一种高效饮用水加热和降温控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种高效饮用水加热和降温控制装置及方法，涉及控制调节和节能电器技术领域，包括生活用水储存模块、换热模块、控制加热模块、过滤模块和熟水输出模块，饮用水加热和降温装置可实现生活用水的直接输入而无需是纯净水，采用支持物理热量交换的换热模块和综合换热模块输出温度和设定温度的主动控制加热模块的方式，实现节能又无需高温蓄水箱的目标，具备输出高温熟水可调和冷却熟水的功能和直进直出、随开随饮的特性，本发明专利技术采用简洁合理的装置结构设计，实现电加热器加热能量的循环利用，具备高效节能的特点。具备高效节能的特点。具备高效节能的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种高效饮用水加热和降温控制装置及方法


[0001]本专利技术属于控制调节和节能电器
，具体为一种高效饮用水加热和降温控制装置及方法。

技术介绍

[0002]饮水加热和降温装置已经成为生活和工作场所的必须生活电器之一，同时采用电驱动的加热器也成为当前用电的一个主要电器。现有的饮用水加热和降温装置普遍采用电加热器直接加热，待加热温度达到后被动触发停止加热；现有饮用水装置输出冷水采用冷水和热水掺杂的方式达到降温，此方法受限于需要饮用水装置的输入水源为经过过滤可入口的纯净水或矿泉水；采用内置制冷装置达到对水降温的方式，此方式会造成电能的附加消耗，增大饮用水装置的体积和成本；利用空气能进行循环预加热的饮用水装置，将耗散的热能回收至蓄水箱进行预测，此方式需要增加高温蓄水箱，造成饮用水装置体积增大，以及在蓄水箱中长时间不用的情况下，存在蓄水箱的水温达不到指定输出的饮用水温度而需要再次加热的问题；本专利技术提出的饮用水加热和降温装置可实现生活用水的直接输入而无需是纯净水，采用支持物理热量交换的换热模块和综合换热模块输出温度和设定温度的主动控制加热模块实现节能又无需蓄水箱的环保目标，具备高温熟水可调和冷却熟水的功能和直进直出、随开随饮的特性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有饮用水加热和降温技术存在的热量损耗和电加热器能耗高的问题，本专利技术提供一种高效饮用水加热和降温控制装置及方法。
[0004]一种高效饮用水加热和降温控制装置，其特征在于，包括：生活用水储存模块（1），存放生活用水的容器，并通过换热模块（3）的输入端（2）与换热模块（3）连通；换热模块（3），由热水管道和冷水管道构成，根据物理的热平衡原理，高温物体的热量向低温物体传递，管道内热水和冷水的温度差形成换热，其中，热水管道中热水为加热模块（5）加热经过过滤模块（6）过滤后满足饮用水标准的熟水，冷水管道中冷水为生活用水储存模块（1）输入的冷水；控制加热模块（5），由控制装置和电加热器构成，其中，大功率电加热器接受换热模块输出水，控制装置用于根据设定温度和换热模块输出水温度进行智能动态调节电加热器的加热功率，达到高效节能使用的目的；过滤模块（6），用于过滤由控制加热模块（4）加热后熟水产生的水垢；熟水输出模块，由高温熟水输出阀门（9）和冷却熟水输出阀门（10）构成，其中高温熟水输出阀门（9）与过滤模块（6）的输出端（7）连通，冷却熟水输出阀门（10）与换热模块（3）的冷却水输出端（8）连通。
[0005]优选的，一种高效饮用水加热和降温控制装置，其中换热模块（3）的输出端（4）、控
制加热模块（5）、过滤模块（6）的输出端（7）和换热模块（3）的输出端（8）均安装温度传感器，用于实时感知水的温度。
[0006]优选的，一种高效饮用水加热和降温控制装置，其中过滤模块（6），由于生活用水在煮沸后存在不溶性硫酸钙沉淀和碳酸镁等水垢杂质，此处在控制加热模块（3）煮沸后通过过滤模块（6）过滤有助于过滤水垢，提高饮用水的安全性。
[0007]优选的，一种高效饮用水加热和降温控制装置，其中熟水输出模块的高温熟水输出阀门（9）输出的熟水温度为80~100℃之间，冷却熟水输出阀门（10）输出熟水温度为8~20℃之间。
[0008]一种高效节能饮用水加热和冷却控制方法，其特征在于，所述方法包括：S1、生活用水储存模块（1）通过换热模块（3）的输入端（2）向换热模块（3）中注入生活用水A；S2、生活用水A与过滤模块（6）输出的高温熟水在换热模块（3）中根据热平衡原理，进行热量交换，达到高温熟水降温，生活用水A升温的目的，热量交换后经换热模块（3）的输出端（4）输出生活用水B；S3、设定熟水输出温度t1和电加热器额定功率工作条件下加热后输出的温度t2作为控制装置的设定值w和被控值v，差异值e(T)=v
‑
w,并计算设定值和被控值的比例、微分和积分结果，其中比例为v/w，微分为，T为加热时间，积分为，控制目标值F(k)的计算公式如下：其中，K
p
为比例系数，T
d
为微分时间，T
i
为积分时间，k为采样次数；S4、根据换热模块（3）的输出端（4）输出水的出口温度t3，将温度t3作为电加热器加热的起始温度，进而控制电加热器的功率将生活用水B烧开至可饮用，并经过过滤模块（6）过滤水垢杂质，输出饮用水C；S5、将饮用水C通过过滤模块（6）的输出端（7）进入换热模块（3），通过热平衡原理与换热模块（3）中流通的冷水进行热交换后，经冷却熟水输出阀门（10）输出可直接饮用的凉开水，进而实现将回收的热量用于对生活用水的初加热。
[0009]优选的，生活用水A与过滤模块（6）输出的高温熟水在换热模块（3）中根据热平衡原理，进行热量交换，达到高温熟水降温，生活用水A升温的目的，热量交换后经换热模块（3）的输出端（4）输出生活用水B，其特征在于，包括：根据热平衡原理，生活用水和过滤模块（6）输出的高温熟水在进入换热模块（3）后，根据流速和相互接触面而达到的热量交换平衡，达到熟水降温和生活用水A升温的目的。
[0010]优选的，设定熟水输出温度t1和电加热器额定功率工作条件下加热后输出的温度t2作为控制装置的设定值w和被控值v，差异值e(T)=v
‑
w，并计算设定值和被控值的比例、微分和积分结果，其特征在于，包括：计算设定值和被控值的比例，根据比例直接评估设定熟水温度t1和加热后输出的温度t2的差异大小，根据设定值和被控值的微分结果量化加热后输出的温度t2的变化趋势，根据设定值和被控值的积分结果量化过去加热时间内累积的误
差，进而得到对电加热器加热功率较为准确的控制。
[0011]本专利技术相比现有技术，具有以下有益效果：本专利技术提出的一种高效饮用水加热和降温控制装置及方法具备结构简洁、功能丰富的特点，实现恒温熟水和可调节温度熟水的输出，采用支持物理热量交换的换热模块实现加热水和输入冷水的热量交换，提高了电加热器加热能量的高效利用，无需高温蓄水箱，随用随烧的内部控制原理，且内部不存在蓄水箱蓄水，保证饮用水的新鲜。
附图说明
[0012]图1为高效饮用水加热和降温控制装置结构图。
[0013]图2为控制加热模块的内部示意图。
具体实施方式
[0014]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]一种高效饮用水加热和降温控制装置，如图1所示，包括生活用水储存模块（1）、换热模块（3）、控制加热模块（5）、过滤模块（6）和熟水输出模块。
[0016]具体的，生活用水储存模块（1），用于存放生活用水的容器，并通过换热模块（3）的输入端（2）与换热模块（3）连通；具体的，换热模块（3），由热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效饮用水加热和降温控制装置，其特征在于，包括：生活用水储存模块（1），存放生活用水的容器，并通过换热模块（3）的输入端（2）与换热模块（3）连通；换热模块（3），由热水管道和冷水管道构成，根据物理的热平衡原理，高温物体的热量向低温物体传递，管道内热水和冷水的温度差形成换热，其中，热水管道中热水为加热模块（5）加热经过过滤模块（6）过滤后满足饮用水标准的熟水，冷水管道中冷水为生活用水储存模块（1）输入的冷水；控制加热模块（5），由控制装置和电加热器构成，其中，大功率电加热器接受换热模块输出水，控制装置用于根据设定温度和换热模块输出水温度进行智能动态调节电加热器的加热功率，达到高效节能使用的目的；过滤模块（6），用于过滤由控制加热模块（4）加热后熟水产生的水垢；熟水输出模块，由高温熟水输出阀门（9）和冷却熟水输出阀门（10）构成，其中高温熟水输出阀门（9）与过滤模块（6）的输出端（7）连通，冷却熟水输出阀门（10）与换热模块（3）的冷却水输出端（8）连通。2.根据权利要求1所述一种高效饮用水加热和降温控制装置，其中换热模块（3）的输出端（4）、控制加热模块（5）、过滤模块（6）的输出端（7）和换热模块（3）的输出端（8）均安装温度传感器。3.一种高效节能饮用水加热和冷却控制方法，其特征在于，所述方法包括：S1、生活...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥玉，袁朕鑫，李忠涛，肖鑫，刘圣勇，程文轩，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：