CN104101106A - 一种直热式双源热泵热水机及其控制方法 - Google Patents

一种直热式双源热泵热水机及其控制方法 Download PDF

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Abstract

一种直热式双源热泵热水机及其控制方法,涉及带有太阳能集热器并利用热泵的流体加热器及其控制方法,包括直热式变频热泵,太阳能热水器,储热水箱,补水流量调节元件和控制装置,太阳能热水器的集热管为低端进水高端出水结构,冷水补给管路通过补水流量调节元件连接到直热式变频热泵,直热式变频热泵的热水出水口连接到太阳能热水器,太阳能热水器的出水管路连接到储热水箱;控制装置检测太阳能热水器的出水温度,根据出水温度改变控温策略,通过改变直热式变频热泵的运行频率,或者通过改变补水流量调节元件的补水速度,适应不同日照强度,可以在满足热水供应的同时降低压缩机功率要求,提高设备的利用率,降低前期投资成本。

Description

一种直热式双源热泵热水机及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及带有太阳能集热器并利用热泵的流体加热器及其控制方法,尤其涉及 一种直热式双源热泵热水机和用于该热水机的控制方法。
背景技术
[0002] 当前煤炭、石油、天然气等"化石类能源"的不可再生性及全球储量的高速减少,带 来了世界性的能源短缺,加上地球生态环境的日益恶化,使得保护生态环境、加速开发和利 用可再生能源,成为人类紧迫而艰巨的任务。空气源热泵热水机因为节能、环保等优点越来 越得到消费都认可。空气源热泵热水产品主要有直热式、循环加热式、静态加热式,直热式 热泵热水机因为安装简单、工程水管路管径小工程成本低、冷水不进储热水箱而热水稳定 等诸多优点而得以大量推广。另一方面,太阳能产品因为节能也已经得到广大消费者认可, 但是当阴雨天气没有太阳或太阳光照度不强时,太阳能产品就需要使用电加热加热热水, 这导致产品运行费用也比较高。因此,太阳能和空气源热泵进行结合加热热水的方式是最 节能的。但是,如何将太阳能和热泵热水机有机地结合的技术问题一直没有得到有效的解 决。目前主要结合的方案有:
[0003] 第一种结合方式是循环加热式热泵热水机和太阳能同时对储热水箱加热,例如, 中国发明专利"太阳能辅热地源空调热水一体机"(中国发明专利号:ZL201110198359. 0, 授权公告号:CN102269484B)公开了一种适用于生活空调采暖和热水供应的太阳能辅热地 源空调热水一体机,包含地热热泵和太阳能换热器,太阳能热水循环泵,热泵热水循环泵, 热水换热器和储热水箱;热水换热器连接在压缩机与换向阀之间的工质循环通道中;热水 换热器通过热泵热水循环泵连接到所述的储热水箱,构成热泵热水循环通道,太阳能换热 器通过太阳能热水循环泵连接到所述的储热水箱,构成太阳能热水循环通道;使用储热水 箱中的热水作为热媒,实现太阳能和地热热泵的直接耦合。该方案的优点是热泵和太阳能 两个加热体系互不干扰、独立运行。其缺点是当有太阳时,太阳能和热泵同时加热,产生的 热水温度很高,热水容易烫伤人,同时热水温度高,热损失也会很大。另一方面,当用水量大 时,大量冷水直接补进水箱,也会降低热水的供水温度,造成水温不稳定。
[0004] 第二种结合方式是直热式热泵热水机和太阳能结合到一起加热热水,太阳能生产 的热水作为直热式热泵热水机进水,例如,中国发明专利"一种太阳能热泵热水器"(中国 发明专利号:ZL201010214437. 7,授权公告号:CN101865537B)公开了一种太阳能热泵热水 器,该热水器将热泵中的冷凝器置于太阳能水箱中,直接对太阳能加热后的水进行加热,该 发明专利的技术方案把防太阳能真空集热管炸管模块、水箱防冻保护模块、水箱防干烧保 护模块、水箱防水溢流保护模块、连接管道防冻保护模块、热泵自动运行模块、热泵经济运 行模块以及防雷保护模块多个功能集成在一起。该方式下不管太阳能加热效果如何,太阳 能吸收的热量都可能有效地利用,同时又能保证24小时热水需求,其缺点是当太阳能加热 的水温高于45度时,热泵出水温度太高,机组容易发生高压保护。
[0005] 另一方面,现有的直热式热泵热水器通常采用恒温调节阀调节水温,不管是机械 式还是电子式的恒温调节阀,其基本工作模式是在不改变热泵制热功率的情况下,通过改 变阀门开度改变水流量控制水温。然而,由于恒温调节阀流通口径小,执行动力差,还容易 被杂质堵塞。尤其是当太阳能加热的水温升高时,由于恒温调节阀调节水流量的动作范围 窄,极易出现机组不能控制在设置的出水温度,出水温度太高导致机组发生高压保护问题。
[0006] 除此之外,上述现有技术方案虽然解决了热泵和太阳能的结合问题,因为夏季热 水需求量小,加之夏季环境温度高,太阳能的照度好等原因,热泵机组制热水时的制热量大 大超出需求,机组工作时间很短,有一大半时间处于待机状态,造成设备利用率低,投资回 收期长的问题。
发明内容
[0007] 本发明的目的是要提供一种直热式双源热泵热水机,用于解决太阳能热水器和直 热式热泵的有机结合的技术问题。
[0008] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0009] -种直热式双源热泵热水机,包括直热式变频热泵,太阳能热水器,储热水箱,补 水流量调节元件和控制装置,其特征在于:
[0010] 所述的直热式变频热泵包括进水电磁阀和冷凝器串联组成的换热水管路,直热式 变频热泵的冷水进水口依次通过进水电磁阀和冷凝器,连通到直热式变频热泵的热水出水 Π ;
[0011] 所述太阳能热水器的集热管为低端进水、高端出水结构,太阳能热水器的进水管 路通过进水箱连接到集热管的底端,集热管的高端通过出水箱连接到热水出水管路;
[0012] 外部的冷水补给管路通过补水流量调节元件,连接到直热式变频热泵的冷水进水 口,直热式变频热泵的热水出水口连接到太阳能热水器的进水管路,太阳能热水器的出水 管路连接到储热水箱;
[0013] 直热式变频热泵的热水出水,流过太阳能热水器的集热管,吸收集热管采集的太 阳能热量二次升温后,流入储热水箱中,通过储热水箱的热水供水出口输出热水;
[0014] 直热式变频热泵的热水出水管路上设有第一温度传感器,太阳能热水器的热水出 水管路上设有第二温度传感器;
[0015] 所述的控制装置通过第二水温传感器,检测太阳能热水器的出水温度,根据太阳 能热水器的出水温度改变控温策略:当出水温度处于第一水温控制区间内时,热泵以恒定 的补水速度补给冷水,通过改变直热式变频热泵的运行频率控制水温,当出水温度处于第 二水温控制区间内时,直热式变频热泵停止运行,通过改变补水流量调节元件的补水速度 控制水温;所述的第一水温控制区间是不超过正常热水供水温度允许偏差的水温范围,所 述的第二水温控制区间是高于正常热水供水温度而不超过最高允许水温的水温范围。
[0016] 本发明的直热式双源热泵热水机的一种较佳的技术方案,其特征在于所述的补水 流量调节元件是变频补水泵,所述的控制装置根据太阳能热水器的出水温度,通过改变变 频补水泵的工作频率调节补水速度,使出水温度控制在第二水温控制区间内。
[0017] 本发明的直热式双源热泵热水机的一种更好的技术方案,其特征在于所述的补水 流量调节元件是电动流量调节阀,所述的控制装置根据太阳能热水器出水温度,通过改变 电动流量调节阀的开度,使出水温度控制在第二水温控制区间内。
[0018] 本发明的直热式双源热泵热水机的一种改进的技术方案,其特征在于在直热式变 频热泵的进水电磁阀与冷凝器的连接管路上设有恒温进水口;在储热水箱的下部靠近箱底 的部位设有循环热水出水口;所述的循环热水出水口通过恒温循环泵连接到所述的恒温进 水口;在储热水箱内部靠近热水供水出口处设有第三水温传感器;所述的控制装置通过第 三水温传感器检测储热水箱的水箱水温;当储热水箱中的水温因为散热降低时,所述的控 制装置启动恒温循环泵和直热式变频热泵,对储热水箱内储存的热水进行保温循环加热。
[0019] 本发明的另一个目的是要提供一种用于上述直热式双源热泵热水机控制方法。本 发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0020] -种用于上述直热式双源热泵热水机的直热式双源热泵热水机控制方法,其特征 在于包括以下步骤:
[0021] S100 :运行参数设定模块获取热水日用量Qwd设定值,加热时长设定值Qht,第一 水温设定值Tsl,第二水温设定值Ts2,出水温度允许偏差Λ T,储热水箱的水位上限值Wsx, 以及热泵最低运行频率Fzd ;
[0022] S200 :水量检测控制模块根据热水日用量Qwd设定值和加热时长设定值Qht,确 定预定补水速度Vwh = Qwd/Qht,启动直热式变频热泵,打开进水电磁阀和补水流量调节元 件,按照预定补水速度Vwh补水制取热水;
[0023] S220 :定流量变频加热控温策略:水温检测控制模块通过第二水温传感器实 时检测太阳能热水器的太阳能出水温度Tc2,根据太阳能出水温度Tc2调节直热式变 频热泵的运行频率Frb,通过改变热泵制热量,使出水温度保持在第一水温控制区间 Tsl+ΛΤ彡Tcs彡Tsl-ΛΤ的范围内;
[0024] S300 :在日照强度高的情况下,随着太阳能出水温度Tc2的升高,直热式变频热泵 的运行频率Frb不断降低,若运行频率Frb降低到热泵最低运行频率Fzd,则停止直热式变 频热泵运行,完全依靠太阳能加热制取热水;
[0025] S320 :定温变流量控温策略:水温检测控制模块通过第二水温传感器实时检测太 阳能热水器的太阳能出水温度Tc2,当太阳能出水温度Tc2升高到第二水温设定值Ts2时, 水量检测控制模块通过补水流量控制器,调节补水流量调节元件的补水速度Vw,使出水温 度控制在第二水温控制区间Tsl+Λ T < Tc2彡Ts2范围内;
[0026] S340 :通过液位传感器检测水箱液位Wyw,若水箱液位Wyw到达水位上限值Wsx,转 步骤S400 ;
[0027] S380:随着太阳照度的降低,补水速度Vw逐渐调节回复到预定补水速度Vwh,若太 阳能出水温度Tc2下降到Tc2彡Tsl-Λ T,返回步骤S200,否则,返回步骤S320 ;
[0028] S400:停止直热式变频热泵运行,关闭进水电磁阀和补水流量调节元件,停止制取 热水。
[0029] 本发明的直热式双源热泵热水机控制方法的一种较佳的技术方案,其特征在于还 包括以下定时控制操作步骤:
[0030] 在所述的步骤S100和S200之间还包括步骤S120 :
[0031] S120 :运行参数设定模块获取起始加热时间Ts和停止加热时间Te,令加热时长设 定值Qht = Te-Ts,启动计时等待到达起始加热时间Ts ;
[0032] 在所述的步骤S340和S380之间还包括步骤S360 :
[0033] S360 :若运行计时到达停止加热时间Te,转步骤S400。
[0034] 本发明的直热式双源热泵热水机控制方法的一种更好的技术方案,其特征在于还 包括以下步骤:
[0035] 在步骤S220和步骤S320中,水温检测控制模块还通过第一温度传感器实时检测 热泵出水温度Tcl,计算太阳能热水器进、出水之间的温差ATc = Tc2_Tcl ;
[0036] 在步骤S220中,变频热泵控制器根据太阳能出水温度Tc2和出水温差ATc确定 PID算法的系数,利用PID算法控制直热式变频热泵的运行频率Frb ;
[0037] 在步骤S320中,补水流量控制器根据太阳能出水温度Tc2和出水温差Λ Tc确定 PID算法的系数,利用PID算法控制补水流量调节元件的补水速度Vw。
[0038] 本发明的直热式双源热泵热水机控制方法的一种改进的技术方案,其特征在于在 步骤S400之后,还包括执行恒温循环低频保温控制策略的步骤S420 :
[0039] S420 :恒温循环低频保温控制策略:水温检测控制模块通过第三水温传感器检 测储热水箱的水箱水温Tsx,随着储热水箱中的水温因为散热降低,当水箱水温Tsx = Tsl- Λ T时,启动恒温循环泵和直热式变频热泵,热泵按照最低运行频率Fzd运行,对储热 水箱内的水进行保温循环加热,使水箱水温Tsx保持在Tsl+ Λ T > Tsx彡Tsl- Λ T的范围 内。
[0040] 本发明的有益效果是:
[0041] 1、本发明的直热式双源热泵热水机及其控制方法,采取定流量变频加热控温策 略,通过识别太阳能热水器出水温度,并且根据出水温度改变直热式变频热泵的运行频率 控制水温,取代现有的直热式热泵常规的使用控温水阀调节水流量的方法,可以适应不同 日照强度,使进入储热水箱的水温稳定在设定温度;太阳能热水器串联设置在直热式变频 热泵出水口之后,机组压缩机在有光照度时运行在低频节能状态,热泵机组的加热负荷自 动降低直至停止运行,机组进水温度低,运行效率高并且安全可靠,可以避免因出水温度过 高导致机组高压保护。
[0042] 2、本发明的直热式双源热泵热水机及其控制方法,通过采用定温变流量控温策 略,可以充分利用太阳能积蓄热量,节省日落前后日照强度降低时段的热泵加热时间,达到 有效利用太阳能节约电能的目的,而且通过延长加热时长,可以在满足24小时热水供应的 同时,降低对热泵压缩机的功率要求,提高设备的利用率,降低机组前期投资成本。
[0043] 3、本发明的直热式双源热泵热水机及其控制方法,克服了太阳能热水系统要优先 和充分利用太阳能,必须识别不同时段的日照强度和太阳能加热量的技术偏见,采用根据 太阳能热水器出水温度自动选择控温模式的方式,将太阳能加热和热泵热水机加热有机地 结合到一起,不需要识别日照强度这个不确定因素,就可以实现优先并充分利用太阳能产 生的热量。
附图说明
[0044] 图1是本发明的直热式双源热泵热水机的结构示意图;
[0045] 图2是本发明的直热式双源热泵热水机的控制装置的原理图;
[0046] 图3是本发明的直热式双源热泵热水机控制方法流程图。
[0047] 以上图中的各部件的标号:100-直热式变频热泵,110-进水电磁阀,120-冷凝器, 200-太阳能热水器,210-集热管,220-进水箱,230-出水箱,300-储热水箱,310-泄水阀, 320-溢水管,400-补水流量调节元件,410-恒温循环泵,500-控制装置,510-运行参数设定 模块,520-变频热泵控制器,530-水温检测控制模块,531-第一水温传感器,532-第二水温 传感器,533-第二水温传感器,534-恒温循环泵控制器,540-水量检测控制模块,541-液位 传感器,550-补水流量控制器。
具体实施方式
[0048] 为了能更好地理解本发明的上述技术方案,下面结合附图和实施例进行进一步地 详细描述。图1是本发明的直热式双源热泵热水机的一个实施例,包括直热式变频热泵 100,太阳能热水器200,储热水箱300,补水流量调节元件400和控制装置500,所述的直热 式变频热泵100包括进水电磁阀110和冷凝器120串联组成的换热水管路,直热式变频热 泵100的冷水进水口依次通过进水电磁阀110和冷凝器120,连通到直热式变频热泵100的 热水出水口;图1中省略了包括压缩机在内的公知的的制冷剂回路。所述太阳能热水器200 的集热管210为低端进水、高端出水结构,太阳能热水器200的进水管路通过进水箱220连 接到集热管210的底端,集热管210的高端通过出水箱230连接到热水出水管路;外部的冷 水补给管路通过补水流量调节元件400,连接到直热式变频热泵100的冷水进水口,直热式 变频热泵100的热水出水口接到太阳能热水器200的进水管路,太阳能热水器200的出水 管路连接到储热水箱300 ;直热式变频热泵100的热水出水,流过太阳能热水器200的集热 管210,吸收集热管210采集的太阳能热量二次升温后,流入储热水箱300中,通过储热水 箱300的热水供水出口输出热水;直热式变频热泵100的热水出水管路上设有第一温度传 感器531,太阳能热水器200的热水出水管路上设有第二温度传感器532 ;所述的控制装置 500通过第二水温传感器532,检测太阳能热水器200的出水温度,根据太阳能热水器200 的出水温度改变控温策略:当出水温度处于第一水温控制区间内时,热泵以恒定的补水速 度补给冷水,通过改变直热式变频热泵100的运行频率控制水温,当出水温度处于第二水 温控制区间内时,直热式变频热泵100停止运行,通过改变补水流量调节元件400的补水速 度控制水温,从而在保证24小时供水的情况下充分利用太阳能制取热水。所述的第一水温 控制区间是不超过正常热水供水温度允许偏差的水温范围,例如,45±5°C ;所述的第二水 温控制区间是高于正常热水供水温度而不超过最高允许水温之间的水温范围,例如,50〜 60。。。
[0049] 在图1所示的实施例中,所述储热水箱300的底部设有泄水阀310和溢水管320, 泄水阀310用于检修清洗时排空水箱,溢水管320用于防止液位失控时水箱漫出。
[0050] 在图1所示的本发明的直热式双源热泵热水机的实施例中,所述的补水流量调节 元件400是变频补水泵,所述的补水流量控制器550是补水泵变频控制器;所述的控制装置 500根据太阳能热水器200的出水温度,通过改变变频补水泵的工作频率调节补水速度,使 出水温度控制在第二水温控制区间内。
[0051] 根据本发明的直热式双源热泵热水机的另一个实施例,所述的补水流量调节元件 400是电动流量调节阀,所述的补水流量控制器550是电动调节阀控制器;所述的控制装置 500根据太阳能热水器200的出水温度,通过改变电动流量调节阀的开度,使出水温度控制 在第二水温控制区间内。
[0052] 在图1所示的本发明的直热式双源热泵热水机的实施例中,在直热式变频热泵 100的进水电磁阀110与冷凝器120的连接管路上设有恒温进水口;在储热水箱300的下 部靠近箱底的部位设有循环热水出水口;所述的循环热水出水口通过恒温循环泵410连接 到所述的恒温进水口;在储热水箱300内部靠近热水供水出口处设有第三水温传感器533 ; 所述的控制装置500通过第三水温传感器533检测储热水箱的水箱水温;当储热水箱中的 水温因为散热降低时,所述的控制装置500启动恒温循环泵410和直热式变频热泵100,对 储热水箱300内储存的热水进行保温循环加热。
[0053] 本发明的直热式双源热泵热水机的控制装置500的一个实施例如图2所示,包括 运行参数设定模块510,变频热泵控制器520,水温检测控制模块530,水量检测控制模块 540和补水流量控制器550 ;所述水量检测控制模块540的输入端,连接到运行参数设定模 块510、液位传感器541和第二温度传感器532 ;所述水量检测控制模块540的输出端,通过 补水流量控制器550连接到补水流量调节元件400 ;所述水温检测控制模块530的输入端, 连接到运行参数设定模块510、第一温度传感器531和第二温度传感器532 ;所述水温检测 控制模块530的输出端,连接到变频热泵控制器520和补水流量控制器550的输入端;所述 变频热泵控制器520的输出端,连接到直热式变频热泵100。
[0054] 在图2所示的本发明的直热式双源热泵热水机的控制装置500的实施例中,控制 装置500还包括恒温循环泵控制器534 ;所述的第三温度传感器533连接到水温检测控制 模块530的输入端;所述水温检测控制模块530的输出端,通过恒温循环泵控制器534,连 接到恒温循环泵410。
[0055] 根据本发明的直热式双源热泵热水机的一个实施例,所述的控制装置500采用具 有多路A/D转换接口和多路PWM输出接口的单片微处理器实现程序控制,所述的液位传感 器541、第一温度传感器531、第二温度传感器532和第三温度传感器533通过微处理器的 A/D转换接口连接到单片微处理器;所述的控制装置500利用微处理器的PWM输出接口,为 变频热泵控制器520和补水流量控制器550提供变频控制输出信号或阀门开度控制输出信 号。
[0056] 图3是本发明的直热式双源热泵热水机控制方法的一个实施例的流程图,包括以 下步骤:
[0057] S100 :运行参数设定模块获取热水日用量Qwd设定值,加热时长设定值Qht,第一 水温设定值Tsl,第二水温设定值Ts2,出水温度允许偏差Λ T,储热水箱的水位上限值Wsx, 以及热泵最低运行频率Fzd;根据本发明的直热式双源热泵热水机的一个优选实施例,力口 热时长设定值Qht设置为20小时,这样,可以在满足24小时热水供应的同时,降低对热泵 压缩机的功率要求,从而提高设备的利用率,降低前期投资成本。
[0058] S200 :水量检测控制模块根据热水日用量Qwd设定值和加热时长设定值Qht,确 定预定补水速度Vwh = Qwd/Qht,启动直热式变频热泵,打开进水电磁阀和补水流量调节元 件,按照预定补水速度Vwh补水制取热水;
[0059] S220 :定流量变频加热控温策略:水温检测控制模块通过第二水温传感器实 时检测太阳能热水器的太阳能出水温度Tc2,根据太阳能出水温度Tc2调节直热式变 频热泵的运行频率Frb,通过改变热泵制热量,使出水温度保持在第一水温控制区间 Tsl+ΛΤ彡Tcs彡Tsl-ΛΤ的范围内;
[0060] S300 :在日照强度高的情况下,随着太阳能出水温度Tc2的升高,直热式变频热泵 的运行频率Frb不断降低,若运行频率Frb降低到热泵最低运行频率Fzd,则停止直热式变 频热泵运行,完全依靠太阳能加热制取热水;
[0061] S320 :定温变流量控温策略:水温检测控制模块通过第二水温传感器实时检测太 阳能热水器的太阳能出水温度Tc2,当太阳能出水温度Tc2升高到第二水温设定值Ts2时, 水量检测控制模块通过补水流量控制器,调节补水流量调节元件的补水速度Vw,使出水温 度控制在第二水温控制区间Tsl+ Λ T < Tc2彡Ts2范围内,以充分利用太阳能的热量;在日 照强度高的情况下,本发明的直热式双源热泵热水机通过定温变流量控温策略,自动将水 温升高到最高允许水温,并且加快补水速度,使储热水箱提前到达预设的水位上限值Wsx, 从而可以充分利用太阳能积蓄热量,节省日落前后日照强度降低时段的热泵加热时间,达 到有效利用太阳能节约电能的目的。
[0062] S340 :通过液位传感器检测水箱液位Wyw,若水箱液位Wyw到达水位上限值Wsx,转 步骤S400 ;
[0063] S380 :随着太阳照度的降低,补水速度Vw逐渐调节回复到预定补水速度Vwh后,保 持定补水速度Vwh补水,若太阳能出水温度Tc2继续下降,达到Tc2 < Tsl-Λ T时,返回步 骤S200启动直热式变频热泵,恢复定流量变频加热控温策略;否则,返回步骤S320继续执 行定温变流量控温策略;
[0064] S400:停止直热式变频热泵运行,关闭进水电磁阀和补水流量调节元件,停止制取 热水。
[0065] 在图3所示的本发明的直热式双源热泵热水机控制方法的实施例中,还包括以下 定时控制操作步骤:
[0066] 在所述的步骤S100和S200之间还包括步骤S120 :
[0067] S120 :运行参数设定模块获取起始加热时间Ts和停止加热时间Te,令加热时长设 定值Qht = Te-Ts,启动计时等待到达起始加热时间Ts ;-组优选的起始加热时间Ts为22 点,停止加热时间Te为18点,这样夜间可以充分利用低谷电力,白天可以充分利用太阳能, 达到高效节能的效果。
[0068] 在所述的步骤S340和S380之间还包括步骤S360 :
[0069] S360 :若运行计时到达停止加热时间Te,转步骤S400。
[0070] 根据本发明的直热式双源热泵热水机控制方法的一个优选的实施例,还包括以下 步骤:
[0071] 在步骤S220和步骤S320中,水温检测控制模块还通过第一温度传感器实时检测 热泵出水温度Tcl,计算太阳能热水器进、出水之间的温差ATc = Tc2_Tcl ;
[0072] 在步骤S220中,变频热泵控制器根据太阳能出水温度Tc2和出水温差ATc确定 PID算法的系数,利用PID算法控制直热式变频热泵的运行频率Frb ;
[0073] 在步骤S320中,补水流量控制器根据太阳能出水温度Tc2和出水温差Λ Tc确定 PID算法的系数,利用PID算法控制补水流量调节元件的补水速度Vw。
[0074] 在图3所示的本发明的直热式双源热泵热水机控制方法的实施例中,还包括在步 骤S400停止制热水之后,执行恒温循环低频保温控制策略的步骤S420 :
[0075] S420 :恒温循环低频保温控制策略:水温检测控制模块通过第三水温传感器检 测储热水箱的水箱水温Tsx,随着储热水箱中的水温因为散热降低,当水箱水温Tsx = Tsl- Λ T时,启动恒温循环泵和直热式变频热泵,热泵按照最低运行频率Fzd运行,对储热 水箱内的水进行保温循环加热,使水箱水温Tsx保持在Tsl+ Λ T > Tsx彡Tsl- Λ T的范围 内。
[0076] 本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仅是用来说明本发明的 技术方案,而并非用作为对本发明的限定,任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例 所作的变化、变型,都将落在本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1. 一种直热式双源热泵热水机,包括直热式变频热泵,太阳能热水器,储热水箱,补水 流量调节元件和控制装置,其特征在于: 所述的直热式变频热泵包括进水电磁阀和冷凝器串联组成的换热水管路,直热式变频 热泵的冷水进水口依次通过进水电磁阀和冷凝器,连通到直热式变频热泵的热水出水口; 所述太阳能热水器的集热管为低端进水、高端出水结构,太阳能热水器的进水管路通 过进水箱连接到集热管的底端,集热管的高端通过出水箱连接到热水出水管路; 外部的冷水补给管路通过补水流量调节元件,连接到直热式变频热泵的冷水进水口, 直热式变频热泵的热水出水口连接到太阳能热水器的进水管路,太阳能热水器的出水管路 连接到储热水箱; 直热式变频热泵的热水出水,流过太阳能热水器的集热管,吸收集热管采集的太阳能 热量二次升温后,流入储热水箱中,通过储热水箱的热水供水出口输出热水; 直热式变频热泵的热水出水管路上设有第一温度传感器,太阳能热水器的热水出水管 路上设有第二温度传感器; 所述的控制装置通过第二水温传感器,检测太阳能热水器的出水温度,根据太阳能热 水器的出水温度改变控温策略:当出水温度处于第一水温控制区间内时,热泵以恒定的补 水速度补给冷水,通过改变直热式变频热泵的运行频率控制水温,当出水温度处于第二水 温控制区间内时,直热式变频热泵停止运行,通过改变补水流量调节元件的补水速度控制 水温;所述的第一水温控制区间是不超过正常热水供水温度允许偏差的水温范围,所述的 第二水温控制区间是高于正常热水供水温度而不超过最高允许水温的水温范围。
2. 根据权利要求1所述的直热式双源热泵热水机,其特征在于所述的补水流量调节元 件是变频补水泵,所述的控制装置根据太阳能热水器的出水温度,通过改变变频补水泵的 工作频率调节补水速度,使出水温度控制在第二水温控制区间内。
3. 根据权利要求1所述的直热式双源热泵热水机,其特征在于所述的补水流量调节元 件是电动流量调节阀,所述的控制装置根据太阳能热水器出水温度,通过改变电动流量调 节阀的开度,使出水温度控制在第二水温控制区间内。
4. 根据权利要求1、2或3所述的直热式双源热泵热水机,其特征在于在直热式变频 热泵的进水电磁阀与冷凝器的连接管路上设有恒温进水口;在储热水箱的下部靠近箱底的 部位设有循环热水出水口;所述的循环热水出水口通过恒温循环泵连接到所述的恒温进水 口;在储热水箱内部靠近热水供水出口处设有第三水温传感器;所述的控制装置通过第三 水温传感器检测储热水箱的水箱水温;当储热水箱中的水温因为散热降低时,所述的控制 装置启动恒温循环泵和直热式变频热泵,对储热水箱内储存的热水进行保温循环加热。
5. -种用于权利要求1、2或3所述的直热式双源热泵热水机的直热式双源热泵热水机 控制方法,其特征在于包括以下步骤: S100 :运行参数设定模块获取热水日用量Qwd设定值,加热时长设定值Qht,第一水温 设定值Tsl,第二水温设定值Ts2,出水温度允许偏差Λ T,储热水箱的水位上限值Wsx,以及 热泵最低运行频率Fzd ; S200 :水量检测控制模块根据热水日用量Qwd设定值和加热时长设定值Qht,确定预定 补水速度Vwh = Qwd/Qht,启动直热式变频热泵,打开进水电磁阀和补水流量调节元件,按 照预定补水速度Vwh补水制取热水; S220 :定流量变频加热控温策略:水温检测控制模块通过第二水温传感器实时 检测太阳能热水器的太阳能出水温度Tc2,根据太阳能出水温度Tc2调节直热式变 频热泵的运行频率Frb,通过改变热泵制热量,使出水温度保持在第一水温控制区间 Tsl+ΛΤ彡Tcs彡Tsl-ΛΤ的范围内; S300 :在日照强度高的情况下,随着太阳能出水温度Tc2的升高,直热式变频热泵的运 行频率Frb不断降低,若运行频率Frb降低到热泵最低运行频率Fzd,则停止直热式变频热 泵运行,完全依靠太阳能加热制取热水; S320 :定温变流量控温策略:水温检测控制模块通过第二水温传感器实时检测太阳能 热水器的太阳能出水温度Tc2,当太阳能出水温度Tc2升高到第二水温设定值Ts2时,水量 检测控制模块通过补水流量控制器,调节补水流量调节元件的补水速度Vw,使出水温度控 制在第二水温控制区间Tsl+ΛΤ < Tc2彡Ts2范围内; S340 :通过液位传感器检测水箱液位Wyw,若水箱液位Wyw到达水位上限值Wsx,转步骤 S400 ; S380 :随着太阳照度的降低,补水速度Vw逐渐调节回复到预定补水速度Vwh,若太阳能 出水温度Tc2下降到Tc2彡Tsl- Λ T,返回步骤S200,否则,返回步骤S320 ; S400 :停止直热式变频热泵运行,关闭进水电磁阀和补水流量调节元件,停止制取热 水。
6. 根据权利要求5所述的直热式双源热泵热水机控制方法,其特征在于还包括以下定 时控制操作步骤: 在所述的步骤S100和S200之间还包括步骤S120 : S120 :运行参数设定模块获取起始加热时间Ts和停止加热时间Te,令加热时长设定值 Qht = Te-Ts,启动计时等待到达起始加热时间Ts ; 在所述的步骤S340和S380之间还包括步骤S360 : S360 :若运行计时到达停止加热时间Te,转步骤S400。
7. 根据权利要求5所述的直热式双源热泵热水机控制方法,其特征在于还包括以下步 骤: 在步骤S220和步骤S320中,水温检测控制模块还通过第一温度传感器实时检测热泵 出水温度Tcl,计算太阳能热水器进、出水之间的温差ATc = Tc2_Tcl ; 在步骤S220中,变频热泵控制器根据太阳能出水温度Tc2和出水温差ATc确定PID 算法的系数,利用PID算法控制直热式变频热泵的运行频率Frb ; 在步骤S320中,补水流量控制器根据太阳能出水温度Tc2和出水温差ATc确定PID 算法的系数,利用PID算法控制补水流量调节元件的补水速度Vw。
8. 根据权利要求5、6或7所述的直热式双源热泵热水机控制方法,用于权利要求4所 述的直热式双源热泵热水机,其特征在于在步骤S400水之后,还包括执行恒温循环低频保 温控制策略的步骤S420 : S420 :恒温循环低频保温控制策略:水温检测控制模块通过第三水温传感器检测储热 水箱的水箱水温Tsx,随着储热水箱中的水温因为散热降低,当水箱水温Tsx = Tsl-Λ T时, 启动恒温循环泵和直热式变频热泵,热泵按照最低运行频率Fzd运行,对储热水箱内的水 进行保温循环加热,使水箱水温Tsx保持在Tsl+ Λ T > Tsx彡Tsl- Λ T的范围内。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104807141A (zh) * 2015-04-28 2015-07-29 广东美的暖通设备有限公司 一种多联机制空调系统控制方法及其系统
CN106052162A (zh) * 2016-07-01 2016-10-26 顺德职业技术学院 热泵与太阳能热水器组合系统预测控制方法
CN106123360A (zh) * 2016-07-01 2016-11-16 顺德职业技术学院 热泵与太阳能热水器组合系统中太阳能得热量预测控制方法
CN106969520A (zh) * 2017-04-21 2017-07-21 广州翔捷仪器有限公司 一种双回路冷水机组及双温冷却系统
CN107084564A (zh) * 2017-04-21 2017-08-22 广州翔捷仪器有限公司 一种双回路冷水机组智能控制系统及其控制方法
WO2018082115A1 (zh) * 2016-11-03 2018-05-11 广东美的暖通设备有限公司 热泵热水机组及其的控制方法和装置
CN108253632A (zh) * 2016-12-29 2018-07-06 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 一种热水器预约控制方法及太阳能热泵热水器
CN109668326A (zh) * 2019-01-10 2019-04-23 广东盈科电子有限公司 一种基于pid算法的即热式动态温控制方法
CN109764406A (zh) * 2019-01-17 2019-05-17 南京索热电子科技有限公司 一种具有pid恒温算法的换热系统及其实现方法
CN111595021A (zh) * 2020-04-22 2020-08-28 青岛海信日立空调系统有限公司 一种热泵热水机

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001255008A (ja) * 2000-03-09 2001-09-21 Toshiba Electric Appliance Co Ltd 貯湯式給湯装置
JP2013029208A (ja) * 2011-06-23 2013-02-07 Gastar Corp 熱源装置
CN203249411U (zh) * 2011-11-21 2013-10-23 何伟光 变频控制的太阳能、空气源热泵
CN203364460U (zh) * 2013-07-23 2013-12-25 山东科技大学 一种空气源热泵辅助太阳能热水装置
CN103836718A (zh) * 2012-11-23 2014-06-04 西安大昱光电科技有限公司 一种太阳能热泵智能加热水系统
CN203719149U (zh) * 2013-12-27 2014-07-16 广西韵天威新能源有限公司 太阳能中央供热水智能控制系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001255008A (ja) * 2000-03-09 2001-09-21 Toshiba Electric Appliance Co Ltd 貯湯式給湯装置
JP2013029208A (ja) * 2011-06-23 2013-02-07 Gastar Corp 熱源装置
CN203249411U (zh) * 2011-11-21 2013-10-23 何伟光 变频控制的太阳能、空气源热泵
CN103836718A (zh) * 2012-11-23 2014-06-04 西安大昱光电科技有限公司 一种太阳能热泵智能加热水系统
CN203364460U (zh) * 2013-07-23 2013-12-25 山东科技大学 一种空气源热泵辅助太阳能热水装置
CN203719149U (zh) * 2013-12-27 2014-07-16 广西韵天威新能源有限公司 太阳能中央供热水智能控制系统

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104807141B (zh) * 2015-04-28 2017-10-17 广东美的暖通设备有限公司 一种多联机制空调系统控制方法及其系统
CN104807141A (zh) * 2015-04-28 2015-07-29 广东美的暖通设备有限公司 一种多联机制空调系统控制方法及其系统
CN106052162A (zh) * 2016-07-01 2016-10-26 顺德职业技术学院 热泵与太阳能热水器组合系统预测控制方法
CN106123360A (zh) * 2016-07-01 2016-11-16 顺德职业技术学院 热泵与太阳能热水器组合系统中太阳能得热量预测控制方法
CN106052162B (zh) * 2016-07-01 2017-12-08 顺德职业技术学院 热泵与太阳能热水器组合系统预测控制方法
WO2018082115A1 (zh) * 2016-11-03 2018-05-11 广东美的暖通设备有限公司 热泵热水机组及其的控制方法和装置
CN108253632B (zh) * 2016-12-29 2020-09-15 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 一种热水器预约控制方法及太阳能热泵热水器
CN108253632A (zh) * 2016-12-29 2018-07-06 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 一种热水器预约控制方法及太阳能热泵热水器
CN107084564A (zh) * 2017-04-21 2017-08-22 广州翔捷仪器有限公司 一种双回路冷水机组智能控制系统及其控制方法
CN106969520A (zh) * 2017-04-21 2017-07-21 广州翔捷仪器有限公司 一种双回路冷水机组及双温冷却系统
CN109668326A (zh) * 2019-01-10 2019-04-23 广东盈科电子有限公司 一种基于pid算法的即热式动态温控制方法
CN109764406A (zh) * 2019-01-17 2019-05-17 南京索热电子科技有限公司 一种具有pid恒温算法的换热系统及其实现方法
CN111595021A (zh) * 2020-04-22 2020-08-28 青岛海信日立空调系统有限公司 一种热泵热水机

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