一种变频太空能系统的控制方法及变频太空能热水器

摘要

本发明公开了一种变频太空能系统的控制方法及变频太空能热水器，其属于热水器技术领域，变频太空能系统包括冷媒循环组件和集热板，冷媒循环组件包括串联设置的蒸发器、压缩机、冷凝器和电子膨胀阀，集热板与蒸发器能够独立吸收太空能转化成热能；控制方法包括：获取外界的环境温度Tw、集热板的温度Tb和实际水温Ts；根据Tw、Tb和计算公式，获得环境控制参数Tc；根据Tc和Ts，调节压缩机的频率。变频太空能热水器包括变频太空能系统和水箱，水箱与冷凝器连接，变频太空能系统采用上述的变频太空能系统的控制方法进行控制。降低了成本，压缩机的频率调节更准确，提高系统制热量。

说明书

技术领域

本发明涉及热水器技术领域，尤其涉及一种变频太空能系统的控制方法及变频太空能热水器。

背景技术

太空能热水器作为太阳能集热技术和热泵技术的集成，可同时提高太阳能集热效率和热泵系统性能。热泵技术和太阳能集热技术组合的控制方法是优先使用太阳能集热系统，当用户使用热水时如水温达不到要求，则开启热泵热水器进行加热，或者是人工提前开启或在某一固定时间提前开启。

太空能热泵系统是通过直膨式蒸发器替代原有的热泵室外机，该蒸发器既可以吸收太阳能辐射热量又可以与空气换热。由于不同的天气变化及昼夜更替导致太阳能辐照量发生变化，现有的太空能热泵系统通过引入太阳辐照强度值和环境温度值，通过不同的太阳辐照强度值和环境温度值控制压缩机在不同的频率运行，以达到最佳运行性能。

一方面，用于检测太阳辐照强度值的辐照传感器成本较高，若遇遮挡，则检测不准确。另一方面，影响变频太空能性能的环境影响因子还包括风速，现有技术中并未考虑风速，因此控制不准确。即便在现有技术中增加风速传感器，也会进一步增加成本，且控制过程更加复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变频太空能系统的控制方法及变频太空能热水器，以解决现有技术中存在的变频太空能控制不准确、成本高的技术问题。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种变频太空能系统的控制方法，变频太空能系统包括冷媒循环组件和集热板，所述冷媒循环组件包括串联设置的蒸发器、压缩机、冷凝器和电子膨胀阀，所述集热板与所述蒸发器能够独立吸收太空能转化成热能；

所述控制方法包括：

S1、获取温度参数，包括：

获取外界的环境温度Tw、所述集热板的温度Tb和实际水温Ts；

S2、根据所述温度参数，调节所述压缩机的频率，包括：

S21、根据Tw、Tb和计算公式，获得环境控制参数Tc；

S22、根据T

其中，在S22中，根据T

在数据库中调取数据表，根据T

控制所述压缩机按照所述频率点的频率值运行。

其中，在S22中，根据T

在数据库中调取数据表，根据T

根据控制器获得的模式指令，在所述频率区间内选择频率点；

控制所述压缩机按照所述频率点的频率值运行。

其中，所述模式指令包括标准模式、节能模式和速热模式；

根据控制器获得的模式指令，在所述频率区间内选择频率点，包括：

在速热模式下，选取所述频率区间的频率上限值作为所述频率点；

在节能模式下，选取所述频率区间的频率下限值作为所述频率点；

在标准模式下，选取所述频率上限值和所述频率下限值的平均值作为所述频率点。

其中，在数据表中，T

在S22中，根据Tc，选取其所在的参数区间为第一区间；根据Ts，选取其所在的温度区间为第二区间；第一区间与第二区间的交叉点处的数据为所需的频率点或者频率区间。

其中，在同一个温度区间内，随着Tc的增大，压缩机的频率降低。

其中，在同一个参数区间内，随着Ts的增大，压缩机的频率先增加再降低。

其中，在所述压缩机的运行过程中，每间隔设定时长，则检测一次温度参数，并根据当前的温度参数重新调节所述压缩机的频率。

其中，所述计算公式包括：

x＝Tb-Tw；

H＝A1*x

Tc＝Tw+A0*H；

其中，A0、A1、A2、A3、A4和A5均为拟合系数。

一种变频太空能热水器，包括变频太空能系统和水箱，所述水箱与所述冷凝器连接，所述变频太空能系统采用如上所述的变频太空能系统的控制方法进行控制。

本发明的有益效果：

本发明提出的变频太空能系统的控制方法，集热板能够吸收太空能转化成热能，使得自身温度变化，集热板的温度和太阳辐照强度、环境温度、风速相关，只需采集外界的环境温度、集热板的温度和实际水温，即可调节压缩机的频率，无需设置辐照传感器和风速传感器，降低了成本，压缩机的频率调节更准确，提高系统制热量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的变频太空能系统的示意图。

图中：

1、集热板；2、蒸发器；3、压缩机；4、冷凝器；5、电子膨胀阀；6、四通阀；7、水箱。

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。

太空能系统，一般指太阳能和空气能的组合系统，主要应用于太阳能和空气能组合的热水系统，称为“太空能热水器”。太空能系统通过消耗少量的电能，将周围环境中的大量低品位能源(太阳能和空气等)利用起来，经热泵压缩机3压缩变为高品位能源。太空能系统将热泵技术和太阳能热利用技术有机的结合起来，提高了太阳能集热器效率和热泵系统性能。

参见图1，本发明实施例提供一种变频太空能系统，包括冷媒循环组件和集热板1，冷媒循环组件包括串联设置的蒸发器2、压缩机3、冷凝器4和电子膨胀阀5，集热板1与蒸发器2能够独立吸收太空能转化成热能。

蒸发器2能够吸收太空能转化成热能，将“低温低压”液态冷媒，变为“低温低压”的气态冷媒，压缩机3做功将“低温低压”的气态冷媒变为“高温高压”的气态冷媒，“高温高压”的气态的冷媒在冷凝器4中放热，然后变为“低温次高压”的液态冷媒，“低温次高压”的液态冷媒经过电子膨胀阀5后，变为“低温低压”的液态冷媒，如此循环反复。

压缩机3与冷凝器4之间设置有四通阀6，四通阀6起换向作用，用来切换制热和化霜两个相反的过程。

集热板1能够吸收太空能转化成热能。集热板1可以与蒸发器2固定连接。集热板1的表面涂覆有吸热层。

集热板1上设置有第一温度传感器，能够采集集热板1的温度。环境中设置有第二温度传感器，能够采集环境温度。

本发明实施例还提供一种变频太空能热水器，包括变频太空能系统和水箱7，水箱7与冷凝器4连接。“高温高压”的气态的冷媒在冷凝器4中放热，从而能够加热水箱7中的水。

具体地，冷凝器4可以置于水箱7中，变频太空能系统用于加热水箱7中的水。

水箱7中设置有第三温度传感器，能够水的温度。

变频太空能系统采用变频太空能系统的控制方法进行控制。

实施例一

本实施例提供一种变频太空能系统的控制方法，包括：

S1、获取温度参数，包括：

获取外界的环境温度Tw、集热板1的温度Tb和实际水温Ts；

S2、根据温度参数，调节压缩机3的频率，包括：

S21、根据Tw、Tb和计算公式，获得环境控制参数Tc；

S22、根据T

在S1中，根据各个温度传感器的检测值，可以获得Tw、Tb和Ts。具体地，在压缩机3的运行过程中，可以每间隔设定时长，则检测一次温度参数，并根据当前的温度参数重新调节压缩机3的频率。

在S21中，计算公式包括：

x＝Tb-Tw；

H＝A1*x

Tc＝Tw+A0*H；

其中，A0、A1、A2、A3、A4和A5均为拟合系数。

在本实施例中，通过温度传感器测得的温度结合试验室测得的太阳辐照度和风速，通过拟合，得到计算公式，具体为：A0＝0.02；A1＝0.004；A2＝-0.3635；A3＝6.3118；A4＝13.302；A5＝185。

在S22中，根据Tc和Ts，调节压缩机3的频率，包括：

在数据库中调取数据表，根据T

控制压缩机3按照频率点的频率值运行。

在数据表中，T

在本实施中，以[T

在S22中，根据Tc，选取其所在的参数区间为第一区间；根据Ts，选取其所在的温度区间为第二区间；第一区间与第二区间的交叉点处的数据为所需的频率点。

例如，Tc为Tc

在数据表的获取过程中，以运行频率实现大的制热水量和高的COP为目的。

在同一个温度区间内，随着Tc的增大，压缩机3的频率降低。例如在区间[TS1，TS2)中，沿数据表的纵向，P11、P21、……、P101逐渐降低。

在同一个参数区间内，随着Ts的增大，压缩机3的频率先增加再降低。例如在区间[TC1，TC2)中，沿数据表的横向，P11、P12、……、P18先增加再降低。

实施例二

为简便起见，仅描述实施例二与实施例一的区别点。区别之处在于，

在S22中，根据T

在数据库中调取数据表，根据T

根据控制器获得的模式指令，在频率区间内选择频率点；

控制压缩机3按照频率点的频率值运行。

在此，通过数据表获得的是频率区间，而不是局限于一个点值，使得对压缩机3频率的调节范围更宽泛，调节效果更好。

具体地，模式指令包括标准模式、节能模式和速热模式；

根据控制器获得的模式指令，在频率区间内选择频率点，包括：

在速热模式下，选取频率区间的频率上限值作为频率点；

在节能模式下，选取频率区间的频率下限值作为频率点；

在标准模式下，选取频率上限值和频率下限值的平均值作为频率点。

在节能模式下，压缩机3的运行频率较低，以节能为主要目标。在标准模式下，系统性能最佳。在速热模式下，压缩机3的运行频率较高，以快速制热为主要目标。

在本实施中，以[T

在S22中，根据Tc，选取其所在的参数区间为第一区间；根据Ts，选取其所在的温度区间为第二区间；第一区间与第二区间的交叉点处的数据为所需的频率区间。

例如，Tc为Tc

在速热模式下，控制压缩机3按照P

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。