一种中央供给快速热水器的控温方法与流程

本发明涉及热水器的，具体涉及一种中央供给快速热水器的控温方法。

背景技术：

1、现有的中央供给的快速热水器中，它的单台最大热水输出流量可以达到30至40升每分钟（温升35k），并且可以通过多台级联运行的方式，进一步提升最大热水输出流量。它通过一种板式换热器加热，这种板式换热器拥有相互隔离的两侧，一次侧通过采暖水缓冲罐与锅炉或其他一个或多个加热设备（如空气能热泵、太阳能集热器、电加热器等）连接，采暖水在其中流动；二次侧与自来水管和用水点连接，生活热水在其中流动。仅当用户从用水点放水时，与板式换热器二次侧连接的自来水源才会将冷的自来水输送至换热器，经加热后流向用水点。

2、这种快速热水器的一次侧回路中有一个循环泵。它驱使传热介质（采暖水）在一次侧回路中循环流动。一般通常使用pi或pid控制器调节水温，但在控制器干预之前，生活热水温度必须首先偏离预设温度。由于热系统具有惰性，这就导致补偿过程需要耗费较长的时间，尤其是在自来水流量突然大幅改变的情况下，生活热水的温度会出现较大波动。

3、综上，现需要设计一种中央供给快速热水器的控温方法来解决现有技术中的上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种中央供给快速热水器的控温方法，解决了现有技术中当生活热水流量变大时，其温度波动大的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种中央供给快速热水器的控温方法，包括以下步骤：

4、s1、控制装置预设生活热水的目标温度ts并初始化节流阀和采暖水循环泵；

5、s2、控制装置检测生活热水的流量φ(t)；并判断流量φ(t)是否达到αl/min及以上；

6、s3、若是则控制装置检测采暖水实际温度t9；并判断实际温度t9与目标温度ts的差值δt是否达到mk及以上且流量变化值δφ是否达到βl/min以上；

7、s4、若是则节流阀的状态为全开同时利用输出功率p与流量φ(t)的关系式p=f(φ)计算采暖水循环泵的输出功率p；

8、其中，所述关系式为p=aφ2+ bφ；

9、s5、控制装置采集所述生活热水的实际温度t10并根据所述实际温度t10与目标温度ts的比较结果调整所述节流阀的开度。

10、在本发明的一些实施例中，所述步骤s2具体包括以下步骤：

11、s21、控制装置检测生活热水的流量φ(t)并判断流量φ(t)是否达到αl/min及以上，若否则回到步骤s1，若是则控制装置继续判断流量φ(t)是否为首次达到αl/min及以上；

12、s22、若流量φ(t)为首次达到αl/min及以上，则调整所述节流阀的开度为50%，并控制所述采暖水循环泵的输出功率p为100%后检测采暖水实际温度t9；

13、s23、若流量φ(t)不是首次达到αl/min及以上，则控制装置直接检测采暖水实际温度t9。

14、在本发明的一些实施例中，所述步骤s3具体包括以下步骤：

15、s31、控制装置判断实际温度t9与目标温度ts的差值δt是否达到mk及以上，若未达到则通过保护程序后回到步骤s2；

16、s32、若差值δt达到mk及以上，则控制装置继续判断流量变化值δφ是否达到βl/min以上，若是则节流阀的状态为全开后继续判断工作条件是否与网格的任一节点重合，否则直接判断工作条件是否与网格的任一节点重合；其中，流量变化值δφ的计算公式为：δφ=φ(t+1)- φ(t)；

17、s33、若工作条件与网格的任一节点重合，则直接调用所述节点对应的关系式p=f(φ)计算采暖水循环泵的输出功率p，否则拟合输出功率p与流量φ(t)的关系式p=f(φ)后，再计算采暖水循环泵的输出功率p。

18、在本发明的一些实施例中，所述工作条件包括目标温度ts和采暖水的实际温度t9；所述控制装置用于根据工作条件构建网格，所述网格的x轴代表目标温度ts，y轴代表采暖水的实际温度t9与目标温度ts的差值δt；所述网格的每个节点上均储存有对应的关系式p=f(φ)。

19、在本发明的一些实施例中，所述步骤s33中，若工作条件不与所述节点重合，即所述工作条件落入所述网格的面域内时，利用围成所述面域的节点形成边界曲面计算当前工作条件下的关系式p=f(φ)。

20、在本发明的一些实施例中，所述边界曲面通过函数w=auv+bu+cv+d解析确定；式中u代表生活热水的目标温度ts，v代表采暖水的实际温度t9与ts的差值δt，w代表生活热水的某一流量φ对应的采暖水循环泵的输出功率p。

21、在本发明的一些实施例中，所述节流阀通过步进电机进行控制，所述步进电机采用增量型比例调节。

22、在本发明的一些实施例中，所述步进电机的目标位置sd的计算公式为：

23、sd = sc +δs；

24、其中，sc为所述步进电机的当前位置，δs为所述步进电机需要增减的步数，δs的表达式为：

25、δs = kp×δtdhw= kp×(t10 - ts)；

26、kp为常数。

27、在本发明的一些实施例中，所述保护程序包括：

28、判断采暖水循环泵的运行时间是否达到t1分钟以上，若是，则关闭采暖水循环泵和节流阀后，将设备锁止t2分钟后回到步骤s2否则直接回到步骤s2。

29、在本发明的一些实施例中，所述步骤s1中初始化后，所述节流阀的开度为0%，所述采暖水循环泵的输出功率p为0%。

30、本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

31、通过调整采暖水循环泵的输出功率p，以尽可能快的速度首先补偿最大的干扰变量—生活热水的流量变化，确保二次侧生活热水的实际温度不会明显偏离目标温度，其次通过微调采暖水节流阀的开度，使生活热水的实际温度达到目标温度并保持恒定。与传统控制方法不同，无需首先出现温度偏差，再触发补偿过程 ，也就是对采暖水的循环流量做出调整。该控温方法能够在生活热水温度发生变化之前就将一次侧采暖水的循环流量调整至合适范围。

技术特征：

1.一种中央供给快速热水器的控温方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种中央供给快速热水器的控温方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种中央供给快速热水器的控温方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种中央供给快速热水器的控温方法，其特征在于，所述工作条件包括目标温度ts和采暖水的实际温度t9；所述控制装置用于根据工作条件构建网格，所述网格的x轴代表目标温度ts，y轴代表采暖水的实际温度t9与目标温度ts的差值δt；所述网格的每个节点上均储存有对应的关系式p=f(φ)。

5.根据权利要求3所述的一种中央供给快速热水器的控温方法，其特征在于，所述步骤s33中，若工作条件不与所述节点重合，即所述工作条件落入所述网格的面域内时，利用围成所述面域的节点形成边界曲面计算当前工作条件下的关系式p=f(φ)。

6.根据权利要求5所述的一种中央供给快速热水器的控温方法，其特征在于，所述边界曲面通过函数w=auv+bu+cv+d解析确定；式中u代表生活热水的目标温度ts，v代表采暖水的实际温度t9与ts的差值δt，w代表生活热水的某一流量φ对应的采暖水循环泵的输出功率p。

7.根据权利要求1所述的一种中央供给快速热水器的控温方法，其特征在于，所述节流阀通过步进电机进行控制，所述步进电机采用增量型比例调节。

8.根据权利要求7所述的一种中央供给快速热水器的控温方法，其特征在于，所述步进电机的目标位置sd的计算公式为：

9.根据权利要求3所述的一种中央供给快速热水器的控温方法，其特征在于，所述保护程序包括：

10.根据权利要求1所述的一种中央供给快速热水器的控温方法，其特征在于，所述步骤s1中初始化后，所述节流阀的开度为0%，所述采暖水循环泵的输出功率p为0%。

技术总结
本发明公开了一种中央供给快速热水器的控温方法，包括以下步骤：S1、控制装置预设生活热水的目标温度Ts并初始化节流阀和采暖水循环泵；S2、控制装置检测生活热水的流量Φ(t)；并判断流量Φ(t)是否达到αL/min及以上；S3、若是则控制装置检测采暖水实际温度T9；并判断实际温度T9与目标温度Ts的差值ΔT是否达到mK及以上且流量变化值ΔΦ是否达到βL/min以上；S4、若是则节流阀的状态为全开同时利用输出功率P与流量Φ(t)的关系式P=f(Φ)计算采暖水循环泵的输出功率P；S5、控制装置采集所述生活热水的实际温度T10并根据所述实际温度T10与目标温度Ts的比较结果调整所述节流阀的开度。提高了调节速度，避免了生活热水的温度较大波动。

技术研发人员：刘俊鹏,陈永增,埃格伯特·彼得里克,邹帅华
受保护的技术使用者：胡赫（青岛）换热水箱有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12