CN105402895A - 空气源热泵热水器的智能节能控制方法 - Google Patents

空气源热泵热水器的智能节能控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种空气源热泵热水器的智能节能控制方法，其步骤为：热泵热水器通电，当选择节能模式时，设定用水高峰时间t1、热泵水箱的水温上限温度T3及水温下限温度T4；采集室外环境温度T1、热泵水箱的实际温度T2及供冷水温度T5；微处理器接收到室外环境温度T1和热泵水箱的实际温度T2并根据微处理器内置的室外环境温度-时间函数关系式，热泵热水器瞬时制热量与室外环境温度及热泵水箱的实际温度的关系式，以及所需热泵制热量计算公式，自动计算热泵热水器的最佳开启时间t2；控制方式可随时通过输入模块选择人工模式进行干预。其优点为：在不同季节，用户能根据用热量自动调整热泵水箱设定水温，在满足用户用热需求的情况下，尽可能降低供热水温度，从而提高热泵运行能效，实现节能。

Description

空气源热泵热水器的智能节能控制方法
技术领域
本发明涉及一种空气源热泵热水器的节能控制方法。
背景技术
空气源热泵热水器作为一种高效节能热水产品，广泛应用于生活及生产等多方面。特别是近几年来，在居民家庭中得到越来越广泛的应用。一般家庭使用的热泵热水器，用户操作简单，控制方法较简单。其控制方法是：用户设定使用温度后，热泵热水器始终处于待机状态，当热泵热水器水箱温度低于设定温度时，热泵热水器运行，当达到使用时，热泵热水器停止运行。在实际使用中，由于全天室外环境温度变化较大，热泵热水器在不同温度时间段的能效比相差较大，如昼夜温差在10℃时，热泵热水器在最高温度时间段运行时的能效比在最低温度时间段运行时的能效高30%左右。另一方面，目前用户选择热泵热水器主机及水箱是按满足冬季供热水需要来确定的，其水箱温度一般设定为55℃。在实际使用过程中，随着室外环境温度的升高，其供冷水温度也提高，因此需要的供热量下降，也就是说当供冷水温度较高时，热泵水箱设定温度可以降低一些，这样热泵运行的能效比可以提高，也即在同样供热量下可以节能。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种空气源热泵热水器智能节能控制方法，其可根据供冷水温度调整热泵热水器水箱的设定温度，并根据热泵水箱设定温度、水箱实际温度以及室外环境温度选择最佳开启时间段，使热泵热水器处于高效运行状态。
为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种空气源热泵热水器的智能节能控制方法，其特征在于步骤如下：
（a）当热泵热水器通电，用户通过输入模块进行人工模式和节能模式的选择；当选择节能模式时，设定用水高峰时间t1、热泵水箱的水温上限温度T3及热泵水箱的水温下限温度T4；
（b）对热泵热水器实时检测，通过温度采集器采集到室外环境温度T1、热泵水箱的实际温度T2及供冷水温度T5；
（c）微处理器根据供冷水温度T5自动调整热泵水箱的水温上限温度T3和热泵水箱的水温下限温度T4；
（d）微处理器接收到温度采集器采集到的室外环境温度T1和热泵水箱的实际温度T2并根据微处理器内置的室外环境温度-时间函数关系式（Ⅰ），热泵热水器瞬时制热量与室外环境温度及热泵水箱的实际温度T2的关系式（Ⅱ），以及所需热泵制热量计算公式（Ⅲ），自动计算热泵热水器的最佳开启时间t2；
（e）到达计算最佳开启时间t2时，微处理器输出运行信号，热泵热水器开始运行；
（f）当热泵水箱温度到达设定的水温上限温度T3时，热泵热水器停止运行；
（g）在停止运行后，由于热泵水箱自然散热或设定用水高峰时间前少量用水导致热泵水箱温度降低到热泵水箱设定的水温下限温度T4时，微处理器输出运行信号使热泵热水器自动开启，直至达到热泵水箱设定的温度上限温度T3；
（h）控制方式可随时通过输入模块选择人工模式进行干预，当选用人工模式后，控制系统采用开停控制方式，实时检测热泵水箱温度，当热泵水箱温度到达设定的水温上限温度T3时，热泵热水器停止运行，当热泵水箱温度降低到水温下限温度T4时，热泵热水器开启。
所述热泵水箱设定的水温上限温度T3和水温下限温度T4还可以通过建立与室外空气环境温度T1的关联式得到。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
（1）在不同季节，用户能根据用热量自动调整热泵水箱设定水温，在满足用户用热需求的情况下，尽可能降低供热水温度，从而提高热泵运行能效，实现节能。
（2）热泵热水器能根据设定水温和用水时间，自动计算最佳运行时间段并自动启动，使热泵热水器在全天能效最高的时间段运行，节能效果更佳。
附图说明
图1是本发明的控制原理框图；
图2是本发明的室外环境温度-时间关系图；
图3是本发明的热泵热水器热量与室外环境温度、水箱实际温度的关系图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1至3所示，其是一种空气源热泵热水器的智能节能控制方法，其步骤如下：
（a）当热泵热水器通电，用户通过输入模块4进行人工模式和节能模式的选择；当选择节能模式后，设定用水高峰时间t1（在节能模式中t1为16:00-24:00内的某一时刻）、热泵水箱的水温上限温度T3及热泵水箱的水温下限温度T4；
（b）对热泵热水器3实时检测，通过温度采集器1采集到室外环境温度T1、热泵水箱的实际温度T2及供冷水温度T5；
（c）微处理器2根据供冷水温度T5自动调整热泵水箱的水温上限温度T3和热泵水箱的水温下限温度T4；设定水温上限温度T3和水温下限温度T4计算方法如下：
根据前一天工作日供冷水温度平均值作为当日供冷水温度T5计算值,前一天工作日供冷水温度T5平均值可以取每次供冷水超过3min的多次供冷水的平均温度；
，当T5≤15℃，T3=55℃；T5>30℃,T3=45℃；
T4=T3-2℃。
（d）微处理器2接收到温度采集器1采集到的室外环境温度T1和热泵水箱的实际温度T2并根据微处理器2内置的室外环境温度-时间函数关系式Ⅰ，热泵热水器瞬时制热量与室外环境温度及热泵水箱的实际温度的关系式Ⅱ，以及所需热泵制热量计算公式Ⅲ，自动计算热泵热水器3的最佳开启时间t2；
（e）到达计算最佳开启时间t2时，微处理器2输出运行信号，热泵热水器3开始运行；
（f）当热泵水箱温度到达设定的水温上限温度T3时，热泵热水器3停止运行；
（g）在停止运行后，由于热泵水箱自然散热或设定用水高峰时间前少量用水导致热泵水箱温度降低到热泵水箱设定的水温下限温度T4时，微处理器2输出运行信号使热泵热水器3自动开启，直至达到热泵水箱设定的温度上限温度T3；
（h）控制方式可随时通过输入模块4选择人工模式进行干预，当选用人工模式后，控制系统采用开停控制方式，实时检测热泵水箱温度，当热泵水箱温度到达设定的水温上限温度T3时，热泵热水器停止运行，当热泵水箱温度降低到水温下限温度T4时，热泵热水器3开启。
如图2所示，其是室外环境温度-时间关系图，因不同地区、不同季节全天室外气温相差较大，根据全年气象数据，采取如下的简化办法并得到室外环境温度-时间函数关系式Ⅰ：
（1）13:00为全天室外气温最高点；
（2）热泵热水器3工作最长时间段在10:00-16:00；
（3）每天10:00-16:00时间段内室外气温温差为3℃；
（4）对10:00-16:00时间段内室外气温进行拟合，得出与初始温度有关的室外环境温度-时间函数关系式Ⅰ，只要热泵热水器检测到10:00时室外环境初始温度，就可以得到10:00-16:00瞬时温度。
如图3所示，其是一种热泵热水器瞬时制热量与室外环境温度及水箱实际温度的关系图，是通过具体某一型号的热泵热水器变工况实验得出，并以此得到具体某一型号热泵热水器瞬时制热量与室外环境温度及热泵水箱的实际温度的关系式Ⅱ。
所需热泵制热量计算公式Ⅲ可以表述为Q=cm(T3-T2),热泵制热量计算公式Ⅲ中：c为水的比热，m为水箱内水的质量。
所述热泵水箱的水温上限温度T3和水温下限温度T4还可以通过建立与室外空气环境温度T1的关联式得到。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换及变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种空气源热泵热水器的智能节能控制方法，其特征在于步骤如下：
（a）当热泵热水器（3）通电，用户通过输入模块（4）进行人工模式和节能模式的选择；当选择节能模式时，设定用水高峰时间t1、热泵水箱的水温上限温度T3及热泵水箱的水温下限温度T4；
（b）对热泵热水器（3）实时检测，通过温度采集器（1）采集到室外环境温度T1、热泵水箱的实际温度T2及供冷水温度T5；
（c）微处理器（2）根据供冷水温度T5自动调整热泵水箱的水温上限温度T3和热泵水箱的水温下限温度T4；
（d）微处理器（2）接收到温度采集器（1）采集到的室外环境温度T1和热泵水箱的实际温度T2并根据微处理器（2）内置的室外环境温度-时间函数关系式（Ⅰ），热泵热水器瞬时制热量与室外环境温度及热泵水箱的实际温度的关系式（Ⅱ），以及所需热泵制热量计算公式（Ⅲ），自动计算热泵热水器（3）的最佳开启时间t2；
（e）到达计算最佳开启时间t2时，微处理器（2）输出运行信号，热泵热水器（3）开始运行；
（f）当热泵水箱温度到达设定的水温上限温度T3时，热泵热水器（3）停止运行；
（g）在停止运行后，由于热泵水箱自然散热或设定用水高峰时间前少量用水导致热泵水箱温度降低到热泵水箱设定的水温下限温度T4时，微处理器（2）输出运行信号使热泵热水器（3）自动开启，直至达到热泵水箱设定的温度上限温度T3；
（h）控制方式可随时通过输入模块（4）选择人工模式进行干预，当选用人工模式后，控制系统采用开停控制方式，实时检测热泵水箱温度，当热泵水箱温度到达设定的水温上限温度T3时，热泵热水器（3）停止运行，当热泵水箱温度降低到水温下限温度T4时，热泵热水器（3）开启。
2.根据权利要求1所述的空气源热泵热水器的智能节能控制方法，其特征在于所述热泵水箱设定的水温上限温度T3和水温下限温度T4还可以通过建立与室外空气环境温度T1的关联式得到。
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Denomination of invention: Intelligent energy saving control method of air source heat pump water heater

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Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Heshan sub branch

Pledgor: GUANGDONG LUCKINGSTAR NEW ENERGY CO.,LTD.

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