电热水器及其控制方法_2

文档序号:9595314阅读:来源:国知局
中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0050]在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0051]下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
[0052]请参阅图1及图2,本发明实施方式的电热水器100包括水箱10、第一传感器20、第二传感器30、第三传感器40、加热装置50及控制器60。其中,水箱10包括进水端11及出水端13,水箱10用来盛放蓄水。第一传感器20用来检测出水端13的出水流量随时间变化的第一信息,一般指出水流量关于时间的函数。第二传感器30用于检测出水端13的出水温度随时间变化的第二信息,一般指出水温度关于时间的函数。第三传感器40用于检测进水端11的进水温度。加热装置50用来加热水箱10内的蓄水以供给用户热水。控制器60与第一传感器20、第二传感器30、第三传感器40及加热装置50连接,用来根据第一信息、第二信息及进水温度计算水箱10出水导致的热量损失,并根据热量损失计算加热温度。
[0053]由于出水端13的出水即蓄水流出,出水温度也即蓄水温度。请参图1,在某些实施方式中,第二传感器30包括感温管,设置在水箱10内,测得的蓄水温度即为出水温度。此夕卜,第二传感器30与控制器60连接,控制器60根据加热温度对蓄水加热时,通过出水温度的反馈来判断是否已达到加热温度。在保温状态下同样如此,控制器60通过第二传感器30来时刻监测出水温度即蓄水温度。加热装置50可以是镁棒,对蓄水进行加热。出水端13包括与水箱10连接的出水管。
[0054]热量损失即用户用掉的水被加热所得到的能量,或者说加热后与加热前的能量差值。能量损失能代表用户整个用水过程所消耗的能量多少,因此可以通过合适的算法根据能量损失得到电热水器100的加热温度。控制器60根据加热温度控制加热装置50给水箱10内的蓄水加热。
[0055]传统的电热水器100的往往预设过高的加热温度,一方面用户用不完那么多热水,导致浪费电能,另一方面在用户不用水时,过高的水温导致散热增加而浪费电能。本发明实施方式的电热水器100根据用户的用水习惯设定合适的加热温度,以达到既能满足客户的用水温度需求同时避免加热温度过高而浪费电能的效果。
[0056]在某些实施方式中,第一信息包括出水流量关于时间的函数,第二信息包括出水温度关于时间的函数。在计算热量损失的过程中,进水温度t2即冷水的温度是基本恒定的,但由于随着用户用水,进水端11有冷水补充进水箱10,导致蓄水降温,从而使出水端13的出水温度是随时间变化的,此外出水流量因用户的人工调控,也是随时间变化的。因此不能简单用(tl_t2).f.T.C7X来计算,而要用积分的方法计算。其中tl为出水温度,t2为进水温度,f为出水流量,τ为用水时间,c7K为水的比热容。
[0057]在某些实施方式中,控制器60包括可编程逻辑控制器,对其进行编程以计算上述的积分运算。通过多次计算热量损失,可以估算出用户每次大概的用水耗能,从而计算出合适的加热温度,以既能满足用户的用水需求,又尽量不产生过多热水而浪费电能。
[0058]例如,通过积分运算得出用户每次的用水耗能即热量损失Q约为lkW.h,用户的用水温度为40°C,进水温度为20°C,水箱10容量为60L,即蓄水60kg。在忽略用户用水期间加热装置50加热的情况下,在用户用水之前需将蓄水加热到的加热温度t的计算过程如下:
[0059](t_40°C )M水 XC水=Q
[0060]即:(t-4(TC)60Χ4.2Χ103= 1X3.6X10 6
[0061]得:t?54.3°C
[0062]假如考虑电热水器100在用户用水过程中的加热,假设电热水器100的最高加热功率P为2000W,用户每次的用水时间T约为10分钟即600秒,在用户用水之前需将蓄水加热到的加热温度t’的计算过程如下:
[0063](t ’ -40 °C ) Μ水 X C水 +Τ X P = Q
[0064]即:(t’-40°C )60X4.2X 103+600X3000 = 1X3.6X 106
[0065]得过’?47.1。〇
[0066]也就是说,若不考虑电热水器100在用户用水过程中的加热,将加热温度设置在54.3°C以上,就可以满足客户的一般情况下的用水需求;若考虑电热水器100在用户用水过程中的加热,加热温度设置在47.1°C以上,就可以满足客户的一般情况下的用水需求。
[0067]以上所讲的加热温度,即指用户用水过程中电热水器100的加热温度,也指用户不用水时电热水器100的保温温度。可见,根据用户用水需求计算得到的加热温度低于传统电热水器100通常预设的加热温度,如75°C,因此大大减少了电能浪费。
[0068]较佳的,在某些实施方式中,电热水器100在两种模式中切换:学习模式和智能控制模式。在学习模式下,控制器60根据第一信息、第二信息及进水温度计算水箱10出水导致的热量损失,以及根据热量损失计算加热温度。然后,控制器60退出学习模式进入智能控制模式,在智能控制模式下根据加热温度控制加热装置50加热蓄水。
[0069]请参图1及图2,在某些实施方式中,电热水器100包括与控制器60连接的输入模块70。输入模块70用于接收用户输入以使控制器60进入学习模式或退出学习模式以进入智能控制模式。在某些实施方式中,输入模块70包括输入面板71,其上设有智能控制开关711,用户对智能控制开关711长按6秒以使控制器60进入学习模式或在学习模式下长按6秒以退出学习模式进入智能控制模式。
[0070]在学习模式下,由于电热水器100还没学习到用户的用水习惯,所以就采用普通电热水器100的加热方式,在用户用水时进入用水状态,根据一个预设的加热温度,如75°C,对蓄水进行加热,且无温度回差。在用户不用水的保温状态下采用较大的温度回差,如5°C,及较低的运行功率,对蓄水进行保温加热。温度加差决定电热水器100重新开始加热的温度,例如,保温状态下温度回差设为5°C,加热温度为75°C,即控制器60控制加热装置50加热蓄水至75°C停止加热,待蓄水散热降温至75-5 = 70°C进重新开始加热。可以理解,保温状态下较低的加热温度及较大的温度回差更节省电能。
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