CN112923553A - 燃气热水设备及其水流量控制方法和可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃气热水设备及其水流量控制方法和可读存储介质。燃气热水设备的水流量控制方法包括：当检测到有水流形成时，根据预定的启动流量调节水流量调节阀至启动开度；并且当点火成功后根据目标流量调节水流量调节阀至目标开度。通过这种方式，在设备刚启动时，通过调节流量调节阀至预定的启动开度，使设备以较小的流量供水，则即使无法达到设定的出水温度，但相比大流量的冷水输出，其给用户带来的体验要好很多。

Description

燃气热水设备及其水流量控制方法和可读存储介质

技术领域

本公开涉及燃气热水设备控制领域，尤其涉及一种燃气热水设备及其水流量控制方法和可读存储介质。

背景技术

燃气热水设备通常包括燃气热水器和燃气锅炉。其中，燃气热水器用于饮用、洗浴等生活热水的供应需求；而燃气锅炉除了可用于提供生活热水外，还可与安装在室内的散热器连通来提供中央供暖的功能。目前的燃气热水设备启动时，在点火燃烧前会有个前清扫阶段，就是风机会先高速运转一段时间，用于将设备内少量泄露的燃气预先排出。在此期间，由于设备输出的水并未被加热，显然会影响用户的体验。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种燃气热水设备及其水流量控制方法和可读存储介质。

本公开实施例的第一方面提供一种燃气热水设备的水流量控制方法，其中，燃气热水设备包括水流量传感器、水流量调节阀、和控制器。该方法包括：当检测到有水流形成时，根据预定的启动流量调节水流量调节阀至启动开度；并且当点火成功后根据目标流量调节水流量调节阀至目标开度。

在一些实施例中，水流量调节阀的启动开度小于目标开度。

在一些实施例中，当检测到水流消失时，调节水流量调节阀至等待开度。

在一些实施例中，水流量调节阀的等待开度相比目标开度更接近于启动开度。

在一些实施例中，根据目标流量调节水流量调节阀至目标开度包括，将当前水流量和目标水流量作为输入值，根据PID算法确定水流量调节阀的开度。

本公开实施例的第二方面提供一种燃气热水设备，该燃气热水设备包括水流量传感器、水流量调节阀、和控制器。其中，控制器被配置为，当通过水流量传感器检测到有水流形成时，根据预定的启动流量调节水流量调节阀至启动开度；并且当点火成功后根据目标流量调节水流量调节阀至目标开度。

在一些实施例中，水流量调节阀的启动开度小于目标开度。

在一些实施例中，控制器还被配置为，当通过水流量传感器检测到水流消失时，调节水流量调节阀至等待开度；其中，水流量调节阀的等待开度相比目标开度更接近于启动开度。

在一些实施例中，控制器包括PID控制单元；控制器根据目标流量调节水流量调节阀至目标开度包括，将当前水流量和目标水流量输入PID控制单元，PID控制单元根据输入值确定水流量调节阀的开度。

在一些实施例中，燃气热水设备包括水量伺服器，上述水流量传感器和水流量调节阀构成水量伺服器的部分。

本公开实施例的第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有指令，该等指令被处理器执行时实现上述的方法。

本公开的一个或多个实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：在设备刚启动时，通过调节流量调节阀至预定的启动开度，使设备以较小的流量供水，则即使无法达到设定的出水温度，但相比大流量的冷水输出(大多数情形下)，其给用户带来的体验要好很多。此外，通过在关水后将水流量调节阀调节至预定的等待开度，可在设备再次启动时，使流量调节阀能迅速地调整至启动开度。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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他的附图。

图1是本公开的一实施例中燃气热水设备的原理框图；

图2是图1所示的燃气热水设备的控制器的原理框图；

图3是图2所示的控制器在燃气热水设备启动时执行水流量控制方法的流程图；

图4与图2所示的控制器在燃气热水设备关水后控制水流量调节阀工作的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图对所示的各实施例进行详细描述。但这些实施例并不代表与本公开相一致的所有实施例，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在所附权利要求书所请求的保护范围内。

燃气热水设备是以可燃气体为燃料，如天燃气、城市煤气、液化气、沼气等，通过燃烧可燃气体来提供热量以满足用户的生活需求，例如，提供生活热水的燃气热水器、或可同时提供生活热水和供暖需求的燃气锅炉等。

如图1所示，燃气热水设备100包括壳体10，收容在壳体10中燃烧器组件、热交换器13、以及排烟装置14等。壳体10可由若干面板拼接而成，以在其内形成收容空间以容纳各部件。壳体10底部延伸出进水管111、出水管112、和燃气供应管路113。

燃烧器组件通常包括分气架(未图示)和燃烧器12。一气阀15设置在燃气供应管路113上，该气阀15可以是一电可控阀门，用于连通或断开供气通道以及控制进入分气架的燃气供应量。在一些实施例中，燃烧器12包括沿纵向并排布置的若干燃烧单元。每一燃烧单元呈扁平板状，其通常被直立地固定在燃烧器框架中，其下部设有进气口，顶部设有若干火孔，以及连通进气口和若干火孔的燃气-空气混合通道。经由气阀15的燃气通过分气架的分配进入每一燃烧单元的进气口，并和同时进入的一次空气在燃气-空气混合通道内混合、并传递给位于火排片顶部的火孔以供燃烧并生成炙热的烟气。燃烧器组件还包括用于点燃燃气与空气混合物的点火装置121、和用于检测火焰是否存在的火焰检测装置122。在一些实施例中，点火装置121包括延伸位于燃烧单元的火孔上方的一对点火电极。火焰检测装置122包括延伸位于燃烧单元的火孔上方的一火焰检测电极。

燃烧器12燃烧产生的热量通过热交换器13。热交换器13通常设置在燃烧器12的上方。在一些实施例中，热交换器可采用翅片管式热交换器，即热交换器壳体内设置有多个翅片，一热交换水管迂回地穿过这些翅片，其两头分别与位于水流方向的上游的进水管111和位于水流方向的下游的出水管112连通。燃气-空气混合物燃烧产生的热量被翅片所吸收，并进一步传递给流经热交换水管中的水，加热后的水通过出水管112传递给生活用水的水管，从而为用户提供饮用、洗浴等生活用水。

在一些实施例中，风机16可设置在燃烧器12下方以驱动空气流动，从而提供燃烧所需的空气，并促使燃烧产生的烟气被排烟装置14的集烟罩收集，进而通过与集烟罩连接的排烟管路(未图示)而被排出。一进水温度检测元件181设置在进水管111处(如进水管外壁上)，一出水温度检测元件182设置在出水管112处(如出水管外壁上)。温度检测元件可以是热敏电阻，如正温度系数热敏电阻(Positive Temperature Coefficient，PTC)，在一些实施例中，温度检测元件也可以是负温度系数(Negative Temperature Coefficient，NTC)温度传感器。一流量检测装置183设置在水路中以用于检测水流量。在一些实施例中，该流量检测装置可以安装在进水管111处以用于检测进水流量，其可以包括带有磁铁的转子组件和霍尔元件，当有水流通过该检测装置183时，转子组件被带着转动，从而利用霍尔元件的霍尔效应来测量磁性物理量。

一水流量调节阀184设置在水路中以用于控制水路中的水流量大小。该水流量调节阀184可以是电驱动阀门，如由电机驱动阀芯组件，以调节阀门出水口的水流量大小。优选地，该电机可以是步进电机，以实现对水流量的精细调节。在一些实施方式中，流量检测装置183和水流量调节阀184可以集成在一起，即构成一水量伺服器。本领域技术人员所熟知的是，该水量伺服器通常包括阀体、水流转子组件、霍尔传感器、阀芯组件和电机等。当有水流经过时，磁性水流转子转动，霍尔传感器感应到并将电流信号传递给控制器17，控制器17根据然后通知电机驱动阀芯组件以调节阀体出水口的水量大小。

控制器17设置在壳体10内以用于检测和控制燃气热水设备内各电路器件的工作。在一些实施例中，控制器17可以是包含处理器和存储器、以及若干电子元件按照一定布线方式连接而成的控制电路。处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、或其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器。本实施例中，处理器是燃气热水设备的控制中心，其利用各种接口和线路连接设备的各个部分。例如，控制器17与点火装置121、火焰检测装置122、气阀15、风机16、进水和出水温度检测元件181、182、流量检测装置183、水流量调节阀184等有线电性连接或无线通信。

存储器可用于存储在上述处理器上操作的任何应用程序或方法的指令、以及各种类型的数据。上述处理器通过运行或执行存储在存储器内的程序或指令，以及调用存储在存储器内的数据，来实现燃气热水设备的各种功能。存储器可以包含任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合，如静态随机存储器(SRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、可编程只读存储器(PROM)、只读存储器(PROM)、磁存储器、快闪存储器、固态存储器、磁盘或光盘等。

参照图2所示的控制器的一种实施例。本实施例中，控制器17包含目标流量计算单元171和PID控制单元172。上述一个或多个单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述这些计算机程序在处理器中的执行过程。以下配合图3所示的一实施例中燃气热水设备启动时水流量控制方法的各步骤，来描述控制器17中的处理器执行这些计算机程序时实现包含上述单元的各功能。

步骤201：设备处于待机状态，当管路中有水流动时，流量检测装置183检测到水流并将电信号传递给控制器17。控制器17判断水流量是否达到一定流量阈值，并当达到时，进入下一步骤。

步骤202：控制器17根据预定的启动流量调节水流量调节阀184以限制水路中的水流量。例如，控制器17向水流量调节阀184的步进电机施加脉冲信号，以驱动阀芯组件移动到预定位置，从而使阀体的出水口开度达到和预定启动流量对应的一启动开度。

步骤203：控制器17通过点火装置121点燃空气与燃气混合物，并通过火焰检测装置122判断是否成功点火。

步骤204：点火成功后，控制器17计算目标水流量G。

水流量G可依据公式G＝Q/(c×(Ts-Ti))计算获得。其中Q可以是最大热负荷，c为水的比热容，Ts为设定出水温度、Ti为进水温度。

步骤205：根据目标流量G调节水流量调节阀至目标开度。

控制器根据计算得到的目标水流量、以及实时采集的当前水流量，不断调节水流量阀的开度，使其最终达到与目标水流量G对应的目标开度。该等控制过程可以是开环的，也可以是闭环的。在如图2所示的采用PID(Proportional Integral Derivative，比例积分微分)控制的实施例中，将目标水流量和当前水流量作为输入值，PID控制单元根据输入值确定水流量调节阀的开度，从而，通过闭环控制最终将水流量调节阀的开度调整至目标开度。在一些实施例中，如果水流量调节阀达到全开时的水流量仍然无法达到所计算的目标水流量，则此时的全开开度即为目标开度。

在大多数的生活热水使用场景中，水流量调节阀的启动开度小于目标开度。因此，在设备刚启动时，通过调节流量调节阀至预定的启动开度，使设备以较小的流量供水，则即使无法达到设定的出水温度，但相比大流量的冷水输出(大多数情形下)，其给用户带来的体验要好很多。

图4所示的是在一些实施例中，在燃气热水设备关水后控制器对水流量调节阀的控制。

步骤301：用户在生活热水使用时关闭出水龙头，此时，水流量传感器检测到水流消失。例如，当检测到当前采样周期无水流，而前一采样周期有水流时，控制器执行下一步骤。

步骤302：控制器17调整水流量调节阀184的出口开度至一预定的等待开度。该等待开度的位置非全开或全关时的位置。在一些实施例中，该等待开度相比目标开度更接近于启动开度，也就是说，水流量调节阀184可以迅速地从等待开度调整至启动开度。

设备启动至点火的间隔时间通常较短，则将水流量调节阀从关水前的目标开度调节至启动开度所需时间有可能和上述间隔时间差不多或更久，这就意味着，有可能设备再次启动时(如短暂地关水后)水流量调节阀还未调整至启动开度、即已完成点火，如此就可能无法实现设备启动时输出较小的水流量。为此，通过在关水后将水流量调节阀调节至预定的等待开度，可在设备再次启动时，使流量调节阀能迅速地调整至启动开度。

上述公开实施例的方法中的全部或部分步骤，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，该计算机程序包括计算机程序代码，该等代码可以是源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。可读存储介质可以包含任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合，如静态随机存储器(SRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、可编程只读存储器(PROM)、只读存储器(PROM)、磁存储器、快闪存储器、固态存储器、磁盘或光盘等。

应当理解，上述公开中所披露的方法和装置，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，如控制器中单元的划分，仅为一种逻辑功能的划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元可以结合或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，上述所讨论的部件、元器件、单元相互之间的连接可以是电性、机械、或其他连接形式；可以是直接连接，也可以是通过一些接口等的间接连接；可以是有线连接，也可以是无线通信。

此外，上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元；可以根据实际需要选择其中的部分或者全部单元来实现公开实施例方案的目的。另外，上述各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (11)

1.一种燃气热水设备的水流量控制方法，其中，燃气热水设备包括水流量传感器、水流量调节阀、和控制器；其特征在于：该方法包括

当检测到有水流形成时，根据预定的启动流量调节水流量调节阀至启动开度；并且

当点火成功后根据目标流量调节水流量调节阀至目标开度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述水流量调节阀的启动开度小于目标开度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当检测到水流消失时，调节水流量调节阀至等待开度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述水流量调节阀的等待开度相比目标开度更接近于启动开度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述根据目标流量调节水流量调节阀至目标开度包括，将当前水流量和目标水流量作为输入值，根据PID算法确定水流量调节阀的开度。

6.一种燃气热水设备，其特征在于：该燃气热水设备包括水流量传感器、水流量调节阀、和控制器；其中，所述控制器被配置为

当通过水流量传感器检测到有水流形成时，根据预定的启动流量调节水流量调节阀至启动开度；并且

当点火成功后根据目标流量调节水流量调节阀至目标开度。

7.根据权利要求6所述的燃气热水设备，其特征在于：所述水流量调节阀的启动开度小于目标开度。

8.根据权利要求6或7所述的燃气热水设备，其特征在于：所述控制器还被配置为，当通过水流量传感器检测到水流消失时，调节水流量调节阀至等待开度；其中，所述水流量调节阀的等待开度相比目标开度更接近于启动开度。

9.根据权利要求8所述的燃气热水设备，其特征在于：所述控制器包括PID控制单元；控制器根据目标流量调节水流量调节阀至目标开度包括，将当前水流量和目标水流量输入PID控制单元，PID控制单元根据输入值确定水流量调节阀的开度。

10.根据权利要求6所述的燃气热水设备，其特征在于：该燃气热水设备包括水量伺服器，所述水流量传感器和水流量调节阀构成水量伺服器的部分。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有指令，其特征在于：所述指令被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。

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