一种空气能热水器的出水温度自适应调节系统及调节方法
技术领域
本发明涉及一种空气能热水器的出水温度调节系统，尤其是一种空气能热水器的出水温度自适应调节系统。同时，本发明中还提供了一种空气能热水器的出水温度自适应调节方法。
背景技术
现有的热水器根据加热模式包含太阳能热水器、电热水器以及空气能热水器。其中，空气能热水器，也称“空气源热泵热水器”，其通过把空气中的低温热量吸收进来，经过氟介质气化，然后通过压缩机压缩后增压升温，再通过换热器转化给水加热，压缩后的高温热能以此来加热水温。空气能热水器具有高效节能的特点，其年平均热效比是电加热的4倍，利用能效高，其又克服了太阳能热水器依靠阳光采热和安装不便的缺点，因此被广泛地应用到人们的生活中。
但是，现有的空气能热水器在使用时仍存在以下两个技术问题：
1、在空气能热水器的水箱同步进冷水的过程中，重新加热至预设温度需要一段时间，若此时使用，空气能热水器的出水温度可能无法保证使用者在舒适的体感温度下完成整个淋浴过程（特别是冬季），因此会影响使用；
2、使用者只能通过手动调节冷热水混水阀控制出水温度，无法在使用过程中根据使用者的体感温度，进而调节实时出水温度。但是，使用者在舒适的体感温度下完成整个淋浴过程，显然可以提升淋浴的使用舒适性，特别是冬季。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种空气能热水器的出水温度自适应调节系统及调节方法，其根据使用者的体感温度可自适应的调整空气能热水器的出水温度。
为了实现上述目的，本发明所设计的一种空气能热水器的出水温度自适应调节系统，该系统包括：
一个管路系统，其包括：
一个自动调节出水温度的恒温混水阀，其设有一个冷水进口、一个热水进口以及一个温水出口；其中，温水出口与花洒的进水口密封对接；
一个电磁阀，其设有一个第一进口、一个第二进口与一个第一出口，并通过电磁控制第一进口或第二进口与第一出口相贯通；其中，第一出口与恒温混水阀的热水进口密封对接；
一个第一管路，空气能热水器的出水口与电磁阀的第一进口通过第一管路密封对接；
一个第二管路，市供水端口与电磁阀的第二进口通过第二管路密封对接；
以及，一个第三管路，市供水端口与空气能热水器的进水口以及恒温混水阀的冷水进口均独立通过第三管路密封对接；
一个即热式加热装置，其固定至第二管路上，用于对流经第二管路的冷水进行加热；
一个人体红外测温传感器，用于获取人体的实时体感温度，并反馈至控制器；
一个第一水温检测传感器，用于获取恒温混水阀的出水温度，并反馈至控制器；
一个第二水温检测传感器，用于获取空气能热水器的储水温度，并反馈至控制器；
一个计时器；
以及，一个控制器，其预设一个人体最佳体感温度的温度阈值以及一个空气能热水器的储水温度设定值，通过线性提升恒温混水阀的出水温度，直至人体红外测温传感器获取的人体实时体感温度值处于预设温度阈值，此时通过第一水温检测传感器获取恒温混水阀在当下的出水温度，并控制恒温混水阀在当下温度持续出水；
当获取的人体实时体感温度再次低于预设温度，重新线性提升恒温混水阀的出水温度的同时，控制计时器工作，在单个计时周期内判断人体实时体感温度，若在单个计时周期内人体实时体感温度值重新处于预设温度阈值，控制恒温混水阀在当下温度持续出水，反之则通过控制电磁阀切换水路的同时，控制即热式加热装置工作线性提升恒温混水阀的出水温度，直至获取的人体实时体感温度值处于预设温度阈值，控制恒温混水阀在当下温度持续出水，同时控制空气能热水器工作，直至第二水温检测传感器反馈的储水实时温度为设定值；
当获取的人体实时体感温度高于预设温度，线性降低恒温混水阀的出水温度，直至获取的人体实时体感温度重新处于预设温度阈值，并控制恒温混水阀在当下温度持续出水；
其中，控制器与恒温混水阀、电磁阀、即热式加热装置、人体红外测温传感器、第一水温检测传感器、第二水温检测传感器以及计时器均独立电连接；
人体红外测温传感器和第一水温检测传感器通过连接支架固定至花洒上；第二水温检测传感器固定至空气能热水器上。
作为优选，所述控制器采用型号为STM8S103K3T6C的单片机U3，通过单片机U3内部的时钟进行计时。所述第一水温检测传感器为一个型号DS18B20的温度传感器U1。所述第二水温检测传感器为一个型号DS18B20的温度传感器U2。所述人体红外测温传感器为热释电红外传感器VD1。
其中，所述单片机U3 的23脚和即热式加热装置电连接；所述单片机U3 的21脚和恒温混水阀的控制端电连接；所述单片机U3 的9脚和空气能热水器的室外机电连接；所述单片机U3 的15脚和电磁阀的控制端电连接；所述单片机U3 的17脚与第一水温检测传感器电连接；所述单片机U3 的19脚与第二水温检测传感器电连接；所述单片机U3的18脚与人体红外测温传感器电连接。
同时，本发明中还公开了一种空气能热水器的出水温度自适应调节方法，该方法包括以下的具体步骤：
S1、控制器预先设定一个人体最佳体感温度的温度阈值以及一个空气能热水器的储水温度设定值的步骤；
S2、控制器线性提升恒温混水阀的出水温度，直至人体红外测温传感器获取的人体实时体感温度值处于预设温度阈值，此时控制器通过第一水温检测传感器获取恒温混水阀在当下的出水温度，并控制恒温混水阀在当下温度持续出水的步骤；
S3、当人体红外测温传感器获取的人体实时体感温度再次低于预设温度，控制器重新线性提升恒温混水阀的出水温度的同时，控制计时器工作，在单个计时周期t内判断人体实时体感温度，若在单个计时周期内人体实时体感温度值重新处于预设温度阈值，控制恒温混水阀在当下温度持续出水，反之则通过控制电磁阀切换水路的同时，控制即热式加热装置工作线性提升恒温混水阀的出水温度，直至获取的人体实时体感温度值处于预设温度阈值，控制恒温混水阀在当下温度持续出水，同时控制空气能热水器工作，直至第二水温检测传感器反馈的储水实时温度为设定值的步骤；
S4、当人体红外测温传感器获取的人体实时体感温度高于预设温度，线性降低恒温混水阀的出水温度，直至获取的人体实时体感温度重新处于预设温度阈值，并控制恒温混水阀在当下温度持续出水的步骤。
优选的，上述最佳体感温度阈值可以根据不同的季节进行调整，例如在冬季时，最佳体感温度阈值优先选择在18～23℃；而夏季时则是优先选择在25-26℃；上述单个计时周期t为5-10s。
与现有技术相比较，本发明具备以下的进步：
1、本发明一种自适应调节系统及方法，根据使用者实时体感温度值自适应调节空气能热水器的出水温度，在整个淋浴过程中能够确保使用者的实时体感温度始终处于预设的最佳体感温度阈值内；
2、本发明一种自适应调节系统及方法，实现空气能热水器高效节能特点（年平均热效比是电加热的4倍）的同时，又能够避免出现因空气能热水器的水箱进冷水导致出水温度无法保证的情况。
本发明具备以下的显著优点：本发明的智能化程度高，空气能热水器的使用舒适性佳。
附图说明
图1是本发明自适应调节系统的示意图；
图2是本发明自适应调节系统的电路原理框图。
图中： 恒温混水阀1、花洒2、电磁阀3、第一管路4、第二管路5、第三管路6、即热式加热装置7、人体红外测温传感器8、第一水温检测传感器9、第二水温检测传感器10、控制器11、空气能热水器12。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，作为本发明的一种实施方式，本实施方式中所提供的一种空气能热水器的出水温度自适应调节系统，包括：
一个管路系统，其包括：
一个自动调节出水温度的恒温混水阀1，其设有一个冷水进口、一个热水进口以及一个温水出口；其中，温水出口与花洒2的进水口密封对接；
一个电磁阀3，其设有一个第一进口、一个第二进口与一个第一出口，并通过电磁控制第一进口或第二进口与第一出口相贯通；其中，第一出口与恒温混水阀1的热水进口密封对接；
一个第一管路4，空气能热水器12的出水口与电磁阀3的第一进口通过第一管路4密封对接；
一个第二管路5，市供水端口与电磁阀3的第二进口通过第二管路5密封对接；
以及，一个第三管路6，市供水端口与空气能热水器12的进水口以及恒温混水阀1的冷水进口均独立通过第三管路6密封对接；
一个即热式加热装置7，其固定至第二管路5上，用于对流经第二管路5的冷水进行加热；
一个人体红外测温传感器8，用于获取人体的实时体感温度，并反馈至控制器11；
一个第一水温检测传感器9，用于获取恒温混水阀1的出水温度，并反馈至控制器11；
一个第二水温检测传感器10，用于获取空气能热水器12的储水温度，并反馈至控制器11；
一个计时器；
以及，一个控制器11，其预设一个人体最佳体感温度的温度阈值以及一个空气能热水器12的储水温度设定值，通过线性提升恒温混水阀1的出水温度，直至人体红外测温传感器8获取的人体实时体感温度值处于预设温度阈值，此时通过第一水温检测传感器9获取恒温混水阀1在当下的出水温度，并控制恒温混水阀1在当下温度持续出水；
当获取的人体实时体感温度再次低于预设温度，重新线性提升恒温混水阀1的出水温度的同时，控制计时器工作，在单个计时周期内判断人体实时体感温度，若在单个计时周期内人体实时体感温度值重新处于预设温度阈值，控制恒温混水阀1在当下温度持续出水，反之则通过控制电磁阀3切换水路的同时，控制即热式加热装置7工作线性提升恒温混水阀1的出水温度，直至获取的人体实时体感温度值处于预设温度阈值，控制恒温混水阀1在当下温度持续出水，同时控制空气能热水器12工作，直至第二水温检测传感器10反馈的储水实时温度达到设定值；
当获取的人体实时体感温度高于预设温度，线性降低恒温混水阀1的出水温度，直至获取的人体实时体感温度重新处于预设温度阈值，并控制恒温混水阀1在当下温度持续出水；
其中，控制器11与恒温混水阀1、电磁阀3、即热式加热装置7、人体红外测温传感器8、第一水温检测传感器9、第二水温检测传感器10以及计时器均独立电连接；
人体红外测温传感器8和第一水温检测传感器9通过连接支架固定至花洒2上；第二水温检测传感器10固定至空气能热水器12上。
如图2所示，本实施例中所述控制器11采用型号为STM8S103K3T6C的单片机U3，通过单片机U3内部的时钟进行计时。所述第一水温检测传感器9为一个型号DS18B20的温度传感器U1。所述第二水温检测传感器10为一个型号DS18B20的温度传感器U2。所述人体红外测温传感器8为热释电红外传感器VD1。
其中，所述单片机U3 的23脚和即热式加热装置7电连接；所述单片机U3 的21脚和恒温混水阀1的控制端电连接；所述单片机U3 的9脚和空气能热水器12的室外机电连接；所述单片机U3 的15脚和电磁阀3的控制端电连接；所述单片机U3 的17脚与第一水温检测传感器9电连接；所述单片机U3 的19脚与第二水温检测传感器10电连接；所述单片机U3的18脚与人体红外测温传感器8电连接。
至于，型号为STM8S103K3T6C的单片机U3如何根据水温检测传感器以及人体红外测温传感器8的反馈信号，控制即热式加热装置7、恒温混水阀1、空气能热水器12以及电磁阀3按照逻辑指令进行工作，这是本领域技术人员的公知常识，在本申请内容的技术启示下本领域的技术人员能够轻而易举的实现，非本申请所要求保护技术内容。
另外，申请人还需要说明一点：上述技术方案中所涉及的即热式加热装置7、恒温混水阀1、空气能热水器12以及电磁阀3均是本技术领域及相近技术领域中常会用到的部件或装置。因此，具体选择合适规格、参数的即热式加热装置7、恒温混水阀1、空气能热水器12以及电磁阀3应用于本发明技术方案，以实现对应技术效果，这是本领域技术人员的常规技术手段，也非本申请所要求保护技术内容。
例如，本实施方式中所涉及的一种恒温混水阀1，其已在专利号CN201120002553.2，专利名称“一种高精度数控恒温阀”的已公告中国实用新型专利文献中进行记载。
又例如，本实施方式中所涉及的一种即热式加热装置7，其已在专利号CN202020103165.2，专利名称“即热式加热装置”的已公告中国实用新型专利文献中进行记载。
又例如，本实施方式中所涉及的一种空气能热水器12，其已在专利号CN201310554339.1，专利名称“空气能热水器”的已公告中国发明专利文献中进行记载。
还例如，本实施方式中所涉及的一种电磁阀3，其只要采用一种常见的电磁换向阀，既可实现通过电磁控制第一进口或第二进口与第一出口相贯通，即选择空气能热水器12内的热水通过第一管路4进入恒温混水阀1或经即热式加热装置7加热后的热水经第二管路5进入恒温混水阀1。
故，申请人在此不再对上述即热式加热装置7、恒温混水阀1、空气能热水器12以及电磁阀3在本申请者进行展开叙述，其详细内容可参见前述专利文献及公知常识。
同时，本实施方式中还公开了一种空气能热水器12的出水温度自适应调节方法，包括以下的具体步骤：
S1、控制器11预先设定一个人体最佳体感温度的温度阈值以及一个空气能热水器12的储水温度设定值的步骤；
S2、控制器11线性提升恒温混水阀1的出水温度，直至人体红外测温传感器8获取的人体实时体感温度值处于预设温度阈值，此时控制器11通过第一水温检测传感器9获取恒温混水阀1在当下的出水温度，并控制恒温混水阀1在当下温度持续出水的步骤；
S3、当人体红外测温传感器8获取的人体实时体感温度再次低于预设温度，控制器11重新线性提升恒温混水阀1的出水温度的同时，控制计时器工作，在单个计时周期t内判断人体实时体感温度，若在单个计时周期内人体实时体感温度值重新处于预设温度阈值，控制恒温混水阀1在当下温度持续出水，反之则通过控制电磁阀3切换水路的同时，控制即热式加热装置7工作线性提升恒温混水阀1的出水温度，直至获取的人体实时体感温度值处于预设温度阈值，控制恒温混水阀1在当下温度持续出水，同时控制空气能热水器12工作，直至第二水温检测传感器10反馈的储水实时温度为设定值的步骤；
S4、当人体红外测温传感器8获取的人体实时体感温度高于预设温度，线性降低恒温混水阀1的出水温度，直至获取的人体实时体感温度重新处于预设温度阈值，并控制恒温混水阀1在当下温度持续出水的步骤。
上述最佳体感温度阈值可以根据不同的季节进行调整，例如在冬季时，最佳体感温度阈值优先选择在18～23℃；而夏季时则是优先选择在25-26℃；上述单个计时周期t为5-10s。
