混水装置和热水系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及热水系统领域，尤其涉及一种混水装置和热水系统。
【背景技术】
[0002]热水系统供热水时，为了产生使用者所需的水温，热水系统一般通过冷水管送来的冷水和热水管送来的热水进行混合后，再输出水至混水管，即可得到所需的水温。但是在热水系统点火的几秒钟时间内，会产生超过60°C的一段热水，而现有的恒温混水阀都只采用了在混水后的输出端单点测温进行反馈调节的方式，要调整温差超过20°C的突变水温，一般都需要10-15秒的响应时间。对于淋浴而言，需要这个调整时间越短越好，现有的自动恒温混水阀的响应时间相对比较长，不能及时调整出适合使用者需求的水温，这样很容易烫伤洗浴者。因此亟需一种可以快速实现自动调整恒温混水得到目标水温。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的主要目的在于提供一种混水装置和热水系统，旨在提高混水装置调节水温的速度，实现缩短得到目标水温的时间。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型提供了一种混水装置，所述混水装置包括冷水管、热水管和混水管，所述混水装置还包括电子比例阀，该电子比例阀设有两个进水口和一个出水口，所述进水口对应与冷水管和热水管连通，所述出水口与所述混水管连通；所述冷水管上设有第一压力传感器和第一温度传感器；所述热水管上设有第二压力传感器和第二温度传感器。
[0005]优选地，所述混水装置还包括控制器，所述控制器的信号输入端与所述第一压力传感器、第一温度传感器、第二压力传感器、第二温度传感器电连接，所述控制器的信号输出端与所述电子比例阀电连接。
[0006]优选地，所述混水管上设有第三温度传感器。
[0007]优选地，所述控制器的信号输入端还与所述第三温度传感器电连接。
[0008]优选地，所述电子比例阀包括双管堵头、驱动装置，所述双管堵头的一端与驱动装置固定连接，所述双管堵头随驱动装置移动，以使双管堵头的另一端完全封堵其中一个进水口，或者同时部分封堵两个进水口。
[0009]优选地，所述驱动装置包括步进电机、齿轮和齿条，所述步进电机驱动齿轮运动，所述齿轮与齿条组成一个传动机构，以带动齿条线性运动。
[0010]优选地，所述第一压力传感器在所述冷水管上的安装位置与所述电子比例阀的距离，以及所述第二压力传感器在所述热水管上的安装位置与所述电子比例阀的距离相等。
[0011]优选地，所述双管堵头的移动过程中，冷水管的出水口面积和热水管的出水口面积之和维持不变。
[0012]优选地，所述步进电机的启动转速为60RPM，所述齿轮的周长为15mm。
[0013]此外，为实现上述目的，本实用新型还提供了一种热水系统，包括热水出口，以输出加热后的热水；混水装置通过热水管与所述热水出口连通，将所述热水系统输出的热水和冷水混合后，输出混合后的热水，该混水装置为上述结构的混水装置。
[0014]本实用新型实施例通过冷水管上的第一压力传感器和第一温度传感器检测冷水管内的压力值及水温，以及热水管上的第二压力传感器和第二温度传感器检测热水管内的压力值及水温，并结合所设定的目标温度，将采集得到的数据信号反馈至控制器，控制器进行数据处理后，获取冷水管道中的冷水和热水管中的热水混合后，流入混水管的水温的变化趋势；并根据当前电子比例阀的位置，控制器通过控制电子比例阀对双管堵头的移动，从而调节冷水管和热水管的出水量，实现了混水管水温恒定的目的。本实用新型还可以通过混水管上的第三温度传感器检测混水管内的水温，根据混水管的水温与目标水温的偏差，再次调节双管堵头的移动位置，以对冷水管和热水管出水量进行控制，直至得到目标水温；从而实现了缩短调温时间，快速达到目标水温的目的。同时，本实用新型还通过对驱动装置中齿轮参数的设置，可进一步提高得到目标水温的速度。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型混水装置的结构示意图；
[0016]图2为本实用新型控制器的电连接结构示意图；
[0017]图3为本实用新型电子比例阀的结构示意图。
[0018]为了使本实用新型的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。
【具体实施方式】
[0019]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0020]如图1所示，示出了本实用新型一种热水系统的混水装置结构。该热水系统包括热水出口，以输出加热后的热水；混水装置通过热水管与热水出口连通，将热水系统输出的热水和冷水混合后，输出混合后的热水。该混水装置包括冷水管1、热水管2和混水管3。
[0021]混水装置还包括电子比例阀4，该电子比例阀4设有两个进水口和一个出水口，两个进水口对应与冷水管I和热水管2连通，出水口与混水管3连通。通过控制两个进水口的大小，即可控制冷水管I内冷水的水量和热水管2内热水的水量流入混水管3，水的流动方向为图1中箭头的指示方向。本实施例中，设电子比例阀4中与冷水管I连通的进水口的进水比例为冷水比例因子S1,电子比例阀4中与热水管2连通的进水口的进水比例为热水比例因子S2，该冷水比例因子SjP热水比例因子S 2的取值范围均为[0，1]。以冷水比例因子S1为例，当与冷水管I连通的进水口完全打开时，该冷水比例因子S:为1，当与冷水管I连通的进水口完全封住时，该冷水比例因子S1S O。
[0022]为了对冷水管I和热水管2内的压力值和水温进行采集，冷水管I上设有第一压力传感器5和第一温度传感器7。第一压力传感器5用于检测冷水管I内的压力值P1，第一温度传感器7用于检测冷水管I内的水温1\。热水管2上设有第二压力传感器6和第二温度传感器8，第二压力传感器6用于检测热水管2内的压力值P2，第二温度传感器8用于检测热水管2内的水温T2。第一压力传感器5在冷水管上的安装位置与电子比例阀4的距离，以及第二压力传感器6在热水管上的安装位置与电子比例阀4的距离相等，可以在应用水流量计算公式时，将与水流量计算公式有关的管路长度参数归一化为1，减少公式中的变量参数，方便计算。混水管3上设有第三温度传感器9，用于实时检测混水管3内的水温。
[0023]本实用新型实施例的混水装置将根据冷水管I内的压力值P1和水温T 1、热水管2内的压力值P2和水温T 2以及目标水温Ts，可计算获得电子比例阀4的目标比例，即冷水比例因子31与热水比例因子52的比值。具体工作原理如下:
[0024]假设冷水管I和热水管2的供水管型号一致，且均为DN20标准管，则冷水管I和热水管2所适应的水流量计算公式也一致，即管内水流量的大小与管内压力、阻尼系数和管路长度有关。另外，由于阻尼系数又和管径相关，而混水装置的冷水管I和热水管2均为DN20标准管，其管径一致，所以阻尼系数都可以归一化为I。假设冷水管I上安装的第一压力传感器5和热水管2上安装的第二压力传感器6的位置相对于电子比例阀4的距离相等，则管路长度也可以归一化为I。因此归一化变量后，混水装置的冷水管I和热水管2能够为其提供水量的能力就由其各自管内的压力值PJP P2决定。混水管3的水温T与冷水管I的冷水流量、热水管2的热水流量、冷水管I水温和热水管2水温有关。由于冷水和热水的化学性能一致，因此两者的热比容一致，都为I。综上则可得到混水管3的水温T计算公式为:
[0025]T = (P1=KTAP2=KT2) / (P^P2)
[0026]若要得到目标温度Ts的热水，即混水管3的水温要达到目标温度Ts，则可根据上述公式，并引入冷水比例因子S1和热水比例因子32，可获得目标温度Ts的计算公式:
[0027]Ts= (S ^P^Ti+S^P^^) / (S^Pi+S^)
[0028]因此，根据上述目标温度Ts的计算变换将得到电子比例阀4的目标比例Sx的计算公式:
[0029]Sx = S1ZiS2 = (P 2* (T2-Ts)) / ((Ts - T1))
[0030]根据上述目标比例的计算公式，若获得冷水管I内的压力值和水温，以及热水管2内的压力值和水温后，即可获得目标温度Ts下电子比例阀4的目标比例。通过控制电子比例阀4的目标比例，来调节冷水管和热水管的出水量，即可使得混水管3内的水温T达到目标温度Ts。
[0031]上述工作原理中冷水管和热水管都以