热水器的控制方法与流程

本发明属于热水器技术领域，具体涉及一种热水器的控制方法。

背景技术：

现有的一种热水装置包括热水主机和水箱，水箱内设置有多个储水腔，每个储水腔中的预设水温都不相同，每个储水腔都设置有与热水主机连接的进水口以及供给生活用水的排水口。多个储水腔的进水口均与进水管的一端连通，进水管的另一端用于与热水主机的出水口连通；多个储水腔的排水口均与排水管的一端连通，排水管的另一端用于供给生活用水。该热水装置在工作时，热水主机将水加热至预设水温后将热水直接给相应的储水腔。

但是，储水腔中对应的预设水温越高，用户将该储水腔中的热水使用后，热水主机通过使用自来水加热向其补充热水所需的时间也越长，从而不能满足用户对热水的急需使用的需求。

相应地，本领域需要一种新的热水器的控制方法来解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的热水器存在的一般均通过使用自来水加热向其补充热水，所需的热水时间较长而导致不能满足用户对热水的急需使用的问题，本发明提供了一种热水器的控制方法，所述热水器包括加热腔以及与所述加热腔连通的多个储水腔，所述加热腔上还连接有自来水管路，每个所述储水腔上均设置有排水口，所述控制方法包括：获取每个所述储水腔的当前水位和当前水温，获取所述自来水管路中自来水的水温；分别将每个所述储水腔的当前水位与其各自的预设水位进行比较，以及分别将每个所述储水腔的当前水温与其各自的预设水温进行比较，确定满足当前水位小于其预设水位或者当前水温小于其预设水温的条件的储水腔；分别获取满足所述条件的所述储水腔的距离下次用水的给定剩余时间，并在满足条件的所有所述储水腔中选择最小给定剩余时间对应的储水腔作为目标补水对象；基于所述目标补水对象的当前水位与其预设水位的比较结果以及当前水温与其预设水温的比较结果，确定所述目标补水对象的热水方式；其中，所有所述储水腔的预设水温各不相同。

作为本发明提供的上述控制方法的一种优选的技术方案，“基于所述目标补水对象的当前水位与其预设水位的比较结果以及当前水温与其预设水温的比较结果，确定所述目标补水对象的热水方式”的步骤包括：当所述目标补水对象的当前水位等于其预设水位而当前水温小于其预设水温时，确定所述目标补水对象的热水方式为循环加热。

作为本发明提供的上述控制方法的一种优选的技术方案，“基于所述目标补水对象的当前水位与其预设水位的比较结果以及当前水温与其预设水温的比较结果，确定所述目标补水对象的热水方式”的步骤包括：当所述目标补水对象的当前水位小于其预设水位而当前水温小于或等于其预设水温时，计算所述热水器在所述最小给定剩余时间内的预计产热量；基于所述预计产热量以及所述目标补水对象的当前水位、当前水温、预设水位和预设水温，计算所述目标补水对象在所述最小给定剩余时间内达到其预设水位及预设水温所需的最低供水温度；将除所述目标补水对象之外的所述储水腔的当前水温以及自来水的水温分别与所述最低供水温度进行比较，并基于比较结果为所述目标补水对象确定补水方式。

作为本发明提供的上述控制方法的一种优选的技术方案，“基于比较结果为所述目标补水对象确定补水方式”的步骤包括：若除所述目标补水对象之外的所述储水腔的当前水温以及自来水的水温中只有一个大于或等于所述最低供水温度，则将大于或等于所述最低供水温度的储水腔或自来水确定为供水对象；若除所述目标补水对象之外的所述储水腔的当前水温以及自来水的水温中有多个大于或等于所述最低供水温度，则将大于或等于所述最低供水温度的多个储水腔或自来水中最大给定剩余时间对应的所述储水腔或自来水确定为供水对象。

作为本发明提供的上述控制方法的一种优选的技术方案，在确定完供水对象之后，所述控制方法还包括：若供水对象的当前水温大于所述目标补水对象的预设水温，则使供水对象和自来水共同为所述目标补水对象供水；若供水对象的当前水温小于或等于所述目标补水对象的预设水温，则单独使供水对象为所述目标补水对象供水。

作为本发明提供的上述控制方法的一种优选的技术方案，“计算所述目标补水对象在所述最小给定剩余时间内达到其预设水位及预设水温所需的最低供水温度”的步骤包括：当所述目标补水对象的当前水温等于其预设水温时，所述最低供水温度的计算公式为：

当所述目标补水对象的当前水温小于其预设水温时，所述最低供水温度的计算公式为：

其中，q预为所述热水器在所述最小给定剩余时间内的预计产热量，c为水的比热容，h预为目标补水对象的预设水位，h当为目标补水对象的当前水位，k为储水腔的水位高度与其对应的水的质量之间的换算系数，tmin为最低供水温度，t预为目标补水对象的预设水温，t当为目标补水对象的当前水温。

作为本发明提供的上述控制方法的一种优选的技术方案，若供水对象的当前水温大于所述目标补水对象的预设水温时，根据以下方程组确定为所述目标补水对象供水时供水对象的供水量和自来水的供水量：

其中，m供为供水对象的供水量，t供为供水对象的当前水温，m自为自来水的供水量，t自为自来水的水温，tmin为最低供水温度，h预为目标补水对象的预设水位，h当为目标补水对象的当前水位。

作为本发明提供的上述控制方法的一种优选的技术方案，“计算所述热水器在所述最小给定剩余时间内的预计产热量”的步骤包括：通过公式q预＝p×t给×η来计算预计产热量；其中，q预为预计产热量，p为热水器的加热功率，t给为最小给定剩余时间，η为热水器的热水效率。

作为本发明提供的上述控制方法的一种优选的技术方案，“基于所述目标补水对象的当前水位与其预设水位的比较结果以及当前水温与其预设水温的比较结果，确定所述目标补水对象的热水方式”的步骤还包括步骤s4：当对所述目标补水对象补水并且所述目标补水对象中的水达到预设水位但未达到预设水温时，则采用循环加热的方式对所述目标补水对象继续加热至其预设水温。

作为本发明提供的上述控制方法的一种优选的技术方案，在用户设定所述给定剩余时间的过程中，所述控制方法还包括：基于所有所述储水腔的当前水位、当前水温和热水器的加热功率，确定将用户选定的预设水温对应的储水腔中的水达到预设水位及预设水温所需的最低合法时间，所述给定剩余时间要求大于或等于所述最低合法时间；且禁止用户针对不同预设水温设定相同的所述给定剩余时间。

在本发明的热水器的控制方法中，通过确定满足当前水位小于其预设水位或者当前水温小于其预设水温的条件的储水腔，并在满足条件的所有储水腔中选择最小给定剩余时间对应的储水腔作为目标补水对象，然后基于目标补水对象的当前水位与其预设水位的比较结果以及当前水温与其预设水温的比较结果，确定目标补水对象的热水方式。从而，当用户通过给定剩余时间确定急需使用某一温度的水时，能够以最快的热水速度来满足用户的使用需求。

此外，在本发明的热水器的控制方法中，当目标补水对象的当前水位小于其预设水位而当前水温小于或等于其预设水温时，基于预计产热量以及目标补水对象的当前水位、当前水温、预设水位和预设水温，计算目标补水对象在最小给定剩余时间内达到其预设水位及预设水温所需的最低供水温度；将除目标补水对象之外的储水腔的当前水温以及自来水的水温分别与最低供水温度进行比较，并基于比较结果为目标补水对象确定补水方式。从而，在用户急需用水的温度对应的储水腔缺水时，能够通过调用其他储水腔的热水来快速热水，以实现用户的使用需求。

附图说明

下面参照附图并结合本实施例提供的热水器来描述本发明的热水器的控制方法。附图中：

图1为本实施例的热水器的结构示意图；

图2为本实施例的热水器的控制方法的流程示意图。

附图标记列表

11-第一储水腔；12-第二储水腔；13-第三储水腔；2-进水管；21-第一控制阀；3-出水管；31-第二控制阀；4-排水管；41-第三控制阀；5-补水管；51-三通阀；6-温度传感器；7-水位监测计；8-热水主机。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然本实施例是以具有三级储水腔的热水器为例对本实施例的热水器的控制方法进行说明的，但这并非对本实施例提供的热水器的控制方法的应用对象的限制，可以理解的是，本领域技术人员可以根据需要对本实施例的热水器的控制方法的应用对象作出调整，以便适应具体的应用场合。

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的热水器存在的一般均通过使用自来水加热向其补充热水，所需的热水时间较长而导致不能满足用户对热水急需使用的问题，本实施例提供了一种热水器的控制方法，在对本实施例的热水器的控制方法进行说明之前，先对本实施例的热水器的控制方法的应用对象作示例性说明。

首先，如图1所示，本实施例提供的一种热水器包括热水主机8和水箱，水箱的内部设置有多个储水腔(如图1中的第一储水腔11、第二储水腔12和第三储水腔13)；每个储水腔的周壁都设置有保温层，每个储水腔上都设置有进水口(如图1中第一储水腔11与第一控制阀21连接的位置)、出水口(如图1中第一储水腔11与第二控制阀31连接的位置)和排水口(如图1中第一储水腔11与第三控制阀41连接的位置)；每个储水腔的进水口均用于通过进水管2与热水器的热水主机8的出水口连通；每个储水腔的出水口均用于通过出水管3与热水主机8的进水口连通；每个储水腔的排水口均用于通过排水管4供给生活用水。需要说明的是，虽然本实施例是以热水器具有三个储水腔为例进行说明的，但是实际应用中储水腔的数量不限于为三个，还可以为其他数量，这种对储水腔数量的调整不构成对本发明的限制，均应落入本发明的保护范围之内。

示例性地，该热水主机8可以选择为太阳能热水主机8、空气源热泵热水主机8和电热水主机8中的任一种。如图1所示，本实施例以该水箱由上至下依次设置有第一储水腔11、第二储水腔12和第三储水腔13为例进行说明，且各个水箱设置为用来装温度不同的水，优选的，多个储水箱可以按照由上至下预设水温逐渐升高的方式设置。如此，当用户使用了水温较高的储水腔中热水并且下次继续急需使用该热水腔的热水时，可以通过将上一级储水腔中较低水温的热水加热后直接补充到水温较高的储水腔中。从而，减少水温较高的储水腔中热水的加热时间，以提高用户的使用体验。

出水管3通过三通阀51连接有补水管5，当需要补水时通过三通阀51将补水管5与热水主机8的进水口导通，经热水主机8加热后注入水箱；或者也可以在储水腔上设置有与补水管5连接的补水口，直接通过该补水口对水箱进行补水。为了给热水主机8与水箱之间的水流提供动力，可以在出水管3上设置水泵(图中未示出)，以将出水管3上连接的补水管5或者水箱中的水吸入热水主机8中，并在热水主机8于水箱之间形成水循环。

为了分别对每个储水腔的进水、出水和排水进行独立的控制，本实施例的水箱在每个储水腔的进水口分别通过各自连接的第一控制阀21与进水管2的一端连通；每个储水腔的出水口分别通过各自连接的第二控制阀31与出水管3的一端连通；每个储水腔的排水口分别通过各自连接的第三控制阀41与排水管4的一端连通。

其中，水箱中的第一控制阀21、第二控制阀31和第三控制阀41优选为电磁阀或电动阀，可以通过热水器中的控制器对第一控制阀21、第二控制阀31和第三控制阀41进行自动控制。储水腔中设置有温度传感器6、水位监测计7，以分别对不同储水腔中的水温和水位进行实时监测，以便用户了解每个储水腔的状态，或者为热水器的自动控制提供所需的数据信息。

作为本实施例提供的上述热水器的一种优选的实施方式，热水器还包括控制器(图中未示出)；控制器的信号输入端与设置于储水腔中的温度传感器6和/或水位监测计7通信连接；控制器的信号输出端与多个储水腔的进水口设置的第一控制阀21、储水腔的出水口设置的第二控制阀31、储水腔的排水口设置的第三控制阀41通信连接。

如此，控制器通过温度传感器6反馈的不同储水腔中的水温信息、水位监测计7反馈的不同的储水腔中的水位信息，来控制热水主机8以及多个储水腔的进水口设置的第一控制阀21、储水腔的出水口设置的第二控制阀31、储水腔的排水口设置的第三控制阀41。当储水腔中的水位不变而水温降低时采用循环加热的方式对该储水腔中的热水进行加热，例如，将第一储水腔11上连接的第一控制阀21、第二控制阀31打开，即可对第一储水腔11中的水循环加热时；当储水腔中的水位降低而水温保持不变时可以通过将另一个储水腔中较低水温的热水加热后直接补充到水温较高的储水腔中，以实现该热水器的自动热水和自动补水的功能。例如，当第三储水腔13中的水位降低时，可以打开第二储水腔12连接的第二控制阀31，以及第三储水腔13上连接的第一控制阀21，将第二储水腔12中的水加热后供给第三储水腔13。

在前述介绍的热水器的基础上，下面对本实施例的热水器的控制方法进行说明，在使用本实施例的热水器的控制方法的热水器中，需要热水器包括加热腔以及与加热腔连通的多个储水腔，加热腔上还连接有自来水管路，每个储水腔上均设置有排水口，如图2所示，本实施例的热水器的控制方法包括：

步骤s1、获取每个储水腔的当前水位和当前水温，获取自来水管路中自来水的水温；例如，图1中的热水器可以通过各个储水腔中设置的温度传感器6、水位监测计7来获取相应储水箱的当前水位和当前水温。其中，每个储水腔的当前水位为在一定时间内的水位保持不变时的水位，例如5秒或者其他一段时间内水位不再变化时表明此时储水腔中没有出水或者排水，即可确定其当前水位。

步骤s2、分别将每个储水腔的当前水位与其各自的预设水位进行比较，以及分别将每个储水腔的当前水温与其各自的预设水温进行比较，确定满足当前水位小于其预设水位或者当前水温小于其预设水温的条件的储水腔；例如，每个储水腔的预设水温和预设水位可以为热水器出产设置的默认值，也可以为用户修改后的设定值，预设水位可以为相应储水腔的所能存储的最大水位，也可以为用户自己设定的低于默认值的某一水位值；该步骤的判断要求为满足当前水位小于其预设水位或者当前水温小于其预设水温两个条件中的任何一个或者两个条件均满足。

步骤s3、分别获取满足上述条件的储水腔的距离下次用水的给定剩余时间，并在满足条件的所有储水腔中选择最小给定剩余时间对应的储水腔作为目标补水对象。

示例性地，由于热水器的加热能力是一定的，在用户设定给定剩余时间的过程中，该控制方法还包括：基于所有储水腔的当前水位、当前水温和热水器的加热功率，确定将用户选定的预设水温对应的储水腔中的水达到预设水位及预设水温所需的最低合法时间，给定剩余时间要求大于或等于最低合法时间；且禁止用户针对不同预设水温设定相同的给定剩余时间。

例如，当某个储水腔的当前水位等于其预设水位而当前水温小于其预设水温时，将当前水位h当对应的一定质量的水由当前水温t当加热到预设水温t预所需的热量q需是可以通过计算得到的，q需＝c×h当×k×(t预-t当)，c为水的比热容，k为储水腔的水位高度与其对应的水的质量之间的换算系数，最低合法时间t法可以再根据公式q需＝p×t法×η计算得到，p为热水器的加热功率，η为热水器的热水效率。

可以理解的是，当用户对所有储水腔均没有设置给定剩余时间时，热水器按照正常的热水程序进行热水即可，本实施例中热水器的控制方法并不是对于热水器的整套控制方法的说明，类似于只对汽车的发动机进行改进，而汽车的生产制造中对于对汽车的其他部分可依照现有技术进行设计。同时可以理解的是，本实施例的热水器的控制方法特别适用于对某一预设水温的热水急需使用时的情况，从而能够在热水器的热水能力一定的情况下通过不同储水腔中的水和自来水的调配满足用户对该预设水温的热水急需使用的需求。

在具体应用本实施例的热水器的控制方法的过程中，建议同时只针对一个预设水温设置给定剩余时间；如果要同时设置多个给定剩余时间，则需要在先前的给定剩余时间完成对应储水腔的热水的前提下，考虑对下一个预设水温的最低合法时间。且在用户对先前给定剩余时间对应的储水腔中的水使用结束之前，为其他储水腔选择供给对象时要将先前的给定剩余时间对应的储水腔排除。

给定剩余时间要求大于或等于最低合法时间，在实施时，若用户设置的给定剩余时间小于最低合法时间，则提示用户输入无效或不合法并提醒用户重新输入，可以同时给出用户该预设水温对应的最低合法时间的提示。

步骤s4、基于目标补水对象的当前水位与其预设水位的比较结果以及当前水温与其预设水温的比较结果，确定目标补水对象的热水方式；其中，所有储水腔的预设水温各不相同。从而，通过使用本实施例的热水器的控制方法，能够在当用户通过给定剩余时间确定急需使用某一预设水温的水时，以最快的热水速度来满足用户的使用需求。

进一步地，当完成对目标补水对象的热水任务时，可以循环执行上述步骤s1至步骤s4。需要说明的是，尽管上文详细描述了本发明方法的详细步骤，但是，在不偏离本发明的基本原理的前提下，本领域技术人员可以对上述步骤进行组合、拆分及调换顺序，如此修改后的技术方案并没有改变本发明的基本构思，因此也落入本发明的保护范围之内。例如，不同储水腔中的当前水位和当前水温可以同时获取，也可以依先后顺序依次获取，获取储水腔的给定剩余时间的步骤可以与获取储水腔的当前水位和当前水温的步骤同时进行也可以先后进行。

作为本实施例提供的上述控制方法的一种优选的实施方式，步骤s4中“基于所述目标补水对象的当前水位与其预设水位的比较结果以及当前水温与其预设水温的比较结果，确定所述目标补水对象的热水方式”的步骤包括：当目标补水对象的当前水位等于其预设水位而当前水温小于其预设水温时，确定目标补水对象的热水方式为循环加热。

示例性地，热水器中储水腔完成热水后，长期放置其水温会降低，若多个储水腔的水温同时降低到预设水温以下，如果用户设定了给定剩余时间，则可以根据给定剩余时间判断用户对不同预设水温的用水需求的紧急程度，并优先对给定剩余时间最小的储水腔进行热水。例如，上述热水器中第一储水腔11、第二储水腔12和第三储水腔13的水温同时降低到预设温度以下，如果用户只对第三储水腔13设置了给定剩余时间而对其他储水腔没有时间要求时，则优先对第三储水腔13进行热水。

作为本实施例提供的上述控制方法的一种优选的实施方式，步骤s4中“基于所述目标补水对象的当前水位与其预设水位的比较结果以及当前水温与其预设水温的比较结果，确定所述目标补水对象的热水方式”的步骤包括：当目标补水对象的当前水位小于其预设水位而当前水温小于或等于其预设水温时，计算热水器在最小给定剩余时间内的预计产热量；基于预计产热量以及目标补水对象的当前水位、当前水温、预设水位和预设水温，计算目标补水对象在最小给定剩余时间内达到其预设水位及预设水温所需的最低供水温度；将除目标补水对象之外的储水腔的当前水温以及自来水的水温分别与最低供水温度进行比较，并基于比较结果为目标补水对象确定补水方式。从而，在用户急需用水的温度对应的储水腔缺水时，能够通过调用其他储水腔的热水来快速热水，以实现用户的使用需求。

示例性地，“计算热水器在最小给定剩余时间内的预计产热量”的步骤包括：通过公式q预＝p×t给×η来计算预计产热量；其中，q预为预计产热量，p为热水器的加热功率，t给为最小给定剩余时间，η为热水器的热水效率。

“计算目标补水对象在最小给定剩余时间内达到其预设水位及预设水温所需的最低供水温度”的步骤包括：当目标补水对象的当前水温等于其预设水温时，最低供水温度的计算公式为：

当目标补水对象的当前水温小于其预设水温时，最低供水温度的计算公式为：

其中，q预为热水器在最小给定剩余时间内的预计产热量，c为水的比热容，h预为目标补水对象的预设水位，h当为目标补水对象的当前水位，k为储水腔的水位高度与其对应的水的质量之间的换算系数，tmin为最低供水温度，t预为目标补水对象的预设水温，t当为目标补水对象的当前水温。

作为本实施例提供的上述控制方法的一种优选的实施方式，“基于比较结果为目标补水对象确定补水方式”的步骤包括：若除目标补水对象之外的储水腔的当前水温以及自来水的水温中只有一个大于或等于最低供水温度，则将大于或等于最低供水温度的储水腔或自来水确定为供水对象；若除目标补水对象之外的储水腔的当前水温以及自来水的水温中有多个大于或等于最低供水温度，则将大于或等于最低供水温度的多个储水腔或自来水中最大给定剩余时间对应的储水腔或自来水确定为供水对象。其中，可以将自来水的给定剩余时间始终设定为比所有储水腔的给定剩余时间大。

作为本实施例提供的上述控制方法的一种优选的实施方式，在确定完供水对象之后，该控制方法还包括：若供水对象的当前水温大于目标补水对象的预设水温，则使供水对象和自来水共同为目标补水对象供水；若供水对象的当前水温小于或等于目标补水对象的预设水温，则单独使供水对象为目标补水对象供水。由于当完成对目标补水对象的热水任务时，可以循环执行上述步骤s1至步骤s4。此时作为供水对象的储水腔由于为目标补水对象供水导致其当前水位小于其预设水位，此时如果没有给定剩余时间的限制，则接下来可以直接将该供水对象储水腔作为下一个目标补水对象。本实施例实质上是通过对不同储水腔的热水顺序的控制，实现与人的实际需求的匹配。

若供水对象的当前水温大于目标补水对象的预设水温时，根据以下方程组确定为目标补水对象供水时供水对象的供水量和自来水的供水量：

其中，m供为供水对象的供水量，t供为供水对象的当前水温，m自为自来水的供水量，t自为自来水的水温，tmin为最低供水温度，h预为目标补水对象的预设水位，h当为目标补水对象的当前水位。

作为本实施例提供的上述控制方法的一种优选的实施方式，步骤s4中“基于所述目标补水对象的当前水位与其预设水位的比较结果以及当前水温与其预设水温的比较结果，确定所述目标补水对象的热水方式”的步骤还包括：当对目标补水对象补水并且目标补水对象中的水达到预设水位但未达到预设水温时，则采用循环加热的方式对目标补水对象继续加热至其预设水温。即给定剩余时间包括补水时间和将水温加热到预设水温的时间，且在补水过程中热水器也一直在对水进行加热。

本领域的技术人员应当理解的是，可以将本实施例提供的热水器的控制方法作为程序存储在一个计算机可读取存储介质中。该存储介质中包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的保护范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本发明的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。