本發(fā)明涉及一種供暖設(shè)備，尤其是一種自適應(yīng)即開即熱恒溫裝置，同時(shí)涉及自適應(yīng)即開即熱的方法，屬于熱水器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

生活經(jīng)驗(yàn)告訴人們，當(dāng)熱水器安裝位置與用戶用水點(diǎn)距離較遠(yuǎn)時(shí)，會(huì)存在明顯的管道冷水空放問(wèn)題——即用戶希望用水點(diǎn)放出熱水時(shí)，必須等熱水器至用水點(diǎn)管道中的冷水排放完，才有可能出熱水。對(duì)于燃?xì)鉄崴鞫?，?dāng)用戶開啟熱水龍頭，水流開關(guān)使熱水器點(diǎn)火后，通常需15~30s加熱才會(huì)出熱水。這種管道中積存的冷水與燃?xì)鉄崴鞯募訜釡髸?huì)累積造成5-10L的用水浪費(fèi)，并使用戶體驗(yàn)不佳。

為此，人們研究出以下三種即開即熱熱水器，以減少用水浪費(fèi)、提高使用舒適度：

一是循環(huán)加熱，申請(qǐng)?zhí)枮?01610086428.1的中國(guó)專利申請(qǐng)即屬于此類技術(shù)方案，即通過(guò)附加的泵循環(huán)管路將管道冷水循環(huán)到加熱器中繼續(xù)加熱，直到變成熱水后再次循環(huán)，提前將管道中的水加熱到設(shè)定溫度。該技術(shù)方案存在的問(wèn)題是：若供回水管保溫效果不好，則升溫后熱水在管道中會(huì)很快降溫，為維持水溫不得不頻繁循環(huán)耗費(fèi)能源，并且其管路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適用于舊系統(tǒng)的改造。

二是排蓄冷水法，申請(qǐng)?zhí)枮?01010104787.8的中國(guó)專利申請(qǐng)采用了此種方案，其要點(diǎn)是在用水點(diǎn)前安裝輔助電熱的保溫水箱，用戶開啟熱水龍頭時(shí)先由保溫水箱提供熱水，接著管道水輸往到保溫水箱中，讓其與保溫水箱中的熱水混合后再向外供水，之后再由熱水器供應(yīng)熱水。此技術(shù)方案雖避免了水資源浪費(fèi)和頻繁循環(huán)加熱的能耗，但由于用水點(diǎn)前的保溫水箱一般容量比較小，當(dāng)其提供熱水后再輸入管道冷水混合向外供水，水溫會(huì)明顯低于保溫水箱的初始水溫，之后再用熱水器中的高溫水時(shí)，必然使用戶感到忽冷忽熱。

三是換向雙通道排蓄冷水法，申請(qǐng)?zhí)枮?01510265431.5的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了此技術(shù)方案，其不僅在用水點(diǎn)前安裝一個(gè)輔助能源的保溫水箱，而且以三通換向閥作為管道冷水與水箱之間的切換節(jié)點(diǎn)，當(dāng)流經(jīng)換向閥的水溫高于換向溫度時(shí)，換向閥高溫出水口開啟直接供用水點(diǎn)使用，低溫出水口關(guān)閉；當(dāng)流經(jīng)換向閥的水溫低于換向溫度時(shí)，換向閥高溫出水口關(guān)閉，低溫出水口開啟，低溫水進(jìn)入輔助水箱內(nèi)，由水箱中的熱水供用水點(diǎn)使用，實(shí)現(xiàn)即開即熱，同時(shí)啟動(dòng)輔助水箱的加熱器，對(duì)流入水箱的低溫水進(jìn)行加熱。此技術(shù)方案高、低溫通道水壓相差較大，低溫通道水需經(jīng)過(guò)水箱才能供用戶使用，高溫通道水直接供給用戶使用，當(dāng)換向閥切換時(shí)造成壓力波動(dòng)，引起流量大幅度變化，若連接燃?xì)鉄崴鲃t會(huì)引起水溫大幅波動(dòng)，導(dǎo)致?lián)Q向閥反復(fù)切換；當(dāng)三通換向閥從低溫出水口切換為高溫出水口時(shí)，由于高溫出水口至用戶用水點(diǎn)仍有一小段距離，因此會(huì)使用戶的用水溫度先突然降低后突然變高，出現(xiàn)大幅度變動(dòng)；此方案輔助水箱為獨(dú)立加熱形式，當(dāng)三通換向閥的切換溫度過(guò)低于用戶熱水器的設(shè)定溫度時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致?lián)Q向閥切換過(guò)快同樣當(dāng)三通換向閥的換向溫度高于用戶熱水器的設(shè)定溫度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致?lián)Q向閥一直不切換，將輔助水箱底部的低溫水供給用戶，都會(huì)給用戶造成忽冷忽熱的用水體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)上述現(xiàn)有即開即熱熱水器技術(shù)方案存在的各種問(wèn)題，提出一種即使熱水器與用水點(diǎn)距離較遠(yuǎn)也可以自動(dòng)適應(yīng)外界條件變化可靠保證即開即熱、并且具有節(jié)能功效、管路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的自適應(yīng)即開即熱恒溫裝置，同時(shí)給出相應(yīng)的方法，從而避免管道冷水浪費(fèi)，使用水更感舒適。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明自適應(yīng)即開即熱恒溫裝置所采用的基本技術(shù)方案為：

包括設(shè)置有換向溫度閾值的自適應(yīng)換向閥、設(shè)置有目標(biāo)加熱溫度的輔助加熱水箱、具有控制電路的控制器；

源自熱水器熱水出水管路的進(jìn)水管接至自適應(yīng)換向閥的進(jìn)水口，所述自適應(yīng)換向閥的高溫出水口和低溫出水口分別接輔助加熱水箱的高位入水口和低位入水口，所述輔助加熱水箱的出水口通過(guò)供水管接至用水點(diǎn)；

所述控制電路含有智能控制器件，所述智能控制器件的相應(yīng)信號(hào)輸入端分別接位于進(jìn)水管的熱水器溫度傳感器、位于輔助加熱水箱的水箱溫度傳感器、位于供水管的水流開關(guān)傳感器，所述智能控制器件的相應(yīng)控制信號(hào)輸出端分別接自適應(yīng)換向閥的受控端和輔助加熱水箱的受控端；

所述控制電路的智能控制器件含有自適應(yīng)換向閥控制循環(huán)裝置和輔助加熱水箱加熱器控制循環(huán)裝置；

所述自適應(yīng)換向閥控制循環(huán)裝置包括

第一判斷控制單元，用以開啟后判斷水流開關(guān)是否開啟，如否則結(jié)束自適應(yīng)換向閥控制循環(huán)裝置的此次控制循環(huán)，如是則啟動(dòng)第二判斷控制單元；

第二判斷控制單元，用以判斷以下條件之一是否滿足

（1）熱水器溫度傳感器探測(cè)到的溫度達(dá)到自適應(yīng)換向閥的換向溫度閾值；

（2）熱水器溫度傳感器探測(cè)到的溫度≥常規(guī)溫設(shè)下限且在預(yù)定第一時(shí)間間隔內(nèi)的變化小于預(yù)設(shè)溫差；

如否則控制自適應(yīng)換向閥的低溫出水口開啟、高溫出水口關(guān)閉，如是則控制自適應(yīng)換向閥的低溫出水口關(guān)閉、高溫出水口開啟，啟動(dòng)第三判斷控制單元；

第三判斷控制單元，用以判斷水流開關(guān)是否關(guān)閉，如否則重新啟動(dòng)第二判斷控制單元，如是則啟動(dòng)第四判斷控制單元；

第四判斷控制單元，用以判斷進(jìn)水管的溫度在水流開關(guān)關(guān)閉前的第二預(yù)定時(shí)間間隔中的變化是否小于預(yù)設(shè)溫差，且≥常規(guī)溫設(shè)下限，如否則結(jié)束自適應(yīng)換向閥控制循環(huán)裝置的此次控制循環(huán)；如是則啟動(dòng)更新改寫單元；

更新改寫單元，用于以此時(shí)的進(jìn)水管溫度改寫原熱水器溫度設(shè)置值，再以改寫后的熱水器溫度設(shè)置值減去預(yù)定差值更新?lián)Q向溫度閾值，以改寫后的熱水器溫度設(shè)置值加上預(yù)定增值更新目標(biāo)加熱溫度，再結(jié)束自適應(yīng)換向閥控制循環(huán)裝置的此次控制循環(huán)；

所述輔助加熱水箱加熱器控制循環(huán)裝置包括：

首啟判斷控制單元，用以開啟后判斷探測(cè)到的輔助加熱水箱溫度是否低于加熱目標(biāo)溫度減去預(yù)定偏差值，如是則控制開啟加熱器，如否則進(jìn)行后繼判斷控制單元；

后繼判斷控制單元，用以判斷探測(cè)到的輔助加熱水箱溫度是否達(dá)到加熱目標(biāo)溫度，如是則控制關(guān)閉加熱器后結(jié)束輔助加熱水箱加熱器控制循環(huán)裝置的此次控制循環(huán)，如否則啟動(dòng)首啟判斷控制單元。

本發(fā)明相應(yīng)的控制方法在包括設(shè)置有換向溫度閾值的自適應(yīng)換向閥、設(shè)置有目標(biāo)加熱溫度的輔助加熱水箱、具有控制電路的控制器的自適應(yīng)即開即熱恒溫裝置中；

源自熱水器熱水出水管路的進(jìn)水管接至自適應(yīng)換向閥的進(jìn)水口，所述自適應(yīng)換向閥的高溫出水口和低溫出水口分別接輔助加熱水箱的高位入水口和低位入水口，所述輔助加熱水箱的出水口通過(guò)供水管接至用水點(diǎn)；

所述控制電路含有智能控制器件，所述智能控制器件的相應(yīng)信號(hào)輸入端分別接位于進(jìn)水管的熱水器溫度傳感器、位于輔助加熱水箱的水箱溫度傳感器、位于供水管的水流開關(guān)傳感器，所述智能控制器件的相應(yīng)控制信號(hào)輸出端分別接自適應(yīng)換向閥的受控端和輔助加熱水箱的受控端；

所述控制電路的智能控制器件按如下步驟完成相應(yīng)控制循環(huán)：

——自適應(yīng)換向閥控制循環(huán)

步驟一、開啟后判斷水流開關(guān)是否開啟，如否則結(jié)束此次自適應(yīng)換向閥控制循環(huán)，如是則進(jìn)行下一步；

步驟二、判斷以下條件之一是否滿足

（1）熱水器溫度傳感器探測(cè)到的溫度達(dá)到自適應(yīng)換向閥的換向溫度閾值；

（2）熱水器溫度傳感器探測(cè)到的溫度≥常規(guī)溫設(shè)下限且在預(yù)定第一時(shí)間間隔內(nèi)的變化小于預(yù)設(shè)溫差；

如否則控制自適應(yīng)換向閥的低溫出水口開啟、高溫出水口關(guān)閉，如是則控制自適應(yīng)換向閥的低溫出水口關(guān)閉、高溫出水口開啟，進(jìn)行下一步；

步驟三、判斷水流開關(guān)是否關(guān)閉，如否則返回上一步驟，如是則進(jìn)行下一步；

步驟四、判斷進(jìn)水管的溫度在水流開關(guān)關(guān)閉前的第二預(yù)定時(shí)間間隔中的變化是否小于預(yù)設(shè)溫差，且≥常規(guī)溫設(shè)下限，如否則結(jié)束自適應(yīng)換向閥控制循環(huán)裝置的此次自適應(yīng)換向閥控制循環(huán)；如是則進(jìn)行下一步；

步驟五、用此時(shí)的進(jìn)水管溫度改寫原熱水器溫度設(shè)置值，再以改寫后的熱水器溫度設(shè)置值減去預(yù)定差值更新?lián)Q向溫度閾值，以改寫后的熱水器溫度設(shè)置值加上預(yù)定增值更新目標(biāo)加熱溫度，再結(jié)束此次自適應(yīng)換向閥控制循環(huán)；

——輔助加熱水箱加熱器控制循環(huán)

第一步、開啟后判斷探測(cè)到的輔助加熱水箱溫度是否低于加熱目標(biāo)溫度減去預(yù)定偏差值，如是則控制開啟加熱器，如否則進(jìn)行第二步；

第二步、判斷探測(cè)到的輔助加熱水箱溫度是否達(dá)到加熱目標(biāo)溫度，如是則控制關(guān)閉加熱器后結(jié)束輔助加熱水箱加熱器控制循環(huán)的此次控制循環(huán)，如否則返回第一步。

本發(fā)明不僅妥善解決了熱水器延遲開啟、管道冷水空放導(dǎo)致的水資源浪費(fèi)和水溫忽冷忽熱問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了即開即熱、水溫平緩的理想使用效果，而且實(shí)際上對(duì)用戶的用水習(xí)慣具有自適應(yīng)學(xué)習(xí)功能，當(dāng)用戶變更熱水溫度需求時(shí)，可根據(jù)水溫變化情況及時(shí)自動(dòng)調(diào)整自適應(yīng)換向閥的換向溫度閾值和輔助加熱水箱的目標(biāo)加熱溫度。并且本發(fā)明不僅適合新安裝的熱水器，對(duì)于已安裝的非即熱式熱水器可以在不改變?cè)邢到y(tǒng)管路的前提下方便地進(jìn)行加裝改造。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1實(shí)施例的控制電路原理圖。

圖3為圖1實(shí)施例的控制電路運(yùn)行控制邏輯圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

本實(shí)施例帶自適應(yīng)功能的即開即熱恒溫裝置如圖1所示，基本組成部分包括進(jìn)水管1、設(shè)置有換向溫度閾值Tw的自適應(yīng)換向閥2、設(shè)置有目標(biāo)加熱溫度Th的輔助加熱水箱3、具有控制電路的控制器4和供水管5。這些基本組成部分構(gòu)成的自適應(yīng)即開即熱恒溫控制裝置可以幾個(gè)直接并聯(lián)或如圖1所示兩個(gè)串聯(lián)后再與其它并聯(lián)或兩個(gè)并聯(lián)后再與其他并聯(lián)。

源自熱水器6熱水出水管路7的進(jìn)水管1接至自適應(yīng)換向閥2的進(jìn)水口2-1，該自適應(yīng)換向閥2的高溫出水口2-2和低溫出水口2-3分別接輔助加熱水箱3的高位入水口3-1和低位入水口3-2，輔助加熱水箱3的出水口3-3通過(guò)供水管5接至用水點(diǎn)D1、D2。

控制電路如圖1結(jié)合圖2所示，含有電源電路E供電的智能控制器件MCU，其相應(yīng)信號(hào)輸入端J1、J2、J3分別接位于進(jìn)水管1的熱水器溫度傳感器4-1、位于輔助加熱水箱3的水箱溫度傳感器4-3、位于供水管5的水流開關(guān)傳感器4-5， MCU的相應(yīng)控制信號(hào)輸出端分別通過(guò)功率放大器件接自適應(yīng)換向閥2換向閥芯2-4的受控端K2和輔助加熱水箱3加熱器3-4的受控端K3。

工作時(shí)，如圖3所示，控制電路的智能器件按如下步驟實(shí)現(xiàn)所需的即開即熱恒溫控制：

——自適應(yīng)換向閥控制循環(huán)

步驟一、開啟后判斷水流開關(guān)是否開啟，如否則結(jié)束此次控制循環(huán)，如是則進(jìn)行下一步；

此步驟可以判斷用水點(diǎn)是否在用水，如是則進(jìn)行相應(yīng)恒溫控制。

步驟二、判斷以下條件之一是否滿足

（1）熱水器溫度傳感器4-1探測(cè)到的進(jìn)水管1溫度T1達(dá)到自適應(yīng)換向閥2的換向控制溫度Tw；

（2）熱水器溫度傳感器4-1探測(cè)到的進(jìn)水管1溫度T1≥35℃且在30-60s內(nèi)的變化小于±（1~2）℃；

如否則控制自適應(yīng)換向閥2的低溫出水口開啟、高溫出水口關(guān)閉；如是則控制自適應(yīng)換向閥2的低溫出水口關(guān)閉、高溫出水口開啟；

通常熱水器設(shè)定的加熱最低溫度為35℃，一旦穩(wěn)定供水后水溫變化不會(huì)特別大，判斷條件（2）適用于當(dāng)用戶調(diào)節(jié)熱水器設(shè)定溫度低于換向閥換向溫度時(shí)，避免用戶將熱水器的設(shè)定溫度調(diào)整到低于換向閥的換向溫度，導(dǎo)致?lián)Q向閥一直不切換，因此設(shè)置進(jìn)水管溫度在一定時(shí)間內(nèi)持續(xù)變化較小。此步驟可以在進(jìn)水管溫度低于換向溫度時(shí)，控制自適應(yīng)換向閥的低溫出水輸出低溫水進(jìn)入輔助加熱水箱的低位入水口，將水箱中的熱水頂出供給用水點(diǎn)；而當(dāng)進(jìn)水管溫度高于換向溫度或T1≥35℃且持續(xù)一段時(shí)間變化較小時(shí)，控制自適應(yīng)換向閥輸出高溫水進(jìn)入輔助加熱水箱的高位入水口，與水箱高位水混合后供給用水點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)即開即熱，避免換向閥突然切換引起的水溫波動(dòng)。

步驟三、判斷水流開關(guān)是否關(guān)閉，如否則返回上一步驟，如是則進(jìn)行下一步；

此步驟判斷是否用水結(jié)束，如否則進(jìn)行上步的恒溫控制循環(huán)，如用水結(jié)束，則進(jìn)行后續(xù)的判斷設(shè)置。

步驟四、判斷進(jìn)水管1溫度T1在水流開關(guān)關(guān)閉前60s-120s中的變化是否小于±（1~2）℃且T1≥35℃，如否則結(jié)束此次控制循環(huán)；如是則進(jìn)行下一步；

此步驟的判斷結(jié)果如為是，說(shuō)明供水達(dá)到穩(wěn)定，可將進(jìn)水管1溫度T1判斷為用戶所設(shè)定的熱水器溫度，每一次穩(wěn)定放水過(guò)程都是一次學(xué)習(xí)過(guò)程。

步驟五、用此時(shí)的進(jìn)水管1溫度T1改寫原熱水器溫度設(shè)置值Te，根據(jù)學(xué)習(xí)到的熱水器溫度Te，將換向溫度閾值Tw改寫為實(shí)時(shí)溫度Te-1℃—Te-5℃，具體根據(jù)連接管路長(zhǎng)短設(shè)定，管路長(zhǎng)熱水溫降多，則安裝時(shí)酌情設(shè)定；目標(biāo)加熱溫度Th改寫為實(shí)時(shí)溫度Te—Te+5℃，再結(jié)束此次控制循環(huán)。

此步驟考慮到水箱加熱完成后溫度會(huì)逐漸降低，為保證用戶能即開即用到所需溫度的熱水，同時(shí)避免加熱管頻繁啟停，因此將自適應(yīng)換向閥的換向溫度閾值適當(dāng)降低，而輔助加熱水箱的目標(biāo)加熱溫度適當(dāng)提高。

——輔助加熱水箱加熱器控制循環(huán)

第一步、開啟后判斷探測(cè)到的輔助加熱水箱溫度T2是否低于加熱目標(biāo)溫度Th-5℃—Th-10℃，如是則控制開啟加熱器，如否則進(jìn)行第二步判斷；

第二步、判斷探測(cè)到的輔助加熱水箱溫度T2是否達(dá)到加熱目標(biāo)溫度Th，如是則控制關(guān)閉加熱器后結(jié)束此次控制循環(huán)，如否則返回第一步繼續(xù)判斷。

本實(shí)施例的自適應(yīng)換向閥采用控制器給定信號(hào)控制啟、閉的常規(guī)電磁閥或電動(dòng)閥，也可以采用西門子公司的SUA21電動(dòng)執(zhí)行器與VXI46三通閥組合、或德國(guó)曼瑞德公司的SEA21電動(dòng)執(zhí)行器與VSI46三通閥組合。輔助加熱水箱起到輔助加熱和水溫緩沖雙重作用。其輔助加熱作用表現(xiàn)在：當(dāng)輔助加熱水箱的水溫T2＜（Th-5~10）℃時(shí)，則控制器會(huì)開啟加熱器進(jìn)行加熱，當(dāng)T2≥Th時(shí)，則會(huì)斷開加熱器；水溫緩沖作用表現(xiàn)在：當(dāng)自適應(yīng)換向閥從低溫出水變更為高溫出水時(shí)，高溫出水口至水箱高位入水口連接管道中的水與輔助加熱水箱上部的水混合后才能由出水口供給用戶使用，避免了換向閥切換時(shí)的溫度大幅度波動(dòng)。并且，如出現(xiàn)多點(diǎn)用水或關(guān)閉龍頭后重新開啟,輔助加熱水箱也可對(duì)水溫的波動(dòng)起到緩沖作用，保證水溫平緩，避免引起熱水器出水溫度波動(dòng)，使用戶體感水溫恒定。

本實(shí)施例中將兩個(gè)即開即熱恒溫裝置串聯(lián)或并聯(lián)后供水，可以使輔助加熱水箱的容積之和滿足遠(yuǎn)距離恒溫出水要求，適于熱水器與用水點(diǎn)之間連接管道過(guò)長(zhǎng)的場(chǎng)合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例的即開即熱恒溫裝置具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：

1.本實(shí)施例的裝置解決了熱水器延遲開啟、管道冷水空放問(wèn)題所造成的水資源浪費(fèi)和用戶不良體驗(yàn)，避免了管道冷水浪費(fèi)，達(dá)到即開即熱的理想使用效果。

2.本實(shí)施例的裝置中高、低溫通道水均通入輔助加熱水箱，在熱水器從開啟到穩(wěn)定的過(guò)程中以及在使用過(guò)程中如出現(xiàn)多點(diǎn)用水或關(guān)閉龍頭后重新開啟,可保證水流量恒定以及緩沖水溫波動(dòng)，保證出水水溫過(guò)渡平緩，使用戶體感水溫恒定。

3.本實(shí)施例的裝置對(duì)用戶的用水習(xí)慣具有自適應(yīng)學(xué)習(xí)功能，當(dāng)用戶變更熱水溫度需求時(shí)，可根據(jù)用戶的用水溫度要求及時(shí)調(diào)整輔助水箱的加熱溫度與用戶的用水溫度要求一致，確保用戶能即開即用到所需溫度的熱水，且與熱水器的熱水能無(wú)溫差切換。

4．本實(shí)施例的裝置不僅適合新安裝的熱水器系統(tǒng)，而且對(duì)于已安裝非即熱式熱水器的用戶在不改變?cè)邢到y(tǒng)管路的前提下可直接對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造。根據(jù)用戶裝修布局要求，輔助加熱水箱、中間連接管道、換向閥、高溫進(jìn)水管、低溫進(jìn)水管、供水管和控制系統(tǒng)可根據(jù)用戶用水點(diǎn)要求進(jìn)行數(shù)量擴(kuò)容?；蛘撸?dāng)用水點(diǎn)相鄰時(shí)，輔助加熱水箱可接一個(gè)以上用水點(diǎn)，同樣能保證用戶即開即熱的用水需求。