家用常壓熱泵熱水器及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種家用常壓熱泵熱水器及其控制方法，其結(jié)構(gòu)包括保溫水箱、換熱器、熱泵系統(tǒng)、電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥、水泵、流量傳感器和水位傳感器；電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥設(shè)有a、b、c端口，a端口與保溫水箱的出水孔連通，b端口通過水泵與水流通道的進(jìn)口連通，c端口與進(jìn)水管連通；流量傳感器設(shè)置在b端口處；所述水位傳感器位于保溫水箱內(nèi)；所述保溫水箱的出水孔與a端口之間還設(shè)有壓力開關(guān)和水流開關(guān)及熱水出水管。此款家用常壓熱泵熱水器可以結(jié)合水位、水壓和水流來控制水泵、實(shí)現(xiàn)循環(huán)加熱運(yùn)行；亦可通過電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥控制水流速度，以直接將進(jìn)入換熱器的水加熱至設(shè)定溫度、并存放至保溫水箱，使得出水溫度和水壓恒定。
【專利說明】家用常壓熱泵熱水器及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱泵熱水器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種家用常壓熱泵熱水器及其控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]中國專利號(hào)CN201020209345.5于2011年1月26日公開一種熱泵熱水器，包括主機(jī)、加熱水箱、儲(chǔ)水箱，所述主機(jī)與加熱水箱間相互連接有出水管、進(jìn)水管，其中出水管上接有循環(huán)水泵，進(jìn)水管上接有三通閥，所述儲(chǔ)水箱通過連接管與三通閥連接，當(dāng)主機(jī)出水口的溫度達(dá)到設(shè)定溫度后，加熱水箱中的水一邊被主機(jī)加熱，同時(shí)被泵送至儲(chǔ)水箱。該結(jié)構(gòu)的不足在于體積大，成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、合理，體積小、具有直熱運(yùn)行和循環(huán)加熱，出水溫度和水壓恒定的家用常壓熱泵熱水器及其控制方法。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種家用常壓熱泵熱水器，包括保溫水箱、換熱器和熱泵系統(tǒng)，換熱器設(shè)有相互換熱的冷媒通道和水流通道，冷媒通道與熱泵系統(tǒng)連接成回路，水流通道設(shè)有進(jìn)口和出口，進(jìn)口和出口處分別設(shè)有進(jìn)水溫度傳感器和出水溫度傳感器，保溫水箱設(shè)有進(jìn)水孔和出水孔，進(jìn)水孔與水流通道的出口連通；其特征在于:還包括電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥、水泵、流量傳感器和水位傳感器；所述電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥設(shè)有a端口、b端口和c端口，a端口與保溫水箱的出水孔連通，b端口通過水泵與水流通道的進(jìn)口連通，c端口與進(jìn)水管連通；所述流量傳感器設(shè)置在電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥的b端口處；所述水位傳感器位于保溫水箱內(nèi)；所述保溫水箱的出水孔與電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥的a端口之間還設(shè)有壓力開關(guān)和水流開關(guān)及熱水出水管。保溫水箱內(nèi)對(duì)應(yīng)水位傳感器所處高度位置為相應(yīng)的儲(chǔ)水量，當(dāng)水箱水位低于下水位(下水位所處高度位置的儲(chǔ)水量大于或等于水流通道儲(chǔ)水量)時(shí)，停止水泵供水，避免水泵里面進(jìn)入空氣。
[0005]本發(fā)明的目的還可以采用以下技術(shù)措施解決:
作為更具體的一種方案，所述水位傳感器包括從上至下設(shè)置的第一水位傳感器、第二水位傳感器、第三水位傳感器、下水位傳感器和公共水位傳感器；所述進(jìn)水孔和出水孔分別設(shè)置在保溫水箱的頂部和下部，公共水位傳感器位于出水孔所在平面下方。
[0006]所述保溫水箱的出水孔與一三通管的一端連接，三通管的另外兩端形成兩條支路，其中，一支路通過止回閥與所述熱水出水管連通，另一支路與電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥的a端口連通。
[0007]所述熱水出水管上設(shè)有所述壓力開關(guān)、水流開關(guān)和儲(chǔ)壓罐。
[0008]所述保溫水箱的頂部和底部分別設(shè)有溢流口和排污口，溢流口與排水管連通。
[0009]所述熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、電子膨脹閥和四通閥，四通閥設(shè)的四個(gè)端口分別與壓縮機(jī)的排氣口、壓縮機(jī)的回氣口、蒸發(fā)器的一端和換熱器冷媒通道的一端連接，換熱器冷媒通道的另一端通過所述電子膨脹閥與蒸發(fā)器的另一端連接；所述蒸發(fā)器旁設(shè)有風(fēng)機(jī)。
[0010]所述壓縮機(jī)的排氣口處設(shè)有排氣溫度傳感器和高壓開關(guān)，壓縮機(jī)的回氣口處設(shè)有回氣溫度傳感器和低壓開關(guān)。
[0011]一種家用常壓熱泵熱水器的控制方法，其特征在于:具有直熱運(yùn)行狀態(tài)和循環(huán)加熱狀態(tài)兩種加熱模式；所述直熱運(yùn)行狀態(tài)下，電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥的b端口和C端口連通，啟動(dòng)熱泵系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境溫度及設(shè)定溫度計(jì)算應(yīng)達(dá)到的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算水流量，另電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算水流量調(diào)節(jié)其開度，以控制實(shí)際水流量與經(jīng)驗(yàn)計(jì)算水流量相近，從而實(shí)現(xiàn)通過控制水流速度來調(diào)節(jié)出水溫度；當(dāng)下水位傳感器探測到其所處位置有水時(shí)，循環(huán)加熱狀態(tài)才能啟動(dòng)，啟動(dòng)熱泵系統(tǒng)，此時(shí)電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥的a端口和b端口連通，結(jié)合水流、水壓來控制水泵啟停，同時(shí)，熱泵系統(tǒng)中電子膨脹閥根據(jù)壓縮機(jī)排氣口溫度來調(diào)節(jié)電子膨脹閥的開度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)保溫水箱的水進(jìn)行循環(huán)加熱；當(dāng)下水位傳感器探測到其所處位置無水時(shí)，水泵停止、并不受命于水流及水壓驅(qū)動(dòng)。
[0012]本發(fā)明的有益效果如下:
(1)此款家用常壓熱泵熱水器可以結(jié)合水位、水壓和水流來控制水泵、實(shí)現(xiàn)循環(huán)加熱運(yùn)行；亦可通過電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥控制水流速度，以直接將進(jìn)入換熱器的水加熱至設(shè)定溫度、并存放至保溫水箱，使得出水溫度和水壓恒定；
(2)此款家用常壓熱泵熱水器的水泵還能具有加壓作用，當(dāng)水壓過低時(shí)，啟動(dòng)水泵實(shí)現(xiàn)加壓。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0015]參見圖1所示，一種家用常壓熱泵熱水器，包括保溫水箱1、換熱器9 (換熱套管)和熱泵系統(tǒng)，換熱器9設(shè)有相互換熱的冷媒通道和水流通道，冷媒通道通過冷媒管10與熱泵系統(tǒng)連接成回路，水流通道設(shè)有進(jìn)口 92和出口 93，進(jìn)口 92和出口 93處分別設(shè)有進(jìn)水溫度傳感器91和出水溫度傳感器94，保溫水箱1設(shè)有進(jìn)水孔14和出水孔12，進(jìn)水孔14與水流通道的出口 93連通；其特征在于:還包括電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥3、水泵4、流量傳感器LC和水位傳感器；所述電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥3設(shè)有a端口、b端口和c端口，a端口與保溫水箱1的出水孔12連通，b端口通過水泵4與水流通道的進(jìn)口 92連通，c端口與進(jìn)水管31連通；所述流量傳感器LC設(shè)置在電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥3的b端口處；所述水位傳感器位于保溫水箱1內(nèi)，保溫水箱內(nèi)對(duì)應(yīng)水位傳感器所處高度位置為相應(yīng)的儲(chǔ)水量；所述保溫水箱1的出水孔12與電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥3的a端口之間還設(shè)有壓力開關(guān)YL、水流開關(guān)SL和熱水出水管22。
[0016]所述保溫水箱1內(nèi)設(shè)有從上至下第一水位傳感器SW1、第二水位傳感器SW2、第三水位傳感器SW3、下水位傳感器SW4和公共水位傳感器SW5 ;所述進(jìn)水孔14和出水孔12分別設(shè)置在保溫水箱1的頂部和下部，保溫水箱1內(nèi)對(duì)應(yīng)下水位傳感器SW4所處高度位置的儲(chǔ)水量大于或等于水流通道儲(chǔ)水量，公共水位傳感器SW5位于出水孔12所在平面下方。
[0017]所述保溫水箱1的出水孔12與一三通管2的一端連接，三通管2的另外兩端形成兩條支路，其中，一支路通過止回閥21與所述熱水出水管22連通，另一支路與電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥3的a端口連通。
[0018]所述熱水出水管22上設(shè)有所述壓力開關(guān)YL、所述水流開關(guān)SL和儲(chǔ)壓罐23。
[0019]所述保溫水箱1的頂部和底部分別設(shè)有溢流口 15和排污口 11，溢流口 15與排水管16連通。
[0020]所述熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)5、蒸發(fā)器7、電子膨脹閥6和四通閥8，四通閥8設(shè)的四個(gè)端口分別與壓縮機(jī)5的排氣口 51、壓縮機(jī)5的回氣口 52、蒸發(fā)器7的一端和換熱器9冷媒通道的一端連接，換熱器9冷媒通道的另一端通過所述電子膨脹閥6與蒸發(fā)器7的另一端連接；所述蒸發(fā)器7旁設(shè)有風(fēng)機(jī)。
[0021]所述壓縮機(jī)5的排氣口 51處設(shè)有壓排溫度傳感器53和高壓開關(guān)GY，壓縮機(jī)5的回氣口 52處設(shè)有壓回溫度傳感器54和低壓開關(guān)DY。
[0022]圖1中A箭頭方向?yàn)槌鰺崴较颍珺箭頭方向?yàn)檫M(jìn)自來水方向。
[0023]一種家用常壓熱泵熱水器的控制方法，其具有直熱運(yùn)行狀態(tài)和循環(huán)加熱狀態(tài)兩種加熱模式。
[0024]所述直熱運(yùn)行狀態(tài)下，電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥3的b端口和c端口連通，啟動(dòng)熱泵系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境溫度及設(shè)定溫度計(jì)算應(yīng)達(dá)到的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算水流量，另電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥3根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算水流量調(diào)節(jié)其開度，以控制實(shí)際水流量(當(dāng)前流量)與經(jīng)驗(yàn)計(jì)算水流量相近，從而實(shí)現(xiàn)通過控制水流速度來調(diào)節(jié)出水溫度。
[0025]在直熱運(yùn)行狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)先開5秒，接著壓縮機(jī)5開啟。當(dāng)T2=TS_12時(shí)，根據(jù)各種機(jī)型在不同環(huán)溫及設(shè)定溫度下計(jì)算應(yīng)達(dá)到的流量，電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥3開大至LC=L計(jì)±0.1，30秒后，檢測T2=TS+1~-2°C時(shí)，電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥3不調(diào)節(jié)(前二次T2水溫不超TS，不作調(diào)節(jié));T2 超過即用公式 LAn=[LA(n-l)*(T2-Tl)]+ { (TS-T1)- [T2n_T2 (n_l) ] }計(jì)算流量，當(dāng)LAn小于最小流量時(shí)，按最小流量；當(dāng)當(dāng)次計(jì)算小于0.1時(shí)，按0.1。壓縮機(jī)5運(yùn)行3分鐘后的任何時(shí)候，壓縮機(jī)5的排氣溫度> 85°C時(shí)，立即開大電子膨脹閥8B (壓縮機(jī)5的排氣溫度>90°C時(shí)，立即開大電子膨脹閥16B，排氣溫度>95°C時(shí)，立即開大電子膨脹閥24B)。壓縮機(jī)5的排氣溫度<65°C時(shí)，立即關(guān)小電子膨脹閥8B。超溫調(diào)節(jié)周期為45秒。排氣溫度在65-85之間調(diào)節(jié)周期為90秒，調(diào)節(jié)步閥為4B ;排氣溫度在82_85°C之間不調(diào)。當(dāng)電子膨脹閥調(diào)節(jié)脈沖< 80Hz后，調(diào)節(jié)步閥為2B ;排氣溫度在65-80°C之間不調(diào)。
[0026]上述L計(jì):經(jīng)驗(yàn)計(jì)算水流量(單位L/min) ；LAn:當(dāng)前計(jì)算流量后將要調(diào)至的流量(單位L/min) ;n為計(jì)算的次數(shù)；LA(n_l):當(dāng)前計(jì)算流量中的上次計(jì)算流量，第一次計(jì)算時(shí)以L計(jì)為計(jì)算單位(單位L/min) ；LC:當(dāng)前流量(單位L/min) ；T2n:當(dāng)前測得的出水溫度，Τ2(η-1)上次測得的出水溫度，Τ2η-Τ2(η-1)即本區(qū)段的溫升；TS:設(shè)定溫度；T1:進(jìn)水溫度；T2:出水溫度。當(dāng)前流量通過流量傳感器LC測得，出水溫度通過出水溫度傳感器94測得，進(jìn)水溫度通過進(jìn)水溫度傳感器91測得。排氣溫度由壓排溫度傳感器53測得。
[0027]當(dāng)下水位傳感器SW4探測到其所處位置有水時(shí)，循環(huán)加熱狀態(tài)才能啟動(dòng)，啟動(dòng)熱泵系統(tǒng)，此時(shí)電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥3的a端口和b端口連通，結(jié)合水流、水壓來控制水泵4啟停，同時(shí)，熱泵系統(tǒng)中電子膨脹閥根據(jù)壓縮機(jī)5排氣口 51溫度來調(diào)節(jié)電子膨脹閥的開度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)保溫水箱1的水進(jìn)行循環(huán)加熱；當(dāng)下水位傳感器SW4探測到其所處位置無水時(shí)，水泵4停止、并不受命于水流及水壓驅(qū)動(dòng)。
[0028]在循環(huán)加熱狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)先開5秒，接著壓縮機(jī)5開啟。30分鐘內(nèi)水泵4可以由水流、水壓開關(guān)控制啟動(dòng)。運(yùn)行壓縮機(jī)5運(yùn)行3分鐘后的任何時(shí)候，壓縮機(jī)5的排氣溫度>85°C時(shí)，立即開大電子膨脹閥8B (壓縮機(jī)5的排氣溫度>90°C時(shí)，立即開大電子膨脹閥16B,排氣溫度> 95°C時(shí)，立即開大電子膨脹閥24B)。壓縮機(jī)5的排氣溫度< 65°C時(shí)，立即關(guān)小電子膨脹閥8B。超溫調(diào)節(jié)周期為45秒。排氣溫度在65-85之間調(diào)節(jié)周期為90秒，調(diào)節(jié)步閥為4B ;排氣溫度在82-85°C之間不調(diào)。當(dāng)電子膨脹閥調(diào)節(jié)脈沖< 80Hz后，調(diào)節(jié)步閥為2B ;排氣溫度在65-80°C之間不調(diào)。若下水位傳感器SW4探測到其所處位置無水時(shí)，水泵4即刻停止運(yùn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種家用常壓熱泵熱水器，包括保溫水箱、換熱器和熱泵系統(tǒng)，換熱器設(shè)有相互換熱的冷媒通道和水流通道，冷媒通道與熱泵系統(tǒng)連接成回路，水流通道設(shè)有進(jìn)口和出口，進(jìn)口和出口處分別設(shè)有進(jìn)水溫度傳感器和出水溫度傳感器，保溫水箱設(shè)有進(jìn)水孔和出水孔，進(jìn)水孔與水流通道的出口連通； 其特征在于:還包括電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥、水泵、流量傳感器和水位傳感器； 所述電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥設(shè)有a端口、b端口和c端口，a端口與保溫水箱的出水孔連通，b端口通過水泵與水流通道的進(jìn)口連通，c端口與進(jìn)水管連通； 所述流量傳感器設(shè)置在電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥的b端口處； 所述水位傳感器位于保溫水箱內(nèi)； 所述保溫水箱的出水孔與電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥的a端口之間還設(shè)有壓力開關(guān)和水流開關(guān)及熱水出水管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述家用常壓熱泵熱水器，其特征在于:所述水位傳感器包括從上至下設(shè)置的第一水位傳感器、第二水位傳感器、第三水位傳感器、下水位傳感器和公共水位傳感器； 所述進(jìn)水孔和出水孔分別設(shè)置在保溫水箱的頂部和下部，公共水位傳感器位于出水孔所在平面下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述家用常壓熱泵熱水器，其特征在于:所述保溫水箱的出水孔與一三通管的一端連接，三通管的另外兩端形成兩條支路，其中，一支路通過止回閥與所述熱水出水管連通，另一支路與電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥的a端口連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述家用常壓熱泵熱水器，其特征在于:所述熱水出水管上設(shè)有所述壓力開關(guān)、所述水流開關(guān)和儲(chǔ)壓罐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述家用常壓熱泵熱水器，其特征在于:所述保溫水箱的頂部和底部分別設(shè)有溢流口和排污口，溢流口與排水管連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述家用常壓熱泵熱水器，其特征在于:所述熱泵系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、電子膨脹閥和四通閥，四通閥設(shè)的四個(gè)端口分別與壓縮機(jī)的排氣口、壓縮機(jī)的回氣口、蒸發(fā)器的一端和換熱器冷媒通道的一端連接，換熱器冷媒通道的另一端通過所述電子膨脹閥與蒸發(fā)器的另一端連接；所述蒸發(fā)器旁設(shè)有風(fēng)機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述家用常壓熱泵熱水器，其特征在于:所述壓縮機(jī)的排氣口處設(shè)有排氣溫度傳感器和高壓開關(guān)，壓縮機(jī)的回氣口處設(shè)有回氣溫度傳感器和低壓開關(guān)。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求7所述家用常壓熱泵熱水器的控制方法，其特征在于:具有直熱運(yùn)行狀態(tài)和循環(huán)加熱狀態(tài)兩種加熱模式； 所述直熱運(yùn)行狀態(tài)下，電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥的b端口和c端口連通，啟動(dòng)熱泵系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境溫度及設(shè)定溫度計(jì)算應(yīng)達(dá)到的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算水流量，另電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算水流量調(diào)節(jié)其開度，以控制實(shí)際水流量與經(jīng)驗(yàn)計(jì)算水流量相近，從而實(shí)現(xiàn)通過控制水流速度來調(diào)節(jié)出水溫度； 當(dāng)高水位傳感器探測到其所處位置有水時(shí)，循環(huán)加熱狀態(tài)才能啟動(dòng)，啟動(dòng)熱泵系統(tǒng)，此時(shí)電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥的a端口和b端口連通，結(jié)合水流、水壓來控制水泵啟停，同時(shí)，熱泵系統(tǒng)中電子膨脹閥根據(jù)壓縮機(jī)排氣口溫度來調(diào)節(jié)電子膨脹閥的開度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)保溫水箱的水進(jìn)行循環(huán)加熱；當(dāng)下水位傳感器探測到其所處位置無水時(shí)，水泵停止、并不受命于水流及水壓驅(qū)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】F24H4/02GK104296372SQ201410527073
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】巫宗進(jìn) 申請(qǐng)人:廣東碧淶節(jié)能設(shè)備有限公司