CN113983694B

CN113983694B - 燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法

Info

Publication number: CN113983694B
Application number: CN202111412906.0A
Authority: CN
Inventors: 郑来松; 潘叶江
Original assignee: Vatti Co Ltd
Current assignee: Vatti Co Ltd
Priority date: 2021-11-25
Filing date: 2021-11-25
Publication date: 2023-06-02
Anticipated expiration: 2041-11-25
Also published as: CN113983694A

Abstract

本发明提供了一种燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法。该方法包括根据设定温度T_设定、进水温度T_进水、启动流量Q计算需求负荷P并与预先设定的最小理论负荷P₀进行比较；若P<＝P₀时，根据最小理论负荷P₀运行t秒后测量出水温度T_出水并计算实际负荷P_实，并将P_实与最小实际负荷P_实0进行比较；若T_出水>T_设定，则将P_实逐步减小至P_实0加热；若T_出水<＝T_设定，保持P_实不变继续加热。该方法智能判断最小负荷是否为机器设计的最小火力值。对水流信号，进水温度，最小负荷采集分析判断，既可实现正常用热水快速启动点火，又可避免开关冷水导致误启动热水器，同时实现低水压启动热水器。

Description

燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法

技术领域

本发明涉及厨房用具领域，特别涉及一种燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法。

背景技术

燃气热水器工作原理：用户用水时，燃气热水器内部水流传感器检测到水流信号，当水流信号大于2.5L/min时，热水器先开风机进行前清扫，风压开关检测到闭合后，再进行点火，开气阀，再到燃烧，关水后风机转20s将热水器内的废气通过烟管排出。

误触发热水器启动点火的场景：用户水压较大时，用户开冷水或是关冷水时，会对局部水路产生冲击，此时会造成热水器会检测到1-5L/min不等的水流信号脉冲，维持时间小于2s，由于热水器检测到水流信号就会开始点火。此时用户开关冷水时，有可能会造成热水器启动点火。

高楼层低水压无法启动热水器或无法使用零冷水功能：

燃气热水器不同于电热水器，最小负荷较大，流量低小时，最小负荷小也会加热较热的水温。因此需要水流量满足一定值时才可启动热水器加热，此值一般为2.5L/MIN，但部分高楼层用水，或是零冷水功能可能达不到此流量而导致热水器无法使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法，该方法智能判断最小负荷是否为机器设计的最小火力值。对水流信号，进水温度，最小负荷采集分析判断，既可实现正常用热水快速启动点火，又可避免开关冷水导致误启动热水器，同时实现低水压启动热水器。

为实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法。该方法包括根据设定温度T_设定、进水温度T_进水、启动流量Q计算需求负荷P并与预先设定的最小理论负荷P₀进行比较；若P<＝P₀时，根据最小理论负荷P₀运行t秒后测量出水温度T_出水并计算实际负荷P_实，并将P_实与最小实际负荷P_实0进行比较；若T_出水>T_设定，则将P_实逐步减小至P_实0加热；若T_出水<＝T_设定，保持P_实不变继续加热。

根据本发明的一实施方式，其中，根据设定温度T_设定、进水温度T_进水、启动流量Q计算需求负荷P并与预先设定的最小理论负荷P₀进行比较包括：启动燃气热水器，根据P＝(T_设定-T_进水)*Q/14，计算需求负荷P；若为无水泵类型，则直接将P与P₀进行比较；若为有水泵类型，则增大水流量，重新计算需求负荷p，然后将P与P₀进行比较。

根据本发明的一实施方式，其中，若P<＝P₀时，根据最小理论负荷P₀运行ts后测量出水温度T_出水并计算实际负荷P_实，并将P_实与最小实际负荷P_实0进行比较包括：P<＝P₀时，根据最小理论负荷P₀运行3s；根据P＝(T_出水-T_进水)*Q/14计算实际负荷P_实。

根据本发明的一实施方式，其中，若T_出水>T_设定，则将P_实逐步减小至P_实0加热包括：若T_出水>T_设定，P_实>P_实0，则将P_实逐步减小至P_实0加热；若T_出水>T_设定，P_实<＝P_实0，则保持P_实0加热。

根据本发明的一实施方式，其中，P_实0为2.2kw，当P_实>2.2kw时，调整比例阀电流使得P_实逐步减小至2.2kw；以及当P_实<＝2.2kw时，按照2.2kw加热。

根据本发明的一实施方式，其中，若T_出水<＝T_设定，保持P_实不变继续加热包括：当T_出水小于等于T_设定时，出水温度认可上升，缓慢增大比例电流直至T_出水>＝T_设定。

根据本发明的一实施方式，其中，根据设定温度T_设定、进水温度T_进水和最小理论负荷P₀调节燃气热水器启动流量。

根据本发明的一实施方式，其中，根据设定温度T_设定、进水温度T_进水和最小理论负荷P₀调节燃气热水器启动流量包括：根据最小理论负荷P₀和检测到的流量确定温度升高值T_升；计算燃气热水器所需要加热温度△T＝T_设定-T_进水；在最小理论负荷P₀时加热△T温度需要的流量为Q₀＝2*T_升/△T；当前流量Q_当>Q₀时，启动流量Q可设定为Q₀+0.5L/min。

根据本发明的一实施方式，其中，根据检测到的启动流量匹配维持启动时间以防止误触发燃气热水器启动点火。

根据本发明的一实施方式，其中，根据检测到的启动流量匹配维持启动时间以防止误触发燃气热水器启动点火包括：检测启动流量Q的大小并根据启动流量Q计算防止误触发启动时间T_防；当启动流量Q＜＝5L/MIN时，防止误触发启动时间为T_防＝(5-Q)/5*2+0.3s；当启动流量Q>5L/MIN时，T_防>0.3s。

本发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：

本发明的燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法，智能判断最小负荷是否为机器设计的最小火力值。对水流信号，进水温度，最小负荷采集分析判断，既可实现正常用热水快速启动点火，又可避免开关冷水导致误启动热水器，同时实现低水压启动热水器。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是根据一示例性实施方式示出的一种燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法的流程图。

图2是根据一示例性实施方式示出的一种热水水流量信号与时间的关系的示意图。

图3是根据一示例性实施方式示出的一种2-4-6分段热水器不同分段负荷分段情况示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

燃气热水器启动工作原理：用户用热水时，燃气热水器内部水流传感器检测到水流信号，当水流信号大于2.5L/min并维持500ms时，热水器进行前清扫并启动点火燃烧。

零冰山工作原理：零冷水功能：不开水的情况下，开启零冷水功能，此时热水器内部的水泵会启动，启动后，热水管路水流动起来，经热水器出水管流出，流出的水流通过回水管路又流回热水器，形成循环管路，热水器检测到有水流信号后，开启燃烧加热，3-5分钟后即可将整个循环管路的水全部加热到设置温度，用户洗浴时，一开花洒即有热水，不会先流出冷水，即“零”冷水。

零冷水启动加热条件：水泵运转后，水流量需要大于2.5L/MIN才可启动加热。由于用户管路较长，转接头角阀等限流装置多，导致水流量可能达不到2.5L/MIN,导致无法使用此功能。

燃气热水器分段负荷重叠区说明：

现有燃气热水器均为恒温型燃气热水器，不同负荷的热水器有不同的分段方式，如2-4-6分段燃气热水，表示热水器燃烧时，可使用2排(4排或6排)火加热燃烧，根据不同负荷选择不同排数进行燃烧，但热水器出厂时，必须保证2排最大火力负荷大于4排最小火力负荷，4排最大火力负荷大于6排最小火力负荷，已保证负荷连续性。

如图3为2-4-6分段热水器不同分段负荷分段情况(正常2000pa进气压力)。

PL为该分段小比例阀最小开度即最小负荷，控制比例阀的电流约为120mA。

PH为该分段小比例阀最大开度即最大负荷，控制比例阀的电流约为180mA。

不同分段PL、PH比例阀开度是一致的。通过电磁阀来控制燃烧排数。

2-4重叠区计算2PH-4PL＝7-6＝1kW(23kW等效于13L/min*25度,1kW表示水流量为1L/min时，可加热14度)。

4-6重叠区计算4PH-6PL＝13-10＝3kW。

表1为标准烟管时风机转速值对照表

分段	PH转速值r/min	PL转速值r/min
			2	2200	1800
4	2400	1900
			6	3000	2000

由于实际用户家的燃气压力或热值有较大差异，可能会实际负荷值同一比例阀开度时，在最小负荷时输出会有差异，如在3000pa时，最小负荷变为4kw，1000pa时，最小负荷变为2.2kw。对于设计来说，希望最小负荷在1000pa压力不会熄火，稳定燃烧。故对于2000pa正常用户来说可通过程序判断将是小负荷降低。

启动流量与热水器最小负荷关系：

1、现有技术一般：启动流量2.5L/min，维持时间大于0.5s，关机流量为2.0L/min。

2、如热水器最小负荷：3kw，此负荷下加热在2L/min时，温度可升高20℃。

如最小负荷降低到2.2kw，此负荷下加热在2L/min时，温度可升高14℃。相比较之前温度可降低7度。

表2 不同季节最小水流量2L/min进水温度、出水温度和用户需求对照表

表3 不同季节最小水流量1.5L/min进水温度、出水温度和用户需求对照表

如图1所示，图1示出了本发明提供的一种燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法的流程图。

本发明实施例的燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法包括根据设定温度T设定、进水温度T进水、启动流量Q计算需求负荷P并与预先设定的最小理论负荷P₀进行比较；若P<＝P₀时，根据最小理论负荷P₀运行t秒后测量出水温度T_出水并计算实际负荷P_实，并将P_实与最小实际负荷P_实0进行比较；若T_出水>T_设定，则将P_实逐步减小至P_实0加热；若T_出水<＝T_设定，保持P_实不变继续加热。

其中，热水器启动流量约为2.5L/MIIN，在高楼层用户及部分零冷水管路结构无法达到此流量时，没办法使用燃气热水器。流量主要与热水器最小负荷相关，故可通过最小负荷及进水温度智能计算该启动流量值，替代现有固定值。燃气热水器常规最小负荷为3kw，压力值2000pa。

在本发明的一个优选实施例中，根据设定温度T_设定、进水温度T_进水、启动流量Q计算需求负荷P并与预先设定的最小理论负荷P₀进行比较包括：启动燃气热水器，根据P＝(T_设定-T_进水)*Q/14，计算需求负荷P；若为无水泵类型，则直接将P与P₀进行比较；若为有水泵类型，则增大水流量，重新计算需求负荷p，然后将P与P₀进行比较。

如图1所示，燃气热水器启动后，流量是稳定的。用户先设定想加热到的水温即T_设定。温度传感器测量进水温度T_进水。流量传感器测量进水流量Q。然后利用负荷计算公式计算出当前负荷，将当前负荷与理论最小负荷进行比较。如无水泵机型则直接进行加热，如带水泵机型则打开水泵增压，使水流量增大，重新进入负荷计算，如P仍处于最小负荷，则继续加热。

在本发明的一个优选实施例中，若P<＝P₀时，根据最小理论负荷P₀运行t秒后测量出水温度T_出水并计算实际负荷P_实，并将P_实与最小实际负荷P_实0进行比较包括：P<＝P₀时，根据最小理论负荷P₀运行3秒；根据P＝(T_出水-T_进水)*Q/14计算实际负荷P_实。

如图1所示，需求负荷P与最小理论负荷P₀比较之后，如果P<＝P₀则按照最小理论负荷P₀进行加热，3秒后计算实际负荷P_实也就是当前负荷。

在本发明的一个优选实施例中，若T_出水>T_设定，则将P_实逐步减小至P_实0加热包括：若T_出水>T_设定，P_实>P_实0，则将P_实逐步减小至P_实0加热；若T_出水>T_设定，P_实<＝P_实0，则保持P_实0加热。

如图1所示，当出水温度大于设定温度时对实际负荷P_实和最小实际负荷P_实0进行比较。若实际负荷大于最小实际负荷则说明仍有下降空间可继续下降至最小实际负荷。如果实际负荷小于等于最小实际负荷则按照最小实际负荷进行加热。

在本发明的一个优选实施例中，P_实0为2.2kw，当P_实>2.2kw时，调整比例阀电流使得P_实逐步减小至2.2kw；以及当P_实<＝2.2kw时，按照2.2kw加热。

如图1所示，优选地，最小理论负荷P₀设定为3kw，实际最小负荷P_实0设定为2.2kw。根据实际负荷与最小实际负荷的大小关系，按照上述步骤进行比较进而加热。

在最小负荷运行3s后，进行最小负荷计算：P＝(T_出水-T_进水)*Q/14,由上述1kW表示水流量为1L/min时，可加热14度)进行反推，进行出来与理论最小火力1000pa、2.2kw进行对比，当出水温度超出设定温度时，进入下一步。

当最小负荷>2.2kw时，则认为可能外界气压较大或热值较高，燃烧火力比理论值大，推算应减少多少比例阀电流才能到达2.2kw(2排最大最小火力与电流的关系，1kw对应的比例阀电流为：(PH-PL)/(P2PH-P2PL)＝(180-120)/(7-3)＝15(mA))，应减少的电流应为15*(P-2.2)(mA),为防止电流突然下降导致熄火，先将风速1800降到1700，最低转速可降到1500，1s后将比例阀电流减少15*(P-2.2)*50％。重新返回2.1进行运算，进行3-4次缓慢降低，接近2.2kw，如降低过程中出现熄火情况，则重新进行点火，记录比例阀最小控制电流应为上一次降低前的值。

当最小负荷<＝2.2kw时，则认为此时已是最小火力值，保持此值进行，并记录当前比例阀电流及最小负荷值，风机转速，用于下一次工作。

在本发明的一个优选实施例中，若T_出水<＝T_设定，保持P_实不变继续加热包括：当T_出水小于等于T_设定时，出水温度认可上升，缓慢增大比例电流直至T_出水>＝T_设定。

如图1所示，缓慢增大比例电流直至T_出水>＝T_设定，当电流超过***默认120mA后，风机转速恢复到1800。

在本发明的一个优选实施例中，根据设定温度T_设定、进水温度T_进水和最小理论负荷P₀调节燃气热水器启动流量Q。其中，根据最小理论负荷P0和检测到的流量确定温度升高值T升；计算燃气热水器所需要加热温度△T＝T_设定-T_进水；在最小理论负荷P0时加热△T温度需要的流量为Q₀＝2*T升/△T；当前流量Q当>Q₀时，启动流量Q可设定为Q₀+0.5L/min。

如图1所示，热水器理论最小负荷：3kw，此负荷下加热在2L/min时，温度可升高20℃。

计算热水器所需要加热温度△T＝T_设定-T_进水。

最小负荷时，刚好可加热△T温度时的流量值Q₀＝2*20/△T。

故当流量Q>Q₀时，热水器加热负荷会大于理论最小负荷，不会出现超温风险。故热水器启动流量可设定Q₀+0.5(L/min),关机流量为Q₀。

图2示出了本发明提供的一种热水水流量信号与时间的关系的示意图。

在本发明的一个优选实施例中，根据检测到的启动流量匹配维持启动时间以防止误触发燃气热水器启动点火。检测启动流量Q的大小并根据启动流量Q计算防止误触发启动时间T防；当启动流量Q＜＝5L/MIN时，防止误触发启动时间为T_防＝(5-Q)/5*2+0.3s；当启动流量Q>5L/MIN时，T_防>0.3s。

如图1和图2所示，用户水压较大时，用户开冷水或是关冷水时，会对局部水路产生冲击，此时会造成热水器会检测到1-5L/min不等的水流信号脉冲，维持时间小于2s，由于热水器检测到水流信号就会开始点火。此时用户开关冷水时，有可能会造成热水器启动点火。开关冷水时，水流量信号与时间的关系示意图如下。T₁<2S,T₁约为2*T₀。最严重的情况下，就是当最大值为5L/min，T₁＝2S时，此时如果按照2.5L/MIN启动热水器则会出现误触发。此状态下各流量维持时间见下表:T₀＝(5-Q)/5*2(Q<＝5)，故热水器启动点火时，满足启动流量的同时，也需要满足维持时间t>＝T。当检测到流量＜＝5L/MIN时，T＝(5-Q)/5*2+0.3，在误触发的临界值增加0.3s，有效防止误触发。当检测到流量＞5L/MIN时，T>0.3s。

在本发明实施例中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可折卸连接，或一体地连接。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实施例中的具体含义。

本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明实施例的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一个优选实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明实施例的优选实施例而已，并不用于限制本发明实施例，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims

1.一种燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法，其特征在于，包括：

根据设定温度T_设定、进水温度T_进水、启动流量Q计算需求负荷P并与预先设定的最小理论负荷P₀进行比较；

若P<＝P₀时，根据最小理论负荷P₀运行t秒后测量出水温度T_出水并计算实际负荷P_实，并将P_实与最小实际负荷P_实0进行比较；

若T_出水>T_设定，则将P_实逐步减小至P_实0加热；

若T_出水<＝T_设定，保持P_实不变继续加热；

所述方法还包括：根据设定温度T_设定、进水温度T_进水和最小理论负荷P₀调节燃气热水器启动流量Q；具体包括：根据最小理论负荷P₀和检测到的流量确定温度升高值T_升；计算燃气热水器所需要加热温度△T＝T_设定-T_进水；在最小理论负荷P₀时加热△T温度需要的流量为Q₀＝2*T_升/△T；当前流量Q_当>Q₀时，启动流量Q可设定为Q₀+0.5L/min。

2.根据权利要求1所述的燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法，其特征在于，根据设定温度T_设定、进水温度T_进水、启动流量Q计算需求负荷P并与预先设定的最小理论负荷P₀进行比较包括：

启动燃气热水器，根据P＝(T_设定-T_进水)*Q/14，计算需求负荷P；

若为无水泵类型，则直接将P与P₀进行比较；

若为有水泵类型，则增大水流量，重新计算需求负荷p，然后将P与P₀进行比较。

3.根据权利要求1所述的燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法，其特征在于，若P<＝P₀时，根据最小理论负荷P₀运行t秒后测量出水温度T_出水并计算实际负荷P_实，并将P_实与最小实际负荷P_实0进行比较包括：

P<＝P₀时，根据最小理论负荷P₀运行3秒；

根据P＝(T_出水-T_进水)*Q/14计算实际负荷P_实。

4.根据权利要求3所述的燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法，其特征在于，若T_出水>T_设定，则将P_实逐步减小至P_实0加热包括：

若T_出水>T_设定，P_实>P_实0，则将P_实逐步减小至P_实0加热；

若T_出水>T_设定，P_实<＝P_实0，则保持P_实0加热。

5.根据权利要求4所述的燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法，其特征在于，P_实0为2.2kw，当P_实>2.2kw时，调整比例阀电流使得P_实逐步减小至2.2kw；以及

当P_实<＝2.2kw时，按照2.2kw加热。

6.根据权利要求5所述的燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法，其特征在于，若T_出水<＝T_设定，保持P_实不变继续加热包括：当T_出水小于等于T_设定时，出水温度认可上升，缓慢增大比例电流直至T_出水>＝T_设定。

7.根据权利要求1所述的燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法，其特征在于，根据检测到的启动流量匹配维持启动时间以防止误触发燃气热水器启动点火。

8.根据权利要求7所述的燃气热水器最小负荷匹配启动流量的控制方法，其特征在于，根据检测到的启动流量匹配维持启动时间以防止误触发燃气热水器启动点火包括：

检测启动流量Q的大小并根据启动流量Q计算防止误触发启动时间T_防；

当启动流量Q＜＝5L/MIN时，防止误触发启动时间为T_防＝(5-Q)/5*2+0.3s；

当启动流量Q>5L/MIN时，T_防>0.3s。