一种热水系统及其出水控制方法、储水式热水器与流程

1.本发明涉及电器领域，特别是一种热水系统及其出水控制方法、储水式热水器。


背景技术：

2.储水式热水器通过将烧热的水储存起来的方式，保证用户能即开即用热水器。普通家用热水器的水箱容量在出厂的时候就是固定的，当使用热水的量大时，使用的人数过多导致热水量不够，且短时间内无法再次将水温烧至设定水温；
3.相反当使用的热水量偏小时，出现烧热过量的热水又会导致用户用于烧水的能耗增加。
4.因此，目前的储水式热水器并不能适应不同的使用人数，会给用户带来较差的体验。


技术实现要素：

5.针对现有技术中，储水式热水器不能适应不同人数下的使用需求的问题，本发明提出了一种热水系统及其出水控制方法、储水式热水器。
6.本发明的技术方案为，提出了一种热水系统的出水控制方法，所述热水系统包括为用户供水的出水管路、以及与所述出水管路连接的冷供水支路和热供水支路，所述出水控制方法包括：
7.检测所述热供水支路的持续供水时间和关闭用水时间，并依据所述持续供水时间和所述关闭用水时间判断所述热水系统的当前用水人数；
8.在所述当前用水人数大于预设用水人数时，检测所述热水系统所处的环境温度，并依据所述环境温度和所述当前用水人数，调节所述冷供水支路与所述热供水支路的流量差、以及所述热供水支路中水箱水位。
9.进一步，检测所述热供水支路的持续供水时间，并依据所述持续供水时间判断所述热水系统的当前用水人数，包括：
10.为所述热水系统预先设置一初始用水人数；
11.检测所述热供水支路的持续供水时间和关闭用水时间；
12.在所述持续供水时间大于第一阈值时间时，判断所述关闭用水时间是否大于第二阈值时间；
13.若是，则为所述初始用水人数增加一人，并更新为所述当前用水人数。
14.进一步，检测所述热供水支路的持续供水时间，并依据所述持续供水时间判断所述热水系统的当前用水人数，还包括：
15.在所述持续供水时间大于第三阈值时间时，为所述初始用水人数增加一人，并更新为所述当前用水人数；
16.其中，所述第三阈值时间大于所述第一阈值时间。
17.进一步，所述热供水支路包括：水箱、设置在所述水箱与所述热供水支路的出水口
处的第一调节阀、以及设置在所述水箱与所述热供水支路的进水口处的第二调节阀；
18.所述冷供水支路包括：设置在所述冷供水支路上的第三调节阀；
19.所述冷供水支路与所述热供水支路的流量差通过所述第一调节阀和所述第三调节阀调节，所述热供水支路中水箱水位通过所述第一调节阀和所述第二调节阀调节。
20.进一步，依据所述环境温度和所述当前用水人数，调节所述冷供水支路与所述热供水支路的流量差、以及所述热供水支路中水箱水位，包括：
21.判断所述环境温度是否小于环境阈值温度，若是，则对所述流量差进行补偿；
22.其中，对所述流量差进行补偿的计算模型为：f＝f
额-(tod-t
阈
)*k；
23.f为进行补偿后的流量差、f
额
为进行补偿前的流量差、tod为所述环境温度、t
阈
为所述环境阈值温度、k为补偿系数。
24.进一步，依据所述环境温度和所述当前用水人数，调节所述冷供水支路与所述热供水支路的流量差、以及所述热供水支路中水箱水位，还包括：
25.在所述当前用水人数大于预设用水人数时，降低所述水箱水位；
26.检测所述水箱水位的高度，在所述水箱水位的高度小于阈值高度时，在当次用水结束后，停止供水并恢复所述水箱水位。
27.进一步，在所述热供水支路中还包括：设置在所述水箱与所述第二调节阀之间的辅助加热装置；
28.在调节所述冷供水支路与所述热供水支路的流量差、以及所述热供水支路中水箱水位时，所述出水控制方法还包括：
29.检测所述热供水支路的出水温度；
30.判断所述出水温度是否处于预设温度范围，若否，则通过所述辅助加热装置对所述出水温度进行补偿。
31.进一步，在所述当前用水人数小于预设用水人数时，所述出水控制方法包括：
32.预先设定与所述预设用水人数所对应的预设流量差和预设水箱水位；
33.将所述当前用水人数更新为所述预设用水人数；
34.以所述预设流量差和预设水箱水位进行供水。
35.本发明还提出了一种采用上述出水控制方法的热水系统，其包括出水管路、与所述出水管路连接的冷供水支路和热供水支路；
36.所述热供水支路包括：水箱、设置在所述水箱与所述热供水支路的出水口处的第一调节阀、设置在所述水箱与所述热供水支路的进水口处的第二调节阀、以及设置在所述所述水箱与所述第二调节阀之间的辅助加热装置；
37.所述冷供水支路包括：设置在所述冷供水支路上的第三调节阀；
38.所述热水系统通过调节第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、以及辅助加热装置，以适配所述热水系统的当前用水人数的用水需求。
39.本发明还提出了一种储水式热水器，其具有上述热水系统。
40.与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
41.本发明通过为热供水支路和冷供水支路提供第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、以及辅助加热装置，实现对冷供水支路与热供水支路的流量差、以及水箱水位的调节，同时匹配本发明提出的出水控制方法，能够在不增加水箱成本的情况下，实现用户水箱恒
温用水。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1为传统设置中热水系统的结构示意图；
44.图2为本发明提出的热水系统的结构示意图；
45.图3为本发明提出的出水控制方法中当前用水人数的检测流程图；
46.图4为本发明提出的出水控制方法中对热供水支路和冷供水支路调节的流程图。
具体实施方式
47.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
48.由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。
49.下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。
50.传统的储水式热水器通过将烧热的水存储起来，然后在用户使用时进行释放。但是当热水用量较大时，存在热水量不够的问题，同时，在热水用量较小时，出现烧热过量的热水又会增加热水器的能耗，因此需要适应用户的当前用水人数进行调节。本发明的思路在于，提出一种出水控制方法，依据热供水支路的持续供水时间和关闭用水时间，确定当前用水人数，并根据当前用水人数调节冷供水支路与热供水支路的流量差、以及热供水支路中的水箱水位，从而适应不同的用水人数。
51.请参见图1及图2，传统的热水系统具有提供用户用水的出水管路、以及与出水管路连接的冷供水支路(未设置水箱的一路)和热供水支路(设置有水箱的一路)，其无法调节冷供水支路以及热供水支路的流量。本发明所提出的热水系统，在热供水支路上设置有第一调节阀(调节阀1)和第二调节阀(调节阀2)，在冷供水支路上设置有第三调节阀(调节阀3)，通过调节第一调节阀和第三调节阀的开度，即可调节冷供水支路与热供水支路的流量差，从而输出不同水温的热水。通过调节第一调节阀和第二调节阀的开度，即可调节水箱水位。其匹配本发明所提出的出水控制方法，能够使用不同用水人数下的使用需求。
52.具体的，本发明提出的出水控制方法，包括：
53.检测热供水支路的持续供水时间和关闭用水时间，并依据持续供水时间和关闭用水时间判断热水系统的当前用水人数；
54.在当前用水人数大于预设用水人数时，检测热水系统所处的环境温度，并依据环
境温度和当前用水人数，调节冷供水支路与热供水支路的流量差、以及热供水支路中水箱水位。
55.本发明所提出的出水控制方法先根据热供水支路的持续供水时间和关闭用水时间确定当前用水人数，并依据当前用水人数调节流量差和水箱水位，能够适应不同用水人数下的使用需求。
56.这里需要说明的是，持续供水时间和关闭用水时间是根据用户使用实时检测的，因此当前用水人数也会实时更新，为此本发明可以为热水系统设置一个初始用水人数，然后依据持续供水时间和关闭用水时间对该初始用水人数进行更新，基于该思路，本发明中所提出的，检测热供水支路的持续供水时间，并依据持续供水时间判断热水系统的当前用水人数，包括：
57.为热水系统预先设置一初始用水人数；
58.检测热供水支路的持续供水时间和关闭用水时间；
59.在持续供水时间大于第一阈值时间时，判断关闭用水时间是否大于第二阈值时间；
60.若是，则为初始用水人数增加一人，并更新为当前用水人数。
61.依据该方案，可以实时确定当前用水人数，这里需要说明的是，上述步骤仅为一次检测过程，如初始用水人数为0，在执行完成第一次检测后，当前用水人数被更新为1，但此时循环并未结束，在后续若有人继续用水，则会将检测出的当前用水人数作为初始用水人数进行更新，也即在下一次检测时，初始用水人数为1，若满足上述判断流程，则将当前用水人数更新为2，以此循环，可以实时确定当前用水人数的实际数量。
62.由于本发明的考量主要在于水箱内的热水裕量，因此上述判断过程中设置的持续供水时间和关闭用水时间均是针对热供水支路而言，其持续供水时间为热供水支路存在稳定供水的持续时间，关闭用水时间为热供水支路未进行供水的持续时间。采用上述判断逻辑是由于，若用户使用热水时间较短，或不使用热水，其并不会对水箱内的热水造成影响，因此可以忽略不计，而在持续用水时间达到第一阈值时间后，表明用户热水使用量较多，此时需要参与计数，为避免同一用户在用水过程中偶尔关闭热供水支路导致的误判，上述判断逻辑中还增加了关闭用水时间是否大于第二阈值时间的判断，以此保证准确的获取当前用水人数。
63.此外，在实际使用过程中，也存在同一用户用水量过多的情况，该情况下则可以直接更新当前用水人数，具体的，对该情况下，检测热供水支路的持续供水时间，并依据持续供水时间判断热水系统的当前用水人数，包括：
64.在持续供水时间大于第三阈值时间时，为初始用水人数增加一人，并更新为当前用水人数。
65.其中，第三阈值时间大于第一阈值时间。
66.该检测流程与前面的检测流程一同执行，也即本发明的整体流程包括三个部分：
67.1、持续供水时间小于第一阈值时间，此时不更新当前用水人数；
68.2、持续供水时间大于第一阈值时间但小于第三阈值时间，在关闭用水时间大于第二阈值时间后，更新当前用水人数；
69.3、持续供水时间大于第三阈值时间，直接更新当前用水人数；
70.每次更新均在此前记录的初始用水人数上增加1，初始用水人数为0，且每次完成当前用水人数的更新后，其随当前用水人数更新以进行后续判断。同时，无论是三种情况中的哪一种判断，在完成一次判断后，均需要清零持续供水时间与关闭用水时间，以免误判。
71.请参见图3，其为当前用水人数检测的整体流程图，其中n0为预设用水人数，t1为实际供水温度、t2为水箱内水温、k为当前用水人数，其在执行判断时，先进行用户用水时间ton(持续用水时间)是否大于tu
阈
(第一阈值时间)、关闭用水时间toff(关闭用水时间)是否大于toff
阈
(第二阈值时间)、用户用水时间ton(持续用水时间)是否大于tu
阈
2(第三阈值时间)的判断，当其中任意一个判断逻辑满足时，令k＝k+1(如为第一次判断，则为初始用水人数0+1，后续每次判断时，初始用水人数为上一次判断时的当前用水人数)，反之，若上述判断逻辑均不满足，则令k＝k(也即不更新当前用水人数/令当前用水人数等于上一次判断时的当前用水人数)。
72.此外，本发明整体的控制逻辑还分为两种情况，分别为当前用水人数大于预设用水人数、以及当前用水人数小于预设用水人数两种情况，在第一种情况下需要以本发明所提出的出水控制方法进行调节，在第二种情况下则可以直接以预设逻辑进行供水。如图3所示，n0为预设用水人数，n为实际用水人数，在开始判断时，令n＝n0，然后在每次当前用水人数更新后，判断k是否大于n(当前用水人数是否大于该实际用水参数)，若是，则表示当前用水人数超出预设用水人数，此时由于需要根据当前用水人数调节流量差和水箱水位，因此需要更新实际用水参数为当前更新后的实际用水人数。
73.若否，则表示当前用水人数小于预设用水人数，由于此前可能还存在当前用水人数的增加，则还会执行一次toff》toff
阈
(关闭用水时间是否大于第二阈值时间的判断)，若判定为是，则表明已经更新完当次判断下的当前用水人数，若此时n小于n0，则将n更新为n0进行后续控制，反之则以当前更新的n进行控制。
74.也即本发明依据当前用水人数的控制分为两个部分，分别为：
75.1、当前用水人数小于预设用水人数，以预设用水人数进行调节；
76.2、当前用水人数大于预设用水人数，以当前用水人数进行调节。
77.其中，本发明中对流量差和水箱水位的调节方式通过设置在热供水支路和冷供水支路上的第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀实现。如图2所示，上述热供水支路包括：水箱、设置在水箱与热供水支路的出水口处的第一调节阀、以及设置在水箱与热供水支路的进水口处的第二调节阀；
78.冷供水支路包括：设置在冷供水支路上的第三调节阀；
79.冷供水支路与热供水支路的流量差通过第一调节阀和第三调节阀调节，热供水支路中水箱水位通过第一调节阀和所述第二调节阀调节。
80.具体的，上述控制逻辑，依据环境温度和当前用水人数，调节冷供水支路与热供水支路的流量差、以及热供水支路中水箱水位，包括：
81.判断环境温度是否小于环境阈值温度，若是，则对流量差进行补偿；
82.其中，对流量差进行补偿的计算模型为：f＝f
额-(tod-t
阈
)*k；
83.f为进行补偿后的流量差、f
额
为进行补偿前的流量差、tod为环境温度、t
阈
为环境阈值温度、k为补偿系数。
84.该控制逻辑为对冷供水支路与冷供水支路流量差调节的步骤，其通过调节第一调
节阀和第三调节阀实现。本发明在出水管路处设置有一冷热水混合装置，通过调节该流量差，能够调节冷水与热水的比例，从而调节实际供水水温，从而满足用户使用需求。
85.进一步的，上述控制逻辑，依据环境温度和当前用水人数，调节冷供水支路与热供水支路的流量差、以及热供水支路中水箱水位，还包括：
86.在当前用水人数大于预设用水人数时，降低水箱水位；
87.检测水箱水位的高度，在水箱水位的高度小于阈值高度时，在当次用水结束后，停止供水并恢复水箱水位。
88.该控制逻辑为对水箱水位调节的步骤，在当前用水人数过多时，其通过调节第一调节阀和第二调节阀实现。通过降低水箱水位，能够降低水箱加热功耗，若不降低水位，要加热到相同的温度，则需要耗费更多的功耗，此外，降低水箱还能提高水箱的加热速度，使其能够尽快满足用户的实际需要。此外，若用水人数过多，导致水箱水位降低至阈值高度时，若继续降低水位可能会导致水箱损坏，为避免该问题，本发明在该情况下，完成当次用水后，停止供水并恢复水箱水位。
89.请参见图2，在热供水支路中还包括有：设置在水箱与第二调节阀之间的辅助加热装置；
90.在调节冷供水支路与热供水支路的流量差、以及热供水支路中水箱水位时，出水控制方法还包括：
91.检测热供水支路的出水温度；
92.判断出水温度是否处于预设温度范围，若否，则通过辅助加热装置对出水温度进行补偿。
93.该辅助加热装置主要用于在当前用水人数过多时，此时仅通过水箱加热无法满足热水供应情况下，对热供水支路进行辅助加热，从而满足实际用水需要。
94.请参见图4，其为本发明中对热供水支路和冷供水支路调节的流程图，tod为环境温度，tod
阈
为环境阈值温度，t1为实际供水温度、t2为水箱内水温，其首先判断tod是否大于tod
阈
，在判定为是时，依据f＝f
额-(tod-t
阈
)*k调节流量差；
95.然后进行k是否大于n(当前使用人数是否大于预设使用人数)的判断，若是则调节第一调节阀和第二调节阀，使水箱水位降低，同时判断水位是否降低至l1，此时需要开启辅助加热装置(该情况下水位降低，导致出水温度难以处于预设温度范围)，同时在水位下降至阈值高度时，关闭负载，停止加热，通过第一调节阀和第二调节阀固定水流量，并发出水流不足警告，在使用结束后，调节第二调节阀恢复初始水位(也即前文中在水箱水位的高度小于阈值高度时，在当次用水结束后，停止供水并恢复水箱水位)。
96.上述可控制逻辑为当前用水人数大于预设用水人数的情况，对于当前用水人数小于预设用水人数的情况，此时的出水控制方法包括：
97.预先设定与预设用水人数所对应的预设流量差和预设水箱水位；
98.将当前用水人数更新为预设用水人数；
99.以预设流量差和预设水箱水位进行供水。
100.本发明依据当前用水人数进行具体调节，能够适应不同用水人数的使用需求。
101.本发明还提出了一种采用上述出水控制方法的热水系统，其包括出水管路、与出水管路连接的冷供水支路和热供水支路；
102.热供水支路包括：水箱、设置在水箱与热供水支路的出水口处的第一调节阀、设置在水箱与热供水支路的进水口处的第二调节阀、以及设置在水箱与第二调节阀之间的辅助加热装置；
103.冷供水支路包括：设置在冷供水支路上的第三调节阀；
104.热水系统通过调节第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、以及辅助加热装置，以适配热水系统的当前用水人数的用水需求。
105.本发明还提出了一种储水式热水器，其具有上述热水系统。
106.与现有技术相比，本发明通过为热供水支路和冷供水支路提供第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、以及辅助加热装置，实现对冷供水支路与热供水支路的流量差、以及水箱水位的调节，同时匹配本发明提出的出水控制方法，能够在不增加水箱成本的情况下，实现用户水箱恒温用水。
107.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种热水系统的出水控制方法，所述热水系统包括为用户供水的出水管路、以及与所述出水管路连接的冷供水支路和热供水支路，其特征在于，所述出水控制方法包括：检测所述热供水支路的持续供水时间和关闭用水时间，并依据所述持续供水时间和所述关闭用水时间判断所述热水系统的当前用水人数；在所述当前用水人数大于预设用水人数时，检测所述热水系统所处的环境温度，并依据所述环境温度和所述当前用水人数，调节所述冷供水支路与所述热供水支路的流量差、以及所述热供水支路中水箱水位。2.根据权利要求1所述的热水系统的出水控制方法，其特征在于，检测所述热供水支路的持续供水时间，并依据所述持续供水时间判断所述热水系统的当前用水人数，包括：为所述热水系统预先设置一初始用水人数；检测所述热供水支路的持续供水时间和关闭用水时间；在所述持续供水时间大于第一阈值时间时，判断所述关闭用水时间是否大于第二阈值时间；若是，则为所述初始用水人数增加一人，并更新为所述当前用水人数。3.根据权利要求2所述的热水系统的出水控制方法，其特征在于，检测所述热供水支路的持续供水时间，并依据所述持续供水时间判断所述热水系统的当前用水人数，还包括：在所述持续供水时间大于第三阈值时间时，为所述初始用水人数增加一人，并更新为所述当前用水人数；其中，所述第三阈值时间大于所述第一阈值时间。4.根据权利要求1所述的热水系统的出水控制方法，其特征在于，所述热供水支路包括：水箱、设置在所述水箱与所述热供水支路的出水口处的第一调节阀、以及设置在所述水箱与所述热供水支路的进水口处的第二调节阀；所述冷供水支路包括：设置在所述冷供水支路上的第三调节阀；所述冷供水支路与所述热供水支路的流量差通过所述第一调节阀和所述第三调节阀调节，所述热供水支路中水箱水位通过所述第一调节阀和所述第二调节阀调节。5.根据权利要求1所述的热水系统的出水控制方法，其特征在于，依据所述环境温度和所述当前用水人数，调节所述冷供水支路与所述热供水支路的流量差、以及所述热供水支路中水箱水位，包括：判断所述环境温度是否小于环境阈值温度，若是，则对所述流量差进行补偿；其中，对所述流量差进行补偿的计算模型为：f＝f
额-(tod-t
阈
)*k；f为进行补偿后的流量差、f
额
为进行补偿前的流量差、tod为所述环境温度、t
阈
为所述环境阈值温度、k为补偿系数。6.根据权利要求5所述的热水系统的出水控制方法，其特征在于，依据所述环境温度和所述当前用水人数，调节所述冷供水支路与所述热供水支路的流量差、以及所述热供水支路中水箱水位，还包括：在所述当前用水人数大于预设用水人数时，降低所述水箱水位；检测所述水箱水位的高度，在所述水箱水位的高度小于阈值高度时，在当次用水结束后，停止供水并恢复所述水箱水位。7.根据权利要求4所述的热水系统的出水控制方法，其特征在于，在所述热供水支路中
还包括：设置在所述水箱与所述第二调节阀之间的辅助加热装置；在调节所述冷供水支路与所述热供水支路的流量差、以及所述热供水支路中水箱水位时，所述出水控制方法还包括：检测所述热供水支路的出水温度；判断所述出水温度是否处于预设温度范围，若否，则通过所述辅助加热装置对所述出水温度进行补偿。8.根据权利要求1所述的热水系统的出水控制方法，其特征在于，在所述当前用水人数小于预设用水人数时，所述出水控制方法包括：预先设定与所述预设用水人数所对应的预设流量差和预设水箱水位；将所述当前用水人数更新为所述预设用水人数；以所述预设流量差和预设水箱水位进行供水。9.一种采用如权利要求1至8任意一项权利要求所述的出水控制方法的热水系统，其特征在于，包括出水管路、与所述出水管路连接的冷供水支路和热供水支路；所述热供水支路包括：水箱、设置在所述水箱与所述热供水支路的出水口处的第一调节阀、设置在所述水箱与所述热供水支路的进水口处的第二调节阀、以及设置在所述所述水箱与所述第二调节阀之间的辅助加热装置；所述冷供水支路包括：设置在所述冷供水支路上的第三调节阀；所述热水系统通过调节第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、以及辅助加热装置，以适配所述热水系统的当前用水人数的用水需求。10.一种储水式热水器，其特征在于，所述储水式热水器具有如权利要求9所述的热水系统。

技术总结
本发明公开了一种热水系统及其出水控制方法、储水式热水器，所述出水控制方法包括：检测所述热供水支路的持续供水时间和关闭用水时间，并依据所述持续供水时间和所述关闭用水时间判断所述热水系统的当前用水人数；在所述当前用水人数大于预设用水人数时，检测所述热水系统所处的环境温度，并依据所述环境温度和所述当前用水人数，调节所述冷供水支路与所述热供水支路的流量差、以及所述热供水支路中水箱水位。与现有技术相比，本发明能够在不增加水箱成本的情况下，实现用户水箱恒温用水。实现用户水箱恒温用水。实现用户水箱恒温用水。


技术研发人员：谭有斌 杨华生 黄浩伟 乔学文 邹宏亮
受保护的技术使用者：珠海格力电器股份有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/6