混合能源加热控制方法与流程

1.本发明属于制热水装置技术领域，具体地说，涉及一种具有多种加热方式的混合能源加热控制方法。


背景技术：

2.现有热水器加热控制一般为燃气燃烧和电加热方式，控制方式比较传统单一。热水器控温方式只能通过调节燃气量或者电加热功率的方式实现，控制精度较差。热水器噪音方面，燃气热水器的噪音问题一直存在。
3.目前一些热水器采用混合能源加热，如在燃气热水器中同时配置燃气加热部分和电加热部分。当具有多种加热方式时，如燃气加热和电加热切换逻辑是通过显示板上的按键手动实现，切换逻辑可以是燃气和电加热来回切换；也可以默认一种加热方式（燃气），每次按键切换后开始计时，一定时间后切换回默认加热方式。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术中具有多种加热方式的热水器通过显示板上的按键手动实现切换加热方式，给使用带来不方便的技术问题，提出了一种具有多种加热方式的混合能源加热控制方法，可以解决上述问题。
5.为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：一种混合能源加热控制方法，包括以下步骤：检测用水状态；当检测到开启用水时，检测设定温度tse，并根据所述设定温度tse选择加热模式，所述加热模式包括燃气加热、电加热以及辅热交换器模组加热的任意组合。
6.进一步的，当tse＞t1时，启动燃气加热；当t2＜tse≤t1时，启动燃气加热和辅热交换器模组加热；当tj＜tse≤t2时，启动电加热；其中，tj为进水温度，t1＞t2＞0。
7.进一步的，启动燃气加热之前，还包括判断点火条件的步骤：检测流经燃气热水器的水流量，当水流量不小于设定流量l1时，点火启动燃气加热。
8.进一步的，当启动燃气加热时，包括火排控制方法：火排按照火力大小包括若干段；根据设定温度tse与进水温度tj的温差，以及出水温度tc与进水温度tj的温差确定需要控制燃烧的火排。
9.进一步的，火排按照火力从小到大至少依次包括a段、b段、c段、d段；当tse
‑
tj＞t3时，继续判断进水温度tj和出水温度tc的温差：当tc
‑
tj＞t4时，控制d段火排燃烧；
当tc
‑
tj≤t4时，控制c段火排燃烧；当tse
‑
tj≤t3时，控制b段火排燃烧。
10.进一步的，火排控制方法中，还包括判断设定温度tse与出水温度tc的温差，当tse
‑
tc≥t5时，控制将当前燃烧的火排熄火，并且点燃a段火排。
11.进一步的，根据设定温度tse与出水温度tc的温差控制辅热交换器模组加热功率，包括：当tse
‑
tc≥t5时，若td1＜td2，控制所述辅热交换器模组按照额定功率p工作，否则，控制所述辅热交换器模组按照a1倍的额定功率工作；当t6≤tse
‑
tc＜t5时，若td1＜td2，控制所述辅热交换器模组按照a2倍的额定功率工作，否则，控制所述辅热交换器模组按照a3倍的额定功率工作；当tse
‑
tc＜t7时，控制所述辅热交换器模组按照a4倍的额定功率工作，同时关闭燃气加热；其中，td1为辅热交换器模组中冷媒的温度，td2为辅热交换器模组的出水温度，t5＞t6＞t7＞0；0＜a4＜a3＜a2＜a1＜100%。
12.进一步的，当tse
‑
tc＜t7时，还包括开启辅热恒温控制步骤，所述辅热恒温控制步骤为根据设定温度tse与出水温度tc的温差控制辅热交换器模组加热功率，设定温度tse与出水温度tc的温差越大，所述辅热交换器模组的加热功率越大，最大不超过所述辅热交换器模组的额定功率。
13.进一步的，当tse
‑
tc＜t7时，保持当前的工作状态不变；当tse
‑
tc＞t8时，控制所述辅热交换器模组将功率提升至a5倍的额定功率；当tse
‑
tc＞t9时，控制所述辅热交换器模组将功率提升至a6倍的额定功率；当tse
‑
tc＞t10时，控制所述辅热交换器模组将功率提升至a7倍的额定功率；当tse
‑
tc＞t11时，控制所述辅热交换器模组将功率提升至额定功率；其中，t7＜t8＜t9＜t10＜t11；a4＜a5＜a6＜a7＜100%。
14.进一步的，启动电加热时，根据设定温度tse与进水温度tj的温差控制电加热的加热功率，设定温度tse与进水温度tj的温差越大，电加热的加热功率越大，最大不超过电加热模块的额定功率。
15.进一步的，电加热过程中，当tse
‑
tc＜t7时，还包括开启电加热恒温控制步骤；设定温度tse与出水温度tc的温差越大，所述电加热模块的加热功率越大，最大不超过所述电加热模块的额定功率。
16.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的混合能源加热控制方法，通过检测用水状态，并根据用水状态以及设定温度自动选择切换加热模式，无需手动设置选择，给用户使用带来了极大的便利。
17.结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
19.图1 是本发明提出的混合能源加热控制方法的一种实施例的流程图；图2是本发明提出的混合能源热水器的一种实施例的流程图。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
21.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。
22.实施例一本实施例提出了一种混合能源加热控制方法，如图1所示，包括以下步骤：检测用水状态；当检测到开启用水时，检测设定温度tse，并根据设定温度tse选择加热模式，加热模式包括燃气加热、电加热以及辅热交换器模组加热的任意组合。
23.检测用水状态也即检测用水终端是否开启用水，检测方式具有多种，例如可采用检测流经热水器的水流量的方式，任何一个用水点开启用水时（本实施例中开启用水指用水点具有用热水需求，如果用水点仅开启冷水，不属于本实施例的用水情况，因为单开启冷水时，水流不经过热水器），有水流流经热水器，通过检测流经热水器的水流量即可判断出用水状态。
24.检测用水状态还可以分别检测各用水点的开启状态，通过有线通信或者无线通信的方式，各用水点将其开启状态发送至热水器。
25.设定温度tse是由用户通过控制板设定，当用户未设定时，则为默认值。
26.当具有用水点开启用水时，热水器的控制模块则根据设定温度tse自动选择切换合适的加热模式，该加热模式与设定温度tse相匹配。
27.具体地说，燃气加热、电加热以及辅热交换器模组加热根据其能量来源不同，相应的制热原理不同，各自有各自的特点，如燃气加热，其普遍存在升温慢的技术问题，但是燃气加热的效率高，能够持续输出大流量的高温水。再如电加热，其升温快，出热水快，但是其加热效率低，无法持续输出大流量的高温水。因此，本实施例的混合能源加热控制方法，通过检测用水状态，并根据用水状态以及设定温度自动选择切换加热模式，给用户使用带来了极大的便利。
28.本实施例的热水器在传统热水器结构基础上，整合电加热模组和辅热交换器模
组，电加热模组包含水罐和电加热模块，辅热交换器模组包含辅热交换器和盘管和压缩机模组。辅热交换器模组的加热原理即通过压缩机驱动冷媒管道中的冷媒进行循环，冷媒从外部吸收热量，并转移至热水器中进行放热，用于制热水。
29.热水器内部基本水路循环，用户自来水通过连接进水管接入热水器，依次通过水泵、调水阀流入内部铜管管路。
30.本实施例中电加热模组、辅热交换器模组以及燃气加热模组按照水流方向的布设顺序可以根据需要任意布设。本实施例中以按照水流方向依次布设燃气加热模组、辅热交换器模组、电加热模组为例进行说明。
31.来自自来水管的进水流依次经燃气加热模组的换热管，再流经辅热交换器模组的换热盘管，然后进入电加热模组的水罐，水罐中设置有电加热模块，最后通过出水管流出。
32.热水器内部基本气路与传统燃气热水器保持一致，燃气通过进气接头，通过比例阀和分配器到燃烧模块，再通过点火针使燃气点燃燃烧，燃烧产生的气体通过直流风机排风和集烟罩收集的方式，通过烟道排放到室外。
33.作为一个优选的实施例，本实施例中根据设定温度tse选择加热模式的方法为：当tse＞t1时，启动燃气加热；当t2＜tse≤t1时，启动燃气加热和辅热交换器模组加热；当tj＜tse≤t2时，启动电加热；其中，tj为进水温度，t1＞t2＞0。
34.t1可以为一个较高的温度，如t1可取值但不限于50℃，当设定温度tse＞t1时，说明用水对水温需求较高，因此，需要开启加热效率高的燃气加热模组进行加热。
35.当t2＜tse≤t1时，同时启动燃气加热模组和辅热交换器模组加热。
36.此时可根据设定温度tse、进水温度tj、出水温度tc、第一防冻温度td1，第二防冻温度td2，主要调节燃气加热模组的火排数量和比例阀开度，同时微调节辅热交换器模组的输出功率，实现出水温度恒温控制。
37.第一防冻温度td1为辅热交换器模组中冷媒的温度，第二防冻温度td2为辅热交换器模组的出水温度，第一防冻温度td1和第二防冻温度td2分别由温度传感器测得。
38.为了防止因用水点未关紧或者管网水压波动等原因，虽然检测到水流，但是水流量较小的情况，避免误加热，本实施例中优选在启动燃气加热之前，还包括判断点火条件的步骤，包括：检测流经热水器的水流量，当水流量不小于设定流量l1时，点火启动燃气加热。否则不执行点火加热步骤，以确保安全制热水。
39.此外，在燃气加热模组燃烧制热过程中，还包括停止燃烧条件判断：例如当前a段火排燃烧，且当出水温度大于52℃时，可关闭燃烧。
40.用户用水过程中，启动混合加热控制及温控功能，最大程度满足用户用水需求，实现快速加热及恒温水流的使用体验。
41.当启动燃气加热时，包括火排控制方法：火排按照火力大小包括若干段；根据设定温度tse与进水温度tj的温差，以及出水温度tc与进水温度tj的温差确定需要控制燃烧的火排。
42.作为一个优选的实施例，本实施例中以火排按照火力从小到大至少依次包括a段、b段、c段、d段为例进行说明。
43.当tse
‑
tj＞t3时，继续判断进水温度tj和出水温度tc的温差：当tc
‑
tj＞t4时，控制d段火排燃烧；当tc
‑
tj≤t4时，控制c段火排燃烧；当tse
‑
tj≤t3时，控制b段火排燃烧。
44.其中，t3＞t4＞0。
45.t3可取值但不限于30℃，t4可取值但不限于5℃。
46.本方案可根据进水温度tj与设定温度tse的差值以及出水温度tc与进水温度tj的差值进行选择相应能力的火排燃烧，上述两个差值越大，所选择火力越大的火排燃烧，以满足提供足够的热量快速将水加热接近设定温度。
47.火排控制方法中，还包括判断设定温度tse与出水温度tc的温差，当tse
‑
tc＜t5时，控制将当前燃烧的火排熄火，并且点燃a段火排。t5可取值但不限于10℃。
48.为了提高加热精度，使得出水温度尽量接近设定温度，本实施例中还包括根据设定温度tse与出水温度tc的温差控制辅热交换器模组加热功率，使得出水温度缓慢接近设定温度，防止升温幅度过大不容易控制精度，很容易偏高或者偏低。为了解决上述问题，本实施例中设定温度tse与出水温度tc的温差越小，将辅热交换器模组的输出功率调节越小。
49.作为一个优选的实施例，包括：当tse
‑
tc≥t5时，若td1＜td2，控制辅热交换器模组按照额定功率p工作，否则，控制辅热交换器模组按照a1倍的额定功率工作；当t6≤tse
‑
tc＜t5时，若td1＜td2，控制所述辅热交换器模组按照a2倍的额定功率工作，否则，控制辅热交换器模组按照a3倍的额定功率工作；当tse
‑
tc＜t7时，控制辅热交换器模组按照a4倍的额定功率工作，同时关闭燃气加热；其中， t5＞t6＞t7＞0；0＜a4＜a3＜a2＜a1＜100%。
50.当tse
‑
tc＜t7时，还包括开启辅热恒温控制步骤，辅热恒温控制步骤为根据设定温度tse与出水温度tc的温差控制辅热交换器模组加热功率，设定温度tse与出水温度tc的温差越大，辅热交换器模组的加热功率越大，最大不超过辅热交换器模组的额定功率。
51.t7可取值但不限于1℃，当tse
‑
tc＜t7时，说明此时出水温度已经特别接近设定温度，控制燃气加热模组停止燃烧即可。由于辅热恒温控制具有温度控制精度高的优点，此时采用辅热交换器模组进行辅热恒温控制。
52.采用辅热交换器模组进行辅热恒温控制的方法包括：当tse
‑
tc＞t8时，控制辅热交换器模组将功率提升至a5倍的额定功率；当tse
‑
tc＞t9时，控制辅热交换器模组将功率提升至a6倍的额定功率；当tse
‑
tc＞t10时，控制辅热交换器模组将功率提升至a7倍的额定功率；当tse
‑
tc＞t11时，控制辅热交换器模组将功率提升至额定功率；其中，t7＜t8＜t9＜t10＜t11；a4＜a5＜a6＜a7＜100%。
53.当tse
‑
tc＞t11时，说明出水温度与设定温度的差值较大，而此时若水流量较大，加热至设定温度所需的能耗大，周期长，短时无法达到，因此，本实施例中通过减小水流量的方式实现。水流量减小了，在能耗供给不变的情况下，水流温度可快速升高至目标加热温度，减少用户等待时间。
54.启动电加热时，根据设定温度tse与进水温度tj的温差控制电加热的加热功率，设定温度tse与进水温度tj的温差越大，电加热的加热功率越大，最大不超过电加热模块的额定功率。
55.例如，当tse
‑
tj＞30℃，水罐电加热模块按照额定功率的100%工作。
56.当tse
‑
tj＞20℃，电加热模块按照额定功率的70%工作。
57.当tse
‑
tj＞10℃，电加热模块按照额定功率的50%工作。
58.当tse
‑
tj＞5℃时开始判断出水温度t2，tse
‑
tc＞0℃时，电加热模块按照额定功率的30%工作。
59.tse
‑
tc＜1℃时，水罐电加热模块按照额定功率的10%工作，开启水罐恒温控制逻辑，维持用户出水温度恒温需求。
60.电加热过程中，当tse
‑
tc＜t7时，还包括开启电加热恒温控制步骤；设定温度tse与出水温度tc的温差越大，电加热模块的加热功率越大，最大不超过电加热模块的额定功率。
61.例如，当tse
‑
tc＞2℃，电加热模块按照额定功率的30%工作。
62.当tse
‑
tc＞4℃，电加热模块按照额定功率的50%工作。
63.当tse
‑
tc＞6℃，电加热模块按照额定功率的70%工作。
64.当tse
‑
tc＞10℃，电加热模块按照额定功率的100%工作。
65.当tse
‑
tc＜1℃，电加热模块按照额定功率的10%工作，电加热恒温控制逻辑持续循环。
66.当热水器处于待机状态时，也即没有用水时，还包括防冻保护的步骤，以防止由于环境温度较低时而导致水管中的水冻住，无法使用热水器的技术问题。
67.本实施例中防冻控制逻辑包括：当tj＜0℃，启动防冻功能。
68.若td1和td2均大于0℃，水泵启动，运行5min后停止。此时水管中的温度不是特别的低，只需将水管中的水循环起来即可起到防冻的作用。
69.若td1或td2小于0℃，辅热交换器模组工作，当td1和td2均大于10度时，停止工作。
70.若td1或td2小于0℃，且tc＜0℃，比例阀开阀点火燃烧，当tc＞20℃，停止燃烧。此时水管中的水温较低，开启燃气加热模组进行快速制热。
71.当热水器处于待机状态时，也即没有用水时，本实施例的方法还包括预热步骤，通过在未用水的时间内对水管中的水预热，便于当用户用水时能够实现快速出热水，节约用户等待时间。
72.预热步骤包括：当0＜tj＜10℃时，启动预热功能，电加热模组工作，当tc＞20℃，电加热模组停止工作，完成预热功能。
73.本实施例的方法还包括速热步骤，当10＜tj＜20℃时，启动用户用水速热功能。具体包括：
若tse
‑
tj＞30℃，辅热交换器模组工作，当tc＞25℃时，停止工作。
74.若tse
‑
tj＜30℃，机器保持待机状态。
75.当tj＞20℃时，机器保持待机状态。
76.速热模式可进一步减少用户等待用水时间。
77.实施例二本实施例提出了一种混合能源热水器，如图2所示，包括燃烧器11、换热器12、进水管13、出水管14以及控制装置15，换热器12包括集热罩121以及盘设在集热罩121上的换热管122，还包括辅助加热模组，辅助加热模组包括辅集热罩161、换热盘管162以及外部循环系统（图中未示出），外部循环系统包括蒸发器、压缩机以及连接在冷媒管路中的阀。压缩机可驱动冷媒在蒸发器与换热盘管162之间循环，冷媒携带着热量在换热盘管162中放热用于加热。
78.辅集热罩161与集热罩121连接，辅集热罩161的内部限定有与集热罩121连通的腔体；换热盘管162设置在辅集热罩161的腔体内，且两端分别探出至辅集热罩161的外侧，用于连接冷媒管。蒸发器与冷媒管连接，压缩机连接在换热盘管与蒸发器之间。因此冷媒可以在压缩机的驱动下在蒸发器中吸收热量，经冷媒管循环至换热盘管162中时释放热量，用于制热水。
79.本方案的混合能源热水器可按照实施例一中记载的控制逻辑执行控制。
80.辅换热管163设置在辅集热罩161的腔体内，两端分别探出至辅集热罩161的外部，辅换热管163的其中一端与换热管连接。辅换热管163和换热管12用于容水流经过。其中，按照水流方向，辅换热管163可设置在上游，换热管12设置在下游，或者，换热管12设置在上游，辅换热管163设置在下游。本实施例中以换热管12设置在上游，辅换热管163设置在下游为例进行说明。
81.当燃烧器11开启时，燃烧产生的热量聚集在集热罩121中，而换热管122盘设在集热罩121上，因此，从进水管13进入的冷水在流经换热管12时可吸收热量，温度升高。
82.当辅助加热模组开启制热时，冷媒循环至换热盘管162中时释放热量至辅集热罩161中，而辅换热管163设置在辅集热罩161中，因此，从进水管13进入的冷水在流经换热管12之后进入辅换热管163中，可在辅换热管163中吸收换热盘管162释放的热量，温度升高。
83.控制装置15根据用水状态控制辅助加热模组和燃烧器的工作状态，也即，根据是否开启用水控制辅助加热模组启动或者关闭，以及控制燃烧器11启动或者关闭。
84.用水状态也即检测用水终端是否开启用水，检测方式具有多种，例如可采用检测流经热水器的水流量的方式，任何一个用水点开启用水时（本实施例中开启用水指用水点具有用热水需求，如果用水点仅开启冷水，不属于本实施例的用水情况，因为单开启冷水时，水流不经过热水器），有水流流经热水器，通过检测流经热水器的水流量即可判断出用水状态。
85.检测用水状态还可以分别检测各用水点的开启状态，通过有线通信或者无线通信的方式，各用水点将其开启状态发送至热水器。
86.本实施例中优选辅集热罩161设置在集热罩121的上方，换热管122的一端与进水管13连接，另外一端与辅换热管163连接。
87.本实施例中辅助加热模组和换热器12可分别单独启动加热，也可同时启动加热。
88.辅集热罩161设置在集热罩121的上方，集热罩121设置在燃烧器11的上方，辅集热罩161的上方连接集烟罩18，燃烧器11燃烧产生的烟气依次经集热罩121、辅集热罩161进入集烟罩18，再经集烟罩18所连接的排烟管（图中未示出）排放至户外。
89.辅助加热模组通过循环冷媒达到加热的目的，该种加热方式具有控温精准的优点。当环境温度受到干扰小时，可精准的控制加热温度，为了减小从集热罩121进入带有热量的烟气对辅集热罩161中温度的影响，以提高辅助加热模组的控温精度，本实施辅集热罩161与集热罩121之间设置有隔热层17，隔热层17上开设有用于连通辅集热罩161和集热罩121的通孔（角度原因图中未示出），隔热层17用于阻隔热量向上方的辅集热罩161中传递，减小对辅集热罩161中温度的干扰，进而可以提高辅助加热模组的控温精度。
90.集热罩121的通孔用于容燃烧产生的烟气通过。
91.为了进一步增加本热水器的能量来源类型，优选混合能源热水器还包括电加热模块19，其利用电加热的原理对流经的水进行电加热。
92.本实施例中优选将电加热模块19设置在换热管122和辅助加热模组的下游，当流入至电加热模块19的水未达到目标加热温度时，电加热模块19可以对进水进行加热，以达到目标加热温度。
93.本实施例中优选将电加热模块19设置在辅助加热模组的下游，电加热模块的一端与辅助加热模组的出水端连接，另外一端与出水管连接。
94.在冬天使用时，由于环境温度低，容易使得水管中的水结冰，导致热水器无法使用，本实施中的混合能源热水器还包括防冻模块。
95.防冻模块包括用于检测辅热交换器模组中冷媒的温度td1的第一温度检测元件20和用于检测辅助加热模组的出水端水温td2的第二温度检测元件21，控制装置15根据检测结果控制执行防冻逻辑。
96.进水管12或者出水管13中连接有水泵22，混合能源热水器还包括用于将进水管12和出水管13连接的循环管。本实施例中的防冻逻辑可按照实施例一中记载的方案执行，在此不做赘述。
97.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。