CN118129339A - 一种精确控制热水器出水温度的逻辑算法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精确控制热水器出水温度的逻辑算法，根据设定的出水温度T₀，通过单片机对热水阀和冷水阀的开度进行自动控制，热水阀和冷水阀的初始开度分别为c₁和c₂，在调节时优先调节冷水阀的开度a₂，当冷水阀的开度a₂达到最大值maxc₂时仍不能满足用户设定水温，再调节热水阀的开度a₁。本发明在用户设定好出水温度T₀时，单片机可自动计算得出冷水阀和热水阀的开度并进行实时控制，即使热水器水箱中热水的温度发生变化，单片机也能够自动对冷水阀和热水阀的开度进行调整，从而实现自动恒温控制出水的目的。

Description

一种精确控制热水器出水温度的逻辑算法

技术领域

本发明涉及一种精确控制热水器出水温度的逻辑算法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，热水器也已经走进了千家万户，成为每个家庭甚至群体日常生活中不可或缺的一部分，但热水器出水温度的调节方式目前还普遍停留在通过控制水龙头旋钮开度来进行冷热水配比达到使用者所需要的大概温度，基于此种硬件设施的限制条件下，进行短时恒温控制是可以的，但随着热水箱中的热水消耗量增大，冷水重新进入水箱中，会将水箱整体温度拉低，此时水龙头出水口的水温也将快速降低，使用者需要不停地调节旋钮开度才能获得需要的水温，特别是在沐浴的时候若是调节过快甚至可能会导致烫伤的严重后果。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种精确控制热水器出水温度的逻辑算法，能够使热水器的出水温度从始至终都按照用户需要的温度进行供水，有效解决了背景技术中指出的问题。

本发明采用的技术方案是：

一种精确控制热水器出水温度的逻辑算法，根据设定的出水温度T₀，通过单片机对热水阀和冷水阀的开度进行自动控制，热水阀和冷水阀的初始开度分别为c₁和c₂，在调节时优先调节冷水阀的开度a₂，当冷水阀的开度a₂达到最大值maxc₂时仍不能满足用户设定水温，再调节热水阀的开度a₁：

当a₂＜maxc₂时，热水阀的开度a₁为c₁，冷水阀的开度a₂根据以下公式计算得出：

其中，ρ₁为热水的密度，L₁为热水水管的直径，k₁为阀门开度与水管中流速之间的比例系数，a₁为热水阀的开度，T₁为热水器水箱中的热水温度，ρ₂为冷水的密度，L₂为冷水水管的直径，a₂为冷水阀的开度，T₂为冷水温度，t为冷水阀和热水阀打开的时间，k₂为热水器水箱至水龙头出水口的水管长度与水龙头出水口的水温修正值之间的比例系数，L₃为热水器水箱至水龙头的水管长度；

当a₂＝maxc₂时，冷水阀的开度a₂为maxc₂，热水阀的开度a₁根据以下公式计算得出：

本发明在用户设定好出水温度T₀时，单片机可自动计算得出冷水阀和热水阀的开度并进行实时控制，即使热水器水箱中热水的温度发生变化，单片机也能够自动对冷水阀和热水阀的开度进行调整，从而实现自动恒温控制出水的目的。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、部件和/或它们的组合。

此外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于方位或位置关系，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。

此外，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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。

本发明提到了一种精确控制热水器出水温度的逻辑算法，根据设定的出水温度T₀，通过单片机对热水阀和冷水阀的开度进行自动控制，热水阀和冷水阀的初始开度分别为c₁和c₂，在调节时优先调节冷水阀的开度a₂，当冷水阀的开度a₂达到最大值maxc₂时仍不能满足用户设定水温，再调节热水阀的开度a₁：

当a₂＜maxc₂时，热水阀的开度a₁为c₁，冷水阀的开度a₂根据以下公式计算得出：

其中，ρ₁为热水的密度，根据T₁来调取对应的参数，L₁为热水水管的直径，在调试时直接将该参数输入到系统中，k₁为阀门开度与水管中流速之间的比例系数，根据实验得出，在调试时输入到系统中，a₁为热水阀的开度，T₁为热水器水箱中的热水温度，根据热水器在水箱中的传感器获取，ρ₂为冷水的密度，根据T₂来调取对应的参数，L₂为冷水水管的直径，在调试时直接将该参数输入到系统中，a₂为冷水阀的开度，T₂为冷水温度，t为冷水阀和热水阀打开的时间，k₂为热水器水箱至水龙头出水口的水管长度与水龙头出水口的水温修正值之间的比例系数，根据实验得出，在调试时输入到系统中，L₃为热水器水箱至水龙头的水管长度，在调试时输入到系统中；

当a₂＝maxc₂时，冷水阀的开度a₂为maxc₂，热水阀的开度a₁根据以下公式计算得出：

本发明通过精确控制冷水阀和热水阀的开度来进行冷热水配比，从而实现出水温度的精确自动恒温控制，控制算法具体如下：

因为一定质量水的体积和温度有关，所以混合时的水温计算不能用体积比要用质量比，其计算方式如下：

混合温度＝(温度1*质量1+温度2*质量2+温度N*质量N)/总质量。

1、时间t(s)内流出的热水质量为：

ρ₁为热水的密度，单位为焦耳(Kg/m³)，v₁为热水的流速，单位为m/s，L₁为热水水管直径，单位为m；

2、时间t(s)内流出的冷水质量为：

ρ₂:冷水的密度，单位为焦耳(Kg/m³)，v₂为冷水的流速，单位为m/s，L₂为冷水水管直径，单位为m；

3、根据混合温度的计算方式，可知混合后出水口的水温为：

在本发明中，将通过单片机控制热水阀开度a₁和冷水阀的开度a₂，从而来控制热水和冷水的流速，当外部条件一定时，阀门开度和水管中水的流速成正比关系，比例系数可通过实验得出，设其比例系数为k₁，则可知：

水的流速v＝k₁*a,将其代入上边公式(3)，则有：

由于水管中水在流动时其自身温度会损耗一部分，出水口的水温还需再加上一个修正值b，修正值b和热水器出水口至水龙头水管总长度L₃(m)成反比关系，比例系数可通过实验得出，设其比例系数为k₂则有修正值b＝k₂*L₃，因此出水温度的最终计算结果为：

本发明在对热水阀和冷水阀的开度进行控制时，根据上述公式(4)来进行计算。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施方式。显然，本发明不限于以上实施方式，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种精确控制热水器出水温度的逻辑算法，其特征在于，根据设定的出水温度T₀，通过单片机对热水阀和冷水阀的开度进行自动控制，热水阀和冷水阀的初始开度分别为c₁和c₂，在调节时优先调节冷水阀的开度a₂，当冷水阀的开度a₂达到最大值maxc₂时仍不能满足用户设定水温，再调节热水阀的开度a₁：

当a₂＜maxc₂时，热水阀的开度a₁为c₁，冷水阀的开度a₂根据以下公式计算得出：

其中，ρ₁为热水的密度，L₁为热水水管的直径，k₁为阀门开度与水管中流速之间的比例系数，a₁为热水阀的开度，T₁为热水器水箱中的热水温度，ρ₂为冷水的密度，L₂为冷水水管的直径，a₂为冷水阀的开度，T₂为冷水温度，t为冷水阀和热水阀打开的时间，k₂为热水器水箱至水龙头出水口的水管长度与水龙头出水口的水温修正值之间的比例系数，L₃为热水器水箱至水龙头的水管长度；

当a₂＝maxc₂时，冷水阀的开度a₂为maxc₂，热水阀的开度a₁根据以下公式计算得出：