CN105627571B - 一种热泵热水器电子膨胀阀控制方法及热泵热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热泵热水器电子膨胀阀控制方法及热泵热水器，涉及热水器技术领域，为解决现有热泵热水器工作状态变化较大时电子膨胀阀无法快速进入最佳工作状态的问题而设计。该热泵热水器电子膨胀阀控制方法为在所述热泵热水器开机后、化霜过程结束后或水箱水温变化率超过水温变化率预定值时，根据当前检测的环境温度以及水箱水温计算出电子膨胀阀的步数值P，电子膨胀阀在一预设时间段内按照计算出的所述步数值P工作。本发明提供的电子膨胀阀控制方法通过计算得到与电子膨胀阀最佳工作状态较为接近的步数值，消除了电子膨胀阀因工作状态的改变导致的延迟，使得热泵系统能够快速恢复到稳定状态，大大提高了热泵系统的制热效率。

Description

一种热泵热水器电子膨胀阀控制方法及热泵热水器
技术领域
本发明涉及热水器技术领域，尤其涉及一种热泵热水器电子膨胀阀控制方法及采用该控制方法的热泵热水器。
背景技术
为了提高能源利用效率，采用热泵装置提供生活热水越来越受到重视。现有的热泵热水器在制热运行时，普遍采用PID调节(Proportional Integral Derivativecontrol)方式来控制电子膨胀阀的开度，即根据目标过热度和实际过热度的差值来确定电子膨胀阀每次动作的阀步。
上述控制方法在热泵热水器常规运行时可以满足其需求，但当热泵热水器的工作状态变化比较大时，如刚开机时、化霜结束后或者水箱水温变化率很大时，上述的控制方法使得电子膨胀阀产生很大的延迟而无法快速的进入最佳工作状态，系统恢复温度需要花费比较长的时间，从而影响系统能力的发挥，进而影响热泵热水器的制热效果。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种能够使得热泵系统快速进入稳定运行状态的热泵热水器电子膨胀阀控制方法。
本发明的再一个目的是提出一种能够使得热泵系统快速进入稳定运行状态的热泵热水器。
为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：
一种热泵热水器电子膨胀阀控制方法，所述控制方法包括，在所述热泵热水器开机后、化霜过程结束后或水箱水温变化率超过水温变化率预定值时，根据当前检测的环境温度以及水箱水温计算出电子膨胀阀的步数值P，电子膨胀阀在一预设时间段内按照计算出的所述步数值P工作。
优选的，计算电子膨胀阀步数值P的方法为：
其中，Te-当前检测的环境温度，℃；
Tw-当前检测的水箱水温度，℃；
ΔP-低温工况电子膨胀阀调节跨度，B；
Pmin-机组电子膨胀阀调节的下限步数，B；
Pmax-机组电子膨胀阀调节的上限步数，B；
Temin-机组热泵运行的下限环境温度，℃；
Temax-机组热泵运行的上限环境温度，℃；
Twmin-机组热泵制热水的最低水温，℃；
Twmax-机组热泵制热水的最高水温，℃。
优选的，所述预设时间段为2至4min。
优选的，所述水温变化率预定值为2至4℃/min。
优选的，当所述预设时间段过后，按常规的自动控制方法调节所述电子膨胀阀。
另一方面，本发明采用以下技术方案：
一种采用上述电子膨胀阀控制方法的热泵热水器，包括热泵系统和控制器，所述控制器与所述热泵系统的电子膨胀阀连接，还包括分别与所述控制器连接的用于检测环境温度的第一温度传感器和用于检测水箱水温的第二温度传感器。
本发明的有益效果为：
本发明提供的热泵热水器电子膨胀阀控制方法在热泵热水器开机后、化霜过程结束后或水箱水温变化率过高时，根据当前检测的环境温度以及水箱水温计算出电子膨胀阀的步数值，并控制电子膨胀阀在一预设时间内按计算出的步数值工作，通过计算得到与电子膨胀阀最佳工作状态较为接近的步数值，消除了电子膨胀阀因工作状态的改变导致的延迟，使得热泵系统能够快速恢复到稳定状态，大大提高了热泵系统的制热效率。
本发明提供的热泵热水器由于采用了上述的电子膨胀阀控制方法，即使在工作状态变化比较大的情况下也能够快速进入稳定运行状态，性能稳定，制热效率高。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的热泵热水器的结构示意图。
图中，1、水箱；2、控制器；3、压缩机；4、四通换向阀；5、室内换热器；6、电子膨胀阀；7、室外换热器；8、第一温度传感器；9、第二温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一：
本实施例提供了一种热泵热水器，如图1所示，其包括热泵系统、水箱1和控制器2，热泵系统包括依次通过管路连接的压缩机3、四通换向阀4、绕于水箱1内壁上的室内换热器5、电子膨胀阀6和室外换热器7，控制器2分别与四通换向阀4和电子膨胀阀6连接。水箱1内设置有用于检测水箱1水温的第二温度传感器9，第二温度传感器9与控制器2连接。另外，控制器2还连接有用于检测环境温度的第一温度传感器8。
当运行加热程序时，压缩机3将冷媒压缩成高温高压的气体，气态冷媒经管路流入绕于水箱内壁上的室内换热器5，对水箱1内的水加热，同时冷媒由高温高压气体变为低温高压的液体，低温高压的液体冷媒经电子膨胀阀6节流后变为低温低压的液体进入室外换热器7，液态冷媒在室外换热器7内蒸发变成气态后流回压缩机3内。
当运行除霜程序时，控制器2控制四通换向阀4换向，冷媒首先进室外换热器7进行除霜，然后再经室内换热器5流回压缩机3。
当工作状态发生的变化较大时，如热泵热水器刚刚开机启动后、化霜过程结束后或者水箱水温变化率过高时，电子膨胀阀6的工作状态会产生延迟。为了改善这一现象，本实施例还提出了一种电子膨胀阀的控制方法，在热泵热水器开机后、化霜过程结束后或水箱水温变化率超过水温变化率预定值时，控制器2接收第一温度传感器8当前检测的环境温度以及第二温度传感器9当前检测的水箱水温度，并根据两个温度值按以下公式进行计算，获得电子膨胀阀6的步数值P：
其中，Te-当前检测的环境温度，℃；
Tw-当前检测的水箱水温度，℃；
ΔP-低温工况电子膨胀阀调节跨度，B；
Pmin-机组电子膨胀阀调节的下限步数，B；
Pmax-机组电子膨胀阀调节的上限步数，B；
Temin-机组热泵运行的下限环境温度，℃；
Temax-机组热泵运行的上限环境温度，℃；
Twmin-机组热泵制热水的最低水温，℃；
Twmax-机组热泵制热水的最高水温，℃。
其中，上述的参数除Te和Tw为检测的值以外，其他的参数均为已知的，是由电子膨胀阀6本身的性质决定的，在其产品说明中均可获得并预置在控制器2中；水温变化率预定值优选为3℃/min，即当水箱内的水温每分钟升高或降低的温度超过3℃/min时，控制器控制根据当前检测的环境温度以及当前检测的水箱水温度来计算电子膨胀阀6的步数值P。
控制器2控制电子膨胀阀6在一预设时间段内按照计算出的步数值P工作，使得电子膨胀阀6的步进电机在运行P步后保持当前开度至预设时间段结束；预设时间段过后，控制器2再按照常规的自动控制方法调节电子膨胀阀6的开度。于本实施例中，预设时间段为3min。
本实施例提供的电子膨胀阀控制方法能够通过计算得到与电子膨胀阀6最佳工作状态较为接近的步数值，消除了电子膨胀阀6因工作状态的改变导致的延迟，使得热泵系统能够快速恢复到稳定状态，大大提高了热泵系统的制热效率。而本实施例提供的热泵热水器由于采用了上述的电子膨胀阀控制方法，即使在工作状态变化比较大的情况下也能够快速进入稳定运行状态，性能稳定，制热效率高。
预设时间段不局限于3min，可根据电子膨胀阀的性能以及热泵热水器的性能确定，优选范围为2至4min；水温变化率预定值不局限于3℃/min，可根据具体需求进行设置，优选范围为2至4℃/min。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种热泵热水器电子膨胀阀控制方法，其特征在于：所述控制方法包括，在所述热泵热水器水箱水温变化率超过水温变化率预定值时，根据当前检测的环境温度以及水箱水温计算出电子膨胀阀(6)的步数值P，电子膨胀阀(6)在一预设时间段内按照计算出的所述步数值P工作；
当所述预设时间段过后，按常规的自动控制方法调节所述电子膨胀阀(6)；
计算电子膨胀阀(6)步数值P的方法为：
其中，Te-当前检测的环境温度，℃；
Tw-当前检测的水箱水温度，℃；
ΔP-低温工况电子膨胀阀调节跨度，B；
Pmin-机组电子膨胀阀调节的下限步数，B；
Pmax-机组电子膨胀阀调节的上限步数，B；
Temin-机组热泵运行的下限环境温度，℃；
Temax-机组热泵运行的上限环境温度，℃；
Twmin-机组热泵制热水的最低水温，℃；
Twmax-机组热泵制热水的最高水温，℃；
所述水温变化率预定值为2至4℃/min。
2.根据权利要求1所述的一种热泵热水器电子膨胀阀控制方法，其特征在于：所述预设时间段为2至4min。
3.一种采用如权利要求1或2所述电子膨胀阀控制方法的热泵热水器，包括热泵系统和控制器(2)，所述控制器(2)与所述热泵系统的电子膨胀阀(6)连接，其特征在于：还包括分别与所述控制器(2)连接的用于检测环境温度的第一温度传感器(8)和用于检测水箱水温的第二温度传感器(9)。
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