置系数或偏置量负荷，使控制比例阀的控制信号调节至与所述传火点负荷相对应的切阀点时更加准确，更能反映真实的热需求变化，使水流温度更加恒定，进一步提高用户使用的舒适性。

3、本发明对第二分段阀在开阀前和开阀后的控制过程中均是将比例阀的切阀点与传火点负荷相对应，从而达到需求与输出一致，进而实现恒温性能全程可控，从而提高了传火时的恒温性能。

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结构示意图；

图2是本发明燃气热水器的控制方法的控制流程示意图；

其中，1、第一火排组件；2、第二火排组件；3、第一分段阀；4、第二分段阀；5、比例阀；6、燃气通道。

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。

如图1所示，本发明提供一种燃气热水器，为分段式燃气热水器，例如三分段、四分段或者五分段等。燃气热水器包括燃烧器和向燃烧器供入燃气的燃气通道6，所述燃烧器包括至少分别与燃气通道6连通的第一火排组件1和第二火排组件2，所述燃气通道6上设有用于调节供气量的比例阀5和用于连通或关闭进入第一火排组件1和第二火排组件2内的燃气的第一分段阀3和第二分段阀4。

如图2所示，控制方法包括以下步骤：检测到热需求发生变化；计算因热需求变化引起的传火点负荷；控制比例阀5的开度调节至与所述传火点负荷相对应的切阀点。

详细的，如图1所示，以三分段燃气热水器为例说明，当然，本发明还可应用于四分段、五分段等燃气热水器的传火过程。本发明的燃气热水器包括燃烧器和用于给燃烧器点火的点火器，其中，燃烧器包括第一火排组件1和第二火排组件2以及为第一火排组件1和第二火排组件2提供燃气的燃气通道6。燃气通道6上设有用于控制燃气通道6分别向第一火排组件1和第二火排组件2提供燃烧气体流量的比例阀5，比例阀5与第一火排组件1和第二火排组件2之间的燃气通道6上还分别设有连通或关闭进入第一火排组件1和第二火排组件2内的燃气的第一分段阀3和第二分段阀4。通常情况下，还包括用于控制比例阀5的电流值、点火器开闭、第一分段阀3和第二分段阀4通断的控制器，及与控制器连接的出水阀。控制器控制燃烧器具有三种工作模式：一段工作模式、二段工作模式和三段工作模式，且在一段工作模式下，第一分段阀3和比例阀5打开，第二分段阀4关闭，第一火排组件1处于燃烧状态；在二段工作模式下，第二分段阀4和比例阀5打开，第一分段阀3关闭，第二火排组件2处于燃烧状态；在三段工作模式下，比例阀5、第一分段阀3和第二分段阀4均打开，第一火排组件1和第二火排组件2同时处于燃烧状态。

需要指出的是，本发明的第一火排组件、第二火排组件仅表示燃气灶中已点燃的火排组件和待点燃的火排组件，由已点燃的火排组件向待点燃的火排组件传火。因此，本发明的“第一”、“第二”不能限制本发明的范围。例如，如果燃气热水器为四分段燃气热水器，当已经存在两组已点燃的火排组件，仍有两组待点燃的火排组件，那么其中一组已点燃的火排组件即为本发明的第一火排组件，而待点燃的火排组件即为本发明的第二火排组件。因此，凡存在上述表述的产品均落在本发明的保护范围内。

当燃气热水器的出水阀打开且具有热需求时，控制器控制第一分段阀3打开、比例阀5以设定比例打开，第二分段阀4关闭，点火器打开点火，此时，第一火排组件1处于燃烧状态。

当第一火排组件1处于正常燃烧状态，且燃气热水器的热需求发生变化后，控制器控制燃烧器由一段工作模式向二段工作模式或三段工作模式切换，此时，就需要由第一火排组件1向第二火排组件2传火。本发明通过计算因热需求变化引起的传火点负荷，并控制比例阀5的控制信号调节至与所述传火点负荷相对应的切阀点时，再控制第二分段阀4打开。

与现有技术相比，本发明不在传火过程对比例阀5设定传火时固定的切阀点，而是根据热需求自动计算与热需求变化相对应的切阀点，使控制器控制燃烧器由一段工作模式向二段工作模式或三段工作模式切换时出水水流的温度更加恒定，同时还可节约用气。

当然，上述方案还可应用于第二分段阀4打开后控制比例阀5的控制信号调节至与传火点负荷相对应的切阀点。使得在第二分段阀4打开后的过程中也根据热需求实时调整切阀点，实现无极切阀，从而保证由一段工作模式向二段工作模式或三段工作模式切换时也能使温度恒定，而不会出现由于热需求与固定切阀点的不匹配造成的温度波动，提高用户使用的舒适性。

进一步的，上述方案中，所述传火点负荷通过以下方法计算获得：

(A)根据水的流量变化和/或温度工况变化导致的热需求变化计算理论传火点负荷；

(B)根据环境因素和/或比例阀调节误差影响因素获取偏置系数，或偏置量负荷；

(C)计算传火点负荷，传火点负荷＝理论传火点负荷×偏置系数，或传火点负荷＝理论传火点负荷+偏置量负荷。

详细的，在实际使用过程中，热需求的变化通常是由于出水阀的出水流量发生了变化，或者，出水水流的温度发生了变化，或者这二者同时发生了变化。因此，本发明的控制器根据水的流量变化和/或温度变化就可以计算出理论上因热需求变化所需的理论传火点负荷。

但是，由于热水器使用时所在环境因素的不同或是比例阀调节时不可避免的误差等因素的影响，例如，环境因素包括冬季或夏季，南方或北方，平原或高原等，理论传火点负荷往往不能反映出因热需求变化所需的真实的传火点负荷。因此，本发明根据环境因素和/或比例阀调节误差获取一偏置系数，在理论传火点负荷的基础上乘以偏置系数，计算最终真正使用的传火热需求的传火点负荷。

或者，本发明根据环境因素和/或比例阀调节误差获取一偏置量负荷，在理论传火点负荷的基础上加上偏置量负荷，计算最终真正使用的传火热需求的传火点负荷

上述方案中，通过设置偏置系数或偏置量负荷，使控制比例阀5的控制信号调节至与所述传火点负荷相对应的切阀点时更加准确，更能反映真实的热需求变化，使水流温度更加恒定，进一步提高用户使用的舒适性。

进一步的，本发明通过调取预设在燃气热水器中的预设函数对水的流量变化和/或温度变化进行积分运算获得所述理论传火点负荷。

详细的，发明人通过大量的试验拟合得到水的流量变化和/或温度变化的关系式，将拟合得到的关系式进行积分作为预设函数储存在控制器中，以供调用。

根据前述可知，热需求的变化通常是由于出水阀的出水流量发生了变化，或者，出水水流的温度发生了变化，或者这二者同时发生了变化。因此，本发明通过对水的流量变化和/或温度变化进行积分运算，计算得到理论传火点负荷。

本本发明的一些实施例中，如图2所示，控制器通过如下步骤进行燃烧控制。

S1，在第一分段阀3打开，第一火排组件1燃烧的工作状态下，判断热需求是否发生变化，若是，执行步骤S2，若否，维持当前燃烧状态；

S2，获取热需求变化引起的第一传火点负荷，控制比例阀5到达第一传火点负荷相对应的第一切阀点；

S3，控制第二分段阀4打开。

进一步的，在上述实施例中，步骤S1中的第一火排组件1燃烧的工作状态下可由步骤S0实现，具体的：

S0，在待机状态下，判断点火水流量或出水温度是否达到设定值，若是，控制比例阀5以设定比例打开、第一分段阀3打开，第一火排组件1燃烧，若否，维持待机状态。

上述步骤是传火过程中第二分段阀4在打开前的控制过程，控制器根据出水阀的出水流量的变化或者温度的变化判断是否需要传火，若判断结果为是，则获取热需求变化引起的第一传火点负荷，控制比例阀5的控制信号调节至与所述第一传火点负荷相对应的第一切阀点时，再控制第二分段阀4打开，由第一火排组件1向第二火排组件2传火。若判断结果为否，则维持当前燃烧状态，即只有第一火排组件1燃烧。

上述方案中，对第二分段阀4在开阀前的控制过程中将比例阀5的第一切阀点与第一传火点负荷相对应，从而达到需求与输出一致，进而实现恒温性能，从而提高了传火时的恒温性能。

在本发明的另外一些实施例中，在上述方案的基础上，步骤S3之后还包括步骤S4：

S4，判断第二分段阀4的打开时间是否小于预设的延时时间，若是，执行步骤S5；

S5，判断热需求是否变化，若是，重新获取热需求变化后的第二传火点负荷，控制比例阀5打开与所述第二传火点负荷相对应的第二切阀点，若否，控制比例阀5维持以第一切阀点打开。

上述步骤是传火过程中第二分段阀4在打开后的控制过程，通常情况，由一段工作模式向二段工作模式切换的过程中，是由第一火排组件1向第二火排组件2传火后，第二火排组件2燃烧一预设时间，待燃烧稳定后，第一火排组件1熄火，仅由第二火排组件2燃烧。在这个过程中，仍然要实时判断热需求是否变化，若判断结果为是，则重新获取热需求变化后的第二传火点负荷，控制比例阀5到达第二传火点负荷相对应的第二切阀点打开，若否，控制比例阀5维持以第一切阀点打开。

上述方案中，第二分段阀4在打开后的控制过程中同样根据热需求实时调整切阀点，实现无极切阀，从而保证由一段工作模式向二段工作模式切换时全程使温度恒定，而不会出现由于热需求与固定切阀点的不匹配造成的温度波动，提高用户使用的舒适性。

进一步的，在一种实施方式中，步骤S4中还包括若第二分段阀4的打开时间达到预设的延时时间，控制第一分段阀3关闭。即变化后的热需求仅需要燃烧器执行二段工作模式即可，那么当第一火排组件1向第二火排组件2传火成功后，第一火排组件1随即熄火，或者，第一火排组件1延时一段时间后熄火。

或者，在另外一种实施方式中，步骤S4中还包括若第二电磁比例阀5的打开时间达到预设的延时时间，控制第二电磁比例阀5和第一电磁比例阀5同时打开。即变化后的热需求需要燃烧器执行三段工作模式，那么当第一火排组件1向第二火排组件2传火成功后，第一火排组件1不会熄火，而是与第二火排组件2同时处于燃烧状态。

如图1所示，本发明还提供一种燃气热水器，采用如上所述的一种燃气热水器的控制方法。

进一步的，所述传火点负荷与所述切阀点的对应关系储存在用于控制比例阀5的控制器中。

详细的，与现有技术相比，本发明不对比例阀5设定传火时固定的切阀点，而是根据热需求自动计算与热需求变化相对应的切阀点，使控制器控制燃烧器由一段工作模式向二段工作模式或三段工作模式切换时出水水流的温度更加恒定，同时还可节约用气。

因此，在第二分段阀4打开前的控制过程中，第一传火点负荷与第一切阀点相对应；在第二分段阀4打开后的控制过程中，第二传火点负荷与第二切阀点相对应。且对应关系储存在控制器中供应用时调用。

进一步的，上述方案中的第一传火点负荷与第一切阀点、第二传火点负荷与第二切阀点的对应关系也可储存在云端，燃气热水器为智能型，可通过无线网络与云端服务器连接。

进一步的，偏置系数或偏置量负荷也可存储在控制器中或云端以供调用。

综上，第一传火点负荷与第一切阀点、第二传火点负荷与第二切阀点的对应关系以及偏置系数或偏置量负荷是储存在具有存储功能的介质上。

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 (8)

1.一种燃气热水器的控制方法，所述燃气热水器为分段式燃气热水器，至少包括第一火排组件和第二火排组件，还包括用于调节供气量的比例阀和用于连通或关闭进入第一火排组件和第二火排组件内的燃气的第一分段阀和第二分段阀；其特征在于：控制方法包括以下步骤：

S1，在第一火排组件点火正常燃烧后，判断热需求是否发生变化，若是，执行步骤S2，若否，维持当前燃烧状态；

S2，获取热需求变化引起的第一传火点负荷，控制比例阀到达第一传火点负荷相对应的第一切阀点；

S3，控制第二分段阀打开；

S4，判断第二分段阀的打开时间是否小于预设的延时时间，若是，执行步骤S5；

S5，判断热需求是否发生变化，若是，重新获取热需求变化后的第二传火点负荷，控制比例阀到达第二传火点负荷相对应的第二切阀点，若否，控制比例阀维持在第一切阀点。

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：所述传火点负荷通过以下方法计算获得：

(A)根据水的流量和/或温度工况变化导致的热需求变化计算理论传火点负荷；

(B)根据环境因素和/或比例阀调节误差影响因素获取偏置系数，或偏置量负荷；

(C)计算传火点负荷，传火点负荷＝理论传火点负荷×偏置系数；或传火点负荷＝理论传火点负荷+偏置量负荷。

3.根据权利要求2所述的一种燃气热水器的控制方法，其特征在于：通过预设函数对水的流量和/或温度工况变化导致热需求变化进行计算获得所述理论传火点负荷。

4.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：步骤S1之前还包括步骤S0：

S0，在待机状态下，判断点火水流量或出水温度是否达到设定值，若是，控制比例阀以设定比例打开、第一分段阀打开，第一火排组件燃烧。

5.根据权利要求4所述的一种燃气热水器的控制方法，其特征在于：步骤S4中还包括若第二分段阀的打开时间达到预设的延时时间，控制第一分段阀关闭或第一分段阀延时关闭。

6.根据权利要求5所述的一种燃气热水器的控制方法，其特征在于：步骤S4中还包括若第二分段阀的打开时间达到预设的延时时间，维持第二分段阀和第一分段阀同时打开。

7.一种燃气热水器，其特征在于：采用如权利要求1-6任一所述的一种燃气热水器的控制方法。

8.根据权利要求7所述的一种燃气热水器，其特征在于：

所述传火点负荷与所述切阀点的对应关系储存在具有存储功能的介质上；

优选的，所述介质包括用于控制比例阀的控制器或云端。

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