一种燃气热水器的恒温控制方法与流程

本发明涉及厨电技术领域，尤其涉及一种燃气热水器的恒温控制方法。

背景技术：

相关技术中，大多数燃气热水器(循环系统机型除外)在使用过程中关闭水阀再次重启后需要经过一段时间后才能达到之前的洗浴温度，影响了用户的洗浴舒适性。

热水器是否恒温一直是衡量热水器性能优异的最关键因素，恒温性能对于用户的使用舒适性来说是最为直接的体验。目前燃气热热水器的恒温性能主要是由两个方面来保证：其一，热水器恒温算法，通过计算进出水温度差及监控水流量大小来匹配最佳的热负荷区间，使出水温度与用户期望的设置温度保持一致；其二，在换热系统出水端与水路直接设置旁通管路，通过冷热水混合来满足用水端达到设定温度。

热水器恒温算法仅是在用户使用过程中通过控制来调节负荷大小，但是对于用户使用过程中的频繁停水和开水的温度波动控制效果不明显，以至于在停水开水的一段时间内对用户的使用舒适性造成很大的影响；另外旁通管路补偿是将冷水和热水温差进行补偿，然而仍然不能很好的解决停水温度波动过大的问题。

旁支旁通管可以在一定程度上进行温度补偿来减小热水器在停水或者供水时的所产生温度波动过大的问题，但是在控制预混水量时的效果不太理想。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决现有相关技术中存在的问题之一，为此，本发明提出一种燃气热水器的恒温控制方法，其方法简单，可有效解决热水器使用过程中出现的水温波动过大的问题。

上述目的是通过如下技术方案来实现的：

一种燃气热水器的恒温控制方法，所述燃气热水器包括换热系统、进水管和出水管，所述换热系统分别与所述进水管和所述出水管连接，在所述进水管和所述出水管之间设置有旁通管以将所述进水管的进水口和所述出水管的出水口连通，在所述进水管上设置有第一阀体，所述第一阀体用于检测并调节所述进水管的水流量，在所述旁通管上设置有第二阀体，所述第二阀体用于检测并调节所述旁通管的水流量，所述恒温控制方法包括如下步骤：

在所述燃气热水器正常运行过程中，当所述进水管停止进水且间隔一段时间后，重新启动所述燃气热水器；

检测所述进水管的水流量，同时采集所述出水管的出水温度；

将所获得的所述进水管的水流量和最小启动水流量、所采集的所述出水管的出水温度和预设目标温度分别进行比较，根据比较结果控制所述第一阀体和所述第二阀体动作以使经所述出水管往外流出的水保持恒温状态。

在一些实施方式中，若所述进水管的水流量小于所述最小启动水流量，则根据所述旁通管的水流量控制所述第二阀体的阀门开度。

在一些实施方式中，将所采集的出水管的出水温度和预设目标温度按照公式：|t1-t2|≤ζ进行比较，其中t1为出水管的出水温度，t2为预设目标温度，ζ为偏差值允差；

若|t1-t2|≤ζ，则控制所述第二阀体保持当前的阀门开度并同时打开所述第一阀体，控制所述燃气热水器点火运行；

若|t1-t2|＞ζ，则继续调节所述第二阀体的阀门开度。

在一些实施方式中，所述ζ的取值范围为0.5℃-5℃。

在一些实施方式中，当所述燃气热水器点火运行后，根据实际点火运行时间和初始预设时间进行比较，根据比较结果控制所述第一阀体和所述第二阀体动作。

在一些实施方式中，将所述实际点火运行时间和所述初始预设时间按照公式：t1-t＝0进行比较，其中t1为实际点火运行时间，t为初始预设时间；

若t1-t等于0，则闭合所述第二阀体的阀门且控制所述第一阀体的阀门保持打开状态；

若t1-t不等于0，则控制所述第一阀体和所述第二阀体保持当前的阀门开度。

在一些实施方式中，燃气热水器点火运行后，判断所述第一阀体的水流量是否等于0，若所述第一阀体的水流量等于0，则所述进水管停止进水后再次启动所述燃气热水器；

若所述第一阀体的水流量不等于0，则继续闭合所述第二阀体的阀门且控制所述第一阀体的阀门保持打开状态。

在一些实施方式中，所述燃气热水器还包括控制系统，所述第一阀体包括第一水流量信号模块和第一调水控制模块，所述控制系统分别与所述第一水流量信号模块、所述第一调水控制模块信号连接，所述第一水流量信号模块往所述控制系统输出脉冲频率，所述控制系统根据所反馈的脉冲频率控制所述第一调水控制模块工作以调节所述进水管的水流量；

所述第二阀体包括第二水流量信号模块、第二调水控制模块，所述控制系统分别与所述第二水流量信号模块、所述第二调水控制模块信号连接，所述第二水流量信号模块往所述控制系统输出脉冲频率，所述控制系统根据所反馈的脉冲频率控制所述第二调水控制模块工作以调节所述旁通管的水流量。

在一些实施方式中，所述脉冲频率和所述水流量成线性比例关系，具体为：f＝k*q，其中f为频率，k为系数，q为水流量值。

在一些实施方式中，所述燃气热水器还包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述进水管上，所述第二温度传感器设置于所述出水管上。

本发明与现有技术相比，至少具有如下效果：

1、本发明燃气热水器的恒温控制方法，其方法简单可行，可有效解决热水器使用过程中出现的水温波动过大的问题，进一步提升了用户使用体验。

2、其降低了燃气热水器初始工作的负荷，进而达到了节能目的。

3、其可有效降低了燃气热水器点火运行初始工作段所产生的噪音。

本发明的其他有益结果将在具体实施方式中结合附图作说明。

附图说明

图1是本发明实施例中控制方法的流程示意图；

图2是本发明实施例中燃气热水器的结构示意图；

图3是本发明实施例中脉冲频率和水流量的线性比例关系示意图；

图4是本发明实施例中电机步数与水流量的关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：如图1至图4所示的，本实施例提供一种燃气热水器的恒温控制方法，其中燃气热水器包括换热系统1、进水管2和出水管3，换热系统1分别与进水管2和出水管3连接，在进水管2和出水管3之间设置有旁通管4以将进水管2的进水口和出水管3的出水口连通，在进水管2上设置有第一阀体21，第一阀体21用于检测并调节进水管2的水流量，在旁通管4上设置有第二阀体41，第二阀体41用于检测并调节旁通管4的水流量。

本实施例的燃气热水器，其结构简单、紧凑，可有效解决用户在洗浴时中段停止供水后重启燃气热水器时所产生的水温波动过大的问题。此外，其进一步提升了用户使用体验，使得产品更具市场竞争力。

进一步地，所述燃气热水器还包括控制系统，所述第一阀体包括第一水流量信号模块和第一调水控制模块，所述控制系统分别与所述第一水流量信号模块、所述第一调水控制模块信号连接，所述第一水流量信号模块往所述控制系统输出脉冲频率，所述控制系统根据所反馈的脉冲频率控制所述第一调水控制模块工作以调节所述进水管的水流量；

所述第二阀体包括第二水流量信号模块、第二调水控制模块，所述控制系统分别与所述第二水流量信号模块、所述第二调水控制模块信号连接，所述第二水流量信号模块往所述控制系统输出脉冲频率，所述控制系统根据所反馈的脉冲频率控制所述第二调水控制模块工作以调节所述旁通管的水流量，其结构简单，设计合理，可精准快速地调节阀门开度。

具体地，燃气热水器还包括第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器设置于进水管上，第二温度传感器设置于出水管上，其结构简单，可精准检测燃气热水器内的水温。

在本实施例中，燃气热水器主要由包括换热系统1、进水管2和出水管3组成，其中进水管2为燃气热水器进水端的主路，出水管3为燃气热水器出水端的主路，在进水管2和出水管3之间设置有旁通管4以将进水管2的进水口和出水管3的出水口连通，旁通管4可以作为进水端的支路，第一阀体21安装在进水管2上，第二阀体41安装在旁通管4上并且在第二阀体41和出水管3之间设置有单向阀5，单向阀5的导通方向为旁通管4的进水端通向出水管3的出水端，外部冷水经进水管2进入到换热系统1进行加热后经出水管3往外流出，也可以经进水管进入到旁通管后通过出水管往外流出，当然还可以同时分别经进水管2和旁通管4后通过出水管3往外流出。本实施例的第一阀体21可以设置有温度传感器以用于检测进水温度值做恒温预测，第二阀体41可以不设置有温度传感器，但不限于上述设置，还可根据实际情况设置有温度传感器。

在本实施例中，燃气热水器还包括了控制系统，第一阀体21主要是由第一水流量信号模块和第一调水控制模块组成，控制系统分别与第一水流量信号模块、第一调水控制模块信号连接，其中第一调水控制模块具有第一阀门和第一电机，第一水流量信号模块中的霍尔元件感知水流转子转动的频率的并向控制系统输出脉冲频率，控制系统根据所反馈的脉冲频率控制第一电机工作，第一调水控制模块通过第一电机的步数控制第一阀门的开度，进而实现自动调节进水管2的水流量大小。本实施例的第一电机优选为步进电机，但不限于步进电机，还可根据实际需要选用其它更为合适的电机，

本实施例的第二阀体41主要是由第二水流量信号模块和第二调水控制模块组成，控制系统分别与第二水流量信号模块、第二调水控制模块信号连接，其中第一调水控制模块具有第二阀门和第二电机，第二水流量信号模块中的霍尔元件感知水流转子转动的频率的并向控制系统输出脉冲频率，控制系统根据所反馈的脉冲频率控制第二电机工作，第二调水控制模块通过第二电机的步数控制第二阀门的开度，进而实现自动调节旁通管4的水流量大小。本实施例的第二电机同样的优选为步进电机，但不限于步进电机，还可根据实际需要选用其它更为合适的电机。

如图3所示，脉冲频率和水流量成线性比例关系，具体为：f＝k*q，其中f为频率，k为系数，q为水流量值。

如图4所示，水流量调节模块中通过电机步数来调节阀体的阀门开度，从而调节管路的水流量大小，电机步数与水流量之间的对应关系如图3所示，其中调水阀处于电机的最大步数时，阀体的阀门处于关闭状态，即是水流量为0。

实施例二：如图1、图3和4所示，本实施例提供了一种应用于上述燃气热水器的恒温控制方法，恒温控制方法具体包括如下步骤：

步骤s101，在燃气热水器正常运行过程中，当进水管停止进水且间隔一段时间后，重新启动燃气热水器。

在本实施例中，用户初次沐浴后关闭燃气热水器暂时停止供水，在间隔一段时间后需要继续沐浴时，重新启动燃气热水器进行工作，同理，第一阀体设定于临近第一电机的最大步数状态以使第一阀体闭合。

步骤s102，检测进水管的水流量，同时采集出水管的出水温度。

步骤s103，将所获得的进水管的水流量和最小启动水流量进行比较，根据比较结果控制第一阀体和第二阀体动作，若进水管的水流量小于最小启动水流量，则根据旁通管的水流量控制第二阀体的阀门开度。

在本实施例中，当进水管的水流量小于最小启动水流量时，此时燃气热水器无需进行点火运行，第二阀体将旁通管的水流量反馈至控制系统，控制系统根据所反馈的脉冲频率控制第二电机工作，第二调水控制模块通过第二电机的步数控制第二阀体41的阀门开度，进而实现调节旁通管4的水流量大小。本实施例的燃气热水器运行点火本身的判定条件为当水流量信号模块检测到进水管的水流量大于最小启动水流量时是正常的启动点火过程，燃气热水器在正常使用过程中，当开启水流时，并不是实时开始加热，只有当进水管的水流量大于最小启动水流量时，才会启动燃气热水器进行工作。如果进水管的水流量小于最小启动水流量要求是不会有启动信号的，那么如果进水管的水流量大于最小启动水流量则说明进水管水路尚未关闭，即不是上述恒温控制方法中燃气热水器重启运行时的必要条件。

步骤s104，将所采集的出水管的出水温度和预设目标温度按照公式：|t1-t2|≤ζ进行比较，其中t1为出水管的出水温度，t2为预设目标温度，ζ为偏差值允差；

若|t1-t2|≤ζ，则控制第二阀体保持当前的阀门开度并同时打开第一阀体，控制燃气热水器点火运行；

若|t1-t2|＞ζ，则继续调节第二阀体的阀门开度。

在本实施例中，将所采集的出水管的出水温度和预设目标温度按照公式：|t1-t2|≤ζ进行比较，其根据两者的温度差值在这个偏差值允差内波动作为判定准则，用于判断第二阀体的阀门开度以及开阀时间，若|t1-t2|≤ζ，控制系统控制第二阀体保持当前的阀门开度且给定脉冲信号以控制第一阀体根据额定的脉冲信号打开阀门。本实施例的ζ为偏差值允差，ζ可设定为任意值，其取值范围为0.5℃-5℃，根据实际需求不同设定不同值，可优选为1.5℃。

步骤s105，当燃气热水器点火运行后，将实际点火运行时间和初始预设时间按照公式：t1-t＝0进行比较，其中t1为实际点火运行时间，t为初始预设时间；

若t1-t等于0，则第二阀体恢复于最大步数状态以闭合阀门且控制第一阀体回归正常水量曲线以保持打开状态，外部冷水经进水管进入到换热系统进行加热后经出水管往外流出；

若t1-t不等于0，则控制第一阀体和第二阀体保持当前的阀门开度继续运行工作。

步骤s105，燃气热水器点火运行后，判断第一阀体的水流量是否等于0，若第一阀体的水流量等于0，则进水管停止进水后再次启动燃气热水器，以此循环运行工作；

若第一阀体的水流量不等于0，则继续闭合第二阀体的阀门且控制第一阀体的阀门保持打开状态。

本实施例的燃气热水器停水重启过程的温度变化过程具体为：假设进水管水路的水流温度为t1，水流量为v1，终端出水温度为t，旁通管水路的水流温度为t2，旁通管水路的水流量为v2，ψ为补偿系数，则终端平均水温为：t＝ψ*(t1*v1+t2*v2)/(v1+v2)。

开启运行后，燃气热水器根据水流量值及进水温度使其工作在适合负荷下进行工作，正常洗浴状态下，第一阀体正常开启，阀门开启状态按照所需的水流量曲线进行调节；第二阀体设定于第二电机的最大步数状态，以闭合旁通管水路。

燃气热水器的初始工作状态：可设定进水管水路和旁通管水路同时开启，相对于单阀工作模式，在进水量一定的条件下，额定负荷下的水流量与温升值成反比关系；在双阀模式中，可在满足一定出水流量的条件下燃气热水器工作于较小的负荷段，此时增大第一电机的步数，减小第二电机的步数，根据所采集的出水管的出水温度和预设目标温度所比较的结果来调节第二阀体的阀门开度，按照上述停水重启过程的温度变化过程进行相应调节即可满足燃气热水器的恒温要求，然后按照单阀工作状态进行控制。

本实施例的燃气热水器通过应用了上述的恒温控制方法可有效解决在使用过程中出现的水温波动过大的问题，进一步提升了用户使用体验，同时也在一定程度上降低初始状态下的工作负荷，达到节能目的，进而降低燃气热水器初始运行时所产生的机器噪音。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。