混合能源热水器控制方法及热水器与流程

1.本发明属于制热水装置技术领域，具体地说，涉及一种混合能源热水器控制方法及热水器。


背景技术：

2.目前的热水器在用户用水过程中，很普遍存在用水持续一段时间后会临时关闭用水一段时间，然后再次开启用水，如洗浴过程中关闭用水打沐浴露或者洗发水等，而二次开启用水会产生夹生水现象，也即刚开始一段时间的出水会出现忽冷忽热的现象，冷烫水交替出水，洗浴体验极差，还存在烫伤的危险。


技术实现要素：

3.本发明针对现有技术中由于热水输出管道长、燃气加热有延迟等原因造成的用水终端输出热水等待时间长以及产生夹生水的技术问题，提出了一种混合能源热水器控制方法，可以解决上述问题。
4.为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：
5.一种混合能源热水器控制方法，包括：
6.判断是否开启电加热步骤，根据电加热模块的进水温度t2、电加热模块的出水温度t3以及设置温度ts判断是否开启电加热；
7.当开启电加热时，检测是否执行停止电加热判断步骤，当当前开启用水的状态为一次开水或者非一次开水时，执行停止电加热判断步骤，并且在满足停止电加热条件时停止电加热。
8.进一步的，判断是否开启电加热步骤包括：
9.当满足t2＜ts且t3＜ts时，或者t2在时间轴上呈下降趋势时，则启动电加热。
10.进一步的，判断是否开启电加热步骤还包括：
11.当t2＜ts时，还包括判断是否满足t2＜ts＜t3，当满足时，启动电加热。
12.进一步的，在判断是否开启电加热步骤之前，还包括判断水流量的步骤，当满足水流量不小于启动流量时，执行判断是否开启电加热步骤。
13.进一步的，判断当前是非一次开水的判断方法为：
14.判断t2在时间轴上的趋势；
15.当t2在时间轴上首先呈下降趋势，然后呈上升趋势，则判断为非一次开水；
16.当t2在时间轴上首先呈下降趋势且保持时，判断当t2＜t3，且开启电加热的时长满足t1时，执行停止电加热判断步骤。
17.进一步的，判断当前是一次开水的判断方法为：
18.当t2在时间轴上首先呈上升趋势，且同时满足：t3＜ts，t2＜ts以及t2≥t3时，判断为一次开水。
19.进一步的，当t3＜ts，t2＜ts以及t2≥t3不成立时，或者，当t2在时间轴上首先呈
下降趋势且保持时，判断当开启电加热的时长满足t2时，则执行停止电加热判断步骤。
20.进一步的，所述停止电加热判断步骤包括：
21.当燃气加热的热负荷＜a1；
22.或者，t2≥ts
‑
a2；
23.或者，t3＞ts
‑
a3；
24.或者，t3＞a4时，停止电加热；
25.其中，a1、a2、a3、a4为大于0的常数。
26.进一步的，停止电加热判断步骤之前，还包括判断燃气是否已经点火燃烧的步骤，当判断为燃气已经点火燃烧时，才执行停止电加热判断步骤。
27.进一步的，判断当开启电加热的时长不满足t2时，判断燃气加热的热负荷＜a5且t3＞ts a6时，执行停止电加热判断步骤，0＜a5＜a1。
28.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的混合能源热水器控制方法，包括电加热和其他加热模块，根据电加热模块的进水温度t2、电加热模块的出水温度t3以及设置温度ts判断是否开启电加热，充分利用电加热制热快、出热水迅速的优势，可解决现有技术中用水终端输出热水等待时间长以及产生夹生水的技术问题。
29.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
30.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。
31.图1是本发明提出的混合能源热水器的一种实施例的结构示意图；
32.图2是本发明提出的混合能源热水器控制方法的一种实施例的非一次开水的温度图；
33.图3是本发明提出的混合能源热水器控制方法的一种实施例的一次开水的温度图；
34.图4是本发明提出的混合能源热水器控制方法的一种实施例的部分流程图；
35.图5是本发明提出的混合能源热水器控制方法的一种实施例的部分流程图。
具体实施方式
36.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。
37.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。
38.实施例一
39.本实施例提出了一种混合能源热水器控制方法，本实施例的混合能源热水器控制方法所采用的混合能源热水器如图1所示，该混合能源以电加热和燃气加热组合为例进行说明，还可以是太阳能加热和电加热等其他加热组合方式，本实施例中不做具体限制。
40.本实施例中的混合能源热水器，电加热模块优选按照水流方向设置在燃气加热模块的下游，电加热模块可以将燃气加热未及时加热的水进行加热，以提高出热水的速率。
41.如图1所示，本实施例中的混合能源热水器包括燃烧器10、换热器11、电加热模块13、控制装置14、进水管15、出水管16、第二温度检测模块12、第三温度检测模块17和风机(图中未示出)等部件。其中，控制装置14包括处理器、存储器、以及存储在存储器上的可被所述处理器执行的燃气热水器的控制程序。
42.第二温度检测模块12用于检测电加热模块的进水温度t2,第三温度检测模块17用于检测电加热模块的出水温度t3。
43.燃烧器10能够燃烧燃气以对换热器11中流动的水进行加热，而对于电加热模块13则利用电加热的原理对流经的水进行辅助电加热。进水管15则与用户家中的供水管连接以引入冷水，出水管16则与用户家中的用水终端(热水龙头)连接以输出热水。
44.为了确保燃烧安全，燃烧器10点火燃烧具有十分严苛的条件限制，如水流量必须满足设定流量，风机开启等，受这些条件限制，用户开启用水之后，需要排放较长一段的冷水才能输出热水，用户等待时间长，造成不好的使用体验，而且容易造成水资源浪费。
45.此外，用户在用水过程中还普遍存在用水持续一段时间后会临时关闭用水一段时间，然后再次开启用水，而二次开启用水会产生夹生水现象，也即刚开始一段时间的出水会出现忽冷忽热的现象，冷烫水交替出水，洗浴体验极差。
46.为了解决上述问题，如图4、图5所示，本实施例的混合能源热水器控制方法包括：
47.判断是否开启电加热步骤，根据电加热模块的进水温度t2、电加热模块的出水温度t3以及设置温度ts判断是否开启电加热。
48.电加热模块13的设置位置更加靠近用水终端，而且电加热具有制热速度快的优点，本实施例中通过检测电加热模块的进水温度t2、电加热模块的出水温度t3以及设置温度ts，可以判断出是否开启电加热模块，电加热模块13根据控制及时执行加热动作，可以最大化地减少用户等待时间。
49.当开启电加热时，检测是否执行停止电加热判断步骤，当当前开启用水的状态为一次开水或者非一次开水时，执行停止电加热判断步骤，并且在满足停止电加热条件时停止电加热。
50.由于本混合能源热水器为燃气加热和电加热混合，无论是一次开水还是二次开水，在开启燃气加热时由于燃气加热的滞后性，均会有部分冷水进入电加热模块，因此通过前步骤判断出开启电加热模块进行加热。随着燃气加热的准备完毕，当燃气开始有效加热时，由于燃气加热的能效高，成本低，应当以燃气加热为主，因此，需要进行是否退出电加热判断，当满足退出电加热的条件时，关闭电加热模块，可以避免电能浪费的同时，避免若电加热和燃气加热同时开启，输出温度不容易控制，造成忽冷忽热的现象。
51.本实施例中的一次开水是指在大于一定时间内首次开启用水。非一次开水是指用
户在用水过程中出现了短暂关闭用水的情况，然后再开启用水，均为非一次开水。
52.本实施例中通过判断一次开水和非一次开水，均为正常的开启用水情况。此时进行正常的判断否进入停止电加热判断步骤即可。由于在用水过程中还可能会出现其他未被判断出一次开水和非一次开水的情况，此时需要按照专门的的控制逻辑进行控制，以保证加热用水安全。
53.作为一个优选的实施例，判断是否开启电加热步骤包括：
54.当满足t2＜ts且t3＜ts时，启动电加热。也即进入电加热模块和从电加热模块流出的水均未达到设置温度ts，此时需要开启电加热模块，及时对进水进行加热，以供给用户使用，如果t2和t3的任何一个不小于ts，则存在其中一个误判的情况，可以进一步判断。
55.当t2在时间轴上呈下降趋势时，则启动电加热。也即，如果t2在时间轴上呈下降趋势，说明之前燃烧器燃烧过，当前燃烧器关闭了再次开启用水，或者燃烧器的制热能力下降了，已经无法满足用户的设置温度，为了满足用户用水需求，需要及时开启电加热，对进入其的水进行温度补偿，以保证向用户输出热水的连续性。
56.作为一个优选的实施例，本实施例中t2在时间轴上呈下降趋势的判断方法为：连续采集若干个电加热模块的进水温度，分别为t20、t21、t22、t23，如果t20＞t21、t21＞t22且t22＞t2时，以及t2＜ts，且t2＜t3时，可判断为t2在时间轴上呈下降趋势。
57.或者，当t20＞t22、t21＞t23且t20＞t23时，以及t2＜ts，且t2＜t3时，可判断为t2在时间轴上呈下降趋势。
58.判断是否开启电加热步骤还包括：
59.当t2＜ts时，还包括判断是否满足t2＜ts＜t3，当满足时，启动电加热。
60.为了确保电加热的安全性，优选在判断是否开启电加热步骤之前，还包括判断水流量的步骤，当满足水流量不小于启动流量时，执行判断是否开启电加热步骤。也即，当判断为水流量≥启动水流量时，才进入判断是否开启电加热步骤，否则不执行判断是否开启电加热步骤。
61.优选在本实施例中判断当前是非一次开水的判断方法为：
62.判断t2在时间轴上的趋势；
63.当t2在时间轴上首先呈下降趋势，然后呈上升趋势，则判断为非一次开水；
64.当t2在时间轴上首先呈下降趋势且保持时，判断当t2＜t3，且开启电加热的时长满足t1时，执行停止电加热判断步骤。如果t2＜t3，反映了此时电加热模块开始有效加热。由于电加热仅是辅助加热，不能一直依赖电加热，因此，在当开启电加热的时长满足t1时，执行停止电加热判断步骤，以便满足用户用水的同时节约能耗。
65.本实施例中t1可设置为5秒。
66.如图2所示，为非一次开水情况下的水温图。电加热模块的进水温度t2也即从燃气加热模块输出的水温在经过一次开水加热之后为高温水，若用户中断开水，并且在短暂时间间隔之后再次开水的话，由于燃气加热开启的滞后性，t2会首先呈下降趋势，随着燃气开启加热，t2会呈上升趋势。
67.优选的，判断当前是一次开水的判断方法为：
68.当t2在时间轴上首先呈上升趋势，且同时满足：t3＜ts，t2＜ts以及t2≥t3时，判断为一次开水。
69.如图3所示，为一次开水情况下的水温图。电加热模块的进水温度t2首先检测到的温度为自来水管进入的冷水温度，随着燃气开启加热，t2会呈上升趋势。
70.t2在时间轴上首先呈上升趋势的判断方法为：若t2<ts,连续采集若干个电加热模块的进水温度，分别为t20、t21、t22、t23，如果t20<t21；t21<t22；t22<t23；或t20<t22；t21<t23；t20<t23时，判断为t2在时间轴上首先呈上升趋势，否则，不判断为上升趋势。
71.当t3＜ts，t2＜ts以及t2≥t3不成立时，或者，当t2在时间轴上首先呈下降趋势且保持时，当前既没有判断出一次开水或者非一次开水，而此时电加热已经开启，为了确保热水器正常工作，通过设定时间进行约束，也即，判断当开启电加热的时长满足t2时，则执行停止电加热判断步骤。
72.本实施例中t2可设置为10秒。
73.作为一个优选的实施例，停止电加热判断步骤包括：
74.当燃气加热的热负荷＜a1；
75.或者，t2≥ts
‑
a2；
76.或者，t3＞ts
‑
a3；
77.或者，t3＞a4时，停止电加热；
78.其中，a1、a2、a3、a4为大于0的常数。
79.燃气加热的热负荷可通过进水温度、出水温度以及水流量等计算得到。
80.本实施例中a1可取值为0.8，a2不小于a3，例如a2＝4℃，a3＝2℃。a4比a2和a3都大，为温度上限值，防止烫伤用户，例如可设定a4＝50℃。
81.停止电加热判断步骤之前，还包括判断燃气是否已经点火燃烧的步骤，当判断为燃气已经点火燃烧时，才执行停止电加热判断步骤。以确保能够为用户持续输出恒温水。
82.判断当开启电加热的时长不满足t2时，判断燃气加热的热负荷＜a5且t3＞ts a6时，执行停止电加热判断步骤，0＜a5＜a1。也即，如果燃气加热的热负荷＜a5反映了当前燃气加热的热负荷较低，t3＞ts a6反映了电加热模块已经开启，当上述两个条件满足时，需要执行停止电加热判断步骤，当满足退出电加热的条件时，关闭电加热模块，可以避免电能浪费的同时，避免若电加热和燃气加热同时开启，输出温度不容易控制，造成忽冷忽热的现象。
83.当以上条件均不符合，反映了燃气加热或者温度检测等可能存在异常，需要设置时间约束，也即，在电加热已经启动满足设定时间t3时，若仍然不进入停止电加热判断步骤，可直接控制关闭电加热，以保证用水安全，同时可报警提示用户故障。本实施例中t3可设置为15秒。
84.当退出电加热之后，执行燃气加热的恒温加热控制。其中，启动恒温加热控制的条件是：
85.①
水流量≥启动水流量 0.5；
86.②
设置温度与t2温度计算的热负荷＞1；
87.③
t2＜设置温度
‑
4℃(t2＜设置温度
‑
5℃)；
88.④
t3≤设置温度
‑
1℃；
89.⑤
t3＜50℃；
90.⑥
机器无故障。
91.以上条件同时满足时，启动恒温加热控制。
92.启动恒温加热控制之后，还包括判断退出恒温加热控制。
93.本实施例中退出恒温加热控制的条件是：
94.①
水流量＜停止水流量；
95.②
设置温度与t2温度计算的热负荷≤0.6；
96.③
t2≥设置温度
‑
2℃(t2≥设置温度
‑
3℃)
97.④
t3＞设置温度 1℃；
98.⑤
t3≥55℃；
99.⑥
机器存在故障。
100.以上条件满足任意一个时，退出恒温加热控制。
101.实施例二
102.本实施例提出了一种混合能源热水器，如图1所示，包括燃烧器10、换热器11、电加热模块13、控制装置14、进水管15、出水管16和风机(图中未示出)等部件。其中，控制装置14包括处理器、存储器、以及存储在存储器上的可被所述处理器执行的燃气热水器的控制程序。
103.燃烧器10能够燃烧燃气以对换热器11中流动的水进行加热，而对于电加热模块13则利用电加热的原理对流经的水进行辅助电加热。进水管15则与用户家中的供水管连接以引入冷水，出水管16则与用户家中的用水终端(热水龙头)连接以输出热水。
104.为了确保燃烧安全，燃烧器10点火燃烧具有十分严苛的条件限制，如水流量必须满足设定流量，风机开启等，受这些条件限制，用户开启用水之后，需要排放较长一段的冷水才能输出热水，用户等待时间长，造成不好的使用体验，而且容易造成水资源浪费。
105.此外，用户在用水过程中还普遍存在用水持续一段时间后会临时关闭用水一段时间，然后再次开启用水，而二次开启用水会产生夹生水现象，也即刚开始一段时间的出水会出现忽冷忽热的现象，冷烫水交替出水，洗浴体验极差。
106.为了解决上述问题，本实施例的混合能源热水器的控制方法包括：
107.判断是否开启电加热步骤，根据电加热模块的进水温度t2、电加热模块的出水温度t3以及设置温度ts判断是否开启电加热。
108.电加热模块13的设置位置更加靠近用水终端，而且电加热具有制热速度快的优点，本实施例中通过检测电加热模块的进水温度t2、电加热模块的出水温度t3以及设置温度ts，可以判断出是否开启电加热模块，电加热模块13根据控制及时执行加热动作，可以最大化地减少用户等待时间。
109.当开启电加热时，检测是否执行停止电加热判断步骤，当当前开启用水的状态为一次开水或者非一次开水时，执行停止电加热判断步骤，并且在满足停止电加热条件时停止电加热。
110.由于本混合能源热水器为燃气加热和电加热混合，无论是一次开水还是二次开水，在开启燃气加热时由于燃气加热的滞后性，均会有部分冷水进入电加热模块，因此通过前步骤判断出开启电加热模块进行加热。随着燃气加热的准备完毕，当燃气开始有效加热时，由于燃气加热的能效高，成本低，应当以燃气加热为主，因此，需要进行是否退出电加热判断，当满足退出电加热的条件时，关闭电加热模块，可以避免电能浪费的同时，避免若电
加热和燃气加热同时开启，输出温度不容易控制，造成忽冷忽热的现象。
111.本实施例的控制方法具体可参见实施例一中记载，在此不做赘述。
112.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。