CN115289692A - 一种用于燃气热水器的模式切换控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于燃气热水器的模式切换控制方法，包括以下步骤：S202:定义冷热水的流量比例系数k＝M冷：M1＝(M2‑M1)：M1，并得出此时的所述电动混水阀的步进电机的步数为N；忽略过程散热，水混合前后能量守恒则有：k＝M2*T4/T1‑T3/T1。S203：比对k与N的关系，得出所需设置的步进电机的步数。S204：将当前电动调水阀的步进电机的步数调至所需步数。S206：实时监控供热水水流量M2变化，判断供热水水流量M2是否>0；如果条件不成立，则继续返回S202继续监控并预调电动混水阀的步进电机的步数；如果条件成立，则进入S207。S207：打开旁通冷水开关阀，让冷水与热水进行混合。通过对步进电机的步数的预调，从而防止燃气热水器在高温供暖转入供热的瞬间烫伤人体。

Description

一种用于燃气热水器的模式切换控制方法

技术领域

本发明涉及到燃气热水器，特别是涉及一种用于燃气热水器的模式切换控制方法。

背景技术

燃气热水器基于其零冷水的优势，使其重新获得市场的青睐。同一申请人在先申请的专利申请号为202020718310.8的专利文件公开的一种可供暖燃气热水器，其已经实现了零冷水的功能。重要的是，其还实现了供暖模式转供热模式的快速转换。然而，基于供暖时热水温度较高，转入供热进行沐浴后，可能会因为水温过高而烫伤人。因此，在该专利文件中，设置了旁通管道，通过旁通管道的冷水进入电子混合恒温调节阀进行混合以调节合适的沐浴水温。

但是，由于该控制方法较为简洁，可能存在系统在供暖切换到供热的前期烫伤人体的情形，因而在温度的调节上有待提高。

发明内容

本发明所解决的技术问题是要提供一种用于燃气热水器的模式切换控制方法，其更加精确地调节温度，以防止系统在供暖切换到供热的前期烫伤人体。

上述技术问题通过以下技术方案进行解决：

一种用于燃气热水器的模式切换控制方法，包括燃气热水器，所述燃气热水器包括按照水流方向依序连接的热水器进水管、换热器、热水器出水管；所述热水器出水管的出水端分支连接有供暖水管和供热水水管；所述供热水水管连接有电动混水阀，所述电动混水阀通过旁通冷水管道与所述热水器进水管连通；所述旁通冷水管道设有第一温度传感器，定义其温度为T1；所述热水器进水管设有第二温度传感器，定义其温度为T2；所述热水器出水管设有第三温度传感器，定义其温度为T3；所述供热水水管设有第四温度传感器，定义其温度为T4，所述第四温度传感器连接在所述电动混水阀的出水端以用于检测卫浴水温；所述供热水水管连接有第二流量传感器，定义其水流量为供热水水流量M2；所述热水器进水管连接有第一流量传感器，定义其水流量为热水器进水流量M1；则旁通冷水管道的水流量M冷＝M2-M1。

所述一种用于燃气热水器的模式切换控制方法还包括以下步骤：

S202:定义冷热水的流量比例系数k＝M冷：M1＝(M2-M1)：M1，并得出此时的所述电动混水阀的步进电机的步数为N；忽略过程散热，水混合前后能量守恒则有：k＝M2*T4/T1-T3/T1；

S203：比对k与N的关系，得出所需设置的步进电机的步数；

S204：将当前电动调水阀的步进电机的步数调至所需步数；

S206：实时监控供热水水流量M2变化，判断供热水水流量M2是否>0；如果条件不成立，则继续返回S202继续监控并预调电动混水阀的步进电机的步数；如果条件成立，则进入S207；

S207：打开旁通冷水开关阀，让冷水与热水进行混合。

本发明所述的一种用于燃气热水器的模式切换控制方法与背景技术相比，具有的有益效果为：通过k＝M2*T4/T1-T3/T1，然后对比k与N的关系，从而实现对步进电机的步数的预调，以保证旁通冷水管道流入适量的冷水至电动混合阀，从而防止燃气热水器在高温供暖转入供热的瞬间烫伤人体。

在其中一个实施例中，所述一种用于燃气热水器的模式切换控制方法还包括位于S204和S206之间的步骤S205；所述S205为：实时监控当前参数变化，重新计算、调整步进电机的步数。

在其中一个实施例中，所述一种用于燃气热水器的模式切换控制方法还包括步骤S208：依据供热水水管的实时温度T4对电动混水阀的步进电机的步数进行微调，使供热水水管的温度T4＝用户设置的温度T设。

在其中一个实施例中，所述一种用于燃气热水器的模式切换控制方法还包括步骤S209和S210；

S209为：判断供热水水管的实时温度T4是否稳定，判断条件为T4＝T设±t℃且维持n秒以上，其中t不大于3，n取3-15之间的任意值；如果条件不成立，则继续S208；如果条件成立，则进入S210；

S210为：慢调电动混水阀的步进电机以让旁通冷水管道的流量逐渐减小，并同步调节燃烧器的燃烧负荷以保持恒温。

在其中一个实施例中，所述一种用于燃气热水器的模式切换控制方法还包括步骤S211和S212；

S211为：判定旁通冷水管道流量是否为0；如果条件不成立，则继续S210；如果条件成立，则进入S212进行正常的供热水程序；

S212为：供热水程序。

在其中一个实施例中，所述一种用于燃气热水器的模式切换控制方法还包括步骤S213：实时监控供热水水流量M2是否为0且维持i秒以上，i取3-15 之间的任意值；如果不是，则继续S212的正常的供热水程序；如果是，则转入 S201进行供暖程序。

在其中一个实施例中，所述燃气热水器的供暖水管、供暖终端、供暖回水管依序连接，所述供暖回水管通过第一三通管连接至所述热水器进水管；所述燃气热水器还包括循环水泵，所述循环水泵安装于所述热水器进水管，并位于所述第一三通管与所述换热器之间。

在其中一个实施例中，所述供暖回水管连接有第一单向阀，所述第一单向阀用于阻止热水器进水管的水流向供暖回水管；

所述供暖回水管连接有供暖开关阀；

所述旁通冷水管道连接有旁通冷水开关阀；

所述供暖终端设有散热器、散热风扇和第五温度传感器，定义其温度为T5。

在其中一个实施例中，所述燃气热水器还包括自来水管，所述自来水管的一端通过第四三通管与所述热水器进水管连通；所述自来水管的另一端通过三通混水阀连接所述供热水水管和花洒。

在其中一个实施例中，所述供热水水管与所述自来水管之间通过加设管道进行连通，所述加设管道设有第二单向阀，所述第二单向阀用于阻止自来水管的水流向所述供热水水管。

在其中一个实施例中，所述供热水水管通过第五三通管连接有零冷水回水管，所述零冷水回水管的另一端连接至所述供暖回水管，并位于所述第一单向阀的进口前；所述零冷水回水管连接有零冷水开关阀。

附图说明

图1为本发明的一种用于燃气热水器的模式切换控制方法的硬件系统的第一实施例的结构示意图；

图2为图1所示的一种用于燃气热水器的模式切换控制方法的控制流程图；

图3为本发明的一种用于燃气热水器的模式切换控制方法的硬件系统的第二实施例的结构示意图；

图4为本发明的一种用于燃气热水器的模式切换控制方法的硬件系统的第三实施例的结构示意图；

图5为图1的一种用于燃气热水器的模式切换控制方法的电机步数与两进水通道的流量关系图；

图6为图1的一种用于燃气热水器的模式切换控制方法的步进电机的步数与冷热水的流量比例系数k的关系图。

标号说明：1、燃气热水器；11、热水器本体；1101、换热器；1102、热水器进水管；1103、燃烧器；1104、第二温度传感器；1105、第一流量传感器； 1106、循环水泵；1107、第一三通管；1108、第一单向阀；1109、旁通冷水开关阀；1110、第二三通管；1111、旁通冷水管道；1112、第一温度传感器；1113、供暖回水管；1114、第三温度传感器；1115、热水器出水管；1116、第三三通管；1117、供暖水管；1118、电动混水阀；11181、步进电机；1119、第二流量传感器；1120、第四温度传感器；1121、供热水水管；1122、供暖开关阀；1123、零冷水回水管；1124、零冷水开关阀；2、供暖终端；21、散热器；22、散热风扇；23、第五温度传感器；3、花洒；4、自来水管；5、三通混水阀；6、第四三通管；7、加设管道；8、第二单向阀；9、第五三通管。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，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，可以是两个元件内部的连通。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申请中的具体含义。

第一实施例：

参见图1，本发明的一种用于燃气热水器的模式切换控制方法，包括燃气热水器1。燃气热水器1包括热水器本体11、燃烧器1103和控制器。燃气热水器 1还包括按照水流方向依序连接的热水器进水管1102、换热器1101、热水器出水管1115；热水器出水管1115的出水端通过第三三通管1116分支连接有供暖水管1117和供热水水管1121。供热水水管1121连接有电动混水阀1118(显然，电动混水阀1118至少为三通结构)，电动混水阀1118通过旁通冷水管道1111 与热水器进水管1102连通(旁通冷水管道1111具体通过第二三通管1110与热水器进水管1102进行连通)。旁通冷水管道1111设有第一温度传感器1112，定义其温度为T1；热水器进水管1102设有第二温度传感器1104，定义其温度为T2；热水器出水管1115设有第三温度传感器1114，定义其温度为T3；供热水水管1121设有第四温度传感器1120，定义其温度为T4，第四温度传感器1120 连接在电动混水阀1118的出水端以用于检测卫浴水温；供热水水管1121连接有第二流量传感器1119，定义其水流量为供热水水流量M2；热水器进水管1102 连接有第一流量传感器1105，定义其水流量为热水器进水流量M1；则旁通冷水管道1111的水流量M冷＝M2-M1。

如此，燃气热水器1在供暖模式下，热水器出水管1115的热水流向供暖水管1117即可，而在供暖模式切换为供热模式时，为防止热水高温烫伤人体，需要采用如下控制步骤：参见图2，一种用于燃气热水器的模式切换控制方法还包括以下步骤：

S202:按照用户设置供热水温度T设(即需要调节T4至等于T设)。基于用户前一次正常使用的热水量可得知M2此时的开度并以此为开度基准进行调节。定义冷热水的流量比例系数k＝M冷：M1＝(M2-M1)：M1，并得出此时的电动混水阀1118的步进电机11181的步数为N；忽略过程散热，水混合前后能量守恒则有：k＝M2*T4/T1-T3/T1。

具体依据为：基于不同系统测试所得的k的关系图有所不同，因此，先通过测试标的系统下电机步数与两进水通道的流量关系图，如图5。

然后，根据步进电机11181的步数与两进水通道的流量关系图，得出步进电机11181的步数与冷热水的流量比例系数k的关系图，如图6。

因此，根据k＝M冷：M1＝(M2-M1)：M1，步进电机11181的步数为N步，建立起冷热水的流量比例系数k与步进电机11181的步数N步之间的关系。忽略过程散热，由能量守恒定律有，水混合前后的能量相等，则有，C*M1*(T3-T1)+C* (M2-M1)*T1＝C*M2*(T4-T1)，其中C为水的比热容。整理后为k＝M2*T4/T1-T3/T1，即通过该算式即可算出k值。

S203：比对k与N的关系，得出所需设置的步进电机11181的步数；

S204：将当前电动调水阀的步进电机11181的步数调至所需步数，即以预先调节的方式先调节电动混水阀1118至适当的开度，以便于流经电动混水阀 1118后的热水的温度为合适值，即T4＝T设。

S205：实时监控当前参数变化，重新计算、调整步进电机11181的步数；

S206：实时监控供热水水流量M2变化，判断供热水水流量M2是否>0；如果条件不成立，则继续返回S202继续监控并预调电动混水阀1118的步进电机 11181的步数；如果条件成立，则进入S207；

S207：打开旁通冷水开关阀1109，让冷水与热水进行混合。

显然，通过k＝M2*T4/T1-T3/T1，然后对比k与N的关系，从而实现对步进电机11181的步数的预调，以保证旁通冷水管道1111流入适量的冷水至电动混合阀，从而防止燃气热水器1在高温供暖转入供热的瞬间烫伤人体。

优选地，参见图2，一种用于燃气热水器的模式切换控制方法还包括步骤 S208：依据供热水水管1121的实时温度T4对电动混水阀1118的步进电机11181 的步数进行微调，使供热水水管1121的温度T4＝用户设置的温度T设。这样设置，即通过微调的方式对温差进行纠正，以提高控制精度。

优选地，参见图2，一种用于燃气热水器的模式切换控制方法还包括步骤 S209和S210。S209为：判断供热水水管1121的实时温度T4是否稳定，判断条件为T4＝T设±t℃且维持n秒以上，其中t不大于3，n取3-15之间的任意值；如果条件不成立，则继续S208；如果条件成立，则进入S210。S210为：慢调电动混水阀1118的步进电机11181以让旁通冷水管道1111的流量逐渐减小，并同步调节燃烧器1103的燃烧负荷以保持恒温。这样设置，即在逐步降低热水温度的前提下，同步减少冷水的混入，从而降低燃烧器1103的工作负荷以实现节能。

优选地，参见图2，一种用于燃气热水器的模式切换控制方法还包括步骤 S211和S212。S211为：判定旁通冷水管道1111流量是否为0；如果条件不成立，则继续S210；如果条件成立，则进入S212进行正常的供热水程序。S212 为：供热水程序。

优选地，参见图2，一种用于燃气热水器的模式切换控制方法还包括步骤 S213：实时监控供热水水流量M2是否为0且维持i秒以上，i取3-15之间的任意值；如果不是，则继续S212的正常的供热水程序；如果是，即代表沐浴结束，则转入S201进行供暖程序。

优选地，参见图1，燃气热水器1的供暖水管1117、供暖终端2、供暖回水管1113依序连接，供暖回水管1113通过第一三通管1107连接至热水器进水管 1102；燃气热水器1还包括循环水泵1106，循环水泵1106安装于热水器进水管 1102，并位于第一三通管1107与换热器1101之间。这样设置，在供暖程序下，循环水泵1106可以将供暖终端2的水循环地抽至燃烧器1103进行反复加热。而特别地，基于循环水泵1106设置在热水器进水管1102上，当系统处于供热水程序时，如果水压不足，循环水泵1106可以起到增压的作用，以保证热水器进水管1102的水能够及时经过燃烧器1103。

优选地，参见图1，供暖回水管1113连接有第一单向阀1108，第一单向阀 1108用于阻止热水器进水管1102的水流向供暖回水管1113；如此，即通过第一单向阀1108阻止燃气热水器1内部水的混乱流动。

优选地，参见图1，为了能够提高供暖终端2的供暖效率，供暖终端2设有散热器21、散热风扇22和第五温度传感器23，定义其温度为T5。

优选地，参见图1，燃气热水器1还包括自来水管4，自来水管4的一端通过第四三通管6与热水器进水管1102连通；自来水管4的另一端通过三通混水阀5连接供热水水管1121和花洒3。这样设置，即保证三通混水阀5具有独立的冷水来源。

第二实施例：

参见图3，本发明的第二实施例包括第一实施例，其不同于第一实施例的地方在于：供热水水管1121与自来水管4之间通过加设管道7进行连通，加设管道7设有第二单向阀8，第二单向阀8用于阻止自来水管4的水流向供热水水管 1121。在供热水程序下，如果需要实现零冷水，在沐浴前，可以在循环水泵1106 的作用下，将供热水水管1121内的水沿自来水管4抽至燃烧器1103进行循环加热，以便于沐浴时无冷水排放。

第三实施例：

参见图4，本发明的第三实施例包括第一实施例，其不同于第一实施例的地方在于：供热水水管1121通过第五三通管9连接有零冷水回水管1123，零冷水回水管1123的另一端连接至供暖回水管1113，并位于第一单向阀1108的进口前；零冷水回水管1123连接有零冷水开关阀1124。显然，第三实施例也能够实现在沐浴时无冷水排放，且循环水泵1106上循环的水不需要经过自来水管4，以保证自来水管4的独立作用。进一步地，参见图4，为了更好地控制，供暖回水管1113连接有供暖开关阀1122；旁通冷水管道1111连接有旁通冷水开关阀 1109。

在上述具体实施方式的具体内容中，各技术特征可以进行任意不矛盾的组合，为使描述简洁，未对上述各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

上述具体实施方式的具体内容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，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于燃气热水器的模式切换控制方法，包括燃气热水器(1)，其特征在于，所述燃气热水器(1)包括按照水流方向依序连接的热水器进水管(1102)、换热器(1101)、热水器出水管(1115)；所述热水器出水管(1115)的出水端分支连接有供暖水管(1117)和供热水水管(1121)；所述供热水水管(1121)连接有电动混水阀(1118)，所述电动混水阀(1118)通过旁通冷水管道(1111)与所述热水器进水管(1102)连通；所述旁通冷水管道(1111)设有第一温度传感器(1112)，定义其温度为T1；所述热水器进水管(1102)设有第二温度传感器(1104)，定义其温度为T2；所述热水器出水管(1115)设有第三温度传感器(1114)，定义其温度为T3；所述供热水水管(1121)设有第四温度传感器(1120)，定义其温度为T4，所述第四温度传感器(1120)连接在所述电动混水阀(1118)的出水端以用于检测卫浴水温；所述供热水水管(1121)连接有第二流量传感器(1119)，定义其水流量为供热水水流量M2；所述热水器进水管(1102)连接有第一流量传感器(1105)，定义其水流量为热水器进水流量M1；则旁通冷水管道(1111)的水流量M冷＝M2-M1；

所述一种用于燃气热水器的模式切换控制方法还包括以下步骤：

S202:定义冷热水的流量比例系数k＝M冷：M1＝(M2-M1)：M1，并得出此时的所述电动混水阀(1118)的步进电机(11181)的步数为N；忽略过程散热，水混合前后能量守恒则有：k＝M2*T4/T1-T3/T1；

S203：比对k与N的关系，得出所需设置的步进电机(11181)的步数；

S204：将当前电动调水阀的步进电机(11181)的步数调至所需步数；

S206：实时监控供热水水流量M2变化，判断供热水水流量M2是否>0；如果条件不成立，则继续返回S202继续监控并预调电动混水阀(1118)的步进电机(11181)的步数；如果条件成立，则进入S207；

S207：打开旁通冷水开关阀(1109)，让冷水与热水进行混合。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃气热水器的模式切换控制方法，其特征在于：所述一种用于燃气热水器的模式切换控制方法还包括位于S204和S206之间的步骤S205；所述S205为：实时监控当前参数变化，重新计算、调整步进电机(11181)的步数。

3.根据权利要求1所述的一种用于燃气热水器的模式切换控制方法，其特征在于：所述一种用于燃气热水器的模式切换控制方法还包括步骤S208：依据供热水水管(1121)的实时温度T4对电动混水阀(1118)的步进电机(11181)的步数进行微调，使供热水水管(1121)的温度T4＝用户设置的温度T设。

4.根据权利要求3所述的一种用于燃气热水器的模式切换控制方法，其特征在于：所述一种用于燃气热水器的模式切换控制方法还包括步骤S209和S210；

S209为：判断供热水水管(1121)的实时温度T4是否稳定，判断条件为T4＝T设±t℃且维持n秒以上，其中t不大于3，n取3-15之间的任意值；如果条件不成立，则继续S208；如果条件成立，则进入S210；

S210为：慢调电动混水阀(1118)的步进电机(11181)以让旁通冷水管道(1111)的流量逐渐减小，并同步调节燃烧器(1103)的燃烧负荷以保持恒温。

5.如权利要求4所述的一种用于燃气热水器的模式切换控制方法，其特征在于，所述一种用于燃气热水器的模式切换控制方法还包括步骤S211和S212；

S211为：判定旁通冷水管道(1111)流量是否为0；如果条件不成立，则继续S210；如果条件成立，则进入S212进行正常的供热水程序。

6.如权利要求5所述的一种用于燃气热水器的模式切换控制方法，其特征在于，所述一种用于燃气热水器的模式切换控制方法还包括步骤S213：实时监控供热水水流量M2是否为0且维持i秒以上，i取3-15之间的任意值；如果不是，则继续S212的正常的供热水程序；如果是，则转入S201进行供暖程序。

7.如权利要求1所述的一种用于燃气热水器的模式切换控制方法，其特征在于，所述燃气热水器(1)的供暖水管(1117)、供暖终端(2)、供暖回水管(1113)依序连接，所述供暖回水管(1113)通过第一三通管(1107)连接至所述热水器进水管(1102)；所述燃气热水器(1)还包括循环水泵(1106)，所述循环水泵(1106)安装于所述热水器进水管(1102)，并位于所述第一三通管(1107)与所述换热器(1101)之间。

8.如权利要求7所述的一种用于燃气热水器的模式切换控制方法，其特征在于，所述供暖回水管(1113)连接有第一单向阀(1108)，所述第一单向阀(1108)用于阻止热水器进水管(1102)的水流向供暖回水管(1113)；

所述供暖回水管(1113)连接有供暖开关阀(1122)；

所述旁通冷水管道(1111)连接有旁通冷水开关阀(1109)；

所述供暖终端(2)设有散热器(21)、散热风扇(22)和第五温度传感器(23)，定义其温度为T5。

9.如权利要求7所述的一种用于燃气热水器的模式切换控制方法，其特征在于，所述燃气热水器(1)还包括自来水管(4)，所述自来水管(4)的一端通过第四三通管(6)与所述热水器进水管(1102)连通；所述自来水管(4)的另一端通过三通混水阀(5)连接所述供热水水管(1121)和花洒(3)；

所述供热水水管(1121)与所述自来水管(4)之间通过加设管道(7)进行连通，所述加设管道(7)设有第二单向阀(8)，所述第二单向阀(8)用于阻止自来水管(4)的水流向所述供热水水管(1121)。

10.如权利要求8所述的一种用于燃气热水器的模式切换控制方法，其特征在于，所述供热水水管(1121)通过第五三通管(9)连接有零冷水回水管(1123)，所述零冷水回水管(1123)的另一端连接至所述供暖回水管(1113)，并位于所述第一单向阀(1108)的进口前；所述零冷水回水管(1123)连接有零冷水开关阀(1124)。

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