[發明專利]一種空氣源熱泵熱水器系統及其運行控制方法

有效

• 申請號: 201110333150.0
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102410629A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 劉小軍
• 申請（專利權）人: 陜西隆科來福節能設備有限責任公司
• 主分類號: F24H4/04
• 分類號: F24H4/04;F24H9/20
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

技術領域

本發明涉及空氣源熱泵熱水器，特別涉及一種空氣源熱泵熱水器系統及其運行控制方法。

背景技術

現有的空氣源熱泵熱水器，利用室外的壓縮機制熱來加熱室內水箱中的冷水，其一般控制步驟為，用戶設定水箱的目標溫度，系統根據目標溫度決定壓縮機的工作狀態：(1)當水箱溫度傳感器檢測到水溫低于目標溫度一固定差值時，直接啟動壓縮機進行制熱；(2)當水箱溫度傳感器檢測到水溫達到目標溫度時，壓縮機停止工作。

上述控制方法簡單、方便，但是，在實際應用中不能很好的達到節能效果，致使現有的空氣源熱泵熱水器存在諸多缺陷，例如：

(1)現有的空氣源熱泵熱水器中，其系統即使選擇性能好的壓縮機其蒸發溫度在-25℃～25℃范圍之內，但是為了提供足夠的熱量其選擇過熱度大于10℃溫差，從而環境溫度在大于-10℃時系統才能工作，這樣的條件只能適用于南方城市，而北方城市環境溫度在冬季經常低于-10℃，則系統無法運行。因此，其適用范圍較小。

(2)現有的空氣源熱泵熱水器中，為了提供足夠的熱量其選擇過熱度大于10℃溫差，在低溫時容易結霜，化霜頻率頻繁，不化霜時間縮短，從而不節能，同時又影響整機的制熱效率及壓縮機壽命。

發明內容

針對現有的技術問題，本發明的目的在于提供一種空氣源熱泵熱水器及其運行控制方法，能夠擴展空氣源熱泵熱水器的環境溫度適用范圍，避免壓縮機頻繁啟動以及頻繁化霜和化霜時間長的缺陷，提高壓縮機的能效，延長壓縮機壽命。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現。

技術方案一：

一種空氣源熱泵熱水器系統，包括室外機組和室內機組、溫度測量單元及控制裝置，所述室外機組包含外殼，設置在外殼內的風機和蒸發器；所述室內機組包含壓縮機、四通換向閥、電子膨脹閥、換熱器、水箱內膽、水泵；所述溫度測量單元包含設置在室外機組外殼內的室外環境溫度傳感器，設置在蒸發器上的蒸發器表面溫度傳感器，設置在室內機組的壓縮機出口的壓縮機排氣溫度傳感器，設置在壓縮機入口的過熱工質溫度傳感器，設置在換熱器的出水口的換熱器出水溫度傳感器，以及設置在水箱內膽的水箱上部水溫傳感器和水箱下部水溫傳感器；所述控制裝置，設定水箱目標水溫，并根據所述溫度測量單元獲取的溫度參數，啟動電子膨脹閥、壓縮機、風機及水泵，以及根據實時獲取的溫度參數控制電子膨脹閥開度、風機風速、水泵流量和四通換向閥換向及系統化霜，以使水箱溫度達到目標水溫。

所述控制裝置包括：與溫度測量單元連接的溫度采集模塊，溫度設置模塊，及連接所述溫度采集模塊和溫度設置模塊的溫度判斷模塊，及連接所述溫度判斷模塊的控制模塊；其中，所述溫度采集模塊，用于采集所述溫度測量單元的溫度參數：室外環境溫度T1、壓縮機排氣溫度T2、蒸發器表面溫度T3、過熱工質溫度T4、水箱上部水溫T5、水箱下部水溫T6、換熱器出水溫度T7；所述溫度設置模塊，用于設定水箱目標水溫T0；所述溫度判斷模塊，用于判斷所述水箱上部水溫T5是否小于等于(T0-5)℃；僅當壓縮機、風機同時運行時，根據室外環境溫度T1，判斷蒸發器表面溫度T3是否等于目標溫度T8，其中，T8＝-0.005T1×T1+0.85T1-a，a為4℃～8℃，同時判斷壓縮機排氣溫度T2是否大于水箱上部水溫T5；過熱工質溫度T4與蒸發器表面溫度T3的差值是否在5℃～20℃范圍內；僅當壓縮機、風機和水泵同時運行時，根據室外環境溫度T1，判斷蒸發器表面溫度T3是否等于目標溫度T8，其中，T8＝-0.005T1×T1+0.85T1-a，a為4℃～8℃，同時判斷換熱器出水溫度T7是否大于水箱上部水溫T5，且判斷過熱工質溫度T4與蒸發器表面溫度T3的差值是否小于等于2℃或換熱器出水溫度T7與水箱上部水溫T5的差值是否小于1℃；最后判斷水箱上部水溫T5是否大于水箱目標水溫T0且水箱上部水溫T5與水箱下部水溫T6是否大于(2T0-5)℃。所述控制模塊，根據上述溫度判斷模塊，控制壓縮機、風機的啟動，電子膨脹閥的開度，水泵的啟動，水泵的流量和風機的風速及四通換向閥的換向和壓縮機的化霜，及控制壓縮機、水泵、風機停止工作。

所述的控制模塊用于以下控制：當水箱上部水溫T5≤(T0-5)℃時，電子膨脹閥自檢后設定電子膨脹閥初始開度為15％～60％，啟動壓縮機和風機，壓縮機制熱；