CN105202756B - 一种整体式热泵热水器及出水温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种整体式热泵热水器及出水温度控制方法，该热泵热水器包括：冷凝器、储水箱和控制器，冷凝器位于所述储水箱的下部，冷凝器包括冷水加热管道，冷水加热管道包括第一进水口、第一出水口和第二出水口，储水箱包括第二进水口和第三出水口，第一进水口与所述热泵热水器的冷水进入管道相连，第一出水口和所述第三出水口均与用户的用水口相连，所述第二出水口与所述第二进水口相连；所述控制器，用于获取所述第二出水口和第三出水口的温度，并根据第二出水口和第三出水口的温度控制所述第一进水口、第一出水口和/或第三出水口的开启与关闭，以控制所述用水口的出水温度。该热泵热水器在提高用户用水舒适度的同时，提高了用户用水的安全性。

Description

一种整体式热泵热水器及出水温度控制方法

技术领域

本发明涉及家电设备技术领域，具体涉及一种整体式热泵热水器及出水温度控制方法。

背景技术

目前，市场上整体式热泵热水器的水箱加热方式主要有两种。一是水箱内置盘管加热方式，二是水箱外置盘管加热方式。其中水箱内置盘管加热方式的加热效率高，能效高，节能效果好，但是由于盘管直接与水接触，这样可能会由于水质原因导致盘管被腐蚀，存在诸多安全隐患；水箱外置盘管则是通过内胆间接加热，不与水直接接触，避免了水质对盘管的腐蚀，排出了用户使用的安全问题，但这样会降低冷媒和水之间的导热效率，能效会降低，节能效果变差，而且由于水箱内胆热胀冷缩的反复影响，盘管容易与水箱壁分离，会进一步降低加热效率。

另外采用两种加热方式的水箱都不具有连续为用户供热水的能力，当水箱出水温度低于用户要求时，机器加热到设定温度需要一定的时间。再者对于承压水箱来说，水箱在出热水的同时，供入冷水，这样水箱的热水输出率达到极值时，出水温度会有一个骤变情况出现，降低了用户用水的舒适度。

发明内容

本发明提出了解决上述技术问题的一种整体式热泵热水器及出水温度控制方法，在提高用户用水舒适度的同时，提高了用户用水的安全性。

为此目的，第一方面，本发明提出一种整体式热泵热水器，包括：冷凝器、储水箱和控制器，所述冷凝器位于所述储水箱的下部，所述冷凝器包括冷水加热管道，所述冷水加热管道包括第一进水口、第一出水口和第二出水口，所述储水箱包括第二进水口和第三出水口，所述第一进水口与所述热泵热水器的冷水进入管道相连，所述第一出水口和所述第三出水口均与用户的用水口相连，所述第二出水口与所述第二进水口相连；

所述控制器，用于获取所述第二出水口和第三出水口的温度，并根据第二出水口和第三出水口的温度控制所述第一进水口、第一出水口和/或第三出水口的开启与关闭，以控制所述用水口的出水温度。

可选的，所述冷水加热管道包括入水管道区、加热管道区和出水管道区；

所述第一进水口设置在所述入水管道区的一端且远离所述加热管道区的一侧，所述第二出水口设置在所述加热管道区且靠近所述出水管道区的一侧，所述第一出水口设置在所述出水管道区的一端；所述冷水加热管道还包括第一分支管道接口，所述第一分支管道接口设置在所述入水管道区的另一端且靠近所述加热管道区的一侧。

可选的，所述热泵热水器还包括：第一供水管道、第二供水管道、循环加热管道和回水管道，所述循环加热管道上还设置有第二分支管道接口，所述第一供水管道的一端与所述第三出水口相连，另一端与所述用水口相连，所述第一供水管道包括第三分支管道接口、第四分支管道接口和第五分支管道接口，所述循环加热管道的一端与所述第一分支管道接口相连，另一端与所述第三分支管道接口相连，所述回水管道的一端与所述第四分支管道接口相连，另一端与所述第二分支管道接口相连，所述第二供水管道一端与所述第五分支管道接口相连，另一端与所述第一出水口相连。

可选的，所述热泵热水器还包括水泵，所述水泵与所述控制器相连，所述水泵设置在所述循环加热管道上且位于所述第一分支管道接口和所述第二分支管道接口之间。

可选的，在所述第一供水管道上且位于所述第三分支管道接口和所述第五分支管道接口之间设置有第一开关和第一温度传感器，在所述循环加热管道上且位于所述第三分支管道接口和第二分支管道接口之间设置有第二开关，在所述冷水加热管道上且位于所述第一出水口和所述第五分支管道接口之间设置有第三开关，在所述冷水加热管道上且位于所述第一进水口和所述第一分支管道接口之间设置第四开关，在所述回水管道上且位于所述第四分支管道接口和所述第二分支管道接口之间设置有第五开关和第二温度传感器，在所述冷水加热管道上且位于所述第二出水口处设置有第一水流检测开关和第三温度传感器，所述控制器与所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第一水流检测开关、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器相连。

可选的，所述热泵热水器还包括：设置在所述用水口的第二水流检测开关，所述第二水流检测开关与所述控制器相连。

可选的，所述冷凝器还包括：绕设在所述冷水加热管道上的铜管。

第二方面，本发明还提供了一种基于上述的热泵热水器的出水温度控制方法，包括：

控制器在获取到第二水流检测开关发送的水流信号时，向第一开关、第五开关和水泵发送开启信号，并获取所述第一温度传感器采集的储水箱内的第一水温；

所述控制器在所述第一水温大于等于预设第一水温时，向所述第五开关和所述水泵发送关闭信号，向第四开关发送开启信号；

所述控制器获取所述第三温度传感器采集的第二水温，在所述第一水温和所述第二水温的差值小于等于预设温度或所述第一水温小于预设第一水温时，向所述第一开关发送关闭信号，同时向所述第三开关发送开启信号。

可选的，所述方法还包括：

在热泵热水器上电后，所述控制器未获取到所述第二水流检测开关发送的水流信号时，向所述第一开关、第四开关、第三开关和第五开关发送关闭信号，同时向所述第二开关和所述水泵发送开启信号；

所述控制器在检测所述第二水温大于等于预设第二水温时，向所述第二开关和所述水泵发送关闭信号。

本发明提供了一种整体式热泵热水器及出水温度控制方法，将冷凝器置于储水箱下部。根据储水箱的第三出水口的水温以及冷凝器的第二出水口的水温，控制第一进水口、第一出水口和/或第三出水口的开启与关闭，以控制所述用水口的出水温度。该热泵热水器通过水循环的加热方式，提高了储水箱水温的加热效率；冷凝器与储水箱独立设置，提高了用户用水的安全性；在储水箱的热水不够用时，通过冷凝器的出水口的直接为用户供水，具备连续供热水的能力；当进水温度较低时，由于进水经过热泵加热后再进入储水箱，因此储水箱内热水温度变化不会很剧烈，提高了用户用水舒适度。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的整体式热泵热水器的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的冷水加热管道的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供基于热泵热水器的出水温度控制方法的流程示意图；

图4为本发明另一实施例提供基于热泵热水器的出水温度控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例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做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。

图1示出了本实施例提供了一种整体式热泵热水器的结构示意图，如图1所示，该热泵热水器包括：冷凝器1、储水箱2和控制器(图中未示出)，所述冷凝器1位于所述储水箱2的下部，与储水箱2分离，所述冷凝器1包括冷水加热管道11，冷水加热管道可以理解为蛇形水管，为了对蛇形水管中的水进行加热，该冷凝器还包括绕设在蛇形水管(冷水加热管道)上的铜管3。该铜管3可以根据实际要求分为多条流路，本实施例并不对其进行限定。所述冷水加热管道包括第一进水口111、第一出水口112和第二出水口113，所述储水箱2包括第二进水口21和第三出水口22，所述第一进水口111与所述热泵热水器的冷水进入管道相连，所述第一出水口112和所述第三出水口22均与用户的用水口4相连，所述第二出水口113与所述第二进水口21相连。

所述控制器，用于获取所述第二出水口113和第三出水口22的温度，并根据第二出水口113和第三出水口22的温度控制所述第一进水口111、第一出水口112和/或第三出水口22的开启与关闭，以控制所述用水口4的出水温度。

上述热泵热水器通过将冷凝器置于储水箱下部，根据储水箱的第三出水口的水温以及冷凝器的第二出水口的水温，控制第一进水口、第一出水口和/或第三出水口的开启与关闭，以控制所述用水口的出水温度。该热泵热水器通过水循环的加热方式，提高了储水箱水温的加热效率；冷凝器与储水箱独立设置，提高了用户用水的安全性；在储水箱的热水不够用，通过冷凝器的出水口的直接为用户供水，具备连续供热水的能力；当进水温度较低时，由于进水经过热泵加热后再进入储水箱，因此储水箱内热水温度变化不会很剧烈，提高了用户用水舒适度。

上述热泵热水器中的储水箱2为承压水箱，第一出水口112直接与用户的用水口4相连，可以直接为用户提供热水，第二出水口113与储水箱2相连，储水箱2上部开设有第三出水口22，当储水箱2的温度可以满足用户需求时，可以直接为用户提供热水，在储水箱的温度不能够满足用户需求时，可以通过第一出水口112为用户提供热水。其中，冷凝器部分与压缩机、蒸发器、节流部件、四通阀、气液分离器以及风机共同组成热泵系统。

在本实施例的一个优选的实施方式中，如图2所示，所述冷水加热管道11包括入水管道区114、加热管道区115和出水管道区116。

所述第一进水口111设置在所述入水管道区114的一端且远离所述加热管道区115的一侧，所述第二出水口113设置在所述加热管道区115且靠近所述出水管道区116的一侧，所述第一出水口112设置在所述出水管道区116的一端；所述冷水加热管道11还包括第一分支管道接口117，所述第一分支管道接口117设置在所述入水管道区114的另一端且靠近所述加热管道区115的一侧。

所述热泵热水器还包括：第一供水管道5、第二供水管道6、循环加热管道7和回水管道8，所述循环加热管道7上还设置有第二分支管道接口71，所述第一供水管道5的一端与所述第三出水口22相连，另一端与所述用水口4相连，所述第一供水管道5包括第三分支管道接口51、第四分支管道接口52和第五分支管道接口53，所述循环加热管道7的一端与所述第一分支管道接口117相连，另一端与所述第三分支管道接口51相连，所述回水管道8的一端与所述第四分支管道接口52相连，另一端与所述第二分支管道接口71相连，所述第二供水管道6的一端与所述第五分支管道接口53相连，另一端与所述第一出水口112相连。

所述热泵热水器还包括水泵9，所述水泵9与所述控制器相连，所述水泵9设置在所述循环加热管道7上且位于所述第一分支管道接口117和所述第二分支管道接口71之间。该水泵9可以理解为循环水泵，该水泵9的主要作用可以包括以下两个方面，第一是当储水箱2的水温低于用户要求时，并且在用户用电低峰期(可以根据用户的用电情况进行设定)时，整个热泵热水器的热泵系统开启，并通过控制器控制水泵开启，对储水箱2进行循环加热到设定温度，第二是起到回水管道8控制的作用，避免由于回水管路太长，用户在初次用水时，需要开启很长时间的水，直到回水管路的水流完之后，才能有热水使用；而采用水泵对回水管道8中的水进行循环加热，使得回水管道8中的水保持一定的水温，在用户打开用水口4的瞬间，会有即热的热水使用。这样既节省了在用户打开用水口4的瞬间，避免长时间放出冷水，节能效果较好，并且用户能够用到即热的热水，提高了用户用水舒适度。

在所述第一供水管道5上且位于所述第三分支管道接口51和所述第五分支管道接口53之间设置有第一开关K1和第一温度传感器T1，在所述循环加热管道7上且位于所述第三分支管道接口51和第二分支管道接口71之间设置有第二开关K2，在所述冷水加热管道11上且位于所述第一出水口112和所述第五分支管道接口53之间设置有第三开关K3，在所述冷水加热管道11上且位于所述第一进水口111和所述第一分支管道接口117之间设置第四开关K4，在所述回水管道8上且位于所述第四分支管道接口52和所述第二分支管道接口71之间设置有第五开关K5和第二温度传感器T2，在所述冷水加热管道11上且位于所述第二出水口113处设置有第一水流检测开关K6和第三温度传感器T3，所述控制器与所述第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第五开关K5、第一水流检测开关K6、第一温度传感器T1、第二温度传感器T2和第三温度传感器T4相连。

上述在冷水进入管道与第一进水口111之间还设置有Y型过滤器118和单向阀119，Y型过滤器用于对进入冷水加热管道的水进行过滤，单向阀用于避免进入冷水加热管道的水回流。

所述热泵热水器还包括：设置在所述用水口4的第二水流检测开关(图中未示出)，所述第二水流检测开关与所述控制器相连。

上述热泵热水器与传统的整体式的热泵热水器相比，储水箱与冷凝器分离，将冷凝器置于储水箱的下部，将整体式热水热水器的静态加热方式转变为水循环加热方式，使得水箱的加热效率提高，节能效果好，安全性能高，并且在水箱热水不够用时，可切换为直热供热水，具备连续供热水能力，不会出现用户无热水可用的状况，用户体验较好。另外该热泵热水器与传统的储水箱供热水不同的是：储水箱的进水温度高，因此出水温度稳定，用户体验好。

本发明还提供了一种基于上述的热泵热水器的出水温度控制方法，如图3所示，该方法包括：

301、控制器在获取到第二水流检测开关发送的水流信号时，向第一开关K1、第五开关K5和水泵9发送开启信号，并获取所述第一温度传感器T1采集的储水箱2内的第一水温；

302、所述控制器在所述第一水温大于等于预设第一水温时，向所述第五开关K5和所述水泵9发送关闭信号，向第四开关K4发送开启信号；

303、所述控制器获取所述第三温度传感器T3采集的第二水温，在所述第一水温和所述第二水温的差值小于等于预设温度或所述第一水温小于预设第一水温时，向所述第一开关K1发送关闭信号，同时向所述第三开关K3发送开启信号。

具体的，在热泵热水器上电后，所述控制器未获取到所述第二水流检测开关发送的水流信号时，向所述第一开关K1、第四开关K4、第三开关K3和第五开关K5发送关闭信号，同时向所述第二开关K2和所述水泵9发送开启信号；

所述控制器在检测所述第二水温大于等于预设第二水温时，向所述第二开关K2和所述水泵9发送关闭信号。

上述方法在储水箱的水温大于等于预设第一水温时，向冷凝器中进入冷水，通过储水箱的水向用户提供热水，在储水箱的水温小于预设第一水温时或者在储水箱的水温与冷凝器出水口的水温的差值小于等于预设温度时，例如1℃，将储水箱的出口关闭，将冷凝器的出口打开，通过冷凝器的出水口直接为用户提供供水，具备连续供热水能力，不会出现用户无热水可用的状况，用户体验较好。

下面结合上述热泵热水器对上述方法的具体工作步骤进行详细说明，如图4所示，该方法具体包括如下步骤。

401、水箱水满，热泵热水器上电，这时K1、K2、K3、K4、K5均处于关闭状态。

402、判断是否获取到第二水流检测开关发送的水流信号即判断用户是否用水，若是，则执行步骤403；否则，执行步骤412。

403、控制K1、K5打开，水泵开启；

404、判断K6是否检测到水流，若是，则执行步骤405；否则，继续执行步骤403。

405、开启热泵系统，从而对流经冷水加热管道的水进行加热。

406、判断T2检测的水温是否大于等于45℃，若是，则执行步骤407；否则，执行步骤410。

407、控制K5关闭，K4打开。

408、第三出水口向用户提供热水。

409、判断T1-T3≤1℃？如果是，则执行步骤410，否则执行步骤408。

410、控制K1关闭，K3打开。

411、第一出水口向用户提供热水。

412、判断是否为用电低峰期，若是，则执行步骤413，否则执行步骤401。

413、控制K2打开，水泵开启。

414、判断K6是否检测到水流，若是，则执行步骤415；否则，继续执行步骤413。

415、判断T3检测温度是否小于等于45℃，若是，则执行步骤416；否则，执行步骤417。

416、热泵系统开启。

417、在T3＝TS(设定的温度)时，关闭热泵系统。

上述步骤的工作原理如下：水箱注满水后，K1、K2、K3、K4、K5均关闭，系统初次上电，K2打开，循环水泵开启30s后，热泵系统开启对冷水进行加热，并加热至系统退出温度，K2关闭。

当用户用水时，控制开关K1、K5打开，启动循环水泵，水流开关K6检测到水流时，热泵系统开启，T2检测水温。

若T2检测到的温度大于45℃时，循环水泵关闭，控制开关K5关闭，K4打开，第三出水口22出水，使用水箱优先向用户输出热水；这时通过控制开关K4的开度，使得第二出水口113的温度T3不低于40℃。随着用户用水的进行，当第三出水口22的温度T1-T3<1℃时，控制开关K1关闭，K3打开，第一出水口112出水，继续向用户输出热水，通过控制开关K4的开度，使得T3检测到的温度不低于45℃。

若T2检测到的温度小于等于45℃时，则控制开关K1关闭，K3打开，第一出水口112出水，向用户供热水，并通过控制开关K4的开度，使得T3检测到的温度不低于45℃。

当用户不用水时，且处于用电低峰期时，控制开关K1、K3、K4、K5关闭，K2打开，循环水泵开启30s后，若T3小于等于45℃，热泵系统开启对水箱里的水进行加热。当温度传感器T3检测到温度等于设定温度Ts＝55℃时，热泵系统及循环水泵停止工作，控制开关K2也关闭。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种整体式热泵热水器，其特征在于，包括：冷凝器、储水箱和控制器，所述冷凝器位于所述储水箱的下部，所述冷凝器包括冷水加热管道，所述冷水加热管道包括第一进水口、第一出水口和第二出水口，所述储水箱包括第二进水口和第三出水口，所述第一进水口与所述热泵热水器的冷水进入管道相连，所述第一出水口和所述第三出水口均与用户的用水口相连，所述第二出水口与所述第二进水口相连；

所述控制器，用于获取所述第二出水口和第三出水口的温度，并根据第二出水口和第三出水口的温度控制所述第一进水口、第一出水口和/或第三出水口的开启与关闭，以控制所述用水口的出水温度；所述冷水加热管道包括入水管道区、加热管道区和出水管道区；

所述第一进水口设置在所述入水管道区的一端且远离所述加热管道区的一侧，所述第二出水口设置在所述加热管道区且靠近所述出水管道区的一侧，所述第一出水口设置在所述出水管道区的一端；所述冷水加热管道还包括第一分支管道接口，所述第一分支管道接口设置在所述入水管道区的另一端且靠近所述加热管道区的一侧。

2.根据权利要求1所述的整体式热泵热水器，其特征在于，所述热泵热水器还包括：第一供水管道、第二供水管道、循环加热管道和回水管道，所述循环加热管道上还设置有第二分支管道接口，所述第一供水管道的一端与所述第三出水口相连，另一端与所述用水口相连，所述第一供水管道包括第三分支管道接口、第四分支管道接口和第五分支管道接口，所述循环加热管道的一端与所述第一分支管道接口相连，另一端与所述第三分支管道接口相连，所述回水管道的一端与所述第四分支管道接口相连，另一端与所述第二分支管道接口相连，所述第二供水管道的一端与所述第五分支管道接口相连，另一端与所述第一出水口相连。

3.根据权利要求2所述的整体式热泵热水器，其特征在于，所述热泵热水器还包括水泵，所述水泵与所述控制器相连，所述水泵设置在所述循环加热管道上且位于所述第一分支管道接口和所述第二分支管道接口之间。

4.根据权利要求2所述的整体式热泵热水器，其特征在于，在所述第一供水管道上且位于所述第三分支管道接口和所述第五分支管道接口之间设置有第一开关和第一温度传感器，在所述循环加热管道上且位于所述第三分支管道接口和第二分支管道接口之间设置有第二开关，在所述冷水加热管道上且位于所述第一出水口和所述第五分支管道接口之间设置有第三开关，在所述冷水加热管道上且位于所述第一进水口和所述第一分支管道接口之间设置第四开关，在所述回水管道上且位于所述第四分支管道接口和所述第二分支管道接口之间设置有第五开关和第二温度传感器，在所述冷水加热管道上且位于所述第二出水口处设置有第一水流检测开关和第三温度传感器，所述控制器与所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第一水流检测开关、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器相连。

5.根据权利要求1所述的整体式热泵热水器，其特征在于，所述热泵热水器还包括：设置在所述用水口的第二水流检测开关，所述第二水流检测开关与所述控制器相连。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的整体式热泵热水器，其特征在于，所述冷凝器还包括：绕设在所述冷水加热管道上的铜管。

7.一种基于权利要求1-6中任一项所述的整体式热泵热水器的出水温度控制方法，其特征在于，包括：

控制器在获取到第二水流检测开关发送的水流信号时，向第一开关、第五开关和水泵发送开启信号，并获取第一温度传感器采集的储水箱内的第一水温；

所述控制器在所述第一水温大于等于预设第一水温时，向所述第五开关和所述水泵发送关闭信号，向第四开关发送开启信号；

所述控制器获取第三温度传感器采集的第二水温，在所述第一水温和所述第二水温的差值小于等于预设温度或所述第一水温小于预设第一水温时，向所述第一开关发送关闭信号，同时向第三开关发送开启信号；

其中，所述第二水流检测开关设置在所述用水口，所述第二水流检测开关与所述控制器相连；

所述热泵热水器还包括：第一供水管道、第二供水管道、循环加热管道和回水管道，所述第一供水管道包括第三分支管道接口、第四分支管道接口和第五分支管道接口，所述循环加热管道上还设置有第二分支管道接口；

相对应的，

所述第一开关和第一温度传感器均设置在所述第一供水管道上且位于所述第三分支管道接口和所述第五分支管道接口之间；

所述第三开关设置在所述冷水加热管道上且位于所述第一出水口和所述第五分支管道接口之间；

所述第四开关设置在所述冷水加热管道上且位于所述第一进水口和所述第一分支管道接口之间；

所述第五开关设置在所述回水管道上且位于所述第四分支管道接口和所述第二分支管道接口之间；

所述水泵与所述控制器相连，所述水泵设置在所述循环加热管道上且位于所述第一分支管道接口和所述第二分支管道接口之间；

所述第三温度传感器设置在所述冷水加热管道上且位于所述第二出水口处设置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在热泵热水器上电后，所述控制器未获取到所述第二水流检测开关发送的水流信号时，向所述第一开关、第四开关、第三开关和第五开关发送关闭信号，同时向第二开关和所述水泵发送开启信号；

所述控制器在检测所述第二水温大于等于预设第二水温时，向第二开关和所述水泵发送关闭信号；

其中，所述第二开关设置在所述循环加热管道上且位于所述第三分支管道接口和第二分支管道接口之间。