CN104197515A - 一种水箱、热泵热水器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水箱以及热泵热水器，所述水箱内设有电辅助加热装置，所述水箱内设有隔离部，该隔离部在所述水箱内部形成隔离空间，且该隔离空间与所述水箱的出水口连通；所述隔离部上设有入水口，所述隔离空间通过所述入水口与所述水箱内部连通，所述电辅助加热装置设于所述隔离部内，用于加热所述隔离空间内的水。本发明的水箱和热泵热水器能够提高水箱的加热能效，降低热量损失。本发明还涉及一种包含水箱的热泵热水器的控制方法，能够在保证热水出水率的同时，降低热泵的能耗，减少能源浪费。

Description

一种水箱、热泵热水器及控制方法

技术领域

本发明涉及电器领域，尤其是一种水箱、热泵热水器及控制方法。

背景技术

热泵热水器的原理是压缩机将回流的低压冷媒压缩后，变成高温高压的气体排出，高温高压的冷媒气体流经缠绕在热水器水箱外面的盘管，热量经盘管传导到水箱内从而实现对水进行加热。通常，为了更好地实现加热，还设置有电辅热装置。

现有热泵热水器将条形电辅热装置放置在水箱下部，水箱水温感温包有上水温感温包和下水温感温包，水箱外绕盘管。开机运行时由热泵的外绕盘管首先对水箱中的水进行加热，当水箱下水温温度达到用户设定水箱目标温度后整机停止加热热水，在这过程中当水箱感温包检测到水温升高速度较慢时则开启电辅热装置，直到整个水箱中的水温达到设定目标温度时整机停止加热热水，因此电辅热装置开启时热泵同时也开启。

现有技术目前还存在以下不足：

1、电辅热装置设置在水箱下部，并对整个水箱进行加热，不仅加热缓慢，而且如果热水需求量小，则明显浪费较多电能；

2、由于用户设定的水箱目标温度可能较高，而现有的加热方式需要先将水箱下水温加热到该目标温度进行保温，而在较高水温的加热阶段，热泵的加热效率会降低，这时需要同时开启热泵和恒功率电辅热装置来保证热水的出水率，进而提高了能耗；

3、水箱在高水温保温过程中，由于水箱内的水温与环境的温差较大，导致水箱散热较快，需要重复加热以保证水温在用户设定温度下恒定，也进一步造成了能源的浪费；

4、目前水箱中主要采用定功率的电辅热装置进行加热，缺乏精确的温度控制。

发明内容

本发明一方面提供一种水箱以及包含该水箱的热泵热水器，能够提高水箱内电辅热装置的加热能效，降低热量损失。

本发明另一方面还提供了一种上述热泵热水器的控制方法，能够在保证热水出水率的同时，降低热泵的能耗，减少能源浪费。

本发明提供一种水箱，所述水箱内设有电辅助加热装置，所述水箱内设有隔离部，该隔离部在所述水箱内部形成隔离空间，且该隔离空间与所述水箱的出水口连通；所述隔离部上设有入水口，所述隔离空间通过所述入水口与所述水箱内部连通，所述电辅助加热装置设于所述隔离部内，用于加热所述隔离空间内的水。

进一步地，所述隔离部包括第一隔板和第二隔板，所述第一隔板的部分边缘和所述第二隔板的部分边缘之间形成呈狭缝状的所述入水口；所述第一隔板其他边缘部分和所述第二隔板的其他边缘部分均与所述水箱内壁密封连接。

进一步地，所述电辅助加热装置设置在所述入水口处。

进一步地，所述入水口的高度低于所述出水口的高度。

进一步地，还包括设置在所述电辅助加热装置和所述出水口之间的混流装置，所述混流装置能够使所述隔离空间内的水温均匀。

进一步地，所述混流装置包括多个混流板，所述混流板交替布置在所述第一隔板和第二隔板上。

进一步地，还包括设置在所述隔离空间内的水箱出水水温感温包，该水箱出水水温感温包位于所述出水口处。

进一步地，所述电辅助加热装置为变功率电辅助加热装置。

进一步地，所述的第一隔板和第二隔板均为隔热板。

本发明还提供一种热泵热水器，其包括上述的水箱。

进一步地，所述水箱的出水口位于水箱上方的水箱内壁的上部；所述水箱下方的水箱内壁的下部设有进水口。

进一步地，设于水箱下部的水箱下水温感温包，所述水箱下水温感温包的位置高度高于所述进水口的高度；

设于水箱上部的水箱上水温感温包，且其所在位置的高度等于所述水箱电辅热结构的入水口所在的位置的高度。

本发明同时提供一种上述热泵热水器的控制方法，包括：

S1：比较预设的高能效温度值与目标温度值的大小；

S2：当检测到高能效温度值大于目标温度值时，利用热泵将水加热至目标温度；

S3：当检测到所述高能效温度值小于目标温度值时，利用热泵将水加热至高能效温度值，然后开启电辅助加热装置将所述隔离空间内的水加热至目标温度。

进一步地，步骤S3中，当利用热泵将水加热至高能效温度值后，停止热泵加热，进行保温，当接收到使用热水的指令时，开启电辅助加热装置将所述隔离空间内的水加热至目标温度。

进一步地，所述电辅助加热装置为变功率电辅助加热装置，在所述隔离空间内设置水箱出水水温感温包，该水箱出水水温感温包位于所述出水口处，所述控制方法还包括：在步骤S3中，根据所述目标温度值与所述出水水温感温包检测的出水水温之间的差值来确定所述变功率电辅助加热装置的输出功率。

本发明的有益效果如下：

本发明的水箱由于采用了在水箱内形成隔离的局部加热空间的方式，因此使得辅助加热区域从整个水箱缩小至隔离空间内，在热泵热水器的辅助加热过程中，水箱中热水进入隔离空间，经辅助加热装置加热后再流出，避免了将整个水箱加热至用户所需温度的较高的能耗，这样便提高了热泵热水器的加热能效，同时，由于该隔离空间位于水箱的热水环境中，因此隔离空间内的热水的散热率也降低，减少了热量的损失。

在本发明的控制方法中控制热泵将水箱内的水加热至高能效温度后便停止工作进行保温，从而使热泵能够以较高能效进行工作，并且由于保温温度与外部温度差异较小，因此在保温加热上也无须消耗过多能量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的热泵热水器一实施例的侧面透视图。

图2为本发明的热泵热水器一实施例的正面透视图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明技术方案做进一步详细描述。

本发明提供了一种水箱，所述水箱内设有电辅助加热装置，所述水箱内设有隔离部，该隔离部在所述水箱内部形成隔离空间，且该隔离空间与所述水箱的出水口连通；所述隔离部上设有入水口，所述隔离空间通过所述入水口与所述水箱内部连通，所述电辅助加热装置设于所述隔离部内，用于加热所述隔离空间内的水。

图1和图2示出了本发明的水箱的一个具体实施例。该实施例中，水箱中的隔离部包括第一隔板4、第二隔板5，第一隔板4的部分边缘和第二隔板5的部分边缘形成入水口，该入水口呈狭缝状；第一隔板4的其他边缘部分和第二隔板5的其他边缘部分均与热水器水箱的内壁密封连接，这样，第一隔板4、第二隔板5就能够与热水器水箱的内壁共同形成了一隔离空间S。本实施例中，第一隔板4和第二隔板5相对于水箱的竖直方向上采取上下设置的方式，可以理解的是，第一隔板4和第二隔板5也可以相对于水箱的水平方向上采取左右设置的方式，或者采取其他的方式，只要能与内壁形成隔离空间S即可。

本实施例中，还包括用于对所述隔离空间内的水加热的电辅助加热装置7，电辅助加热装置7的位置可设置在第一隔板4和第二隔板5形成的入水口处。为保证水流能进入隔离空间S内，与所述入水口构成入水缝隙。该电辅助加热装置7的位置例如还可以是设置在隔离空间内或隔板内壁或隔板外壁上，只要能保证对该隔离空间内的水加热即可。电辅助加热装置7的形式为本领域中的常规电加热部件，例如电加热棒或电加热管等等，在此不再详述。

为保证首次加热时隔离空间S内的水能够被正常加热，通过将入水口所在的水平面的高度设置为低于出水口所在的水平面的高度，以便于隔离空间S内外的水形成自然对流。具体到本实施例中，通过将第一隔板4和第二隔板5倾斜达成，在加热时，隔离空间S内的水温度较低，而此时隔离空间S外部的水温高于隔离空间S内部，隔离空间S内部的水因在不同水温时密度不同，在重力下通过第一隔板4和第二隔板5与电辅助加热装置7之间的上述入水缝隙与隔离空间S外部进行自然对流，因而加热隔离空间S内部的水，实现首次热泵加热时隔离空间S内部水温与外部相同。

为保证水箱出水水温为当前平均水温，本水箱电辅热结构的实施例还包括设置在所述电辅助加热装置和所述出水口之间的混流装置，混流装置能够使得所述隔离空间内的水温均匀。混流装置可以包括多个混流板6，这些混流板6可交替布置在第一隔板4和第二隔板5上。

为检测出水温度，本水箱电辅热结构的实施例还包括设置在所述隔离空间S内的水箱出水水温感温包3，该水箱出水水温感温包3位于水箱的出水口处。这样，出水水温感温包3通过设置在隔离空间S内的水箱出水口处，因此，可实现对水温的实时检测，以便于精确控制。并且，通过将出水水温感温包3与变功率电辅热装置结合使用，保证了热水出水率以及水温的更加精确的控制。

上述隔板的材料可以为金属材料、耐热性塑料或其他适合的材料。为了提高保温性能，可将第一隔板4和第二隔板5设置为隔热板。

图1和图2也同时示出了本发明的包含水箱的热泵热水器的具体实施例。如图1和图2所示，该热泵热水器包括热泵(未示出)、热水器水箱，水箱电辅热结构设置在热水器水箱内，水箱电辅热结构的隔离部在热水器水箱的内部形成隔离空间S，且该隔离空间S与所述热水器水箱的出水口连通；水箱电辅热结构的隔离空间S通过入水口与热水器水箱的内部空间连通，其中热水器水箱的出水口位于水箱上方的水箱内壁上，热水器水箱下方的水箱内壁上设有进水口，在出水口和进水口上分别连接有进水管9和出水管10，且在进水管9内设置水流开关。

由于水箱内的水在被热泵加热后，密度变小，因此被加热的热水主动会向水箱上方移动，然后进入隔离空间S加热后输出。因此热水器水箱的出水口设置在入水口的上方的方式不要求隔离空间S外的水均加热到特定温度后才进入隔离空间S，在一定程度上也降低了能耗。

为了更精确地控制输出水的水温，本实施例中还包括水箱下水温感温包1以及水箱上水温感温包2，水箱下水温感温包1位于所述热水器水箱下方的水箱内壁上，其所在水平面的高度高于所述进水口所在的水平面的高度，以便于检测进水温度；水箱上水温感温包2位于热水器水箱上方的水箱内壁上，以用于检测隔离部入水口处的水温，为了提高检测的精确性，可将该上水温感温包2所在的水平面的高度等于水箱电辅热结构的入水口所在的水平面的高度。当然，也可以在该入水口处设置一感温装置，以便更精确地测定水箱电辅热结构的入水口的温度。

在使用该热泵热水器时，可先预设高能效温度值。此处的预设的高能效温度值是指，超过该温度后利用热泵加热热水的加热效率降低(通常可选择为对应于最高热泵能效比的温度)，根据本领域中热泵型号的不同，通常这一温度在45℃～55℃之间。

首先，比较预设的高能效温度值与用户设定的目标温度值的大小；当检测到高能效温度值大于目标温度值时，利用热泵将水加热至目标温度即可，当检测到所述高能效温度值小于目标温度值时，利用热泵将水加热至高能效温度值后，热泵加热停止，开启电辅助加热装置将所述隔离空间内的水加热至目标温度。

在目标温度高于高能效温度值的情况下，将水温加热至高能效温度值后，热泵加热停止，由于高能效温度值与室温之间的温差相对较小，因此，本发明在热泵停止加热后的保温性能相较于现有技术有一定程度的提高。当进一步接到使用热水的指令时，则开启电辅助加热装置7，水箱中热水通过水箱电辅热结构上的入水口进入隔离空间S，经电辅助加热装置7加热，再经过混流板6和水箱出水感温包3后由水箱出水管10流出。

电辅助加热装置7设置为变功率的电辅助加热装置，因此，可根据出水水温感温包3测得的水温与目标温度值之间的差值的大小来确定所述变功率电辅助加热装置的输出功率。如果上述差值较小，则说明二次加热只需要提高较小的温度值，此时则调低电辅助加热装置7的功率；如果上述差值较大，则说明二次加热需要提高较大的温度值，此时则将电辅助加热装置7的功率调高。这样，通过采取了变功率的电辅助加热装置，就可根据不同的目标温度的需求采取不同的加热功率和加热方式，在一定程度上保证了热水出水率以及水温的较为精确的控制。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (15)

1.一种水箱，所述水箱内设有电辅助加热装置，其特征在于，所述水箱内设有隔离部，该隔离部在所述水箱内部形成隔离空间，且该隔离空间与所述水箱的出水口连通；所述隔离部上设有入水口，所述隔离空间通过所述入水口与所述水箱内部连通，所述电辅助加热装置设于所述隔离部内，用于加热所述隔离空间内的水。

2.如权利要求1所述的水箱，其特征在于：所述隔离部包括第一隔板和第二隔板，所述第一隔板的部分边缘和所述第二隔板的部分边缘之间形成呈狭缝状的所述入水口；所述第一隔板其他边缘部分和所述第二隔板的其他边缘部分均与所述水箱内壁密封连接。

3.如权利要求2所述的水箱，其特征在于：所述电辅助加热装置设置在所述入水口处。

4.如权利要求1～3任一所述的水箱，其特征在于：所述入水口的高度低于所述出水口的高度。

5.如权利要求4所述的水箱，其特征在于：还包括设置在所述电辅助加热装置和所述出水口之间的混流装置，所述混流装置能够使所述隔离空间内的水温均匀。

6.如权利要求5所述的水箱，其特征在于：所述混流装置包括多个混流板，所述混流板交替布置在所述第一隔板和第二隔板上。

7.如权利要求1所述的水箱，其特征在于：还包括设置在所述隔离空间内的水箱出水水温感温包，该水箱出水水温感温包位于所述出水口处。

8.如权利要求1所述的水箱，其特征在于：所述电辅助加热装置为变功率电辅助加热装置。

9.如权利要求2所述的水箱，其特征在于：所述的第一隔板和第二隔板均为隔热板。

10.一种热泵热水器，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的水箱。

11.如权利要求10所述的热泵热水器，其特征在于，所述水箱的出水口位于水箱上方的水箱内壁的上部；所述水箱下方的水箱内壁的下部设有进水口。

12.如权利要求11所述的热泵热水器，其特征在于，还包括：

设于水箱下部的水箱下水温感温包，所述水箱下水温感温包的位置高度高于所述进水口的高度；

设于水箱上部的水箱上水温感温包，且其所在位置的高度等于所述水箱电辅热结构的入水口所在的位置的高度。

13.一种如权利要求10～12之一所述的热泵热水器的控制方法，其特征在于，包括：

S1：比较预设的高能效温度值与目标温度值的大小；

S2：当检测到高能效温度值大于目标温度值时，利用热泵将水加热至目标温度；

S3：当检测到所述高能效温度值小于目标温度值时，利用热泵将水加热至高能效温度值，然后开启电辅助加热装置将所述隔离空间内的水加热至目标温度。

14.如权利要求13所述的控制方法，其特征在于：步骤S3中，当利用热泵将水加热至高能效温度值后，停止热泵加热，进行保温，当接收到使用热水的指令时，开启电辅助加热装置将所述隔离空间内的水加热至目标温度。

15.如权利要求14所述的控制方法，其特征在于：所述电辅助加热装置为变功率电辅助加热装置，在所述隔离空间内设置水箱出水水温感温包，该水箱出水水温感温包位于所述出水口处，所述控制方法还包括：在步骤S3中，根据所述目标温度值与所述出水水温感温包检测的出水水温之间的差值来确定所述变功率电辅助加热装置的输出功率。