CN104654688A - 冷热源互补多功能空调热水机的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷热源互补多功能空调热水机的控制系统，通过一个总控制器，分别选择调用空调制热控制子系统、空调制冷控制子系统、空气源热泵热水控制子系统、电热水器控制子系统，达到对各子系统的单独控制目的；同时为了实现冷热源互补，空调制冷控制子系统和空气源热泵热水控制子系统建立联动关系，从而达到回收空调余热生产热水的目的。
Description
技术领域
本发明是专门针对冷热源互补多功能空调热水机的控制系统，属于空调、热泵以及电热水器等电动设备控制技术。
背景技术
随着科技和经济的发展，空调和热泵应用越来越广，技术越来越成熟，空调、热泵热水器和电热水器的控制方法也比较完善，但是，考虑冷热源互补需求的控制系统尚未见开发出来。冷热源互补多功能空调热水机是通过热泵回收空调废热生产生活热水的技术，其同时具备电热水器的功能。这一设备的控制控制方法还不完善。为了保证空调余热回收设备能够正常运行并实现节能、节电、经济效益最大化，同时考虑操作的简易化和实用性，特开发本控制系统。
发明内容
发明人设计如下一个新的控制系统：
通过一个总控制器，分别选择调用空调制热控制子系统、空调制冷控制子系统、空气源热泵热水控制子系统、电热水器控制子系统，达到对各子系统的单独控制目的；同时为了实现冷热源互补，空调制冷控制子系统和空气源热泵热水控制子系统建立联动关系，从而达到回收空调余热生产热水的目的。
本发明的技术方案如下：
一种冷热源互补多功能空调热水机控制系统，由空调制热控制子部、空调制冷控制子部、空气源热泵热水控制子部、温控电热水控制子部四部分构成，其特征是：四个控制子部在总控制开关开启状态下单独选择性启动或关闭；其中空气源热泵热水控制子部对空调制冷控制子部构成联动关系，并且允许温控 电热水控制子部对空气源热泵热水控制子部构成条件联动关系。
本发明的特征还在于：空调制冷控制子部等同于传统意义上的空调制冷控制系统，其中包括设备保护程序、故障报警程序和状态显示程序。
本发明的特征还在于：空调制热控制子部等同于传统意义上的空调制热控制系统，其中包括设备保护程序、故障报警程序和状态显示程序。
本发明的特征还在于：空气源热泵热水控制子部等同于传统意义上的空气源热泵热水控制系统，其中包括设备保护程序、故障报警程序和状态显示程序。
本发明的特征还在于：温控电热水控制子部等同于传统意义上的电热水器控制系统，其中包括设备保护程序、故障报警程序和状态显示程序。
本发明的特征还在于：空调制冷控制子部和空调制热控制子部为切换启动关系。
本发明的特征还在于：空气源热泵热水控制子部对空调制冷控制子部构成联动启动关系，但不影响空气源热泵热水控制子部和温控电热水控制子部独立启动。
本发明的特征还在于：允许温控电热水控制子部对空气源热泵热水控制子部构成条件联动关系，但不影响温控电热水控制独立启动。
本发明的有益效果：
(1)本发明为冷热源互补多功能空调热水机提供了可供利用的操作控制系统。
(2)本控制系统与常规空调器、空气源热泵热水器、电热水器的控制系统有效对接，将各自的功能扩展并加强，实现了空调热水一体化。
(3)本控制系统既考虑充分利用空调制冷废热节能，又确保热水供应不分季节、时段。
(4)本控制系统兼顾了用户习惯认知，操作简洁方便。
附图说明
图1是冷热源互补多功能空调热水机控制系统结构方框图
图2是四种模式选择开关控制对应的设备显示方式图
图3是控制系统流程图
图4是冷热源互补多功能空调热水机控制系统独立控制动作图
图5是空气源热泵热水控制子部和温控电热水控制子部建立条件联动关系的冷热源互补多功能空调热水机控制系统控制动作图
图6是空调制热控制子部和空气源热泵热水控制子部具备自动化霜功能的冷热源互补多功能空调热水机控制系统控制动作图
图中：
1、选择控制器 2、现场选择控制模块
3、空调制热控制子系统 4、空调制热循环设备(简称“空调制热”)
5、空调制冷控制子系统 6、空调制冷循环设备(简称“空调制冷”)
7、热泵热水控制子系统 8、热泵热水循环设备(简称“热泵热水”)
9、电热水控制子系统 10、电热水加热设备(简称“电热水”)
21、接受来自用户的选择指令
22、确定与选择指令对应的运行模式
23、获取应用于确定运行模式的检测温度
24、根据获取的检测温度控制不同运行模式设备的启动或停止。
100、总开关
具体实施方式
下面，依据附图对本发明技术方案作进一步说明。
图1是冷热源互补多功能空调热水机控制系统结构方框图，如图所示，冷热源互补多功能空调热水机控制系统由选择控制器1，现场选择控制模块2，空调制热控制子系统3，空调制热循环设备4，空调制冷控制子系统5，空调制冷循环设备6，热泵热水控制子系统7，热泵热水循环设备8，电热水控制子系统9、电热水加热设备10构成，包含四种运行模式。
选择控制器1可以是遥控器，也可以是线控器或通过网络操作的远程控制器。选择控制器1是用户选择运行模式，输入指令的设施。选择控制器1输入的选择指令由现场选择控制模块2执行；空调制热循环设备4是空调制热控制子系统3的执行机构；空调制冷循环设备6是空调制冷控制子系统5的执行机构；热泵热水循环设备8是热泵热水控制子系统7的执行机构；电热水加热设备10是电热水控制子系统9的执行机构。
一般情况下，空调制热循环设备4和空调制冷循环设备6是一个压缩循环机构的不同方向运行方式。
图2是四种运行模式选择开关控制对应的设备显示方式图。实际操作当中，选择控制器1通过现场选择控制模块2发出各种指令。可选择的运行模式有四种，每种运行模式一开一关两种控制方式，共有八种控制方式。图2中标出了每种选择控制方式对应的指示方式，即：选择空调制热控制开，则空调制热指示灯亮，选择空调制热控制关，则空调制热指示灯灭；选择空调制冷控制开，则空调制冷指示灯亮，选择空调制冷控制关，则空调制冷指示灯灭；选择热泵热水控制开，则热泵热水指示灯亮，选择热泵热水控制关，则热泵热水指示灯灭；选择电热水控制开，则电热水指示灯亮，选择电热水控制关，则电热水指示灯灭。这里，各种运行模式对应各自的指示灯。热泵热水开关与空调制冷开关有联动关系，但不影响热泵热水独立启动。电热水启动也可以与热泵热水建 立条件联动关系，但不影响电热水独立启动。所谓条件联动关系指依据环境气温控制热泵热水关机同时触发电热水开机的关系。
图3是控制系统流程图。这是通行的控制流程图。针对本系统，步骤21就是接受选择控制器1发出的指令；步骤22就是在空调制冷开、空调制热开、热泵热水开、电热水开这四种运行模式中选择。这里，空调制冷和空调制热只能切换启动，不能同时启动，除此之外不受影响。
针对空调制冷和空调制热两种运行模式，步骤23获取的运行模式检测温度为室温TQ和环境温度；针对热泵热水和电热水两种运行模式，步骤23获取的运行模式检测温度为水箱水温TW和环境温度。
步骤24依据获取的不同的检测温度数据，与预设的室温限定数据(TH、TL)、水温限定数据(Ta)、环境温度限定数据(T1、T0)进行比对，控制不同运行模式设备的启动、运行、暂停或关闭。
下面，针对三种典型的实施例，对本发明方案作进一步的阐述。
实施例1：各种运行模式独立动作的控制方案。见图4。这一方案主要指空气源热泵热水和电热水无联动控制关系的情况。
图4是冷热源互补多功能空调热水机控制系统独立控制动作图。
图4中，选择控制器1选择步骤41动作，这时空调制热启动，空调制热指示灯亮；步骤42动作，空调制热运行。
步骤43中，TQ是检测项目室温；TH为预设目标室温数值。当TQ大于或等于TH时，表明室温达到设定值，进入步骤44，空调制热停；如果否则返回步骤42，空调制热继续运行。步骤44之后，进入步骤45，室温TQ逐渐回落，当室温TQ回落一定范围，小于TH-ΔT时，设备重新启动运行，返回步骤42。ΔT为室温允许下浮范围，预先设定。
上述控制动作，通过控制空调制热启停运行，实现室温维持在TH至TH-ΔT范围之内。这一模式一般用于冷天情况下提高室内温度。
图4中，选择控制器1选择步骤61动作，这时热泵热水启动，热泵热水指示灯亮；步骤62动作，热泵热水运行。
步骤63中，TW是检测项目水温；Ta为预设目标水温数值。当TW大于或等于Ta时，表明水温达到设定值，进入步骤64，热泵热水停；如果否则返回步骤62，热泵热水继续运行。步骤64之后，进入步骤65，水温TW逐渐回落，当水温TW回落一定范围，小于Ta-ΔT时，设备重新启动运行，返回步骤62。ΔT为室温允许下浮范围，预先设定。
上述控制动作，通过控制热泵热水启停运行，实现水温TW维持在Ta至Ta-ΔT范围之内。这一模式用于空气源热泵生产热水情况。
图4中，选择控制器1选择步骤71动作，这时电热水启动，电热水指示灯亮；步骤72动作，电热水运行。
步骤73中，TW是检测项目水温；Ta为预设目标水温数值。当TW大于或等于Ta时，表明水温达到设定值，进入步骤74，电热水关闭，指示灯灭；如果否则返回步骤72，热泵热水继续运行。
上述控制动作，通过控制电热水启动运行，实现将水箱水温TW直接提温至Ta。这一模式用于热泵热水无法启动的情况或者紧急快速生产热水情况。这种设置目的是通过电加热保证热水供应。
图4中，选择控制器1选择步骤51动作，这时空调制冷启动，空调制冷指示灯亮；同时步骤62联动动作，热泵热水启动，指示灯亮
在空调制冷这一方，步骤52动作，空调制热运行。步骤53中，TQ是检测项目室温；TL为预设目标室温数值。当TQ小于或等于TL时，表明室温达到设 定值，进入步骤54，空调制冷停；如果否则返回步骤52，空调制冷继续运行。步骤54之后，进入步骤55，室温TQ逐渐回升，当室温TQ回升一定范围，大于TL+ΔT时，设备重新启动运行，返回步骤52。ΔT为室温允许上浮范围，预先设定。
在热泵热水这一方面，依次运行步骤62、步骤63、步骤64、步骤65生产热水，与热泵热水独立启动效果完全一样。
由于有联动启动关系，热泵热水系统伴随空调制冷系统同时运行，实现了冷热源互补，在空调制冷的同时附产出生活热水。这是本发明的典型特点。
实施例2：热泵热水与电热水建立条件联动关系的控制方案。见图5。
图5是空气源热泵热水控制子部和温控电热水控制子部建立条件联动关系的冷热源互补多功能空调热水机控制系统控制动作图
如图5所示，当选择空调制热和空调制冷及电热水三种模式时，实施例2与实施例1动作完全一致，这里就不赘述。只有选择热泵热水时不一样，电热水与热泵热水建立了条件联动关系。由于空气源热泵热水器运行受环境气温影响，气温过低时不宜运行，这种情况下启动电热水器保障热水生产，所以这里增加了环境温度低温限制T0作为热泵热水关闭和电热水启动的条件。
图5中，选择控制器1选择步骤61动作，这时热泵热水启动，热泵热水指示灯亮；步骤62动作，热泵热水运行。
步骤63中，TW是检测项目水温；Ta为预设目标水温数值。当TW大于或等于Ta时，表明水温达到设定值，进入步骤64，热泵热水停，如果否则进入步骤66。步骤64之后，进入步骤65，水温TW逐渐回落，当水温TW回落一定范围，小于Ta-ΔT时，设备重新启动运行，返回步骤62。ΔT为室温允许下浮范围，预先设定。
步骤66中，检测环境温度是否低于T0，如果否，则转入步骤62，热泵热水继续运行；如果是，则一方面转入步骤69，热泵热水关闭，指示灯灭，另一方面转入步骤71，电热水启动，指示灯亮，此时依次运行步骤72、步骤73、步骤74生产热水，与电热水独立启动效果完全一样。
上述控制动作，使的热泵热水运行自动避开环境气温过低的不利影响，同时保障低温天气热水的生产供应。
实施例3：空调制热和热泵热水具备自动化霜功能的控制动作方案。见图6。
图6是空调制热控制子部和空气源热泵热水控制子部具备自动化霜功能的冷热源互补多功能空调热水机控制系统控制动作图。
如图6所示，如选择空调制冷和电热水，则实施例3与实施例2动作完全一致这里就不赘述。
选择空调制热和热泵热水时实施例3与实施例2动作不一样。
空调制热运行和空气源热泵热水器运行在环境气温0℃以下时经常结霜，影响设备正常运行。一部分空调器和空气源热泵热水器设置了化霜器，具备化霜功能，以此保障设备0℃以下一定温度范围(T1)内经化霜操作仍可运行。但是环境气温低到一定程度(低温限制T0)，虽经化霜也不能保证设备正常运行，或者虽能运行已不会节电，此时设备直接关闭。所以这里增加了化霜操作控制和环境温度过低关机控制。这种控制当中，T1温度值高于T0温度值。
图6中，选择控制器1选择步骤41动作，这时空调制热启动，空调制热指示灯亮；步骤42动作，空调制热运行。
步骤43中，TQ是检测项目室温；TH为预设目标室温数值。当TQ大于或等于TH时，表明水温达到设定值，进入步骤44，空调制热停，如果否则进入步骤47。步骤44之后，进入步骤45，室温TQ逐渐回落，当水温TQ回落一定范围， 小于TH-ΔT时，设备重新启动，返回步骤42，空调制热继续运行。ΔT为室温允许下浮范围，预先设定。
步骤47中，检测环境温度是否低于T1，如果否，则转入步骤42，空调制热继续运行；如果是，则转入步骤46。步骤46中，检测环境温度是否低于T0，如果否，则转入步骤48，化霜功能启动运行，化霜运行结束后返回步骤42，空调制热继续运行；如果是，则转入步骤69，空调制热关闭，指示灯灭。
上述控制动作，使的空调制热运行自动化霜，自动避开气温过低的不利影响。
图6中，选择控制器1选择步骤61动作，这时热泵热水启动，热泵热水指示灯亮；步骤62动作，热泵热水运行。
步骤63中，TW是检测项目水温；Ta为预设目标水温数值。当TW大于或等于Ta时，表明水温达到设定值，进入步骤64，热泵热水停；如果否则进入步骤67。步骤64之后，进入步骤65，水温TW逐渐回落，当水温TW回落一定范围，小于Ta-ΔT时，设备重新启动，返回步骤62，热泵热水继续运行。ΔT为室温允许下浮范围，预先设定。
步骤67中，检测环境温度是否低于T1，如果否，则转入步骤62，热泵热水继续运行；如果是，则转入步骤66，检测环境温度。步骤66中，检测环境温度是否低于T0，如果否，则转入步骤68，化霜功能启动运行，化霜功能结束后转入步骤62，热泵热水继续运行；如果是，则一方面转入步骤69，热泵热水关闭，指示灯灭，另一方面转入步骤71，电热水启动，指示灯亮。此时依次运行步骤72、步骤73、步骤74生产热水，与电热水独立启动效果完全一样。
上述控制动作，使的热泵热水运行自动化霜，自动避开气温过低的不利影响，同时保障低温天气热水的生产供应。
上述实施例中，选择控制器1的动作前提是总开关100启动，总开关关闭的情况下选择控制器1无法动作。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
由于不同模式运行时设备保护程序、故障报警程序和状态显示程序均是常规技术，所以在本说明书及说明书附图未做说明。
Claims (8)
1.一种冷热源互补多功能空调热水机控制系统，由空调制热控制子部、空调制冷控制子部、空气源热泵热水控制子部、温控电热水控制子部四部分构成，其特征是：四个控制子部在总控制开关开启状态下单独选择性启动或关闭；其中空气源热泵热水控制子部对空调制冷控制子部构成联动关系，并且允许温控电热水控制子部对空气源热泵热水控制子部构成条件联动关系。
2.根据权利要求1所述的冷热互补多功能空调热水机控制系统，其特征是：空调制冷控制子部等同于传统意义上的空调制冷控制系统，其中包括设备保护程序、故障报警程序和状态显示程序。
3.根据权利要求1所述的冷热互补多功能空调热水机控制系统，其特征是：空调制热控制子部等同于传统意义上的空调制热控制系统，其中包括设备保护程序、故障报警程序和状态显示程序。
4.根据权利要求1所述的冷热互补多功能空调热水机控制系统，其特征是：空气源热泵热水控制子部等同于传统意义上的空气源热泵热水控制系统，其中包括设备保护程序、故障报警程序和状态显示程序。
5.根据权利要求1所述的冷热互补多功能空调热水机控制系统，其特征是：温控电热水控制子部等同于传统意义上的电热水器控制系统，其中包括设备保护程序、故障报警程序和状态显示程序。
6.根据权利要求1所述的冷热互补多功能空调热水机控制系统，其特征是：空调制冷控制子部和空调制热控制子部为切换启动关系。
7.根据权利要求1所述的冷热互补多功能空调热水机控制系统，其特征是：空气源热泵热水控制子部对空调制冷控制子部构成联动启动关系，但不影响空气源热泵热水控制子部和温控电热水控制子部独立启动。
8.根据权利要求1所述的冷热互补多功能空调热水机控制系统，其特征是：允许温控电热水控制子部对空气源热泵热水控制子部构成条件联动关系，但不影响温控电热水控制独立启动。
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