具有用于热水温度因果前馈控制的混合罐延时的热水器的制作方法
本申请涉及热水加热器，特别是涉及热交换器式热水器。
背景技术：
热水器加热生活用水以为建筑物提供热水。热交换器型热水加热器从加热的气体或加热的水流中传递热能，以加热生活冷水以提供生活热水。
技术实现要素：
根据一个方面，一种热水器包括具有热交换器(hx)热水入口，hx回水出口，hx生活冷水入口和hx生活热水出口的热交换器(hx)。可控三通比例阀具有适于接收锅炉水的锅炉水热水入口，并向所述hx热水入口和锅炉回水出口提供按比例可控的流量。锅炉回水出口适于将锅炉回水返回到锅炉。混合罐(mt)具有适于从生活冷水源接收冷水的mt冷水入口，mt热水入口和mt混合水出口。混合罐将来自mt热水入口的冷水和热水混合。混合罐提供延时的混合水。恒流泵流体连接到hx生活热水出口和mt热水入口并设置在它们之间。温度传感器设置在混合罐中或混合罐上，以测量延时混合水的温度，以提供延时混合水的温度。处理器可操作地联接至温度传感器，并且可操作地联接至可控三通比例阀。处理器基于延时混合水的温度运行前馈控制过程，以控制锅炉水流入热交换器的流量。前馈控制过程根据延时混合水的温度调节可控三通比例阀的比例工作位置，以调节hx生活热水出口处的热水温度。
在一个实施例中，恒定流量泵是具有多个预设或可选择的恒定流量的变速泵。
在另一实施例中，混合罐包括由至少一个挡板隔开的至少两个腔室，在至少一个挡板中具有至少一个开口。
在又一个实施例中，至少两个腔室包括混合腔室和流体延时腔室。
在又一实施例中，至少一个挡板包括开口的v形弯曲部，以增强混合室中的混合作用。
在又一实施例中，至少一个挡板中的至少一个开口被布置成与混合罐的第一端相邻。
在又一个实施例中，温度传感器设置在混合罐的第一端。
在又一实施例中，混合罐包括多个挡板，每个挡板具有至少一个开口以提供通过混合罐的蛇形流动路径。
在又一个实施例中，热水器还包括一个或多个另外的延迟罐，其布置在混合罐和生活冷水入口之间。
在又一实施例中，热水器还包括布置在混合罐与生活冷水入口之间的一个或多个附加长度的流体延时管。
在又一个实施例中，延时的混合水温度提供了可控三通比例阀的因果前馈控制，以稳定地调节生活热水出口处的热水。
在又一实施例中，温度传感器设置在混合罐的一端中，该端部大约与至少一个挡板中的至少一个开口相邻。
在又一实施例中，热交换器和混合罐机械地联接到共同的安装滑橇。
在又一个实施例中，前馈控制过程包括2阶或更大的多项式过程方程。
根据另一方面，一种用于控制热水器的热水温度的方法包括：提供一种热交换器，该热交换器具有与冷水源流体耦合的hx冷水入口和混合罐，该混合罐具有一个冷水入口和恒流热水入口；将冷水源与来自混合罐中热交换器的恒定热水混合，以提供混合水；通过流体延迟延时混合水以提供延迟流体时间的混合水；在混合罐中测量延迟时间的混合水的温度，以提供延迟时间的混合水的温度测量；通过执行前馈控制过程的处理器来设置比例阀的位置，该比例阀基于对流体延时的混合水的温度测量来控制锅炉水进入热交换器的流量。
根据另一方面，一种热水器包括具有hx热水入口，hx回水出口，hx生活冷水入口和hx生活热水出口的热交换器(hx)。可控制的三通线性比例阀具有适于接收锅炉水的锅炉水热水入口，并向hx热水入口和锅炉回水出口提供按比例可控的流量，以及适于回水的锅炉回水出口。锅炉将水返回锅炉。流量传感器设置成与hx生活冷水入口流体连通以提供生活冷水流量。处理器可操作地连接到流量传感器，并且可操作地连接到可控三通线性比例阀。处理器基于生活的冷水流量运行前馈控制过程，以控制锅炉水进入热交换器的流量。前馈控制过程调整可控三通线性比例阀的比例工作位置，以根据生活冷水流量调节hx生活热水出口处的热水温度。
根据以下描述和权利要求，本申请的前述和其他方面，特征和优点将变得更加显而易见。
附图说明
参考以下描述的附图和权利要求，可以更好地理解本申请的特征。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本文所述的原理上。在附图中，贯穿各个视图，相似的数字用于指示相似的部分。
图1示出了根据本申请的示例性前馈控制系统；
图2是表示将流量计流量值作为热水加热器的前馈参数的热水系统的示意图的图。
图3是示出示例性控制回路图的图，该控制回路图示出了通过混合水温度和热水出口温度进行的控制；
图4是示例性混合罐的俯视图；
图5是图4的混合罐的剖视图；
图6是示出另一示例性混合罐的透视图的图。
图7是示出图6的混合罐的俯视图的图；
图8是示出图6的混合罐的侧视图的图；
图9是示出图6的混合罐的另一侧视图的图；
图10是示出图6的混合罐的另一不同侧视图的图；
图11是示出根据本申请的前馈锅炉水热交换器热水器的热水器滑橇的透视图的图；
图12是示出图11的热水器的俯视图；
图13是示出图11的热水器的另一立体图的图；
图14是示出图11的热水器的左侧视图的图；
图15是示出图11的热水器的正视图的图；
图16是示出图11的热水器的右侧视图的图；
图17是示出图11的热水器的后视图的图；和
图18是示出示例性前馈处理关系和方程式的msexcel电子表格。
具体实施方式
热水系统向建筑物的热水分配管提供热水。建筑物使用的热水量可能会根据一天中的时间，季节，各种类型的机器周期等而变化。一个问题是在变化的负载下调节供应给热水管道的热水温度。负载的短时限变化(例如分钟)可能会特别麻烦。例如，在热水加热器的控制装置已经倾斜以提供相对较高的热水流量的同时，保持所需的热水温度的情况下，如果流量突然下降(例如，一个或多个机器循环停止使用热水)，则那里可能是不希望的时间段，在此期间过高的热水。在热水太热的最坏情况下，直接使用热水的人(例如水槽或淋浴器)可能会造成烫伤危险。在使用较高压力或较高流速的应用中，建筑物热水温度控制可能会更加困难。
在前馈控制系统中，根据测量值采取措施。这些动作已针对预期的测量值进行了预编程。与反馈系统不同，前馈控制系统不会自动调整以控制测量值，而是简单地测量该值，然后根据测量值采取预定动作，作为开环控制系统。
前馈系统的一个优点是，可以与控制装置，致动器，阀等的操作速度相一致地相对迅速且果断地采取措施。然而，特别是作为开环控制系统，需要在测量值和被控制量之间建立并预先确定的因果关系，例如通过热水器系统中的比例阀进行控制。
特别是在较大的商业环境中，通常通过加热来自任何合适的冷水源(例如与市政水源的生活冷水连接)的供应的生活冷水来提供生活热水。热水器可以使用任何合适的热交换器，其中来自任何合适的热能源(例如锅炉的热水)的热能通过热交换器内的热传递来加热生活的冷水。
为了更好地理解本申请的新方法，考虑在现有技术的更常规的方法中，调节发送到建筑物的热水管的热水温度的一种方法是测量热水。换热器热水出口处的温度，并根据该温度采取一些受控措施，以尝试将该温度保持在所需值。这样的控制是反馈型控制，因为测量值也是控制系统设置的值。
不是直接测量热交换器热水出口温度，而是测量来自热交换器出口的热水的混合物的温度，该热交换器向建筑物的热水管和流入室内的热水供应。热交换器可用于提供前馈测量值，以控制锅炉水流入热交换器的流量，以调节生活热水的温度。美国专利no.9,243,848，“水加热系统”描述了基于这种混合水前馈值的燃气燃烧器的早期控制改进。由于整体控制系统的结构，热交换器的结构以及燃气燃烧器的响应时间，在’848专利的系统中，可以测量常规管道连接中的混合水温度。’848专利的热水器系统是独立的，因为向热交换器提供加热气体的燃烧器是独立的，在同一热水器柜内。’848专利也已转让给aercointernational，inc.(热高国际公司)，出于所有目的，通过引用将其全文并入本文。
在一些商业取暖应用中，存在替代的分布式系统，例如，锅炉系统将热水提供给不同物理组件中的单独的热交换器，例如可以安装在不同的底座上或与锅炉。
在这样的分布式系统中的一个问题是某些类型的流量阀之间的时间关系，例如通过控制进入热交换器的锅炉水的流量来设定进入热交换器的热能(与直接气体相反)气体加热的气体)更复杂，排除了直接测量混合水的可能性，例如在'848专利的独立式气体燃气热水器中是可能的。
在具有单独的锅炉和生活热水加热器的典型的分布式系统中，生活热水加热器接受锅炉水以加热饮用水生活冷水源以提供生活热水。锅炉水的温度由锅炉设定，并且锅炉通常不直接属于本申请的热水器的控制系统的一部分(即，锅炉可以具有确定锅炉水温度的单独控制器)。本申请的热水器接收锅炉水，并通过改变进入热交换器的锅炉水的流量来控制输入到热交换器型热水器的热能。锅炉水通过三通阀流入本应用的热水器的热交换器中。三通比例阀将流入的锅炉水按比例分配到热水器入口的水流和返回锅炉的分流路径之间。在三通比例阀的范围的一端，当基本上所有的锅炉水被提供给热交换器锅炉入口时，绝大部分的热能被提供给热交换器，并且基本上没有锅炉水被返回。锅炉的三通比例阀。相反，当基本上没有锅炉水被提供给热交换器锅炉入口并且基本上所有锅炉水都由三通比例阀返回锅炉时，最小的热能被提供给热交换器。更典型地，三通比例阀在这两个极限位置之间的某处连续操作，从而调节由热交换器控制系统控制的进入热交换器的热能流量。在下文中通过如图18所示的示例更详细地描述该关系。
在现有技术中，控制器通常运行反馈控制系统，其中热交换器热水加热器响应于换热器的生活热水出口处的生活热水温度的测量来控制三通比例阀。
如本申请在下文中所描述的，已经认识到，基于水的开环前馈测量值，可以更有效地控制对热水(例如，来自锅炉的水)进入单独的热交换器组件的流量的控制。来自热交换器出口的热水的混合物，该热交换器向建筑物的热水管供水，并流入热交换器的生活冷水。
然而，对于控制锅炉水流入热交换器的三通比例阀的结构非常不同，发现对现有标准管道中混合水的直接测量无法进行前馈控制。
在前馈系统中，测得的温度值与执行器(此处为比例流量阀)的作用之间的时间关系应对齐，以使测得的温度与阀的作用之间存在因果关系。应考虑阀门的运行时间，以使调节作用现在因果关系到测得的前馈混合水值。没有这种因果关系的系统，控制系统充其量是无效的，最糟糕的是不稳定的。
因此，在单独的锅炉，热交换器分布式系统中，已经认识到还需要流体延迟元件，该流体延迟元件提供期望的延迟以建立因果前馈控制系统以提供对热量的稳定控制。热交换器热水出口温度。
另一个问题是，需要存在一种结构，以提供来自热交换器出口的热水的良好混合，该热交换器将建筑物的热水管和流入该热交换器的生活冷水供入，从而获得热量。可靠，准确和可靠的前馈温度测量值。
已经认识到，包括至少一个混合罐的一个或多个罐可以解决两个问题，以提供混合作用和期望的流体延迟时间。混合罐可包括混合室，在该混合室中，向热交换器冷水入口供应的生活冷水与从热交换器的热水出口泵出的热水混合。该泵是恒流型泵，以便建立已知的条件，以发展所测混合物温度与所需比例阀设置之间的前馈关系(例如，控制器中的查找表)。此外，通过在第一混合室和第二室之间设置挡板，可以增加流路的长度，以提供混合罐的另一个特征，即期望的流体延迟时间。延迟时间还可以部分地由向热交换器冷水入口供应生活冷水的管道和将从热交换器的热水出口泵送到混合罐的热水的管道的直径与混合罐的直径之比来设定，(或腔室相对于供应管直径的相对大小)。
图1示出了根据本申请的示例性前馈控制系统。在图1的示例性实施例中，如图1所示，一个混合罐提供了所需的混合和流体延迟特性。内部挡板提高了混合性能。请注意，是否将混合动作和流体延迟合并到一个混合罐中，或者混合和流体延迟是否分配在一个混合罐与一个或多个附加罐或流体延迟管线之间(例如，实际上造成管道长度的管道)并不重要。如本领域技术人员将理解的，期望的流体延迟可以通过将热交换器耦合到生活冷水源和生活热水恒流管的管的直径与直径的比值来确定。任何流体延迟管线的直径，长度和/或任何混合罐和/或任何其他延迟罐的直径和长度。然而，在所有上述选择中，混合和延迟特征是通过添加储罐和/或管道来提供的，否则这些储罐和/或管道将不会仅仅将各种组分流体耦合(铅垂)在一起。新的部分内容是认识到，除了增强混合之外，还需要额外的流体延迟时间，否则，现有技术组件的常规结构连接管道不会出现流体延迟时间。所需的流体延迟是由一个或多个水箱和/或细长的连接管增加的，其流体流动路径大于现有技术热水器的各部件之间的直接连接。
现在，更详细地参考图1，本申请的解决方案为建筑物的生活热水供应管提供了恒温热水供应153。生活热水器100使用热交换器120。用于加热生活热水的热能源是单独的锅炉(图1中未示出)。锅炉水150(来自锅炉的热“锅炉”水)通过三通比例阀160与换热器锅炉输入121流体耦合。锅炉水150(由三通比例阀160提供给热交换器120)并且至少部分地(即，当有通过三通比例阀160流向热交换器的锅炉水时)作为低温锅炉回水159(锅炉水的大部分热量被回收)返回锅炉。通过经由热交换器120的热交换表面加热生活的冷水而去除。锅炉水150到热交换器锅炉输入121的流量由三通比例阀160控制，对于较低流量，三通比例阀160可以将高温锅炉水直接分流回锅炉(在图1中未示出为锅炉回水157，或者对于更高的流量，三通比例阀可以提供更高的锅炉水流量，而更少的锅炉回水157转移到锅炉。没有通过三通比例阀160分流的锅炉水150的任何流作为锅炉回水157返回锅炉，并作为低温锅炉回水159返回通过热交换器120的锅炉。
在一些实施例中，诸如图1的示例性系统如图1所示，锅炉可以具有分开的入口以接收高温回水157和低温回水159。这种双重回水的优点在于，由于由冷凝水引起的冷凝，锅炉可以更有效地加热锅炉水。较低温度的回水159.一种这样的锅炉是
混合罐180从热交换器生活热水出口123接受热水，如通过泵170在混合罐热水进口183处泵送的，以及从生活冷热水155经由混合罐冷水进口181泵送的。从混合罐混合水出口185供给到热交换器冷水入口125。
将热交换器生活热水出口123处的生活热水的温度调节至期望温度。然而，与传统的闭环反馈系统相反，生活热水供应器153的测量值不是用于控制的测量温度值。
而是，在根据本申请的前馈系统中，混合水的温度由温度传感器995(或在其他实施例中，将进入到热交换器中的生活冷水的流量计测量)，如详情如下)。可以在混合罐180的任一腔室中的合适位置处测量混合水温度。在一些实施例中，通过测量第一混合室顶部附近的混合水温度已经获得了良好的结果。由温度传感器995测量的混合水温度通过任何合适的通信方式(通常是有线连接993)可操作地传送到控制器990。控制器990是任何合适的基于处理器的计算机，通常是可编程逻辑控制器(plc)，或者其他方式在一些实施例中，控制器可以包括一个以上的处理器，控制器的这种细节对于本申请而言并不重要。三通比例控制阀160还通过任何合适的通信方式(通常通过有线连接991)可操作地传送(操作地耦合)到控制器990。控制器990运行前馈过程，该过程包括要设置的任何合适的方程式和/或查找表。比例三通阀的位置对应于任何特定的测得的混合水温度，以将生活热水153的温度控制为任何合适的期望值。
改进的精度–虽然仅前馈控制就可以提供具有良好温度调节的完整运行系统，但操作员的设定点温度(例如，绝对所需的热水出口温度)与实际调节的热水出口温度之间可能会有一些误差(偏差错误)。即，热水出口温度将被很好地控制和调节，但是可能处于与期望设定点温度略有不同的温度。为了提高系统的绝对精度，可以有一条附加的反馈路径，该路径根据热水出口温度的实际测量值为控制器提供一个误差项。注意，该第二反馈元件仍然与现有技术的常规反馈回路完全不同，在现有技术中，现在所控制的反馈参数是误差项或图中实际出口热水温度997之间的差，操作者在图1中看到的温度，以及操作者在生活热水供应153处的期望热水温度的设定点(在图1中未示出的设定点，应理解为由连接到控制器990的用户界面设备来设定，例如，任何合适的：用户按钮，数字显示器，led或lcd图形显示器，触摸屏或其任何合适的组合)。也可以使用前馈路径中的一个自适应滤波器，该滤波器可以最大程度地减少测量误差，例如，不是pid控制器，其增益是预先设置的，只能通过手动干预进行更改，而是全自动校正系统。总之，在这种方法中，存在图1的基本前馈系统。在图1中，与温度传感器相结合，该温度传感器测量热水出口温度，并在控制器990上运行的过程控制程序内定义误差值，以使热水出口水绝对更严格地遵循温度传感器的热水操作员设定点温度。
示例性控制回路–图3是示出示例性控制回路图的图，该控制回路图示出了通过混合水温度和出口温度进行控制(可选的反馈以减少偏移误差。本申请的热水器包括热交换器(pfhx)，例如热交换器120在图3的示例性控制系统中，前馈值或者是混合水温度(图1)，或者是进入热水器中的生活冷水的流量(例如gpm)。结果表明，在反馈为流量值的情况下，通常将混合水温前馈值使用的自适应滤波器可以替换为简单的pid控制，甚至是典型可编程逻辑的相对简单的梯形逻辑解决方案控制器(plc)。
反馈校正的替代方案–在其中没有基于热水出口温度的实际测量值进行反馈校正的替代系统中，可以有一个附加的温度传感器来测量生活冷水入口温度998(图1)，仅运行前馈控制(这是excel电子表格中的温度t2)。温度设定点(t1)和测量值t3(混合温度)是已知的，因此可以使用公式来计算入口流量，从而确定阀的位置。在下文中参照图18更详细地描述了这样的示例。
恒定流量泵–如本文中所使用的，“恒定流量”并不仅仅意味着一个流量，而是对于期望的或预设的流量而言，该流量是基本上恒定的期望的或预设的流量。例如，可以有一个固定的速度恒定流量，它只能提供一种在制造时确定的固定流量。或者，在其他实施例中，可以有一个变速泵，它可以提供增量，或更典型地提供可设置的恒定流速的连续体。换句话说，恒定流量泵可以可选地是具有多个预设的或可选择的恒定流量的变速泵。这种变速泵在本领域中是众所周知的。
使用变速泵(例如用于泵170)可以帮助测量的混合水温度的信噪比。所测量的混合水温度值的s/n的这种改善可以是自适应过程。或者，可以存在预定的关系，可以在制造时，安装时设置，也可以根据温度设定值和进水温度进行设置。例如，设定点温度和入口供应温度之间的差异越大，则所测混合温度中的信噪比越好。例如，可以通过使更多的再循环水流入混合罐来提高混合水温度s/n。例如，参见：excel表格中较高流量下的线的斜率(图18)，例如90gpm至80gpm。
混合罐-在图2中示出了示例性的混合罐。请参照图4与图5。图4是更详细地根据本申请的示例性混合罐200的俯视图。有两个腔室，即混合腔室201(它也增加了流体延迟时间)和延迟腔室203。混合腔室201通过挡板211与延迟腔室203隔开。如图4所示，挡板211可以可选地包括v形(这里是相对浅的“开口”v形弯曲)以增强冷水和恒定流量热水的混合效率。
混合罐热水入口183接受诸如经由如图1所示的经由泵170泵送的热交换器生活热水出口123的热水。混合罐冷水入口181例如从生活冷水入口155接收冷水，图1。在混合罐的任何入口或出口处的机械类型的联轴器和/或流体连接的细节以及方向(例如弯头与否)的细节可以是任何合适的类型，并且流体联轴器的类型和与之耦合的方向。混合罐的外部并不重要。
混合水出口185将混合水例如提供给热交换器冷水入口125，如图1所示。挡板211上方的混合水温度可通过入口221感测。图5是图4的混合罐的剖视图。在图4的示例性实施例中，图4示出了水如何从混合室201通过挡板中的开口流到延迟室203。如图5所示，入口和出口都放置得相对较低并且远离挡板中的开口，以增加混合水从混合室流向出口的长度，从而达到所需的流体延迟时间。流体延迟时间是由入口管直径与混合罐直径之比以及从入口到出口的流体流长度的总和来确定的。例如，随着混合罐的直径与入口管的直径的比率增加，流量减小，并且流体延迟时间增加。类似地，如果混合罐的长度增加了(和/或如果蛇形流体路径使用了额外的挡板)，则流体延迟时间会增加。
图6是示出另一示例性混合罐的透视图的图。图7是示出图6的混合罐的俯视图的图。图8是示出图6的混合罐的侧视图的图。图9是示出图6的混合罐的另一侧视图的图。图10是示出图6的混合罐的另一不同侧视图的图。
热交换器–可以使用任何合适的热交换器。示例性实施方式使用板式热交换器，特别是可从纽约州布劳维尔特的aercointernational，inc.获得的smartplate热交换器。示例性的合适的热交换器单元包括可以在一侧与锅炉水一起使用并且在另一侧上与生活热水器一起使用的任何合适的热交换器加热器，使得较高温度的锅炉水加热生活水。
实例-热水器滑橇-构建并测试了根据本申请的前馈锅炉水热交换器热水器，参照图11至图17。图11是示出根据本申请的前馈锅炉水热交换器热水器的热水器滑橇的透视图的图。图12是示出图11的热水器的俯视图。图13是示出图11的热水器的另一立体图的图。图14是示出图11的热水器的左侧视图的图。图15是示出图11的热水器的正视图的图。图16是示出图11的热水器的右侧视图的图。图17是示出图11的热水器的后视图的图。
实例–根据图11至图17建造了热水加热器。安装在普通滑橇上的整个单元的物理尺寸约为30英寸宽，30英寸深，55英寸高。发现相对小的占地面积和小体积的组件以如此紧凑的尺寸为令人惊讶的高效即时热水器提供了约450万btu的加热能力。对于稳定的水流量(大约恒定需求)，发现热水加热器保持大约+/-1°f，对于较大的负载变化(即，>50％)，则保持大约+/-6°f，并且大约+/-4°f，负载变化小于50％。
图18是示出示例性前馈处理关系和方程式的msexcel电子表格。excel电子表格显示了混合水温度的函数，在热交换器的供应侧可控三通比例阀位置的示例性模型。
如在图18的曲线图中所见，关系是高度非线性的。一个问题是现有技术的常规线性拟合(一阶)效率较低，或者甚至在该前馈过程中不起作用。通过针对该关系使用二阶或更高阶多项式，可以实现更好的前馈控制。因为该关系取决于最大流量，设定点和进水温度，所以在此示例性模型中，将140f设定点与55°f进水(供水)一起用于生活用水，最大流量为90gpm(最大btu)。已经认识到，例如根据图18的右侧的曲线图所示，前馈回路的高阶建模可以用于根据本申请的热水器的更精确的前馈过程。
示例–在图18的示例性前馈过程中，现有技术的控制器可能试图通过线性前馈过程方程y＝-0.4407x+94.206来控制，如图18左侧的曲线所示。但是，通过示例性的高阶(6th)多项式实现了更精确的前馈过程，y＝2e-09x6-8e-07x5+0.0001x4-0.0071x3+0.267x2-5.7989x+130.36，如图所示在图18的右侧。
流量计(流量传感器，1001，图2)-基于混合罐混合水温度的前馈替代-混合水温度参数可以用gpm值代替，例如可以通过流量计测量冷水供应线。这样的替代性前馈控制系统可以使用相对简单的控制，例如pid(比例，积分，微分)控制器。
注意，可控三通比例阀是线性阀，即gpm是阀位置的基本线性函数。尤其是在阀是线性阀的情况下，即gpm是阀位置的基本线性函数时，生活冷水侧的流量测量值可以通过前馈过程直接与可控三通比例阀位置相关。因此，已经认识到，例如通过任何合适的流量计，可以在生活冷水侧进行流量测量，以代替混合水温度作为前馈传感器值。
图2是示出将流量计1001的流量值作为热水加热器的前馈参数的热水系统的示意图的图。流量传感器未在图1中示出。在一些实施例中，流量传感器可以可操作地耦合到处理器，其中热水器以前馈过程运行，以基于测得的进入热交换器的生活冷水的流量来控制可控三通线性比例阀。
仅出于说明目的，在可选的再循环水泵170的上游示出了流量传感器1001(gpm或速度)。在存在可选泵170的情况下，流量传感器1001也可以位于下游。过程控制器(例如运行pid过程)将进行相应的调整。上游测量值指示热水需求量。
在使用流量计代替混合罐中的混合水温度来提供生活冷水入口流量的前馈值的情况下，不需要混合罐。类似地，也不需要泵，但是仍然可以可选地安装泵，以帮助防止在热交换器中积垢，特别是在接近零的热水供应负荷期间。该泵还可以提供热水的周期性或恒定再循环的其他优点，例如用于在热交换器的两侧更好的热传递和更有效的热管理(例如，从锅炉水到热水的热传递)。
摘要–总而言之，关于图1的示例性实施例，热水器100包括热交换器120(hx)，其具有hx热水入口121，hx水返回出口127，hx生活冷水入口125和hx生活热水出口123。双向比例阀160具有锅炉水热水入口150，其适于接收锅炉水，并向hx热水入口121和锅炉回水出口157提供按比例可控的流量。锅炉回水出口157适于回水。锅炉将水返回锅炉。混合罐180(mt)具有适于接收来自生活冷水源155的冷水的mt冷水入口181，mt热水入口183和mt混合水出口185。混合罐180将水混合。来自mt热水入口183的冷水和热水。混合罐180提供延时的混合水。恒流泵170流体耦合到hx生活热水出口123和mt热水入口183并设置在它们之间。温度传感器995设置在混合罐180中或混合罐180上以测量延时混合水的温度。提供延迟的混合水温度。处理器990可操作地连接到温度传感器995，并且可操作地连接到可控三通比例阀160。处理器990基于延时混合水的温度运行前馈控制过程，以控制锅炉水流入前馈控制过程基于延时混合水的温度来调节可控三通比例阀160的比例操作位置，以调节hx生活热水出口153处的热水温度。
可以在计算机可读的非暂时性存储介质上提供用于控制器的软件和/或固件，包括基于混合水温的前馈处理。作为非暂时性数据存储的计算机可读非暂时性存储介质包括以非逃逸的方式存储在任何合适的介质上的任何数据。这样的数据存储包括任何合适的计算机可读非暂时性存储介质，包括但不限于硬盘驱动器，非易失性ram，ssd设备，cd，dvd等。
应当理解，以上公开的以及其他特征和功能的变型或其替代可以组合到许多其他不同的系统或应用中。本领域技术人员随后可以在其中进行各种目前无法预料或无法预料的替换，修改，变化或改进，这些替换，修改，变化或改进也将由所附权利要求书涵盖。
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