一种节能加热方法与流程

本发明涉及加热设备技术领域，尤其涉及一种节能加热方法。

背景技术：

目前，现有技术中的加热装置大多采用单一的加热方式，其中，加热装置是指利用热蒸汽对待加热物进行加热的设备，例如蒸饭柜，利用加热设备对蒸饭柜中的水箱进行加热，使得水箱中的水产生热蒸汽，通过热蒸汽的上升烹饪食物。而热蒸汽在上升时，遇到温度较低的柜体会冷凝成水滴，挂在柜体内壁上。这样，热蒸汽在蒸饭柜得不到循环利用，相应的烹饪时间也会因热蒸汽的利用率低而延长，从而增大烹饪能耗。

并且，在烹饪食物时，随着蒸饭柜内的温度升高，气压也随之升高。根据蒸气压方程可知，在蒸饭柜内容积不变的情况下，当蒸饭柜内气体气压升高到一定值时，蒸饭柜内蒸汽温度的增长值会随着气压的升高而降低，若想使蒸饭柜内蒸汽温度保持一定高度，就必须加大加热设备的输出功率，这样会造成能耗的极大浪费，不能很好满足目前市场对节能、环保型的蒸饭柜的需求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种节能加热方法，减少热蒸汽的排放，提高热蒸汽的利用率，节约加热能耗，使加热装置更安全、更节能环保。

为实现上述目的，本发明提供了一种节能加热方法，所述节能加热方法包括：

控制单元接收用户输入的启动指令，根据所述启动指令生成加热控制信号和风机控制信号；

加热单元根据所述加热控制信号对加热装置的水箱中的液体进行加热，使得所述水箱中的液体产生热蒸汽，所述热蒸汽上升，对所述加热装置内容置的待加热物进行加热；

所述加热装置的风机根据所述风机控制信号启动；

所述热蒸汽由所述风机运转驱动，通过所述加热装置的气体循环通道由所述加热装置的顶部返回所述加热装置的底部，形成所述加热装置内的加热循环气流，在所述加热装置内进行内循环，并对所述加热装置内容置的待加热物进行持续和均匀加热；

所述控制单元监测所述加热装置的箱体内的气压数据和蒸汽温度数据；

当所述箱体内的气压数据达到了气压阈值，且所述蒸汽温度数据低于预设的温度阈值时，所述控制单元生成微泄压指令，并发送给泄压单元；

所述泄压单元根据所述微泄压指令启动，将所述热蒸汽以设定体积量排出，调整所述加热装置内的压力和温度的平衡，使所述热蒸汽的温度可以继续提高，以达到所述预设的温度阈值。

优选的，在所述加热单元根据所述加热控制信号对加热装置的水箱中的液体进行加热之后，所述节能加热方法还包括：

所述控制单元检测所述水箱的液体的水位数据；

当所述水位数据低于预设的水位阈值时，所述控制单元生成补水指令并发送至进水单元；

所述进水单元根据所述补水指令对所述水箱中的液体进行补给。

优选的，所述加热单元根据所述加热控制信号对加热装置的水箱中的液体进行加热具体为：

所述控制单元根据所述加热控制信号获取所述待加热物质的重量数据；

根据所述待加热物质的重量数据，所述控制单元得到所述加热功率；

所述加热单元根据所述加热功率对所述水箱中的液体进行加热。

进一步优选的，在所述加热单元根据所述加热功率对所述水箱中的液体进行加热之后，所述节能加热方法还包括：

当所述蒸汽温度数据达到所述预设的温度阈值时，所述控制单元根据所述待加热物质的重量数据得到保温功率，根据所述保温功率对所述水箱中的液体进行加热。

优选的，在所述泄压单元根据所述微泄压指令启动，将所述热蒸汽以设定体积量排出之后，所述节能加热方法还包括：

蒸汽回收单元对排出的所述热蒸汽进行冷凝回收。

本发明实施例提供的节能加热方法，对加热装置内的热蒸汽进行循环驱动，形成箱体内的内循环加热气流，从而对容置于箱体内的待加热物进行循环加热，减少热能损耗，提高了热蒸汽的利用率。同时，采用微量泄压的方式进行调控升温，当加热装置内气体的气压数值达到气压阈值且温度低于预设的温度阈值时，自动微量泄压，调整加热装置内压力和温度的平衡，使得热蒸汽的温度能够得到进一步提升，达到所需的加热温度，从而达到通过微量泄压升温的效果。该节能加热方法既提高了热蒸汽的利用率，节约加热能耗，又减少了热蒸汽的排放，更安全、节能、环保。

附图说明

图1为本发明实施例提供的节能加热方法的所应用的加热装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的节能加热方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的节能加热方法的加热装置内水蒸汽的气压与温度的关系的示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明实施例涉及提供的节能加热方法，对加热装置内的热蒸汽进行循环驱动，形成箱体内的内循环加热气流，从而对容置于箱体内的待加热物进行循环加热，减少热能损耗，提高了热蒸汽的利用率。同时，采用微量泄压的方式进行调控升温，当加热装置内气体的气压数值达到气压阈值且温度低于预设的温度阈值时，自动微量泄压，调整加热装置内压力和温度的平衡，使得热蒸汽的温度能够得到进一步提升，达到所需的加热温度，从而达到通过微量泄压升温的效果。该节能加热方法既提高了热蒸汽的利用率，节约加热能耗，又减少了热蒸汽的排放，更安全、节能、环保。

本发明实施例涉及提供的节能加热方法可以应用在相应的智能加热装置上，如图1所示。为更方便理解本发明实施例涉及提供的节能加热方法，下面以其所应用中的智能加热装置为例，结合图1对其进行简要说明，从而辅助理解本发明。可以理解的是，本发明所提供的节能加热方法的应用范围并不局限于智能加热装置。

智能加热装置具体包括：箱体1、蒸汽发生器2、循环驱动装置3、气体循环通道4、升温调节装置5、冷凝器6、回水杯7、水柱管8、压力传感器9、温度传感器10、控制单元11和隔热层12。

箱体1为智能加热装置的壳体，其优选不锈钢材料制成。

蒸汽发生器2的蒸汽出口设置于箱体1内部的一边，此处的“一边”既可以指箱体1内部的侧边，也可以指箱体1内部的底边。具体的，蒸汽发生器2包括水箱21、加热器22、补水装置23、水位检测器24和蒸汽传输管道25。其中，水箱21用于盛装产生热蒸汽的液态水，水箱21的蒸汽出口与箱体1的内部通过蒸汽传输管道25相连，水箱21中所产生的热蒸汽通过蒸汽传输管道25流入箱体1内。加热器22为该智能加热装置的加热单元，输出热能，其容置于水箱21内，或设置于水箱21外，对水箱21内的液体进行加热，加速水箱21内的液体蒸发，产生热蒸汽，热蒸汽上升，对箱体1内容置的待加热物进行加热。补水装置23为该智能加热装置的进水单元，补水装置23的进水口与水箱21的内部相连通，用于对水箱21内的液体进行补给，水位检测器24设置于水箱21内，用于实时监测水箱21内的水位高度。当水箱21内的水位高度低于预设的水位阈值时，补水装置23自动对水箱21内的液体进行补给。

循环驱动装置3用于驱动箱体1内的热蒸汽流动，使其形成内循环加热气流。具体的，循环驱动装置3包括页扇31和电动机32。页扇31设置于箱体1内，电动机32设置于箱体1外，电动机32的输出轴穿设箱体1的侧壁与页扇31相连。同时，为保证箱体1的密闭性，电动机32的输出轴与箱体1之间密封。

在对待加热物循环加热的过程中，热蒸汽的循环方向可参考图1中箭头的方向。具体的，由蒸汽发生器2所产生的热蒸汽在箱体1内部从下向上上升，并在循环驱动装置3中页扇31的驱动下，加速上升，热蒸汽当上升至箱体1内顶部时，在循环驱动装置3的驱动下，流向设置于箱体1内的气体循环通道4，由于气体循环通道4与箱体1内蒸汽发生器2的蒸汽出口的一边相通连，热蒸汽可通过气体循环通道4返回箱体1内蒸汽发生器2的蒸汽出口的一边，在箱体1内进行内循环，对待加热物进行持续和均匀加热。

需要理解的是，加热器22所形成的热蒸汽是从箱体1的底部上升至箱体1的顶部，对容置于箱体1内的待加热物进行加热，而循环驱动装置3驱动热蒸汽在箱体1内进行内循环，对容置于箱体1内的待加热物进行持续和均匀加热，此处中的“加热”与“持续和均匀加热”是有区别的。加热器22使热蒸汽大量产生，驱动热蒸汽不断从箱体1的底部上升至顶部，热蒸汽在上升的过程中对待加热物进行加热，此过程中的热蒸汽第一次对待加热进行加热，而循环驱动装置3驱动热蒸汽通过气体循环通道4进行内循环，促使上升至箱体1顶部的热蒸汽返回至底部，同新产生的热蒸汽一起上升继续对待加热物进行加热，如此反复，保持装置内的热蒸汽温度均匀，从而使得箱体1内的热蒸汽持续并均匀地对待加热物进行加热。

同时，为减少热蒸汽在循环过程中与箱体1外界之间的热交换，降低加热过程中的能源消耗，尽可能缩短待加热物的加热时间，气体循环通道4与箱体1的外界之间通过隔热层7进行隔热处理。具体的，气体循环通道4设置于箱体1内，设有气体循环通道4的箱体1部分上设有隔热层7，降低热蒸汽在循环过程中通过气体循环通道4时散发到外部空气的热能，更节能环保。

压力传感器9设置于箱体1的顶部，用于检测箱体1中气体的压力，根据检测到的箱体1中气体的压力生成箱体气压数据，并根据箱体气压数据生成压力信号反馈到控制单元11。温度传感器10可以为多个，设置于箱体1的顶部和/或底部，用于检测箱体1中的温度。温度传感器10根据检测到的箱体1中的温度生成蒸汽温度数据，并根据蒸汽温度数据生成温度信号反馈到控制单元11。控制单元11根据所获取的压力信号和蒸汽温度数据进行下一步作业。

升温调节装置5为该智能加热装置的泄压单元，其设置于箱体1的顶部，用于调节箱体1内的泄压流量，从而调整箱体1内的压力和温度的平衡，使箱体1内热蒸汽的温度可以继续提高，以达到预设的温度阈值。具体的，升温调节装置5包括泄压通道51、泄压阀52和驱动电机53，泄压通道51的一端与箱体1的内部相通，另一端接至箱体1外，泄压阀52设置于泄压通道51上。驱动电机53与泄压阀52机械连接，通过控制泄压阀52的开启和关闭继而控制泄压通道51的导通和闭合，同时，还可通过控制泄压阀52的开启大小控制热蒸汽的泄压速度，即控制每秒钟热蒸汽外泄的流量大小。当箱体1内的压力数据达到气压阈值，且蒸汽温度数据低于预设的温度阈值时，控制单元11控制驱动电机53启动，从而开启泄压阀52，将泄压通道51导通，并根据此时箱体1内的气体压力与气压阈值的差值控制泄压阀52的开启大小，使得热蒸汽以一定的泄压速度通过泄压通道51排出箱体1外，当排放的热蒸汽达到设定体积量时，即泄压之后箱体1内的气体压力达到气压阈值时，将泄压阀52关闭，从而完成热蒸汽的微量泄压，降低箱体1内的气体压力，调整箱体1内压力和温度的平衡，进而达到热蒸汽继续升温的效果。

此外，该智能加热装置还设有蒸汽回收单元，具体的，蒸汽回收单元包括冷凝器6、回水杯7和水柱管8。其中，冷凝器6的进汽口与泄压阀52的出口相连通，水柱管8的进水口连接回收杯7，冷凝器6的出口通过回收杯7与水柱管8的进水口相连通。根据托里拆利定律，水柱管8中的压力及箱体1外界的大气压力之和与箱体1内的压力相平衡，因此，当箱体1内的压力一定时，水柱管8中水柱与水箱21内液体的高度差为一定值，故冷凝水流入水柱管8之后，为保持内外压相平衡，水柱管8中的部分水会流入水箱21内，使水柱管8中水柱与水箱21中液体之间的高度差保持不变，相当于冷凝水经水柱管8流入水箱21内，实现对排出箱体1外的热蒸汽的冷凝回收，避免热蒸汽进入外部环境造成污染。

以上是对本发明实施例提供的节能加热方法所应用的智能加热装置的各个部件、它们之间的连接关系进行了介绍。下面结合图2和图3，对节能加热方法进行详述。

图2为本发明实施例提供的节能加热方法的流程示意图。结合图2所示，节能加热方法包括如下步骤：

步骤100，控制单元接收用户输入的启动指令，根据启动指令生成加热控制信号和风机控制信号。

具体的，控制单元可以理解为智能加热装置中的中央控制器，用于处理数据和信号。除此之外，智能加热装置还包括用于产生热蒸汽的水箱、用于对水箱进行加热的加热单元、用于排气泄压的泄压单元以及用于使热蒸汽循环流通的风机。

当需要对箱体内的待加热物进行加热时，用户需要先输入启动指令。控制单元接收用户输入的启动指令，并根据启动指令生成加热控制信号和风机控制信号。其中，加热控制信号可以理解为控制加热单元启动的信号，风机控制信号可以理解为控制风机启动的信号。控制单元将加热控制信号和风机控制信号分别发送至加热单元和风机。也就是说，智能加热装置中箱体内的风机和加热单元都是由控制单元控制启动的。

进一步具体的，控制单元在向加热单元发送加热控制信号之前，控制单元会先根据加热控制信号获取箱体内容置的待加热物质的重量数据，根据待加热物质的重量数据计算得到加热待加热物质的加热功率，将加热功率和加热控制信号发送至加热单元。在一个具体的实施例中，当智能加热装置为用于蒸煮食物的蒸箱时，这一过程可以理解为控制单元根据菜量计算得到加热菜品所需的加热量。

其中，加热功率包括加热的目标温度数据和目标时间数据。目标温度数据可以理解为加热待加热物质的设定目标温度，目标时间数据可以理解为加热待加热物质的设定的时长。

步骤101，加热单元根据加热控制信号对加热装置的水箱中的液体进行加热，使得水箱中的液体产生热蒸汽。

具体的，所产生的热蒸汽上升，对加热装置内容置的待加热物进行加热。加热单元可以理解为一个可以输出加热能量的加热装置，例如智能加热装置中放置于水箱中的加热器，对水箱中的液体进行加热。加热单元根据接收到的加热控制信号启动，并根据加热功率对水箱中的液体进行加热，加速水箱中液体的蒸发，使得水箱中的液体的温度上升到一定值后形成大量热蒸汽，并由箱体的底部上升至箱体的顶部，新产生的热蒸汽在上升过程中对加热装置内容置的待加热物进行第一次加热。

优选的，在加热单元根据加热功率对水箱中的液体进行加热之后，控制单元检测水箱的液体的水位数据。当水位数据低于预设的水位阈值时，控制单元生成补水指令并发送至进水单元，进水单元根据补水指令对水箱中的液体进行补给，使得水箱内的液体保持一定的水位，确保加热装置在作业过程中水箱中的液体保持充足，不会蒸干。

步骤102，加热装置的风机根据风机控制信号启动。

具体的，风机可以理解为一个可以产生风力的页扇或者抽风装置。

在加热单元根据加热控制信号开始对水箱中的液体进行加热的同时，或者优选的，在加热单元对水箱中的液体进行加热已到达预设时间后，风机根据风机控制信号启动转动。其中，预设时间可以理解为预计的水箱中液体开始产生热蒸汽的时间，也可以理解为，预设时间是控制单元根据水箱中的液体量和加热功率计算得到，或用户在开始时输入的。

步骤103，热蒸汽由风机运转驱动，通过加热装置的气体循环通道由加热装置的顶部返回加热装置的底部，形成加热装置内的加热循环气流，在加热装置内进行内循环，并对加热装置内容置的待加热物进行持续和均匀加热。

具体的，风机根据风机控制信号启动运转后，热蒸汽由箱体的底部上升至箱体的顶部，经风机产生的风力驱动返回至箱体的底部，优选的，从箱体的内侧表面四周向下流动，形成加热装置内的加热循环气流，进行内循环，由箱体的顶部返回至底部，同新产生的热蒸汽一起上升再次对待加热物进行加热，如此反复，保持装置内的热蒸汽温度均匀，对加热装置内容置的待加热物质进行持续和均匀加热。

步骤104，控制单元监测加热装置的箱体内的气压数据和蒸汽温度数据。

具体的，控制单元通过压力传感器对加热装置箱体内气体的压力进行检测，并生成箱体内的气压数据发送给控制单元，从而实现控制单元对箱体内气体气压的监测。此外，控制单元通过温度传感器对加热装置箱体内的蒸汽温度数据进行检测，并生成蒸汽温度数据发送给控制单元，完成控制单元对加热装置箱体内热蒸汽的蒸汽温度监测。

步骤105，判断箱体内的气压数据是否达到气压阈值，且蒸汽温度数据是否低于预设的温度阈值。

具体的，箱体内的气体压力和温度的变化规律是遵循蒸气压方程规律的。蒸气压方程是纯物质的饱和蒸气压与温度间的函数关系式，常用于标准态逸度、蒸发热、升华热及相平衡关联等方面的计算。

以水为例，蒸气压方程可由克拉伯龙方程推导出，并能够推导出图3所示的水蒸汽气压与温度的关系。如图3所示，在加热装置箱体内容积不变的情况下，当箱体内气体气压升高到一定值后，蒸汽温度的增长值会明显随着气压的升高而降低，饱和蒸气压随温度升高而迅速增加。因此，在箱体内气体压强上升到一定值，但箱体内蒸汽温度尚未达到设定值时，适当对箱体内的气体进行微量泄压，有助于保持箱体内温度的增长。也就是说，在进行微量泄压之前，控制单元需要判断接收到的箱体内的气压数据是否已经达到了气压阈值，且蒸汽温度数据是否尚低于预设的温度阈值。其中，预设的温度阈值即为目标温度数据，气压阈值可以是控制单元根据蒸气压方程由箱体内的容积数据和目标温度数据计算得到的，也可以是用户输入的。

当箱体内的气压数据达到了气压阈值，且蒸汽温度数据低于预设的温度阈值时，执行下述步骤106。而若箱体内的气压数据尚未达到气压阈值，或箱体内的气压数据已达到气压阈值，但蒸汽温度数据已经达到了目标温度阈值时，则返回执行步骤104，继续对箱体内的气压数据和蒸汽温度数据进行监测。

优选的，在箱体内的气压数据达到了气压阈值，且蒸汽温度数据低于预设的温度阈值后，执行步骤106之前，控制单元还需要确定加热时间数据是否在目标时间数据内，加热时间数据可以理解为加热单元已对水箱进行加热的时间。这一过程可以理解为判断待加热物质是否已经加热完毕的过程。当加热时间数据是在目标时间数据内，说明加热过程还没有结束，则执行下述步骤106。若加热时间数据已超出目标时间数据，说明加热过程已经结束，则本流程结束。

进一步优选的，控制单元在确定箱体内的气压数据是否已经达到了气压阈值，且蒸汽温度数据是否尚低于目标温度数据时，先确定蒸汽温度数据是否尚低于目标温度数据，在确定了蒸汽温度数据尚低于目标温度数据之后，再确定箱体内的气压数据是否已经达到了气压阈值。

当箱体内的气压数据达到了气压阈值，且蒸汽温度数据低于预设的温度阈值时，由步骤105进入步骤106。

步骤106，控制单元生成微泄压指令，并发送给泄压单元。

具体的，泄压单元可以理解为一个带有泄压阀的升温调节装置。当泄压阀开启时，泄压通道导通，箱体内的热蒸汽以一定的泄压速度通过导通的泄压通道排至箱体外，当泄压阀关闭时，箱体为一个密闭的柜体，其内的热蒸汽不会漏出至加热装置箱体外。而泄压阀的开启大小与关闭是通过驱动电机进行自动控制的。

当箱体内的气压数据达到了气压阈值，且蒸汽温度数据低于目标温度数据时，控制单元生成微泄压指令，并发送给泄压单元，即控制单元将微泄压指令发送给泄压单元的驱动电机。

步骤107，泄压单元根据微泄压指令启动，将热蒸汽以设定体积量排出，调整加热装置内的压力和温度的平衡，使热蒸汽的温度可以继续提高，以达到预设的温度阈值。

具体的，泄压单元中的泄压阀接收微泄压指令，对其进行解析，并根据该微泄压指令启动，驱动电机启动后控制泄压阀开启，泄压通道导通，使得热蒸汽以一定的泄压速度通过泄压通道排出，当排放的热蒸汽达到设定体积量时，即此时箱体内的气体压力达到气压阈值时，将泄压阀关闭。这一过程可以理解为微量泄压的过程。

优选的，在加热单元对水箱中的液体进行加热之后，当控制单元确定蒸汽温度数据达到预设的温度阈值时，即蒸汽温度数据已经达到目标温度数据时，且加热时间数据是在目标时间数据内时，控制单元根据待加热物质的重量数据得到保温功率，根据保温功率对加热装置的水箱中的液体进行加热，使水箱中的液体生成保温蒸汽，利用根据保温功率产生的保温蒸汽对箱体内容置的待加热物体进行保温。

此外，在步骤107之后，加热装置中的蒸汽回收单元对排出的热蒸汽进行冷凝回收。

具体的，蒸汽回收单元可以理解为一个能够对排出至箱体外的热蒸汽进行冷凝回收的装置。蒸汽回收单元包括冷凝器、回水杯和水柱管，其中，冷凝器用于对排出的热蒸汽进行冷却，冷却后的热蒸汽形成冷凝水排入回水杯内，并流入水柱管中，由于水柱管的另一端与加热装置水箱的底部相连通，根据托里拆利定律，为保持内外压相平衡，冷凝水通过水柱管导入加热装置的水箱中。

控制单元生成冷凝回收信号，并发送给冷凝器。冷凝器根据冷凝回收信号启动，对泄压阀排出的热蒸汽进行冷凝，热蒸汽冷却形成冷凝水流入回水杯内，并通过水柱管导入水箱中，实现热蒸汽的零排放，更节能环保。

本发明实施例提供的节能加热方法，对加热装置内的热蒸汽进行循环驱动，形成箱体内的内循环加热气流，从而对容置于箱体内的待加热物进行循环加热，减少热能损耗，提高了热蒸汽的利用率。同时，采用微量泄压的方式进行调控升温，当加热装置内气体的气压数值达到气压阈值且温度低于预设的温度阈值时，自动微量泄压，调整加热装置内压力和温度的平衡，使得热蒸汽的温度能够得到进一步提升，达到所需的加热温度，从而达到通过微量泄压升温的效果。该节能加热方法既提高了热蒸汽的利用率，节约加热能耗，又减少了热蒸汽的排放，更安全、节能、环保。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。