预测热水器剩余热水量的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到一种预测热水器剩余热水量的装置和方法，适用于电热水器、热栗热水器、太阳能热水器等带水箱的热水器。
【背景技术】
[0002]热水器为每家每户日常生活所必不可少的家用电器之一，实时显示热水器水箱内剩余热水量，对用户在使用时有很大帮助。传统的热水器剩余热水量预测方法只能对静置未加热水箱内的热水剩余量进行预测，无法在用户使用热水过程中或热水器静态加热时，预测剩余热水量。为克服上述缺陷，对预测热水器剩余热水量的装置和方法进行了研制。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是要提供一种预测热水器剩余热水量的方法和装置，可以在用户使用热水器时或热水器静态加热时，实时准确预测水箱内剩余的热水量。
[0004]本发明解决其技术问题采用的技术方案是:一种预测热水器剩余热水量的装置，包括水箱、加热器、控制器、显示器，水箱上设有进水管和出水管，加热器设置在水箱内，其特征在于将水箱体积沿垂直方向分成若干个子区域，每个子区域内对应设有一个温度传感器，显示器、温度传感器均与控制器连接，温度传感器用于检测并反馈对应子区域的温度，显示器用于显示剩余热水量。
[0005]所述的温度传感器安装于水箱内壁上。
[0006]所述的水箱中设有立管，温度传感器安装在立管上。
[0007]所述的温度传感器的检测部位距离水箱侧壁的距离为a，水箱中部最宽处两侧壁之间的距离为b，a=l/4b?3/4b。
[0008]所述的水箱进水口处温度传感器对应的体积、加热器所在处温度传感器对应的体积小于水箱出口处温度传感器对应的体积。
[0009]一种预测热水器剩余热水量的方法，其特征在于包括上述的装置，检测步骤如下，步骤中的i=l，2，......η):
1)接通电源，预设使用温度，然后进入2);
2)η个温度传感器实时检测N个子区域的水温，每隔时间Λ t向控制器输出一组温度值T(I)、T⑵、……T(i)……T(n-l)、T(n)，然后进入3);
3)逐一判断是否T(i)彡预设使用温度，若是则进入4)，若否则输出“O”信号，然后进入5);
4)逐一计算第i个温度传感器对应子区域的热水量qi，qi等于温度传感器i所对应子区域的体积Vi，再计算出总剩余热水量Q，Q=ql+……+qi+……qn，然后显示器显示剩余热水量，之后进入6);
5)记录接收“O”信号的数量，然后判断该数量是否等于n，若是则显示器显示剩余热水量为0，之后进入6)，若否则将接收“O”信号的数量归零，然后重新进入步骤3); 6)显示器每隔时间Λ t更新一次剩余热水量，直至关机。
[0010]所述的水箱进水管上设有流量传感器或流速传感器，进水管截面积为S，所述的步骤2)中还包括流量传感器或流速传感器分别实时监控进水流量或进水流速的步骤，步骤
2)进入步骤3)的同时还进入如下步骤:
51:每隔时间Λ t输出一个流量值qv或一个流速值V，判断是否qv>0或v>0，如是则直接进入S2，若否则设定qv=qv0或v=v0, qvO为正常工作情况下进水管的水流量，v0为正常工作情况下进水管的水流速度，然后进入S2 ;
52:计算并显示剩余热水可用时间t, t=Q/qv或t=Q/ (v*S)，其中Q为步骤4)中的总剩余热水量，然后显示器每隔时间Λ t更新一次剩余热水使用时长，直至关机。
[0011]所述的步骤I)中预设使用温度的步骤包括:
判断用户是否预设使用温度T，如是则进入2)，若否则预设使用温度为TO，T0=38?45°C，然后进入2)。
[0012]所述的qvO= 3 ?20 L/min，v0=0.25 ?2 m/s。
[0013]所述的Λ t=0.5?60s，步骤5)中，显示器显示剩余热水量为O之后还包括显示器显示剩余热水可用时间t=0的步骤，然后进入6)。
[0014]本发明同【背景技术】相比所产生的有益效果:本发明的装置采用将水箱体积沿垂直方向分成若干个子区域，每个子区域内对应设有一个温度传感器，显示器、温度传感器均与控制器电连接，温度传感器用于检测并反馈对应子区域的温度，显示器用于显示剩余热水量，检测方法采用接通电源，预设使用温度等步骤的方案，由于每个温度传感器对应一个子区域，无论热水器是静态加热状态下或使用状态下，均能准确预测水箱内剩余的热水量。
【附图说明】
[0015]图1为本发明流程图；
图2为本发明的一种实施方式的结构图；
图3为本发明的另一种实施方式的结构图。
【具体实施方式】
[0016]参看图1、图2、图3，本实施例的预测热水器剩余热水量的装置包括水箱、加热器、控制器、显示器，所涉及的热水器水箱是一种电热水器、热栗热水器、太阳能热水器等用的承压水箱，包括卧式和立式两种。水箱上设有进水管和出水管，加热器设置在水箱内，将水箱体积沿垂直方向分成N个子区域，N个子区域分别对应的体积为:V1，V2……Vi……Vn，每个子区域内对应设有一个温度传感器，显示器、温度传感器均与控制器连接，温度传感器用于检测并反馈对应子区域的温度，显示器用于显示剩余热水量。本实施例中在水箱沿垂直方向布置η个温度传感器(η为整数，范围为4?50之间)，即N个子区域分别对应η个温度传感器，用于实时监测热水器内部不同高度水的温度参数。
[0017]具体地，所述的温度传感器安装于水箱内胆的内壁上或者在所述的水箱内胆上中设有立管，温度传感器安装在立管上，立管下部固定在水箱内胆的底部，使得温度传感器便于固定。
[0018]优选地，所述的温度传感器的检测部位距离水箱侧壁的距离为a，水箱中部最宽处两侧壁之间的的距离为b，a=l/4b?3/4b，采用此结构可以使温度传感器的检测部位位于接近水箱中部的位置，可以更加精确地反应对应子区域的温度。
[0019]优选地，由于水箱上部的水温较高且水温分布比较均匀，下部水温较低且分布不太均匀，为了更好预测热水器在使用时和静态加热时水箱内的剩余热水量，水箱进水口处温度传感器对应的体积、加热器所在处温度传感器对应的体积小于水箱出口处温度传感器对应的体积，即在水箱进水口和内部热源附近温度传感器沿高度方向布置的密度要高于水箱出口附近温度传感器沿高度方向布置的密度。假设水箱进水口和内部热源附近温度传感器对应的子区域的体积为Vxl，水箱出水口处附近温度传感器对应的体积为Vx2，那么Vx2= (2-5) Vxl0
[0020]一种预测热水器剩余热水量的方法，包括上述的装置，检测步骤如下，步骤中的i=l,2,......η):
1)接通电源，预设使用温度，然后进入2);
2)η个温度传感器实时检测N个子区域的水温，每隔时间Λ t向控制器输出一组温度值T(I)、T⑵、……T(i)……T(n-l)、T(n)，然后进入3)；
3)逐一判断是否T(i)多预设使用温度，若是则说明此温度传感器所在子区域的水为热水，此时进入4)，若否则说明此温度传感器所在子区域的水温没有达到预设要求，不算作热水，此时，输出“O ”信号，然后进入5 );
4)逐一计算第i个温度传感器对应子区域的热水量qi，qi等于温度传感器i所对应子区域的体积Vi，再计算出总剩余热水量Q，Q=ql+……+qi+……qn，即将所有检测到为热水的区域的总和算作总热水量。需要说明的是，本步骤中Q=ql+……+qi+……qn，其中ql、q1、qn仅代表进入本步骤的第1、第1、第η个温度传感器对应子区域的体积，然后显示器显示剩余热水量，之后进入6)；
5)记录接收“O”信号的数量，