用于流体加热系统中的加热器控制的系统和方法与流程

用于流体加热系统中的加热器控制的系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2020年4月15日提交的第16/849,403号美国专利申请的权益，所述美国专利申请的全部内容和实质以全文引用的方式并入本文中，如同在下文中完整阐述一样。
技术领域
3.本公开大体上涉及流体加热器系统。具体来说，本公开涉及热水器控制系统和方法。


背景技术：

4.通常，在所谓的即热式热水器中，按需求加热水。通常，这些即热式热水器具有分级燃烧器系统，所述分级燃烧器系统可以分阶段点燃以满足热水的需求。这些系统可以具有大的热惯性，并且当水需求突然下降时，热惯性和缓慢控制响应会导致燃烧器系统继续以现在对于较低热水需求太高的速率加热，因此将水加热到不安全温度。例如，这种情况可能会为用户提供滚烫的热水，损坏管道，或甚至加速即热式热水器和/或其组件。
5.因此，具有可以快速地对需求变化作出反应的方法和系统将是有利的，所述方法和系统还可以减轻即热式热水器中的温度过冲，同时向用户提供所请求的水需求。


技术实现要素：

6.可以通过本文所公开的技术解决这些和其它问题。所公开的技术可以帮助防止热水器(例如，即热式热水器)中的温度过冲，同时向用户提供所请求的水需求。此外，所公开的技术可以提供如将在本文中论述并且对于本领域的技术人员将变得显而易见的额外益处。
7.所公开的技术包含与热水器一起使用的控制器，并且控制器可以具有一个或多个处理器和存储器。存储器可以存储热水器的指令和设置，例如温度设置和预定阈值设置。当执行时，计算机可执行指令可以使一个或多个处理器从热水器的一个或多个传感器接收传感器数据，并且传感器数据可以包含当前数据值和至少一个先前数据值。一个或多个传感器可以包含温度传感器，所述温度传感器被配置成测量流体的温度；和/或流量传感器，所述流量传感器被配置成检测流体的流动。因此，传感器数据可以包含温度数据(例如，来自一个或多个温度传感器)和/或来自流量传感器的流速数据。指令可以使一个或多个处理器至少基于当前数据值和至少一个先前数据值而确定变化率。将变化率与预定阈值设置相比较可以包含归一化传感器数据(例如，温度数据、流速数据)；计算归一化传感器数据的导数以确定归一化变化率；以及将归一化变化率与预定归一化阈值设置相比较。或者，可以基于非归一化传感器数据计算导数以确定变化率。指令可以使一个或多个处理器响应于确定变化率超过(或替代地，大于或等于)预定阈值设置或响应于确定归一化变化率超过(或替代地，大于或等于)预定归一化阈值设置而输出指令以执行校正动作。当传感器数据是流速数
据时，预定阈值设置(或预定归一化阈值设置)可以与流速设置相关联。当传感器数据是温度数据时，预定阈值设置(或预定归一化阈值设置)可以与温度改变阈值设置相关联。加热装置的校正动作可以包含减少从加热装置输出的热量。此外，减少从加热装置输出的热量可以包含以下项中的一个或多个：熄灭一个或多个燃烧器，或降低一个或多个燃烧器的火焰高度，停用一个或多个电线圈，或减少一个或多个电线圈的占空比。
8.所公开的技术包含一种用于控制热水器的方法。所述方法可以包含从温度传感器接收温度数据，所述温度传感器被配置成测量流体入口处的流体温度；从流速传感器接收流速数据，所述流速传感器被配置成测量流体入口处的流速；以及接收温度设置。此外，所述方法可以包含至少基于温度数据、流速数据和温度设置而计算热负载率；以及将热负载率与预定阈值设置相比较。将热负载率与预定阈值设置相比较可以包含归一化温度数据和/或流速数据以确定归一化热负载率，以及将归一化热负载率与预定归一化阈值设置相比较。所述方法可以包含响应于确定热负载率超过(或替代地，大于或等于)预定阈值设置而输出指令以执行校正动作。加热装置的校正动作可以包含减少从加热装置输出的热量。此外，减少从加热装置输出的热量可以包含以下项中的一个或多个：熄灭一个或多个燃烧器，或降低一个或多个燃烧器的火焰高度，停用一个或多个电线圈，或减少一个或多个电线圈的占空比。校正动作可以是第一校正动作，并且所述方法可以包含接收来自温度传感器的新温度数据以及来自温度传感器的来自流量传感器的新流速数据。至少基于新温度数据和新流速数据，所述方法可以计算新热负载率。所述方法可以进一步包含确定新热负载率大于预定阈值设置；以及响应于确定新热负载率大于预定阈值设置而输出指令以执行第二校正动作。
9.所公开的技术包含即热式热水器，所述即热式热水器包含进水口、接近热交换器安置的一个或多个加热装置、温度传感器、流速传感器和控制器。温度传感器可以安置在进水口处，并且可以被配置成测量进水口处的温度。流速传感器可以安置在进水口处，并且可以被配置成测量进水口处的流体流动，以及控制器。控制器可以包含一个或多个处理器存储器，所述处理器存储器存储指令、预定阈值设置和温度设置。所述指令在由一个或多个处理器执行时可以使控制器从温度传感器接收温度数据，从流速传感器接收流速数据并且接收温度设置。所述指令可以使控制器至少基于温度数据、流速数据和温度设置而计算热负载率，并且所述指令可以使控制器将热负载率与预定阈值设置相比较。将热负载率与预定阈值设置相比较可以包含归一化温度数据和/或流速数据以确定归一化热负载率，以及将归一化热负载率与预定归一化阈值设置相比较。所述指令可以使控制器响应于确定热负载率超过(或替代地，大于或等于)预定阈值设置而输出指令以执行校正动作。校正动作可以包含以下项中的一个或多个：熄灭一个或多个燃烧器；降低一个或多个燃烧器的火焰高度；停用一个或多个电线圈；或减少一个或多个电线圈的占空比。校正动作可以是第一校正动作，并且所述指令可以进一步使控制器接收来自温度传感器的新温度数据以及来自流速传感器的新流速数据。此外，所述指令可以使控制器至少基于新温度数据、新流速数据和温度设置而计算新热负载率。所述指令可以使控制器确定新热负载率大于预定阈值设置；以及响应于确定新热负载率大于预定阈值设置而输出指令以执行第二校正动作。
10.所公开技术的其它实施方案、特征和方面在本文中详细地描述，并且被视为所要求公开技术的一部分，并且可以参考以下详细描述、附图和权利要求书来理解。
附图说明
11.现在将参考附图和流程图，附图和流程图未必按比例绘制。
12.图1说明根据所公开技术的实例即热式热水器系统的示意图。
13.图2说明根据所公开技术的实例热水器控制器的示意图。
14.图3说明根据所公开技术的用于控制水温过冲的实例方法。
15.图4说明根据所公开技术的用于控制水温过冲的实例方法。
具体实施方式
16.如上文所描述，即热式热水器按需求加热水并且通常具有分级燃烧器系统，所述分级燃烧器系统可以分阶段点燃以提供足够的能量来将水加热到所请求的温度。这些系统可以具有大的热惯性，并且如果发生水需求的突然下降，热惯性可能会导致燃烧器系统继续以现在对于较低水需求太高的相同速率加热，因此将水加热到不安全温度。这可能导致向用户输送滚烫的热水和/或可能损坏管道或加速热水器和/或其组件的磨损。
17.所公开技术包含用于防止或减轻流体(例如，水)加热系统中的温度过冲的系统和方法。例如，所公开技术包含控制器，所述控制器被配置成从热水器的传感器接收传感器数据，并且传感器数据可以包含当前数据值和至少一个先前数据值。控制器可以被配置成确定传感器数据的变化率。控制器可以被配置成归一化传感器数据，计算归一化传感器数据的到处以确定归一化变化率。控制器可以被配置成将变化率与预定阈值设置相比较或将归一化变化率与预定归一化阈值设置相比较，并且基于所述比较，控制器可以被配置成输出指令以执行校正动作。控制器可以被配置成输出指令以执行快速校正动作。例如，当从传感器接收到传感器数据时，可以实时或基本上实时执行(或至少启动)校正动作。如本文所用，术语“基本上实时”可以指代与标准计算装置接收数据、处理数据并且输出与数据相关联的指令相对应的最少延迟相关联的时间量(例如，在大致6毫秒与大致20毫秒之间的范围中、在大致20毫秒与大致100毫秒之间的范围中)。
18.虽然可以通过向加热装置下游的热水中添加冷水来降低温度过冲的影响，但这种方法可能不合需要地增加输出水的流速或量，可能通过不正确的温度降低水温(即，降低温度过多或不足)，仅在已经向用户提供极热的水后才可以降低水温，和/或可能需要额外组件，例如额外的阀门、管道、管子或其它硬件。
19.如将了解，所公开技术可以提供若干优点，所述优点可以包含防止或减轻各种水加热应用中的温度过冲。此外，所公开技术可以使用最少硬件或完全不使用额外硬件来实现，这可以为本文所阐述的问题提供简单而廉价的解决方案。再者，所公开技术可以防止或减轻温度过冲，而不会影响加热系统输出的热水的流速或量。将根据本文所提供的论述和实例实现这些和其它益处。
20.在整个本公开中，描述与热水器控制系统和方法相关的某些实例。但是所公开技术不限于此。所公开技术可以用于其它流体加热系统(例如，除了水之外)中。例如，所公开技术可以在使用气体燃料(例如天然气、丙烷)、液体燃料(例如柴油、煤油)、电加热系统或可能出现温度过冲的任何其它流体加热系统的流体加热系统中使用。应理解，本公开的范围仅限于以下描述中所阐述或附图中所说明的组件的构造和布置细节，并且可以以各种方式实践或执行所公开技术的各个方面。而且，在描述技术时，为了清楚起见，将采用专用术
语。每个术语旨在考虑其由所属领域的技术人员理解的最广泛的含义，并且包含以类似方式操作以实现类似目的的所有技术等效物。
21.将在下文中参考附图更充分描述所公开技术的一些实施方案。然而，这种所公开技术可以以许多不同形式实施并且不应被解释为限于本文中所阐述的实施方案。
22.在以下描述中，阐述许多特定细节。然而，应理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践所公开技术的实施方案。在其它情况下，未详细示出众所周知的方法、结构和技术，以免混淆对此描述的理解。对“一个实施方案”、“实施方案”、“实例实施方案”、“一些实施方案”、“某些实施方案”、“各种实施方案”等的引用指示如此描述的所公开技术的实施方案可以包含特定特性、结构或特征，但并非每个实施方案都必须包含特定特性、结构或特征。此外，短语“在一个实施方案中”的重复使用不一定指代相同的实施方案，尽管它可以。
23.贯穿本说明书和权利要求书，除非上下文另外明确规定，否则以下术语至少采用本文中明确地关联的含义。术语“或”希望意指包含性“或”。此外，除非另外规定或从上下文清楚地了解针对单数形式，否则术语“一”、“一个”和“所述”意指一个或多个。
24.除非另外规定，否则使用序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等来描述共同对象，仅指示提及相同对象的不同例项，且并不意指暗示如此描述的对象应在时间上、空间上、等级上或以任何其它方式呈给定序列。
25.此外，除非另外规定，否则本文所公开的值的任何范围包含所陈述的端点。例如，在3与8之间的值的范围将包含值3和8，以及3与8之间的值。
26.如图1中所说明，实例即热式热水器100可以包括壳体102、热交换器104、加热装置106、控制器108、流体入口110(例如，进水口)、入口温度传感器111(例如，热电偶、热敏电阻器、温度计、压电式传感器)、流量传感器112(例如，活塞流量计、椭圆齿轮流量计、齿轮流量计、斜齿轮流量计、涡轮流量计、woltman流量计、单喷口流量计、多喷口流量计、桨轮流量计、佩尔顿轮涡轮、文丘里流量计、多尔管、多孔压力探头、孔板、锥形流量计、层流流量计、可变面积流量计、光流量计)、流体出口114、出口温度传感器115(例如，与入口温度传感器112相同类型的温度传感器、与入口温度传感器112不同类型的温度传感器)，和/或用户接口装置116(例如，恒温器)，所述用户接口装置被配置成接收用户输入的温度设置并且与控制器108、加热装置106或热水器100的任何其它组件通信。壳体102可以被配置成含有或包含热交换器104、加热装置106和/或控制器108。
27.热交换器104可以与加热装置106热连通，并且可以被配置成从流体入口110接收流体。热交换器104可以被配置成将热量从加热装置106传递到流体。另外，热交换器104可以被配置成将流体(例如，加热流体)释放或提供到流体出口114。热交换器104可以位于壳体102内。热交换器104可以由铝、铜、不锈钢、其任何合金等构成。
28.加热装置106可以被配置成从燃料源接收燃料并且燃烧燃料以输出热量。另外或替代地，加热装置106可以被配置成从电源接收电流并且为加热器功能以输出热量。加热装置106可以被配置成将热量传递到热交换器104。作为非限制性实例，加热装置106可以是或包含一个或多个燃烧器、分级燃烧器、一个或多个电阻线圈、一个或多个电线圈、一个或多个辐射加热管等。加热装置106可以位于壳体102内，并且加热装置106可以由铝、铜、不锈钢、其任何合金等构成。加热装置106可以视需要点燃、激发、熄灭、分离或关闭，并且可以由本领域技术人员理解。
29.例如，控制器108可以与加热装置106电连通并且被配置成点燃、激发、熄灭、分离或关闭加热装置106或其一个或多个部分或区段。控制器108可以位于壳体102内。或者，控制器108可以相对于热水器100远程地定位。例如，控制器108可以是基于云的控制器，所述基于云的控制器可以例如由远程服务器或服务器系统提供。控制器108可以与加热装置106、入口温度传感器111和流量传感器112中的一个或多个电连通。控制器108可以与一个或多个传感器，即出口温度传感器115电连通。控制器还可以与用户接口装置116或与热水器100相关联的恒温器电连通。另外或替代地，控制器可以被配置成从加热装置106、入口温度传感器111、流量传感器112和出口温度传感器115中的一个或多个发送和/或接收数据。
30.控制器108可以包含一个或多个处理器和存储器。处理器可以包含能够执行所存储指令并且对所存储数据进行操作的微处理器、微控制器、数字信号处理器、协处理器等，或其组合中的一个或多个。处理器可以是一个或多个已知处理装置，例如intel
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生产的pentium
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系列微处理器或amd
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生产的turion
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系列微处理器。处理器可以构成同时执行平行过程的单核或多核处理器。例如，处理器可以是配置有虚拟处理技术的单核处理器。在某些实施例中，处理器可以使用逻辑处理器同时执行和控制多个过程。处理器可以实施虚拟机技术或其它类似已知技术，以提供执行、控制、运行、操作和/或存储多个软件过程、应用程序、程序等的能力。本领域普通技术人员将理解，可以实施提供本文所公开的能力的其它类型的处理器布置。
31.存储器可以包含用于存储包含操作系统、应用程序、可执行指令和数据的文件的一个或多个合适类型的存储器(例如，易失性或非易失性存储器、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、磁盘、光盘、软盘、硬盘、可拆卸盒式磁带、闪存存储器、独立磁盘冗余阵列(raid)等)。如将了解，存储器可以存储指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时使控制器108执行本文所描述的功能和方法中的至少一些。
32.控制器108可以包含通信模块，所述通信模块可以被配置成传输和接收数据。通信模块可以被配置成经由有线或无线通信与各种装置通信。作为非限制性实例，控制器108可以经由直接连接与恒温器或用户装置通信，所述直接连接例如射频标识(rfid)、近场通信(nfc)、bluetooth
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、低能量bluetooth
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(ble)、wifi
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、zigbee
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、环境后向散射通信(abc)协议、usb、wan或lan。通信模块可以被配置成与热水器100的各种传感器和/或组件中的一些或全部通信，和/或通信模块可以被配置成与一个或多个远程装置，例如用户接口装置116或与热水器100相关联的恒温器通信。通信模块可以被配置成经由网络(例如，因特网、局域网)与一个或多个装置通信。
33.流体入口110可以被配置成从流体源接收流体并且将流体排放到热交换器104中，并且流体出口114可以被配置成从热交换器104接收流体并且排放流体以供后续使用。流体入口110和/或流体出口114可以是铜管、pvc管等。
34.入口温度传感器111可以安置在流体入口110中或附近，并且可以安置成与传入流体连通。出口温度传感器115可以安置在流体出口114中或附近并且与流出的流体连通。入口温度传感器111和/或出口温度传感器115可以被配置成检测流体的温度并且将温度数据传输到控制器108。温度数据可以指示检测到的流体温度。温度传感器111、115可以是机械的或电气的。例如，温度传感器111和/或温度传感器115可以是温度计(例如，基于汞的温度
计)、双金属带(例如，黄铜带和钢带)、热敏电阻器、热敏电阻器、硅带隙温度传感器、电阻温度计、压电传感器等。温度传感器111、115可以是相同类型的温度传感器或可以是不同类型的温度传感器。
35.流量传感器112可以被配置成检测流体的流量并且将流速数据传输到控件108。流速数据可以指示检测到的流体流速。流量传感器112可以位于流体入口110处或附近、流体出口114处或附近、热交换器104内，或流体可以流过的与热水器100相关联的任何其它位置中。作为非限制性实例，流量计112可以是或包含机械流量计(例如，浆轮流量计)、基于压力的流量计(例如皮托管)、可变面积流量计(例如转子流量计)、光学流量计(例如激光多普勒流量测量)、热质量流量计(例如mems传感器)、电磁流量计、超声波流量计等。作为其它实例，流量传感器112可以是或包含流量传感器或流量分析器。
36.用户接口装置116可以被配置成将温度设置传输到控制器108，和/或另外与控制器108和/或热水器100的组件中的一个、一些或全部通信。用户接口装置116可以包含计算装置、移动装置，或配置成接收用户输入(例如，温度设置)和/或与控制器108或热水器100的各个组件通信的任何其它装置。用户装置116可以包含智能恒温器应用，所述智能恒温器应用被配置成接收用户输入(例如，温度设置)、显示与热水器100相关联的数据，和/或与控制器108和/或热水器100的各个组件通信。同样，用户接口装置116可以包含智能恒温器(例如，安装在家中并且被配置成与热水器100通信的物联网(iot)装置)。或者，用户接口装置116可以包含传统恒温器(即，不“智能”的恒温器)。用户接口装置116(例如，移动装置、计算装置、用户装置、智能恒温器、传统恒温器)可以被配置成提供控制器108的功能或其它方面中的一些或全部。
37.图2是表示与加热装置106、入口温度传感器111、流量传感器112和恒温器116通信的控制器108的图式。如将了解，所公开技术包含含有图2中所描绘的组件中的一个、一些或全部的系统和装置。例如，所公开技术可以包含不具有入口温度传感器111的系统。作为另一实例，所公开技术可以包含不具有出口温度传感器115的系统。作为另一实例，所公开技术可以包含不具有流量传感器112的系统。或者，所公开技术可以包含含有未在图2中描绘的额外组件的系统和装置。
38.图3提供说明用于控制热水器100(例如，即热式热水器)中的温度过冲的实例方法300的图式。如将了解，方法300可以由控制器108、用户接口装置116或另一计算装置执行。
39.方法300可以包含接收302温度数据(例如，来自入口温度传感器111和/或出口温度传感器115)和流速数据(例如，来自流量计112)。如果从多个传感器接收相同类型的传感器数据(例如，从入口温度传感器111和/或出口温度传感器115两者接收温度数据)，则所述方法可以包含计算接收到的传感器数据的平均值、加权平均值，或一些其它统计分析。可以以相同频率对温度数据和流速数据进行采样。或者，可以以不同频率对温度数据和流速数据进行采样。方法300可以包含过滤温度数据和/或流速数据以从数据清除噪声和/或异常。可以通过各种已知方法，例如经由带通过滤器、快速傅里叶变换、移动平均值等完成过滤。
40.方法300可以包含接收304温度设置(例如，从用户接口装置116)。温度设置可以是单个值。或者，温度设置可以是一系列值。或者，接收到的温度设置可以是单个值，并且所述方法可以包含基于接收到的单个值确定一系列值。例如，所述方法可以包含接收温度设置(例如，72.0℉)并且施加公差范围(例如，
±
0.5℉)以确定具有在71.5℉与72.5℉之间的范
围的温度设置。所述方法可以包含将温度设置存储在存储器(例如，本地存储器、远程定位的存储器)中。
41.方法300可以包含计算306热负载率。计算可以至少基于温度数据、流速数据和温度设置。计算可以任选地包含对于每个热水器可能唯一的系统常数。另外或替代地，系统常数对于每个热水器型号可能是唯一的。计算可以进一步包含对于每个热水器和/或每个热水器型号可能唯一的系统变量。
42.方法300可以包含将热负载率与预定阈值设置相比较308(即，确定热负载率大于、小于还是等于预定阈值设置)。预定阈值设置可以是预定值。预定值对于每个热水器型号和/或每个热水器可能是唯一的。
43.另外或替代地，方法300可以包含归一化温度数据和/或流速数据以确定归一化热负载率，以及将归一化热负载率与预定归一化阈值设置相比较。归一化可以使用特征缩放(例如，均值归一化、最小值-最大值重新缩放、z分数归一化和/或单位缩放)执行。作为非限制性实例，热负载率可以按0到1、0到100的尺度，或任何其它尺度归一化。可以将归一化热负载率与预定归一化阈值设置相比较。作为非限制性实例，预定归一化阈值设置可以是归一化尺度的大致50％、归一化尺度的大致70％、归一化尺度的大致75％、归一化尺度的大致80％、归一化尺度的大致85％、归一化尺度的大致90％，或归一化尺度的任何其它百分比(例如，归一化尺度的大致50％与归一化尺度的大致90％之间、归一化尺度的大致60％与归一化尺度的大致80％之间的任何百分比)。预定归一化阈值设置可以是归一化尺度上的预定值和/或归一化尺度的预定百分比。方法300可以包含在流体流过流体入口110、流体出口114和/或热交换器104时，大约每0.1、0.25、0.5、0.75、1、2、3、4、5或10秒重复一次热负载率(使用更新的热负载率信息)与预定阈值设置的比较。
44.方法300可以包含根据热负载率大于、小于还是等于预定阈值设置(或归一化热负载率大于、小于还是等于预定归一化阈值设置)输出指令。
45.例如，响应于确定热负载率大于或等于预定阈值设置(或归一化热负载率大于或等于预定归一化阈值设置)，方法300可以包含输出310a用于加热装置(例如，加热装置106)的指令以执行校正动作。作为另一实例，响应于确定热负载率小于预定阈值设置(或归一化热负载率小于预定归一化阈值设置)，方法300可以包含输出310b用于加热装置(例如，加热装置106)的指令以维持当前设置。
46.输出310a指令以执行校正动作(例如，第一校正动作)可以包含将指令传输到加热装置106。与校正动作相关联的指令可以指示加热装置106减小其热量输出。例如，指令可以指示加热装置106熄灭一个或多个燃烧器(例如，如果加热装置是分级燃烧器装置)，降低一个或多个燃烧器的火焰高度，停用一个或多个电线圈，减少一个或多个电线圈的占空比，或执行将使加热装置106减少其热量输出的任何其它动作。另外或替代地，用于执行校正动作(例如，第一校正动作)的指令可以包含用于加热装置106或单独装置的指令以实施、插入、延伸或以其它方式引入屏障或其它热传递障碍物，所述屏障或其它热传递障碍物可以被配置成减少从加热装置106到热交换器104和/或流体的热传递。例如，指令可以指示加热装置106或另一装置将遮热板放置在加热装置106与热交换器104之间。
47.另外或替代地，用于执行校正动作的指令可以包含用于增加穿过加热装置106的流体流速和/或释放或提供热交换器104下游的未加热水的指令。与现有系统相比，这可以
更精确地释放热交换器104下游的未加热水，和/或可以仅在绝对需要时释放未加热水以防止温度过冲，从而提供温度更精确或准确的水。
48.如上文所提及，方法300可以包含输出310b指令以维持当前热量输出，并且可以响应于确定热负载率小于阈值而输出这些指令。例如，指令可以包含以下项中的一个或多个：将一个或多个燃烧器维持在其相应的当前状态，维持一个或多个燃烧器的火焰高度，将一个或多个电线圈维持在其相应当前状态，和/或维持一个或多个电线圈的占空比。另外或替代地，方法300可以包含输出用于加热装置106或单独装置的指令以实施、插入、延伸或以其它方式引入屏障或其它热传递障碍物，所述屏障或其它热传递障碍物可以被配置成减少从加热装置到热交换器104和/或流体的热传递。例如，指令可以指示加热装置106或另一装置将遮热板放置在加热装置106与热交换器104之间。
49.如果加热装置106包含多个燃烧器级(例如，分级燃烧器)和/或多个电线圈，指令可以指示加热装置106熄灭、分离或停用特定数目的燃烧器级和/或线圈元件。作为非限制性实例，加热装置106可以是具有五个级的分级燃烧器。方法300可以包含输出用于分级燃烧器的指令以减少点燃的级数，并且指示分级燃烧器减少点燃的级数的数目至少部分地取决于当前点燃的级数。例如，如果分级燃烧器当前正在燃烧三个或更多个级，则指令可以指示燃烧器将燃烧的燃烧器的数目减少两个；如果分级燃烧器当前正在燃烧两个级，则指令可以指示燃烧器将燃烧的燃烧器的数目减少一个；并且如果分级燃烧器当前正在燃烧一个级，则指令可以指示燃烧器继续燃烧单个级或关闭所有级。如果仅单个级正在燃烧，则控制器108可以被配置成不传输指令以调整燃烧级的数目。
50.图4提供说明用于控制热水器(例如，即热式热水器)中的温度过冲的实例方法400的图式。如将了解，方法400可以由控制器108、用户接口装置116或另一计算装置执行。
51.方法400可以包含在控制器108处接收402传感器数据。传感器数据可以包含以下项中的一个或多个：来自入口温度传感器111的温度数据、来自出口温度传感器115的温度数据，或来自流量传感器112的流速数据。无论数据类型(例如，温度数据、流速数据)如何，接收到的数据可以包含当前数据值(即，最新测量)和至少一个先前数据值(即，在测量最新测量之前测量的至少一个测量)。可以以相同频率对温度数据和流速数据进行采样。或者，可以以不同频率对温度数据和流速数据进行采样。温度数据和流速数据可以在由控制器108接收之前进行过滤。方法400可以包含过滤温度数据和/或流速数据以从数据清除噪声和/或异常。可以通过各种已知方法，例如经由带通过滤器、快速傅里叶变换、移动平均值等完成过滤。
52.方法400可以包含基于用于确定变化率的在至少当前数据值与先前数据值中的至少一个之间的差而确定404变化率。当前数据值和先前数据值可以是来自相同传感器的数据。另外或替代地，方法400可以包含基于由位于第一位置的第一传感器检测的传感器数据与由位于第一位置下游的第二位置的第二传感器检测的传感器数据之间的差而确定变化率。例如，所述方法可以包含基于来自入口温度传感器111的入口温度数据与来自出口温度传感器115的出口温度数据之间的差而计算变化率。也就是说，方法400可以包含计算流入加热装置106的流体(例如，在流体入口110处)的温度与流出加热装置的流体(例如，在流体出口114处)的温度之间的变化率。
53.方法400可以包含将变化率与预定阈值设置相比较408(即，将变化率与预定阈值
设置相比较)。预定阈值设置可以是预定值。预定值对于每个热水器型号和/或每个热水器可能是唯一的。预定阈值设置可以是可以在监测流速数据时使用的流速阈值设置。替代地或另外，预定阈值设置可以是可以在监测温度数据时使用的温度变化阈值设置。
54.另外或替代地，方法400可以包含归一化传感器数据(例如，温度数据、流速数据)以确定归一化传感器数据(例如，归一化温度数据、归一化流速数据)，以及计算归一化传感器数据的导数以确定归一化变化率。归一化可以使用特征缩放(例如，均值归一化、最小值-最大值重新缩放、z分数归一化和/或单位缩放)执行。作为非限制性实例，变化率可以按0到1、0到100的尺度，或任何其它尺度归一化。可以将归一化变化率与预定归一化阈值设置相比较。作为非限制性实例，预定归一化阈值设置可以是归一化尺度的大致50％、归一化尺度的大致70％、归一化尺度的大致75％、归一化尺度的大致80％、归一化尺度的大致85％、归一化尺度的大致90％，或归一化尺度的任何其它百分比(例如，归一化尺度的大致50％与归一化尺度的大致90％之间、归一化尺度的大致60％与归一化尺度的大致80％之间的任何百分比)。预定归一化阈值设置可以是归一化尺度上的预定值和/或归一化尺度的预定百分比。方法400包含在流体流过流体入口110、流体出口114和/或热交换器104时大致每0.1、0.25、0.5、0.75、1、2、3、4、5或10秒一次重复变化率与预定阈值设置的比较。
55.方法400可以包含响应于确定变化率超过(或替代地，大于或等于)预定阈值设置(或确定归一化变化率超过或大于或等于预定归一化阈值设置)而输出410指令以执行校正动作。与校正动作相关联的指令可以指示加热装置106减小其热量输出。例如，指令可以指示加热装置106熄灭一个或多个燃烧器(例如，如果加热装置是分级燃烧器装置)，降低一个或多个燃烧器的火焰高度，停用一个或多个电线圈，减少一个或多个电线圈的占空比，或执行将使加热装置减少其热量输出的任何其它动作。另外或替代地，用于执行校正动作的指令可以包含用于加热装置106或单独装置的指令以实施、插入、延伸或以其它方式引入屏障或其它热传递障碍物，所述屏障或其它热传递障碍物被配置成减少从加热装置到热交换器104和/或流体的热传递。例如，指令可以指示加热装置106或另一装置将遮热板放置在加热装置106与热交换器104之间。
56.如果加热装置106包含多个燃烧器级(例如，分级燃烧器)和/或多个电线圈，指令可以指示加热装置106熄灭、分离或停用特定数目的燃烧器级和/或线圈元件。作为非限制性实例，加热装置106可以是具有五个级的分级燃烧器。方法400可以包含输出用于分级燃烧器的指令以减少点燃的级数，并且指示分级燃烧器减少点燃的级数的数目至少部分地取决于当前点燃的级数。例如，如果分级燃烧器当前正在燃烧三个或更多个级，则指令可以指示燃烧器将燃烧的燃烧器的数目减少两个；如果分级燃烧器当前正在燃烧两个级，则指令可以指示燃烧器将燃烧的燃烧器的数目减少一个；并且如果分级燃烧器当前正在燃烧一个级，则指令可以指示燃烧器继续燃烧单个级或关闭所有级。如果仅单个级正在燃烧，则控制器108可以被配置成不传输指令以调整燃烧级的数目。
57.另外或替代地，控制器108可以与阀门通信并且可以指示阀门打开且由此将未加热的流体释放到热交换器104中和/或流体出口114(即，热交换器104下游)处或附近，以减轻温度过冲事件。
58.本文所公开的任何方法或过程中的任一个(例如，方法300、方法400)可以在连续或重复的基础上部分地或全部地重复。例如，控制器108可以被配置成在连续或重复基础上
接收新传感器数据，并且可以基于新传感器数据确定是否应执行校正动作(或额外校正动作)或者是否应输出指令以维持当前设置。作为更具体实例，控制器108可以被配置成输出指令以减少热量输出(例如，经由第一校正动作)，并且如果确定热变化率仍高于预定阈值，则控制器108可以被配置成输出指令以执行第二校正动作，例如进一步减少热量输出。
59.申请人执行测试以将所公开技术与省略所公开技术的热水器相比较。在测试条件下，省略所公开技术的热水器经历大致15℉到大致20℉的范围，而将用于包含所公开技术的系统的温度过冲减少到大致5℉或更小。
60.应理解，本文所描述的方法和过程可以无限制地组合和/或修改。来自一个图式或过程的上述任何方法步骤可以与另一图式或过程的步骤组合。方法和过程中的任一个还可以省略本文所描述的一些步骤和/或包含图式中未示出的额外步骤。
61.本文所公开的方法和计算机可执行程序指令可以加载到通用计算机、专用计算机、远程服务器的云计算网络、处理器，或其它可编程数据处理设备上以产生特定机器，使得在计算机、处理器或其它可编程数据处理设备上执行的指令产生用于实施在一个或多个流程图框中指定的一个或多个功能的构件。这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读存储器中，所述计算机可读存储器可以引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式起作用，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包含实施在一个或多个流程图框中指定的一个或多个功能的指令构件的制品。
62.作为实例，所公开技术可以包含计算机程序产品，包含具有在其中体现的计算机可读程序代码或程序指令的计算机可用介质，所述计算机可读程序代码适合于执行以实施在一个或多个流程图框中指定的一个或多个功能。同样，计算机程序指令可以加载到计算机或其它可编程设备上以使一系列操作元件或步骤在计算机或其它可编程设备上执行以产生计算机实施过程，使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实施在一个或多个流程图框中指定的功能的元件或步骤。
63.因此，框图和流程图的框支持用于执行指定功能的构件的组合、用于执行指定功能的元件或步骤的组合，以及用于执行指定功能的程序指令构件。还应了解，框图和流程图中的每个框，以及框图和流程图中的框的组合可以通过专用的基于硬件的计算机系统实施，所述计算机系统执行指定功能、元件或步骤，或专用硬件和计算机指令的组合。
64.虽然已结合目前被视为最实际的实施方案描述所公开技术的某些技术和方法，但应理解，所公开技术不限于所公开的实施方案，而是相反地，打算涵盖所附权利要求书的范围内所包含的各种修改和等效布置。尽管本文中采用特定术语，但所述术语仅在通用和描述性意义上使用，而不用于限制目的。
65.虽然已经相对于装置或系统描述所公开技术的某些方面，但预期此类装置或系统的动作、功能、方面和其它能力可以替代地实施为方法和/或非暂时性计算机可读介质。同样，尽管本文已相对于方法和/或非暂时性计算机可读介质描述所公开技术的某些方面，但是预期此方法和/或非暂时性计算机可读介质的动作、功能、方面和其它能力可以替代地实施为装置或系统。
66.本书面描述使用实例来公开包含最佳模式的所公开技术的某些实施方案，并且还使本领域技术人员能够实践所公开技术的某些实施方案，包含制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。所公开技术的某些实施方案的可获专利范围在权利要求书中定
义，并且可以包含本领域的技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包含与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们意图在权利要求书范围内。