CN112833558A - 一种储水式热水器及其控制方法 - Google Patents

一种储水式热水器及其控制方法 Download PDF

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盛保敬
陈小雷
白智锐
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    • F24H1/18—Water-storage heaters
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Abstract

本发明公开了一种储水式热水器及其控制方法，控制方法包括获取混水温度Tmix和进水温度Tin；设定混水体积Vmix；获取所述热水器的储水体积VR；基于所述混水温度Tmix、所述进水温度Tin、所述混水体积Vmix和所述储水体积VR计算所述目标温度Ttgt。本发明基于能够反映用户洗浴过程中所需的混水温度、混水体积、热水器内胆的进水温度、以及热水器本身的储水体积和热水输出率，从多参数共同影响的角度确定目标温度，使该目标温度可以满足当时当地的用户需求，并且可以节约能源，提高客户满意度，提升热水器的市场竞争力。

Description

一种储水式热水器及其控制方法
技术领域
本发明属于热水器技术领域，具体地说，涉及一种储水式热水器及其控制方法。
背景技术
目前的电子式储水电热水器，其工作原理为：用户设定水加热的目标温度，热水器的控制单元控制继电器打开使加热器启动对储存在热水器内胆中的水加热，当储存在内胆中的水的温度达到目标温度时，控制单元控制继电器的开闭对内胆中的水保温。当用户用水时，热水器的内胆底部进自来水，内胆中原有的热水靠自来水压力，从上部压出热水。由于热水密度小，被加热后总是浮在内胆上部，冷水从底部进入后热水挤压受到挤压，从内胆上部的出水管开口挤入，所以致使热水被挤入出水管，从出水口喷头出来供用户使用。
现有技术中，当目标温度设定完成以后，在用户使用过程中，热水器会一直按照设定好的目标温度加热，但是，用户设定目标温度的经验性较强，会造成设定的目标温度过高或过低的问题。
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，提供一种储水式热水器的控制方法，旨在可以根据混水温度以及进水温度自动匹配目标温度，使该目标温度可以满足当时当地的用户需求，并且可以节约能源，提高客户满意度，提升热水器的市场竞争力。
本发明的另外一个目的是提供一种储水式热水器，用于实施上述的控制方法。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
一种储水式热水器的控制方法，包括
获取混水温度Tmix和进水温度Tin；
基于所述混水温度Tmix和所述进水温度Tin计算加热水的目标温度Ttgt。
进一步的，设定混水体积Vmix；
获取所述热水器的储水体积VR；
基于所述混水温度Tmix、所述进水温度Tin、所述混水体积Vmix和所述储水体积VR计算所述目标温度Ttgt。
进一步的，根据公式一计算所述目标温度Ttgt；
公式一如下：
Figure BDA0002811186260000021
其中，μ表示所述热水器的热水输出率；
Δ的取值范围为4.9-5.1。
进一步的，根据公式二计算所述目标温度Ttgt；
公式二如下：
Figure BDA0002811186260000022
其中，μ表示所述热水器的热水输出率；
K的取值范围为1.15-1.25。
进一步的，获取混水温度Tmix包括根据室外温度自动识别混水温度Tmix，所述室外温度为获取混水温度Tmix时所述热水器所处地区前24小时的平均气度；
优选的，当室外温度＜9℃，则所述混水温度Tmix取41℃；
当9℃≤室外温度≤25℃，则所述混水温度Tmix取40℃；
当室外温度＞25℃则所述混水温度Tmix取39℃。
进一步的，通过与所述热水器通信连接的智能终端获取所述室外温度。
进一步的，获取进水温度Tin包括根据进水温度传感器获得进水温度Tin；
优选的，当根据进水温度传感器获得进水温度Tin不在[0,40]的范围内时，通过与所述热水器通信连接的智能终端从服务器端获取所述进水温度Tin。
进一步的，当热水器按照所述目标温度加热时，判断所述混水温度Tmix和/或所述进水温度Tin和/或混水体积Vmix是否有更新，若是，则按照更新后的数据重新计算所述目标温度Ttgt，并按照重新计算后的目标温度加热；
当热水器处于保温状态时，判断所述混水温度Tmix和/或所述进水温度Tin和/或混水体积Vmix是否有更新，若是，则按照更新后的数据重新计算所述目标温度，判断更新后的目标温度是否高于原目标温度，若是，启动加热，若否，判断更新后的目标温度是否高于当前水温，若是，保持待机，当下一次启动加热时以更新后的目标温度加热，若否，以更新后的目标温度启动加热。
进一步的，还包括
判断计算获得的目标温度Ttgt是否低于45℃，若是，所述目标温度Ttgt取45℃；
判断计算获得的目标温度Ttgt是否高于75℃，若是，所述目标温度Ttgt取75℃。
一种储水式热水器，采用如上所述的控制方法。
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、本发明使用户使用热水器时，不必根据自己的经验设定目标温度，而是由热水器的控制单元根据混水温度和进水温度自动计算匹配一目标温度，使该目标温度更能符合用户实际需要的目标温度。
2、本发明示出的公式一或者公式二计算获得的目标温度，能够反映用户洗浴过程中所需的混水温度、混水体积、热水器内胆的进水温度、以及热水器本身的储水体积和热水输出率，从多参数共同影响的角度确定目标温度，使该目标温度可以满足当时当地的用户需求，并且可以节约能源，提高客户满意度，提升热水器的市场竞争力。
3、本发明从储水式热水器的特殊结构出发，将进水温度这个参数也纳入计算目标温度时需考虑的范围内，使目标温度更加精确。
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是本发明储水式热水器的控制方法的示意图；
图2是本发明储水式热水器的示意图；
图中：1、内胆；2、保温层；3、进水口；4、出水口；5、控制单元；6、控制面板；7、加热器。
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”“水平”“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和图2所示，本发明提供一种储水式热水器及其控制方法，热水器包括容纳水的内胆1，内胆1外包覆设置有保温层2，可降低内胆1内热量的散失。内胆1内设有用于加热水的加热器7，加热器7与控制单元5连接。还包括用于控制加热器7导通/截止的继电器等。内胆1的底部设有进水口3，上部设有出水口4。
如图1所示，储水式热水器的控制方法包括以下步骤：
获取混水温度Tmix和进水温度Tin；
基于所述混水温度Tmix和所述进水温度Tin计算加热水的目标温度Ttgt。
详细的，当用户使用热水器时，不必根据自己的经验设定目标温度，而是由热水器的控制单元5根据混水温度和进水温度自动计算匹配一目标温度，使该目标温度更能符合用户实际需要的目标温度。
进一步的方案中，加热水的目标温度往往不仅与混水温度和进水温度有关，还与混水体积和热水器本身的出水体积有关。
因此，本发明在计算目标温度时还应获取混水体积和热水器的储水体积，基于所述混水温度Tmix、所述进水温度Tin、所述混水体积Vmix和所述储水体积VR计算所述目标温度Ttgt。
上述方案中，混水体积可根据洗浴的人数确定，用户在启动热水器时，即可设定洗浴的人数，控制单元5会根据洗浴人数自动匹配一混水体积。可以理解的是，混水体积与热水器的规格有关，不同型号的热水器其混水体积会有不同，而热水器的储水体积确实固定的。
当热水器的控制单元5获取到上述各参数后，即可基于上述各参数计算目标温度，以供控制单元5控制继电器的开闭使加热器7按照目标温度所需的热负荷加热水。
在本发明的一些实施例中，根据公式一计算所述目标温度Ttgt；
公式一如下：
Figure BDA0002811186260000061
其中，μ表示所述热水器的热水输出率；
Δ的取值范围为4.9-5.1，优选的，Δ为5。
上述方案中，μ为所述热水器的热水输出率，与热水器的规格有关，不同型号的热水器其热水输出率也会有不同。在热水器出厂前，技术人员会对不同型号的热水器进行测试，将混水体积以及热水输出率储存在该热水器的控制单元5中，以便控制单元5调取。
一般的，当一个人洗浴时，混水体积取80升。
而热水器的热水输出率的取值范围为0.6-0.9。
热水器的储水体积根据热水器的型号而不同，有50升、60升、80升等不同的规格。
在本发明的另外一些实施例中，与上述实施例不同的是：根据公式二计算所述目标温度Ttgt；
公式二如下：
Figure BDA0002811186260000071
其中，μ表示所述热水器的热水输出率；
K的取值范围为1.15-1.25，优选的，K为1.2。
本实施例与上述实施例中目标温度的计算公式有所不同，但是参数的获取方式以及取值基本相同。
本发明按照上述实施例中示出的公式一或者公式二计算获得的目标温度，能够反映用户洗浴过程中所需的混水温度、混水体积、热水器内胆1的进水温度、以及热水器本身的储水体积和热水输出率，从多参数共同影响的角度确定目标温度，使该目标温度可以满足当时当地的用户需求，并且可以节约能源，提高客户满意度，提升热水器的市场竞争力。
本发明的控制方法中获取混水温度Tmix可包括以下步骤：
根据室外温度自动识别混水温度Tmix，所述室外温度为获取混水温度Tmix时所述热水器所处地区前24小时的平均气度。
上述方案中，在启动热水器时，热水器的控制单元5可以要求用户输入室外的环境温度，也可以通过无线模块与智能终端连接，从智能终端获取室外的环境温度。
可以理解的是，本发明的上述实施例示出的公式中采用的是所述热水器所处地区前24小时的平均气度。
优选的，当室外温度＜9℃，则所述混水温度Tmix取41℃；
当9℃≤室外温度≤25℃，则所述混水温度Tmix取40℃；
当室外温度＞25℃则所述混水温度Tmix取39℃。
详细的，当室外温度小于9℃时，则判定为所处季节为冬季，应为用户提供略高的温度进行洗浴，因此，混水温度选择41℃。
相应的，当室外温度大于等于9℃，小于等于25℃时，则判定为春秋季节，因此，混水温度选择40℃。
当室外温度大于25℃时，则判定为夏季，因此，混水温度选择39℃。
上述方案中的混水温度采用的数值为能够满足大部分用户的温度，也可以理解为热水器的默认选择的数值，但是该数值不并是不可修改的，可根据用户实际使用过程中的体验进行修改，热水器的控制面板6中相应设置有输入模块，以供用户输入。
上述方案可实现热水器混水温度的“四季随温”模式，设置温度可以跟随室外温度、地区等参数变化而变化，满足用户在不同季节的用水需求。
本发明的控制方法中获取进水温度Tin可包括以下步骤：获取进水温度Tin包括根据进水温度传感器获得进水温度Tin。
上述方案中，由于储水式热水器的特殊结构，如图2所示，其依靠进水水压的驱动将热水从内胆1上部压出。因此，在用户洗浴的过程中，全程均有冷水继续进入内胆1，虽然由于热水的密度较冷水小而上升，但依然不可避免的会存在冷热水之间的热传导。而且，在出水的过程中是已加热的热水和刚进入的冷水进行混合后再排出。可见，进水温度对加热水的目标温度影响较大。因此，本发明将进水温度这个参数也纳入计算目标温度时需考虑的范围内，使目标温度更加精确。
详细的，由于在出水口4有出水的情况下，进水口3才会进水，显然据进水温度传感器获得进水温度并不是实时的，而是根据控制单元5记忆获得的，例如，上一次进冷水时采集到的进水温度，或者从智能终端上获得的本地的自来水温度。
一般的，控制单元5按照原先进水温度记忆逻辑进行采集，记忆进水温度传感器所测得的值，若在[0,40]范围，则记录并开启记忆模式。
若需要记忆进水温度时，进水温度传感器短路、断路或测量值不在[0,40]范围，则通过与所述热水器通信连接的智能终端从服务器端获取所述进水温度Tin。
详细的，服务器上储存有全国各地冷水计算温度一览表等信息，可根据月份、城市等条件查询。智能终端实时获取该信息，并将该信息传给热水器的控制单元5。
当然，为进一步节省热水器的成本，也可不设置进水温度采集器，仅通过与所述热水器通信连接的智能终端从服务器端获取所述进水温度。
这时，服务器下发的大数据进水温度，若在[0,40]范围，控制单位则更新进水温度的数值，进水温度等于大数据进水温度，热水器上电或计算目标温度时读取；若不在上述范围内则不更新。
可以理解的是，对于需联网获取的数据，一旦与智能终端取得连接后即更新数据，并按照更新后的数据计算目标温度。
进一步的方案中，当热水器按照所述目标温度加热时，判断所述混水温度Tmix和/或所述进水温度Tin和/或混水体积Vmix是否有更新，若是，则按照更新后的数据重新计算所述目标温度Ttgt，并按照重新计算后的目标温度加热。
当热水器处于保温状态时，判断所述混水温度Tmix和/或所述进水温度Tin和/或混水体积Vmix是否有更新，若是，则按照更新后的数据重新计算所述目标温度，判断更新后的目标温度是否高于原目标温度，若是，启动加热，若否，判断更新后的目标温度是否高于当前水温，若是，保持待机，当下一次启动加热时以更新后的目标温度加热，若否，以更新后的目标温度启动加热。
详细的，当热水器处于加热状态时，若上述各参数发生变化，则立即更新加热目标温度。
当热水器处于保温状态时，若上述参数变化使得加热水的目标温度上升，则立即更新加热水的目标温度，使热水器开始加热。若上述参数变化使得加热水的目标温度不变或下降时，若加热水的目标温度高于当前内胆1中水的温度，则待下一次加热开始时再更新目标温度。若小于等于当前内胆1中水的温度，可以立即更新目标温度，并使热水器开始加热。
例如，当底板上电后，控制单元5会读取室外温度和进水温度信息。如果机器连接到服务器则对收到智能终端发送来的数据，则按照表一进行判断。
若接收的数据在表一的范围内，则控制单元5按照公式一或者公式二的目标温度计算方法计算获得目标温度并设置完成目标温度；然后控制单元5会对目标温度和当前内胆1中水的温度进行判断，若内胆1中水的温度小于目标温度则打开继电器，启动加热使内胆1中水的温度等于目标温度；反之，若内胆1中水的温度高于目标温度则不启动加热，等到内胆1中水的温度低于目标温度后再启动加热。
若接收的数据不在表一范围内，则控制单元5会记忆上一次读取到的数据。若连续30天接收不到在正常范围内的数据则控制单元5按照默认设置温度65℃执行。
当底板上电后，如果智能终端与机器无法正常连接，则控制单元5按照上一次接收的数据执行。
连续30天控制单元5连接不到服务器则按照默认设置温度65℃执行。
表一：室外温度和进水温度的范围
项目 正常范围(℃)
进水温度 0～+40
室外温度 -50～+50
进一步的方案中，控制方法还包括以下步骤：
判断计算获得的目标温度Ttgt是否低于45℃，若是，所述目标温度Ttgt取45℃；
判断计算获得的目标温度Ttgt是否高于75℃，若是，所述目标温度Ttgt取75℃。
详细的，根据公式一或公式二计算的目标温度的结果四舍五入取整，若低于45℃则取45℃，若高于75℃则取75℃。
上述方案中，设置了目标温度的最低值和最高值，可消除由于极端数据引起的不合理数据，确保用户的使用体验。
本发明提供的储水式热水器，采用上述的控制方法，可以根据室外温度和进水温度等参数自动匹配目标温度，该目标温度可以满足当时当地的用户需求，并且可以节约能源，提高客户满意度，提升热水器的市场竞争力。
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 (10)

1.一种储水式热水器的控制方法，其特征在于：包括
获取混水温度Tmix和进水温度Tin；
基于所述混水温度Tmix和所述进水温度Tin计算加热水的目标温度Ttgt。
2.根据权利要求1所述的一种储水式热水器的控制方法，其特征在于：
设定混水体积Vmix；
获取所述热水器的储水体积VR；
基于所述混水温度Tmix、所述进水温度Tin、所述混水体积Vmix和所述储水体积VR计算所述目标温度Ttgt。
3.根据权利要求2所述的一种储水式热水器的控制方法，其特征在于：
根据公式一计算所述目标温度Ttgt；
公式一如下：
Figure FDA0002811186250000011
其中，μ表示所述热水器的热水输出率；
Δ的取值范围为4.9-5.1。
4.根据权利要求2所述的一种储水式热水器的控制方法，其特征在于：
根据公式二计算所述目标温度Ttgt；
公式二如下：
Figure FDA0002811186250000012
其中，μ表示所述热水器的热水输出率；
K的取值范围为1.15-1.25。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种储水式热水器的控制方法，其特征在于：
获取混水温度Tmix包括根据室外温度自动识别混水温度Tmix，所述室外温度为获取混水温度Tmix时所述热水器所处地区前24小时的平均气度；
优选的，当室外温度＜9℃，则所述混水温度Tmix取41℃；
当9℃≤室外温度≤25℃，则所述混水温度Tmix取40℃；
当室外温度＞25℃则所述混水温度Tmix取39℃。
6.根据权利要求5所述的一种储水式热水器的控制方法，其特征在于：
通过与所述热水器通信连接的智能终端获取所述室外温度。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种储水式热水器的控制方法，其特征在于：
获取进水温度Tin包括根据进水温度传感器获得进水温度Tin；
优选的，当根据进水温度传感器获得进水温度Tin不在[0,40]的范围内时，通过与所述热水器通信连接的智能终端从服务器端获取所述进水温度Tin。
8.根据权利要求5-7任一所述的一种储水式热水器的控制方法，其特征在于：
当热水器按照所述目标温度加热时，判断所述混水温度Tmix和/或所述进水温度Tin和/或混水体积Vmix是否有更新，若是，则按照更新后的数据重新计算所述目标温度Ttgt，并按照重新计算后的目标温度加热；
当热水器处于保温状态时，判断所述混水温度Tmix和/或所述进水温度Tin和/或混水体积Vmix是否有更新，若是，则按照更新后的数据重新计算所述目标温度，判断更新后的目标温度是否高于原目标温度，若是，启动加热，若否，判断更新后的目标温度是否高于当前水温，若是，保持待机，当下一次启动加热时以更新后的目标温度加热，若否，以更新后的目标温度启动加热。
9.根据权利要求1-8所述的一种储水式热水器的控制方法，其特征在于：还包括
判断计算获得的目标温度Ttgt是否低于45℃，若是，所述目标温度Ttgt取45℃；
判断计算获得的目标温度Ttgt是否高于75℃，若是，所述目标温度Ttgt取75℃。
10.一种储水式热水器，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的控制方法。
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