CN104930714A - 热泵热水器及其加热控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵热水器及其加热控制方法，所述热泵热水器的加热控制方法包括：获取环境温度T_环境、水箱内的初始水温T₀、水箱内的当前水位h_水、水箱内的目标水温T_目标以及用户设定的使用热水的目标时刻t_目标；根据环境温度T_环境、初始水温T₀、当前水位h_水、目标水温T_目标及目标时刻t_目标，计算出压缩机的开机时刻t_开始；当达到开机时刻t_开始时，控制所述压缩机开机而开始加热。所述热泵热水器不但使用方便且节能。

Description

热泵热水器及其加热控制方法

技术领域

本发明涉及热水器技术领域，具体涉及一种热泵热水器及其加热控制方法。

背景技术

热泵热水器是一种利用空调器的制热原理实现高效节能的热水器，当前市场上的热泵热水器主要通过遥控器进行操控：当用户要热水时，通过遥控器控制开机加热，当加热至指定温度T后，用户开始使用热水，使用热水结束后，需要通过遥控器控制关机，每次使用热水时，均需手动操作遥控器以控制开关机，因而，使得热泵热水器操作不方便，并且，因为用户无法准确获知：热泵热水器何时能将热水加热至指定温度T。为此，通常用户会在热泵热水器的热水加热至指定温度T后，再经过一段时间才会去使用热水，而在这段时间里，热泵热水器中热水的热量在向外耗散，也就是热量在浪费而使得热泵热水器不节能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种热泵热水器的加热控制方法，旨在使热泵热水器的使用更方便且节能。

为达到上述目的，本发明提供一种热泵热水器的加热控制方法，所述热泵热水器的加热控制方法包括以下步骤：

P10：获取环境温度T_环境、水箱内的初始水温T₀、所述水箱内的当前水位h_水、所述水箱内的目标水温T_目标以及用户设定的使用热水的目标时刻t_目标；

P12：根据所述环境温度T_环境、所述初始水温T₀、所述当前水位h_水、所述目标水温T_目标及所述目标时刻t_目标，计算出压缩机的开机时刻t_开始；

P14：当达到所述开机时刻t_开始时，控制所述压缩机开机而开始加热。

优选地，所述步骤P14之后还包括：P16：当达到所述目标时刻t_目标时，控制所述压缩机停机而停止加热。

优选地，所述步骤P12包括：

P120：根据所述环境温度T_环境，从所述环境温度T_环境与所述热泵热水器的制热量W_制热对应关系表中，找出与所述环境温度T_环境相对应的W_制热；

P122：根据所述水箱里的所述当前水位h_水，计算出所述水箱内的水体积V_水；

P124：根据公式t_开始＝t_目标-C_水ρ_水V_水(T_目标-T₀)/W_制热，计算出所述热泵热水器开始加热的时刻t_开始，其中，C_水为水的比热容，ρ_水为水的密度。

优选地，在所述步骤P10中：所述环境温度T_环境、初始水温T₀及当前水位h_水，对应为设定时刻t₁时的所述水箱所在环境的环境温度、所述水箱里的水的温度、及所述水箱内的水的水位，其中，t₁＝t_目标-Δt，Δt为一个大于零的经验值。

本发明还公开了一种热泵热水器，所述热水器包括水箱和压缩机，所述热泵热水器还包括：

环境温度探头，邻近所述水箱设置且用以获取所述水箱所在环境的环境温度T_环境；

水箱感温探头，伸入至所述水箱内且用以获取所述水箱内的初始水温T₀；

水位检测仪，伸入至所述水箱内且用以获取所述水箱的当前水位h_水；

目标时刻获取装置，用以获取用户设定的使用热水的目标时刻t_目标；以及，

控制器，与所述环境温度探头、水箱感温探头、水位检测仪、目标时刻获取装置及所述压缩机电性连接，用以根据所述环境温度T_环境、所述初始水温T₀、所述当前水位h_水、所述目标水温T_目标及所述目标时刻t_目标，计算出所述压缩机的开机时刻t_开始，且当达到所述开机时刻t_开始时，控制所述压缩机开机而开始加热。

优选地，所述控制器还用以当达到所述目标时刻t_目标时，控制所述压缩机停机而停止加热。

优选地，所述控制器包括：

输入单元，用以接收所述环境温度T_环境、所述初始水温T₀、所述当前水位h_水、所述目标水温T_目标及所述目标时刻t_目标；

查表单元，根据所述环境温度T_环境，从所述环境温度T_环境与所述热泵热水器的制热量W_制热对应关系表中，找出与所述环境温度T_环境相对应的W_制热；

水量计算单元，用以根据所述水箱里的所述当前水位h_水，计算出所述水箱内的水体积V_水；

时间计算单元，用以根据公式t_开始＝t_目标-C_水ρ_水V_水(T_目标-T₀)/W_制热，计算出所述热泵热水器开始加热的所述开机时刻t_开始，其中，C_水为水的比热容，ρ_水为水的密度；

控制单元，用以当达到所述目标时刻t_目标时，控制所述压缩机停机而停止加热。

优选地，所述控制器还包括掉电记忆单元，所述掉电记忆单元用以存储所述环境温度T_环境、初始水温T₀、当前水位h_水、目标水温T_目标、目标时刻t_目标、环境温度T_环境与所述热泵热水器的制热量W_制热对应关系表、以及所述开机时刻t_开始。

优选地，所述环境温度探头，用以在设定时刻t₁时，采集所述水箱所在环境的环境温度为所述环境温度T_环境；所述水箱感温探头，用以在设定时刻t₁时，采集所述水箱里的水的温度为所述初始水温T₀；所述水位检测仪，用以在设定时刻t₁时，采集所述水箱内的水的水位为所述当前水位h_水；其中，t₁＝t_目标-Δt，Δt为一个大于零的经验值。

优选地，所述目标时刻获取装置为用户操作界面或/和无线通讯装置，其中，所述用户操作界面，用以供用户设定用热水的所述目标时刻t_目标；所述无线通讯装置，用以通过无线网络接收所述用户设定的用热水的所述目标时刻t_目标。

本发明提供的热泵热水器及其加热控制方法，所述热泵热水器的加热控制方法包括：获取环境温度T_环境、水箱内的初始水温T₀、水箱内的当前水位h_水、水箱内的目标水温T_目标以及用户设定的使用热水的目标时刻t_目标；根据环境温度T_环境、初始水温T₀、当前水位h_水、目标水温T_目标及目标时刻t_目标，计算出压缩机的开机时刻t_开始；当达到开机时刻t_开始时，控制所述压缩机开机而开始加热，因而，当达到目标时刻t_目标时，水箱内的水温基本达到目标水温T_目标，因而，用户不用回家后才开机进行加热，从而使用方便，并且，用户在目标时刻时可以直接使用热水，而不用当因不确定加热的完成时间，而等到加热完成许久后才去使用热水，从而，可以避免在加热完成到用户使用热水这段时间内，水箱内的热水的热量耗散而浪费，从而，所述热泵热水器节约能量。

附图说明

图1为本发明提供的热泵热水器的加热控制方法的一实施例的流程示意图；

图2为图1提供的热泵热水器的加热控制方法的步骤S12的流程示意图；

图3为本发明提供的热泵热水器的一实施例的原理示意图；

图4为图3提供的热泵热水器的控制器的框架示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明提供的热泵热水器的加热控制方法的一实施例的流程示意图，请参阅图1，于本发明提供一种热泵热水器的加热控制方法的一实施例中，所述热泵热水器的加热控制方法包括：

步骤S10：获取环境温度T_环境、水箱内的初始水温T₀、水箱内的当前水位h_水、水箱内的目标水温T_目标以及用户设定的使用热水的目标时刻t_目标；

于步骤S10中，环境温度T_环境是指水箱所在环境的环境温度，热泵热水器的制热能力(后续称作为制热量W_制热)与水箱的所在环境的环境温度有着直接联系，为此，这里需要获取环境温度T_环境，以通过环境温度T_环境获得热泵热水器的制热量W_制热。水箱内的初始水温T₀是指在热泵热水器开始加热前，水箱内的水温。水箱内的当前水位h_水是指在热泵热水器在开始加热到加热完成时的水箱的水位，通常，在这个过程中，水箱的水位通常是不变的，并且，因为对于已制造出的热泵热水器，水箱的形状大小是已经确定，因此，水箱里的当前水位h_水直接决定出水箱内的水的当前体积。热水器的目标水温T_目标通常是一个定值，当然，也可以由用户自己设定，于本实施例中，目标水温T_目标为一个定值，例如55℃。用户设定的使用热水的目标时刻t_目标是由用户自己设定，例如晚上6点即18:00，表示用户需要在晚上6点使用热水，用户在使用时，只需提前(可以提前1天、1周等等)设定好自己需要用热水的时间就可以，例如，用户在前1天就可以设定好今天使用热水的目标时刻，或者，用户在当天早上离开住所的地方的时候，可以设定好今天使用热水的目标时刻，等等，而不用等到回来的时候才通过遥控器开启热泵热水器。

步骤S12：根据环境温度T_环境、初始水温T₀、当前水位h_水、目标水温T_目标及目标时刻t_目标，计算出压缩机的开机时刻t_开始；

当步骤S10完成后，根据能量守恒定律，即加热热水需要的能量＝热泵热水器所提供的能量，通过提供的环境温度T_环境、初始水温T₀、水箱里的当前水位h_水、目标水温T_目标及目标时刻t_目标就可以计算出热泵热水器的开机时刻t_开始，当自开机时刻t_开始开始加热至目标时刻t_目标时，水箱里的水温相应地由初始水温T₀加热至目标水温T_目标。

步骤S14：当达到开机时刻t_开始时，控制所述热泵热水器的压缩机开机而进行加热。

当在开机时刻t_开始开始加热至目标时刻t_目标时，水箱里的水温相应地由初始水温T₀加热至目标水温T_目标，通常，实际达到的温度与目标水温T_目标之间具有一定的差距，但这种差距基本不影响用户的使用。

于本发明提供的热泵热水器的加热控制方法中，通过原始提供的环境温度T_环境、初始水温T₀、水箱里的当前水位h_水、目标水温T_目标及目标时刻t_目标就可以计算出热泵热水器的开机时刻t_开始，当在开机时刻t_开始开始加热至目标时刻t_{目 标}时，水箱里的水温相应地由初始水温T₀加热至目标水温T_目标，因而，当达到目标时刻t_目标时，水箱内的水温基本达到目标水温T_目标，因而，用户不用回家后才开机进行加热，从而使用方便，并且，用户在目标时刻时可以直接使用热水，而不用因不确定加热的完成时间，而等到加热完成许久后才去使用热水，从而，可以避免在加热完成到用户使用热水这段时间内，水箱内的热水的热量耗散而浪费，从而，所述热泵热水器节约能量。

于本实施例中，为了进一步用户使用所述热泵热水器，避免用户手动操作热泵热水器停机，在步骤S14之后还包括：

步骤S16：当达到目标时刻t_目标时，控制所述压缩机停机而停止加热。

当自开机时刻t_开始开始加热至目标时刻t_目标时，水箱里的水温相应地由初始水温T₀加热至目标水温T_目标，此时，水箱内的水可以不用再继续加热了，为此，当达到目标时刻t_目标时，可以控制所述压缩机停机而停止加热，避免继续加热而浪费能源。

图2为图1提供的热泵热水器的加热控制方法的步骤S12的流程示意图，请参阅图2，于实施例中，步骤S12包括：

步骤S120：根据环境温度T_环境，从环境温度T_环境与热泵热水器的制热量W_{制 热}对应关系表中，找出与环境温度T_环境相对应的W_制热；

热泵热水器能提供的制热量W_制热跟环境温度T_环境有关，具体各个环境温度T_环境下热泵热水器的制热量W_制热数据可在试验中获得，据此，最终可绘制出整机制热量W_制热随环境温度T_环境变化的曲线图，然后，根据此曲线图转换成环境温度T_环境与热泵热水器的制热量W_制热对应关系表，因而，在获得环境温度T_环境时，可以通过查表，就可以找到与环境温度T_环境对应的热泵热水器的制热量W_制热。

步骤S122：根据水箱里的当前水位h_水计算出水箱的水的体积V_水；

水箱内的当前水位h_水是指在热泵热水器在开始加热到加热完成时的水箱的水位，通常，在这个过程中，水箱的水位通常是不变的，并且，因为对于已制造出的热泵热水器，水箱的形状大小是已经确定，因此，水箱里的当前水位h_水直接决定出水箱内的水的当前体积，于本实施例中，水箱的内腔呈圆柱状(显然本设计不以此为限制)，相应的水箱的水的体积V_水＝S_水箱×h_水＝πR²×h_水，其中，S_水箱为水箱的底面积，R为水箱的内半径，h_水为水箱中当前水位。

步骤S124：根据公式t_开始＝t_目标-C_水ρ_水V_水(T_目标-T₀)/W_制热，C_水为水的比热容，ρ_水为水的密度，计算出热泵热水器开始加热的时刻t_开始。公式t_开始＝t_目标-C_水ρ_水V_水(T_目标-T₀)/W_制热的原理如下：

水由初始水温T₀升高到目标水温T_目标所需要吸收的热量Q计算公式如下：

Q＝C_水×m_水×△T＝C_水×ρ_水×V_水×△T＝C_水×ρ_水×V_水×(T_目标-T₀)   (1)

其中：C_水为水的比热容，m_水为水的质量，V_水为水的体积，ρ_水为水的密度，T_目标为通常为常量如55℃。

热泵热水器在t_目标-t_开始之间的时间段所放出的热量Q计算公式如下：

Q＝W_制热×△t＝W_制热×(t_目标-t_开始)   (2)；

其中，W_制热根据环境温度T_环境，从环境温度T_环境与热泵热水器的制热量W_{制 热}对应关系表获得，开机时刻为t_开始，目标时刻为t_目标。

水由初始水温T₀升高到目标水温T_目标所需要吸收的热量Q全部由热泵热水器提供，根据能量守恒定律可得：

Q＝C_水×ρ_水×V_水×(T_目标-T₀)＝W_制热×(t_目标-t_开始)

由此，可以得出t_开始＝t_目标-C_水ρ_水V_水(T_目标-T₀)/W_制热。

对于本实施例中，水箱的内腔呈圆柱状，即V_水＝S_水箱×h_水＝πR²×h_水

从而，t_开始＝t_目标-C_水ρ_水πR²×h_水(T_目标-T₀)/W_制热

其中，C_水、ρ_水、R、T_目标均为常量，h_水、T₀和W_制由热泵热水器自己获得，用户只需通过设定需要使用热水的时间t_目标即可。

于本实施例中，于步骤S10中，环境温度T_环境、初始水温T₀及当前水位h_水，对应为设定时刻t₁时的水箱所在环境的环境温度、水箱里的水的温度、及水箱内的水的水位，其中，t₁＝t_目标-Δt，Δt为一个大于零的经验值。

通常，环境温度T_环境、水箱里的水的初始水温T₀及水箱里的当前水位h_水随着时间的变化而不同，然而，加热时间(T_目标-T₀)比较短，因此，可以理解在t₁(例如t₁比目标时刻t_目标提前约2个小时，是一个大概的时间，具体提前多长时间要根据水箱的容量大小等因素而推测设定，产品开发设计的时候就可确定)到加热过程(T_目标-T₀)期间内，环境温度T_环境、水箱里的水的初始水温T₀及水箱里的当前水位h_水变化不大，可以看着不变，为此，本实施例中，可以把t1时刻测得的水箱所在环境的环境温度、水箱里的水的温度、及水箱内的水的水位，为相应的环境温度T_环境、初始水温T₀及当前水位h_水。

以下介绍本实施例提供的热泵热水器的使用过程：

用户家买了一套热泵热水器，安装好后，接上电源，设定在北京时间2015年3月30日晚上20:00冲热热水澡，则只需要给热泵热水器输入使用热水的目标时刻t_目标＝2015年3月30日20:00参数。

则热泵热水器在收到指令后，处于待机状态(虽然电源线接通，但是压缩机处于断电状态，也就是热泵热水器不运转不制热)，控制器接收到参数后，大约在目标时刻之前的大约2小时，即t₁＝2015年3月30日18:00，通过水位检测仪测出水箱内水的当前水位h_水，通过水箱感温探头测出热水箱内的初始水温T₀，通过环境感温探头测出当前的环境温度T_环境，根据环境温度T_环境，根据环境温度T_环境，从环境温度T_环境与热泵热水器的制热量W_制热对应关系表中，找出与环境温度T_环境相对应的W_制热，从而，根据上面的公式，自动计算出加热T₀温度，目标水温T_目标＝55℃，根据上面的公式t_开始＝t_目标-C_水ρ_水πR²×h_水(T_目标-T₀)/W_制热，计算出t_开始，则当时间走到时间点t_开始时，控制器给出指令，控制压缩机运转，热泵热水器开始制热为水提供热量。

当到达设定时刻t_设定时，水箱内的水温升高约为到目标温度T_目标，也就是T_目标＝55℃时，电控模块给出待机指令，压缩机停止运转，热泵热水器停止制热而处于待机状态(压缩机断电不工作)，此时，用户便可以放心惬意地冲热水澡。

当冲完热水澡后，控制器控制自动给水箱注满常温水。随后设定下一次需要热水的时间t_目标即可，当然完成设定的时间是相对随意的。当然，如果每天的洗澡时间比较固定的话，也可以将需要热水的时间t_目标设定为每天的固定时间，比如每天的20:00。

图3为本发明提供的热泵热水器的一实施例的原理示意图，图4为图1提供的热泵热水器的控制器的框架示意图。

请参阅图3，所述热泵热水器包括压缩机1、四通阀2、第一换热器3、节流部件4、第二换热器5以及包裹所述第二换热器5设置的水箱6，当对水箱6内的水需要加热时，开启所述压缩机1，自所述压缩机1的冷媒输出端输出的冷媒，依次自所述四通阀2、所述第一换热器3和所述节流部件4流动至所述第二换热器5，而后自所述第二换热器5和所述四通阀2返回至所述压缩机1，冷媒在所述第二换热器5中与所述水箱6内的水进行热交换，以对所述水箱6内的水进行加热。需要注意的是，所述四通阀2不是热泵热水器的必须组成部分，也即在有的热泵热水器中，可以不设置四通阀2。

所述热泵热水器还包括环境温度探头7、水箱感温探头8、水箱感温探头8、水位检测仪9、目标时刻获取装置10及控制器11。

所述环境温度探头7，邻近水箱6设置且用以获取水箱6所在环境的环境温度T_环境。环境温度T_环境是指水箱6所在环境的环境温度，热泵热水器的制热能力(后续称作为制热量W_制热)与水箱6的所在环境的环境温度有着直接联系，为此，这里需要获取环境温度T_环境，以通过环境温度T_环境获得热泵热水器的制热量W_制热。

所述水箱感温探头8，伸入至水箱6内且用以获取水箱6内的初始水温T₀，水箱6内的初始水温T₀是指在热泵热水器开始加热前，水箱6内的水温。

所述水位检测仪9，伸入至水箱6内且用以获取水箱6的当前水位h_水。水箱6内的当前水位h_水是指在热泵热水器在开始加热到加热完成时的水箱6的水位，并且在这个过程中，水箱6的水位通常是不变的，并且，因为对于已制造出的热泵热水器，水箱6的形状大小是已经确定，因此，水箱6里的当前水位h_水直接决定出水箱6内的水的当前体积。

所述目标时刻获取装置10，用以获取用户设定的使用热水的目标时刻t_目标。用户通过所述目标时刻获取装置10设定的使用热水的目标时刻t_目标是由用户自己设定，例如晚上6点即18:00，表示用户需要在晚上6点使用热水，用户在使用时，只需提前(可以提前1天、1周等等)设定好自己需要用热水的时间就可以，例如，用户在前一天就可以设定好今天使用热水的目标时刻，或者，用户在早上离开住所的地方的时候，可以设定好今天使用热水的目标时刻，等等，而不用等到回来的时候才通过遥控器开启热泵热水器。

所述控制器11，与所述环境温度探头7、水箱感温探头8、水位检测仪9、目标时刻获取装置10及压缩机1电性连接，用以根据环境温度T_环境、初始水温T₀、当前水位h_水、目标水温T_目标及目标时刻t_目标，计算出压缩机1的开机时刻t_开始，且当达到开机时刻t_开始时，控制所述压缩机1开机而开始加热。热水器的目标水温T_目标通常是一个定值，当然，也可以由用户自己设定，于本实施例中，目标水温T_目标为一个定值，例如55℃。

当在开机时刻t_开始开始加热至目标时刻t_目标时，水箱6里的水温相应地由初始水温T₀加热至目标水温T_目标，通常，实际达到的温度与目标水温T_目标之间具有一定的差距，但这种差距基本不影响用户的使用。

于本发明提供的热泵热水器的加热控制方法中，通过原始提供的环境温度T_环境、初始水温T₀、水箱6里的当前水位h_水、目标水温T_目标及目标时刻t_目标就可以计算出热泵热水器的开机时刻t_开始，当在开机时刻t_开始开始加热至目标时刻t_目标时，水箱6里的水温相应地由初始水温T₀加热至目标水温T_目标，因而，当达到目标时刻t_目标时，水箱6内的水温基本达到目标水温T_目标，因而，用户不用回家后才开机进行加热，从而使用方便，并且，用户在目标时刻时可以直接使用热水，而不用因不确定加热的完成时间，而等到加热完成许久后才去使用热水，从而，可以避免在加热完成到用户使用热水这段时间内，水箱6内的热水的热量耗散而浪费，从而，所述热泵热水器节约能量。

请参阅图4，于本实施例中，所述控制器11包括输入单元111、查表单元112、水量计算单元113、时间计算单元114及控制单元115。

所述输入单元111，可以为各种输入接口或接线，用以接收环境温度T_环境、初始水温T₀、当前水位h_水、目标水温T_目标及目标时刻t_目标。

所述查表单元112，根据环境温度T_环境，从环境温度T_环境与热泵热水器的制热量W_制热对应关系表中，找出与环境温度T_环境相对应的W_制热。热泵热水器能提供的制热量W_制热跟环境温度T_环境有关，具体各个环境温度T_环境下热泵热水器的制热量W_制热数据可在试验中获得，据此，最终可绘制出整机制热量W_制热随环境温度T_环境变化的曲线图，然后，根据此曲线图转换成环境温度T_环境与热泵热水器的制热量W_制热对应关系表，因而，在获得环境温度T_环境时，可以通过查表，就可以找到与环境温度T_环境对应的热泵热水器的制热量W_制热。

所述水量计算单元113，用以根据水箱6里的当前水位h_水，计算出水箱6内的水体积V_水。水箱6内的当前水位h_水是指在热泵热水器在开始加热到加热完成时的水箱6的水位，通常，在这个过程中，水箱6的水位通常是不变的，并且，因为对于已制造出的热泵热水器，水箱6的形状大小是已经确定，因此，水箱6里的当前水位h_水直接决定出水箱6内的水的当前体积，于本实施例中，水箱6的内腔呈圆柱状(显然本设计不以此为限制)，相应的水箱6的水的体积V_水＝S_水箱6×h_水＝πR²×h_水，其中，S_水箱6为水箱6的底面积，R为水箱6的内半径，h_水为水箱6中当前水位。

所述时间计算单元114，用以根据公式t_开始＝t_目标-C_水ρ_水V_水(T_目标-T₀)/W_制热，计算出热水器开始加热的时刻t_开始，其中，C_水为水的比热容，ρ_水为水的密度。公式t_开始＝t_目标-C_水ρ_水V_水(T_目标-T₀)/W_制热的原理如下：

水由初始水温T₀升高到目标水温T_目标所需要吸收的热量Q计算公式如下：

Q＝C_水×m_水×△T＝C_水×ρ_水×V_水×△T＝C_水×ρ_水×V_水×(T_目标-T₀)   (1)

其中：C_水为水的比热容，m_水为水的质量，V_水为水的体积，ρ_水为水的密度，T_目标为通常为常量如55℃。

热泵热水器在t_目标-t_开始之间的时间段所放出的热量Q计算公式如下：

Q＝W_制热×△t＝W_制热×(t_目标-t_开始)   (2)；

其中，W_制热根据环境温度T_环境，从环境温度T_环境与热泵热水器的制热量W_{制 热}对应关系表获得，开机时刻为t_开始，目标时刻为t_目标。

水由初始水温T₀升高到目标水温T_目标所需要吸收的热量Q全部由热泵热水器提供，根据能量守恒定律可得：

Q＝C_水×ρ_水×V_水×(T_目标-T₀)＝W_制热×(t_目标-t_开始)

由此，可以得出t_开始＝t_目标-C_水ρ_水V_水(T_目标-T₀)/W_制热。

对于本实施例中，水箱6的内腔呈圆柱状，即V_水＝S_水箱×h_水＝πR²×h_水

从而，t_开始＝t_目标-C_水ρ_水πR²×h_水(T_目标-T₀)/W_制热

其中，C_水、ρ_水、R、T_目标均为常量，h_水、T₀和W_制由热泵热水器自己获得，用户只需通过设定需要使用热水的时间t_目标即可。

所述控制单元115，用以当达到目标时刻t_目标时，控制所述压缩机1停机而停止加热。

于本实施例中，所述控制器11还用以当达到目标时刻t_目标时，控制所述压缩机1停机而停止加热，具体地，所述控制单元115还用以当达到目标时刻t_目标时，控制所述压缩机1停机而停止加热。

于本实施例中，所述控制器11还包括掉电记忆单元116，所述掉电记忆单元116用以存储环境温度T_环境、初始水温T₀、当前水位h_水、目标水温T_目标、目标时刻t_目标、环境温度T_环境与热泵热水器的制热量W_制热对应关系表、以及开机时刻t_开始。所述掉电记忆单元116主要功能是在热泵热水器断电的意外情况下(如停电等)还能保存用户对热泵热水器的设置，也就是用户在断电前设置好的参数，以及采集和计算获得存储环境温度T_环境、初始水温T₀、当前水位h_水、目标水温T_目标、目标时刻t_目标、环境温度T_环境与热泵热水器的制热量W_制热对应关系表等等。在接通电源后不用再设置一遍的参数，所述控制单元115直接读取“记忆”住的之前设置、采集或计算好的参数。

于本实施例中，所述环境温度探头7，用以在设定时刻t₁时，采集水箱6所在环境的环境温度为环境温度T_环境；所述水箱感温探头8，用以在设定时刻t₁时，采集水箱6里的水的温度为初始水温T₀，所述水位检测仪9，用以在设定时刻t₁时，采集水箱6内的水的水位为当前水位h_水，其中，t₁＝t_目标-Δt，Δt为一个大于零的经验值。通常，环境温度T_环境、水箱6里的水的初始水温T₀及水箱6里的当前水位h_水随着时间的变化而不同，然而，加热时间(T_目标-T₀)比较短，因此，可以理解在t₁(例如t₁比目标时刻t_目标提前约2个小时，是一个大概的时间，具体提前多长时间要根据水箱6的容量大小等因素而推测设定，产品开发设计的时候就可确定)到加热过程(T_目标-T₀)期间内，环境温度T_环境、水箱6里的水的初始水温T₀及水箱6里的当前水位h_水变化不大，可以看着不变，为此，本实施例中，可以把t₁时刻测得的水箱6所在环境的环境温度、水箱6里的水的温度、及水箱6内的水的水位，为相应的环境温度T_环境、初始水温T₀及当前水位h_水。

于本实施例中，所述目标时刻获取装置10为用户操作界面10a或/和无线通讯装置10b：

所述用户操作界面10a，用以供用户设定用热水的目标时刻t_目标，也即用户可以直接通过所述用户操作界面10a设置相关参数如设置目标时刻t_目标。

所述无线通讯装置10b，用以通过无线网络接收所述用户设定的用热水的目标时刻t目标。所述无线通讯装置10b可以为Wifi模块、蓝牙模块等等，用户不需使用遥控器，可以直接用手机等等终端设定的使用热水的目标时刻t_目标，或向热泵热水器发送指令，Wifi模块获得参数或指令后传达给控制单元115。

以下介绍一下本实施例提供的热泵热水器的使用过程：

用户家买了一套热泵热水器，安装好后，接上电源，设定在北京时间2015年3月30日晚上20:00冲热热水澡，则只需要给热泵热水器输入使用热水的目标时刻t_目标＝2015年3月30日20:00参数。

则热泵热水器在收到指令后，处于待机状态(虽然电源线接通，但是压缩机1处于断电状态，也就是热泵热水器不运转不制热)，控制器11接收到参数后，大约在目标时刻之前的大约2小时，即t₁＝2015年3月30日18:00，通过水位检测仪9测出水箱6内水的当前水位h_水，通过水箱感温探头8测出热水箱6内的初始水温T₀，通过环境感温探头测出当前的环境温度T_环境，根据环境温度T_{环 境}，根据环境温度T_环境，从环境温度T_环境与热泵热水器的制热量W_制热对应关系表中，找出与环境温度T_环境相对应的W_制热，从而，根据上面的公式，自动计算出加热T₀温度，目标水温T_目标＝55℃，根据上面的公式t_开始＝t_目标-C_水ρ_水πR²×h_水(T_目标-T₀)/W_制热，计算出t_开始，则当时间走到时间点t_开始时，控制器11给出指令，控制压缩机1运转，热泵热水器开始制热为水提供热量。

当到达设定时刻t_目标时，水箱6内的水温升高约为到目标温度T_目标，也就是T_目标＝55℃时，电控模块给出待机指令，压缩机1停止运转，热泵热水器停止制热而处于待机状态(压缩机1断电不工作)，此时，用户便可以放心惬意地冲热水澡。

当冲完热水澡后，控制器11控制自动给水箱6注满常温水。随后设定下一次需要热水的时间t_目标即可，当然完成设定的时间是相对随意的。当然，如果每天的洗澡时间比较固定的话，也可以将需要热水的时间t_目标设定为每天的固定时间，比如每天的20:00。

应当说明的是，本发明的各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域的技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种热泵热水器的加热控制方法，其特征在于，所述热泵热水器的加热控制方法包括以下步骤：

P10：获取环境温度T_环境、水箱内的初始水温T₀、所述水箱内的当前水位h_水、所述水箱内的目标水温T_目标以及用户设定的使用热水的目标时刻t_目标；

P12：根据所述环境温度T_环境、所述初始水温T₀、所述当前水位h_水、所述目标水温T_目标及所述目标时刻t_目标，计算出压缩机的开机时刻t_开始；

P14：当达到所述开机时刻t_开始时，控制所述压缩机开机而开始加热。

2.如权利要求1所述的热泵热水器的加热控制方法，其特征在于，所述步骤P14之后还包括：

P16：当达到所述目标时刻t_目标时，控制所述压缩机停机而停止加热。

3.如权利要求1所述的热泵热水器的加热控制方法，其特征在于，所述步骤P12包括：

P120：根据所述环境温度T_环境，从所述环境温度T_环境与所述热泵热水器的制热量W_制热对应关系表中，找出与所述环境温度T_环境相对应的W_制热；

P122：根据所述水箱里的所述当前水位h_水，计算出所述水箱内的水体积V_水；

P124：根据公式t_开始＝t_目标-C_水ρ_水V_水(T_目标-T₀)/W_制热，计算出所述热泵热水器开始加热的时刻t_开始，其中，C_水为水的比热容，ρ_水为水的密度。

4.如权利要求1所述的热泵热水器的加热控制方法，其特征在于，在所述步骤P10中：

所述环境温度T_环境、初始水温T₀及当前水位h_水，对应为设定时刻t₁时的所述水箱所在环境的环境温度、所述水箱里的水的温度、及所述水箱内的水的水位，其中，t₁＝t_目标-Δt，Δt为一个大于零的经验值。

5.一种热泵热水器，包括水箱和压缩机，其特征在于，所述热泵热水器还包括：

环境温度探头，邻近所述水箱设置且用以获取所述水箱所在环境的环境温度T_环境；

水箱感温探头，伸入至所述水箱内且用以获取所述水箱内的初始水温T₀；

水位检测仪，伸入至所述水箱内且用以获取所述水箱的当前水位h_水；

目标时刻获取装置，用以获取用户设定的使用热水的目标时刻t_目标；以及，

控制器，与所述环境温度探头、水箱感温探头、水位检测仪、目标时刻获取装置及所述压缩机电性连接，用以根据所述环境温度T_环境、所述初始水温T₀、所述当前水位h_水、所述目标水温T_目标及所述目标时刻t_目标，计算出所述压缩机的开机时刻t_开始，且当达到所述开机时刻t_开始时，控制所述压缩机开机而开始加热。

6.如权利要求5所述的热泵热水器，其特征在于，所述控制器还用以当达到所述目标时刻t_目标时，控制所述压缩机停机而停止加热。

7.如权利要求5所述的热泵热水器，其特征在于，所述控制器包括：

输入单元，用以接收所述环境温度T_环境、所述初始水温T₀、所述当前水位h_水、所述目标水温T_目标及所述目标时刻t_目标；

查表单元，根据所述环境温度T_环境，从所述环境温度T_环境与所述热泵热水器的制热量W_制热对应关系表中，找出与所述环境温度T_环境相对应的W_制热；

水量计算单元，用以根据所述水箱里的所述当前水位h_水，计算出所述水箱内的水体积V_水；

时间计算单元，用以根据公式t_开始＝t_目标-C_水ρ_水V_水(T_目标-T₀)/W_制热，计算出所述热泵热水器开始加热的所述开机时刻t_开始，其中，C_水为水的比热容，ρ_水为水的密度；

控制单元，用以当达到所述目标时刻t_目标时，控制所述压缩机停机而停止加热。

8.如权利要求5所述的热泵热水器，其特征在于，所述控制器还包括掉电记忆单元，所述掉电记忆单元用以存储所述环境温度T_环境、初始水温T₀、当前水位h_水、目标水温T_目标、目标时刻t_目标、环境温度T_环境与所述热泵热水器的制热量W_制热对应关系表、以及所述开机时刻t_开始。

9.如权利要求5所述的热泵热水器，其特征在于，

所述环境温度探头，用以在设定时刻t₁时，采集所述水箱所在环境的环境温度为所述环境温度T_环境；

所述水箱感温探头，用以在设定时刻t₁时，采集所述水箱里的水的温度为所述初始水温T₀；

所述水位检测仪，用以在设定时刻t₁时，采集所述水箱内的水的水位为所述当前水位h_水；

其中，t₁＝t_目标-Δt，Δt为一个大于零的经验值。

10.如权利要求5所述的热泵热水器，其特征在于，所述目标时刻获取装置为用户操作界面或/和无线通讯装置，其中，

所述用户操作界面，用以供用户设定用热水的所述目标时刻t_目标；

所述无线通讯装置，用以通过无线网络接收所述用户设定的用热水的所述目标时刻t_目标。