热泵热水器的控制方法、热泵热水器及热泵机组

摘要

本发明公开了一种热泵热水器的控制方法、热泵热水器及热泵机组，属于热泵热水器装置及其控制方法领域，为解决现有技术中缺乏对压缩机保护的缺陷而设计。本发明热泵热水器的控制方法是根据水侧换热器的进水温度来控制水流量值，随水温的升高而增大水流量值，在保证压缩机负荷合理的情况下得到更高的制热能效比COP。本发明用于实现上述控制方法的热泵热水器包括控制装置、以及分别与控制装置连接的水泵和感温包，感温包设置在水侧换热器的进水端处；水泵为变频水泵。本发明热泵热水器的控制方法、热泵热水器及热泵机组根据水侧换热器的进水温度来控制水流量值，能在保证压缩机负荷合理的情况下得到更高的制热能效比COP。

说明书

技术领域

本发明涉及热泵热水器装置及其控制方法领域，尤其涉及一种热泵热水器的控制方法、用于实现该控制方法的热泵热水器以及包括有多台热泵热水器的热泵机组。

背景技术

现有一种热泵热水器的恒温控制器，水泵与变频器模块电连接，变频器模块与主控制器电连接。主控制器与显示屏电连接。流量传感器设置在水泵的出水口后面，流量传感器与主控制器电连接。设定所需的热水温度T0，T1为出水温度。当T0>T1时控制变频器模块输出较低频率，使水泵转速降低，流量Q减少，T1升高，直至T0＝T1；当T0＜T1时控制变频器模块输出较高频率，使水泵转速升高，流量升高，T1降低，直至T0＝T1。

该结构只是关注了热水温度和出水温度之间的关系问题，没有对热泵热水器中压缩机进行保护的想法和措施。如果水流量太小会导致进出水温差偏大，当水箱加热较长时间后水箱温度(近似于进水温度)达到设定温度时出水温度会更高，因此会导致压缩机负荷较大，严重影响压缩机的使用寿命；如果水流量太大会导致进出水温差偏小，虽然大水流量会在进水温度较高时有效的保护压缩机，但是在低进水温度下会导致换热不充分，COP(制热能效比)及制热量偏小，造成能量的较大损失。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种在保证压缩机负荷合理情况下得到更高制热能效比的热泵热水器的控制方法。

本发明的另一个目的是提出一种能根据需要来改变频率、进而改变水流量大小的热泵热水器。

为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种热泵热水器的控制方法，所述控制方法是根据水侧换热器的进水温度来控制水流量值，随水温的升高而增大水流量值，在保证压缩机负荷合理的情况下得到更高的制热能效比COP。

特别是，建立水侧换热器进水温度和水流量值优选对应值数据库，在热泵热水器运行过程中通过查询所述数据库来得到与当前所述进水温度相对应的优选的所述水流量值。

进一步，所述数据库存储在控制装置中或存储在远程服务器中。

特别是，所述控制方法包括下述步骤：

步骤1、在水侧换热器的进水端处测量进水温度；

步骤2、所述控制装置根据所述进水温度查询所述数据库，得到优选的所述水流量值；

步骤3、控制装置向水泵发出流量控制指令；

步骤4、所述水泵根据流量控制指令调整水流量值；转至步骤1。

特别是，所述制热能效比COP根据下式计算得到：

$>\mathrm{COP}=\frac{Q_h}{E}=\frac{C\times G\times (T_2-T_1)}{3600\times N_0\times 1000}$>

其中，Q_h为热泵热水器的制热量，单位为千瓦；E为热泵热水器消耗的功率，单位为千瓦；C为平均温度下水的比热容，单位为焦耳每千克摄氏度；G为被加热水质量，单位为千克；T₂为计时点结束时水箱内水的平均温度，单位为摄氏度；T₁为计时点开始时所述水箱内水的平均温度，单位为摄氏度；N₀为热泵热水器加热一个周期的总耗功，单位为千瓦小时。

特别是，控制装置根据所述水侧换热器的进水温度来调整所述水泵的频率，进而控制水流量值。

进一步，当所需的水泵频率值大于等于所述水泵的最大频率值时所述水泵工作在最大频率值；当所需的水泵频率值小于等于所述水泵的最小频率值时所述水泵工作在最小频率值。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种用于实现上述控制方法的热泵热水器，所述热泵热水器包括控制装置、以及分别与所述控制装置连接的水泵和感温包，所述感温包设置在水侧换热器的进水端处；所述水泵为变频水泵。

特别是，所述控制装置通过互联网连接至远程服务器。

还一方面，本发明采用以下技术方案：

一种热泵机组，所述热泵机组包括多台上述的热泵热水器。

本发明热泵热水器的控制方法根据水侧换热器的进水温度来控制水流量值，保证水流量既不会太大以至于制热能效比COP过低、能量损失大，也不会太小以至于压缩机负荷重、缩短压缩机的使用寿命，能在保证压缩机负荷合理的情况下得到更高的制热能效比COP。

本发明热泵热水器及热泵机组的水泵为变频水泵，能根据需要来改变频率、进而改变水流量的大小，保证压缩机负荷合理且热泵热水器有足够高的制热能效比COP。

附图说明

图1是本发明优选实施例一提供的热泵热水器的控制方法的流程图；

图2是本发明优选实施例一提供的热泵热水器的器件连接示意图。

图中标记为：

1、热泵热水器；2、水侧换热器；3、水泵；4、水箱；5、用户端；21、进水端。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

优选实施例一：

本优选实施例公开一种热泵热水器的控制方法。如图1所述，该控制方法包括下述步骤：

步骤1、在水侧换热器2的进水端21处测量进水温度。

步骤2、建立数据库，数据库中存储有水侧换热器2进水温度和水流量值优选对应值。控制装置根据进水温度查询数据库，得到优选的水流量值。数据库可以存储在控制装置中，也可以存储在远程服务器中。

数据库的建立是基于理论技术和试验测量，其中，制热能效比COP根据下式计算得到：

$>\mathrm{COP}=\frac{Q_h}{E}=\frac{C\times G\times (T_2-T_1)}{3600\times N_0\times 1000}$>

其中，Q_h为热泵热水器1的制热量，单位为千瓦；E为热泵热水器1消耗的功率，单位为千瓦；C为平均温度下水的比热容，单位为焦耳每千克摄氏度；G为被加热水质量，单位为千克；T₂为计时点结束时水箱4内水的平均温度，单位为摄氏度；T₁为计时点开始时水箱4内水的平均温度，单位为摄氏度；N₀为热泵热水器1加热一个周期的总耗功，单位为千瓦小时。

在数据库中查询得到进水温度和水流量值优选对应值后，将水流量值进一步换算成所需的变频水泵频率值。

步骤3、控制装置向水泵3发出流量控制指令。当所需的变频水泵频率值大于等于水泵3的最大频率值时水泵3工作在最大频率值；当所需的变频水泵频率值小于等于水泵3的最小频率值时水泵3工作在最小频率值。

步骤4、水泵3根据流量控制指令调整水流量值，从而保证用户端5的水温适宜；转至步骤1。

使用该控制方法后随水温的升高而增大水流量值，在保证压缩机负荷合理的情况下得到更高的制热能效比COP，压缩机使用寿命长。

如图2所示，用于实现上述控制方法的热泵热水器包括控制装置(图中未示)、以及分别与控制装置连接的水泵3和感温包(图中未示)，感温包设置在水侧换热器2的进水端21处；水泵3为变频水泵。控制装置通过互联网连接至远程服务器。通过感温包测量的进水温度被发送至控制装置，控制装置根据该进水温度查询数据库得到优选的水流量值；控制装置根据优选的水流量值计算得到所需的水泵频率值，进而控制水泵3的频率。

优选实施例二：

本优选实施例公开一种热泵热水器的控制方法。该控制方法是根据水侧换热器的进水温度来控制水流量值，随水温的升高而增大水流量值，在保证压缩机负荷合理的情况下得到更高的制热能效比COP。该控制方法的具体步骤不限，能保证随水温的升高而增大水流量值即可。

用于实现该控制方法的热泵热水器的具体结构不限，可以使用变频水泵，控制装置根据水侧换热器的进水温度来调整水泵的频率，进而控制水流量值；也可以使用其他的水泵，控制装置能根据水侧换热器的进水温度来控制水流量值即可。

优选实施例三：

本优选实施例公开一种热泵机组，该热泵机组包括多台如优选实施例一或二所述的热泵热水器。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。