节水型智能热水调节器及其控制方法与流程

本发明涉及一种热水调节设备，具体涉及一种节水型智能热水调节器及其控制方法。

背景技术：

热水器作为人们常用的生活电器已经得到了广泛普及，现有的热水器通常分为电热水器和燃气热水器，针对燃气热水器而言，鉴于燃气管路铺设对安全性的要求较高，大多数的用户都是将燃气热水器挂设在厨房附近，利用一个热水器向多个用水点供应热水，如图1所示，房屋装修时通过在房间里布设热水管和冷水管，在用水点处设置一个混水阀，从而满足冷热水供应。

但是基于现有的房屋布局，部分家庭的厨房和卫生间常常具有一定的距离，加上管路布局时还不一定取最短路径，导致热水器和用水点之间的管路中常常囤积有余水，每次需要使用热水时，都需要将管路中的余水排尽后才会有新的热水到达，从而导致水源浪费。

针对上述缺陷，有人提出通过设置冷水回收装置来回收管路中余留的冷水，如中国专利201610004179.7公开的一种热水器节约冷水装置，以及中国专利201510213868.4所公开的一种热水器无效冷水回收利用系统，但是认真分析后发现，现有的各种改进设备，往往需要改变室内管网系统，改装成本较高，各种系统难以产品化生产，增设的各种部件也会占用部分室内空间，而且冷热水往往单独供应，水温调节也比较困难。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明首先提供一种节水型智能热水调节器，该热水调节器符合现有混水阀的安装标准，可以在不改变现有装修管网的前提下，直接替换普通手动式混水阀，从而实现管网余水的回收利用，以及目标温度的自动调节，同时实现冷热水双模式供应。

为了达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种节水型智能热水调节器，包括安装盒(1)，其关键在于：所述安装盒(1)上设置有热水管口、冷水管口、出水管口以及控制线路接口，所述热水管口经增压泵(2)与三通阀(3)的进水端管路相连，所述三通阀(3)的第一出水端经过单向阀(4)与所述冷水管口管路连通，所述三通阀(3)的第二出水端与混水腔(6)的一个输入端管路连接，在所述增压泵(2)的进水端和出水端之间还设置有回流管，该回流管上设置有回流流量调节阀(5)，所述冷水管口还经过冷水流量调节阀(7)接入所述混水腔(6)的另一个输入端，所述混水腔(6)的输出端与所述出水管口管路连通，在所述热水管口与三通阀(3)之间的连接管路上设置有第一水温检测器(8)，在所述混水腔(6)上设置有第二水温检测器(9)，在所述安装盒(1)中设置电路控制板(10)，所述电路控制板(10)与所述增压泵(2)、三通阀(3)、回流流量调节阀(5)、冷水流量调节阀(7)、第一水温检测器(8)以及第二水温检测器(9)电性连接，所述电路控制板(10)还通过所述控制线路接口与控制面板(11)电性连接。

可选地，所述控制面板(11)包括显示模块和控制指令输入模块。

可选地，所述控制指令输入模块采用键盘输入或者旋钮开关输入方式输入目标水温信息。

可选地，所述控制面板(11)设置有生物信息采集模块，该控制面板(11)根据所述生物信息采集模块所采集的信息判别用水对象，然后根据所述用水对象的预先训练好的控制模式控制热水调节器的供水模式。

可选地，所述安装盒(1)的盒体呈方形，所述热水管口和所述冷水管口位于所述安装盒(1)的下方，所述出水管口位于所述安装盒(1)的上方。

可选地，所述安装盒(1)中通过隔板(101)分为电路安装腔和水路安装腔，所述电路控制板(10)设置在电路安装腔中，所述增压泵(2)、三通阀(3)、单向阀(4)、回流流量调节阀(5)、混水腔(6)、冷水流量调节阀(7)、第一水温检测器(8)以及第二水温检测器(9)均设置在水路安装腔中，电路安装腔和水路安装腔之间的控制线路通过隔板(101)上的水密性连接头连接。

基于上述装置，本发明还提出了上述节水型智能热水调节器的控制方法，包括以下步骤：

s1：系统初始化，增压泵(2)、回流流量调节阀(5)和冷水流量调节阀(7)保持关闭，三通阀(3)接通第一出水端，确定温度偏差阈值△t；

s2：输入启动指令并判断供水模式；

当其为热水模式时，按照s301-s304步骤执行；

s301：启动增压泵(2)；

s302：获取第一水温检测器(8)所检测出的热水水温t1，并判断当前热水水温t1是否大于目标水温t，如果t1≥t，则控制所述三通阀(3)接通第二出水端，并进入s303；否则，三通阀(3)维持接通第一出水端的状态；

s303：获取第二水温检测器(9)所检测出的热水水温t2，并通过调节所述回流流量调节阀(5)和所述冷水流量调节阀(7)，使得所述混水腔(6)中的水温满足|t2-t|≤△t；

当其为冷水模式时，直接调节所述冷水流量调节阀(7)达到预设开度；

s3：输入关闭指令，系统返回初始化状态。

可选地，所述目标水温t通过控制面板(11)中的键盘模块或者旋钮开关模块直接输入或调整。

可选地，在所述控制面板(11)中设置有生物信息采集模块，该控制面板(11)根据所述生物信息采集模块所采集的信息判别用水对象，然后根据所述用水对象的预先训练好的控制模式控制热水调节器的供水模式，包括目标水温t和供水时间。

可选地，在步骤s303中，当|t2-t|>△t时；

先在0～100％之间按中值递进法调节所述冷水流量调节阀(7)的开度；

如果t2-t>△t，则以开度递增的方式按中值递进法调整所述冷水流量调节阀(7)的开度；如果t2-t<△t，则按以开度递减的方式按中值递进法调整所述冷水流量调节阀(7)的开度；

当冷水流量调节阀(7)的开度调整为100％时，如果仍然满足t2-t>△t；

则按照预设步进逐步递增所述回流流量调节阀(5)的开度，直至所述混水腔(6)中的水温满足|t2-t|≤△t。

本发明的有益效果是：

外部接口简单，安装方便，适用于现有燃气热水器的管路布局方式，可以直接替换手动式混水阀，通过增压泵和三通阀的控制，可以实现管网余水的回收，通过调节回流流量调节阀和冷水流量调节阀的开度，可以实现一定范围内的水温调节，满足不同场景或不同对象的使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为现有燃气热水器的管路连接关系图；

图2为本发明具体实施例1的安装结构示意图；

图3为本发明具体实施例2的安装结构示意图；；

图4为图2的使用状态图；

图5为本发明的控制流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

具体实施例1：

如图2所示，本实施例公开一种节水型智能热水调节器，包括一个方形的安装盒1，安装盒1通过隔板101分为了电路安装腔和水路安装腔，在安装盒1上设置有热水管口、冷水管口、出水管口以及控制线路接口，其中热水管口和冷水管口位于安装盒1的下方，出水管口位于安装盒1的上方，控制线路接口位于安装盒的左侧，在水路安装腔中设置有增压泵2、三通阀3、单向阀4、回流流量调节阀5、混水腔6、冷水流量调节阀7、第一水温检测器8以及第二水温检测器9，在电路安装腔中设置有电路控制板10。

所述热水管口经增压泵2与三通阀3的进水端管路相连，所述三通阀3的第一出水端经过单向阀4与所述冷水管口管路连通，所述三通阀3的第二出水端与混水腔6的一个输入端管路连接，在所述增压泵2的进水端和出水端之间还设置有回流管，该回流管上设置有回流流量调节阀5，所述冷水管口还经过冷水流量调节阀7接入所述混水腔6的另一个输入端，所述混水腔6的输出端与所述出水管口管路连通，在所述热水管口与三通阀3之间的连接管路上设置有第一水温检测器8，在所述混水腔6上设置有第二水温检测器9；

所述电路控制板10一方面通过隔板101上的水密性连接头分别与所述增压泵2、三通阀3、回流流量调节阀5、冷水流量调节阀7、第一水温检测器8以及第二水温检测器9电性连接，另一方面还通过所述控制线路接口与外部的控制面板11电性连接。

通过图2可以看出，本实施例中的控制面板11包括显示模块和控制指令输入模块，控制指令输入模块采用键盘输入，通过配置按键上的功能模块，可以输入启动指令或关闭指令，可以输入数字直接确定用户预订的目标温度，或者通过“+”“-”按键实现温度调节。

具体实施例2：

如图3所示，与实施例1的区别在于控制面板11的实现方式不同，通过图3可以看出，本实施例采用旋钮开关输入方式输入目标水温信息。

为了提升产品的智能化程度，具体实施时，也可以在所述控制面板11设置生物信息采集模块，该控制面板11根据所述生物信息采集模块所采集的信息判别用水对象，然后根据所述用水对象的预先训练好的控制模式控制热水调节器的供水模式。这里的生物信息采集模块可以采用指纹识别模块、语音识别模块、人脸识别模块等，通过识别不同的对象，可以自动匹配用户的用水习惯，系统中预存该用户的用水数据，比如常用水温、用水量、用水时间等信息，实现热水智能调节。

以具体实施例1为例，其应用时可以按照图4所示的方式连接，自来水供水管通过入户阀门入户，燃气热水器输出的热水与热水管口连接，自来水冷水管与冷水接口连接，出水管口与用水点的喷头连接，具体控制时包括以下步骤：

s1：系统初始化，增压泵2、回流流量调节阀5和冷水流量调节阀7保持关闭，三通阀3接通第一出水端，确定温度偏差阈值△t；

s2：输入启动指令并判断供水模式；

当其为热水模式时，按照s301-s304步骤执行；

s301：启动增压泵2；

s302：获取第一水温检测器8所检测出的热水水温t1，并判断当前热水水温t1是否大于目标水温t，如果t1≥t，则控制所述三通阀3接通第二出水端，并进入s303；否则，三通阀3维持接通第一出水端的状态；

s303：获取第二水温检测器9所检测出的热水水温t2，并通过调节所述回流流量调节阀5和所述冷水流量调节阀7，使得所述混水腔6中的水温满足|t2-t|≤△t；

当其为冷水模式时，直接调节所述冷水流量调节阀7达到预设开度；

s3：输入关闭指令，系统返回初始化状态。

在步骤s303中，当|t2-t|>△t时；

先在0～100％之间按中值递进法调节所述冷水流量调节阀7的开度；

如果t2-t>△t，则以开度递增的方式按中值递进法调整所述冷水流量调节阀7的开度；如果t2-t<△t，则按以开度递减的方式按中值递进法调整所述冷水流量调节阀7的开度；

当冷水流量调节阀7的开度调整为100％时，如果仍然满足t2-t>△t；

则按照预设步进逐步递增所述回流流量调节阀5的开度，直至所述混水腔6中的水温满足|t2-t|≤△t。

先按中值递进法将0～100％的开度范围分为9个等级，回流流量调节阀5和冷水流量调节阀7分别具有0、12.5％、25％、37.5％、50％、62.5％、75％、87.5％、100％这9个开度，通过对预设目标温度范围的限定，可以使得系统默认热水器输出热水温度大于预设的目标温度，如果第一水温检测器8所检测出的热水水温t1小于预设目标温度t，则视为管网中的余水未流尽，因此三通阀3维持接通第一出水端的状态，在增益泵2的作用下，可以确保水压大于自来水管水压，使得冷水回流至热水器的进水端，减少水源浪费；

当|t2-t|>△t时，表示当前水温偏离目标水温值较远，但是可能温度过高，也可能是温度过低；如果t2-t>△t，则表示当前水温过高，因此需要开启冷水流量调节阀7，通过供应冷水来降低水温，对于中值递进法调节来说，0～100％的开度范围，先选择50％的开度，观察水温变化情况，如果t2-t>△t，则表示需要继续增加冷水量，因此在50％～100％之间选择75％的开度，如果仍然t2-t>△t，则选择87.5％，还是没有降下来，最后选择100％；假设在75％的开度的情况下，t2-t<△t，则表示冷水供应过多，因此需要减少开度，从而在50％～75％之间选则62.5％。

如果在100％时，表示冷水供应已经达到最大开度，如果仍然处于t2-t>△t的状态，则表示热水水温较高，供应量过足，因此按照预设步进逐步递增所述回流流量调节阀5的开度，使得部分热水通过回流管回流，降低热水水压和出水量，最终确保混水腔6中的水温满足|t2-t|≤△t。

通过对系统预先的调试，并根据△t确定流量阀调节步长，确保在0～100％范围内，通过两组流量阀的调节，最终能够寻找到符合目标温度的开度条件。

针对生活用水而言，对水温的精准度要求并不高，因此△t往往具有一个较大值，比如5℃，通过中值递进法对冷水流量调节阀进行控制，可以减少算法的复杂度，缩短调控时间。

综上所述，本实施例提供的节水型智能热水调节器及其控制方法，能够有效应用于现有的燃气热水器供水系统，在不改变装修管网的情况下，能够实现热水供应系统的智能升级，接口简单，安装方便，即可实现管网余水的回收，又可实现热水水温的调节，还可实现冷热水双模式供应，符合现有家装风格，能够实现产业化生产，具有较好的应用前景。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。