CN105890165B - 热水机系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热水机系统，包括压缩机、四通阀、水侧换热器、室外翅片换热器、气液分离器、节流部件、辅助蒸发冷凝区、辅助冷凝过冷区、第一开关阀、第二开关阀、第一单向阀和第二单向阀。本发明还公开了一种热水机系统的控制方法。本发明实现了有效地提高低温环境下空气能热水机系统的制热稳定性和制热量，降低空气能热水机系统在高温环境或高冷凝压力环境下压缩机机组的故障率。

Description

热水机系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及热水机技术领域，特别涉及一种热水机系统及其控制方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，热水机成为生活中普通的家用电器，但随着常规热水机制热水方式对环境资源的严重影响，促使空气能热水机的使用越来越广泛。但当空气能热水机需要运行在低温环境中时，室外翅片换热器的结霜及化霜不良会加大压缩机机组制热量的衰减率，影响制热效果。同时由于现有压缩机技术和制冷剂的物理特性，当环境温度大于35℃时，蒸发温度的上升也会促使系统冷凝压力的增大，容易造成压缩机机组高温保护，影响热水机系统运行。因此，低温环境下机提高组制热稳定性和制热量，高温环境或系统高冷凝压力下避免机组故障是当前空气能热水机系统急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种热水机系统及其控制方法，旨在提高低温环境下空气能热水机系统的制热稳定性和制热量，降低空气能热水机系统在高温环境或高冷凝压力环境下压缩机机组的故障率。

为了实现上述目的，本发明提供一种热水机系统，该热水机系统包括压缩机、四通阀、水侧换热器、室外翅片换热器、气液分离器和节流部件，所述压缩机的排气口与所述四通阀的第一阀口连接，所述四通阀的第二阀口与所述水侧换热器的入口连接，所述四通阀的第三阀口与所述室外翅片换热器连接，所述四通阀的第四阀口与所述气液分离器的入口连接，所述气液分离器的出口与所述压缩机的回气口连接，其特征在于，所述热水机系统还包括辅助蒸发冷凝区、辅助冷凝过冷区、第一开关阀、第二开关阀、第一单向阀和第二单向阀；其中，

所述辅助蒸发冷凝区与所述辅助冷凝过冷区依次设置于所述室外翅片换热器的底部；

所述水侧换热器的出口有两路连接，一路通过所述第一开关阀与所述辅助蒸发冷凝区的入口连接，另一路与所述辅助冷凝过冷区的入口连接；

所述辅助冷凝过冷区的出口有两路连接，一路通过所述节流部件、所述第一单向阀与所述辅助蒸发冷凝区的入口连接，另一路通过所述节流部件与所述室外翅片换热器连接；

所述辅助蒸发冷凝区的出口有两路连接，一路通过所述第二单向阀、所述节流部件与所述室外翅片换热器连接，另一路通过所述第二开关阀与所述四通阀的第三阀口连接。

优选地，所述热水机系统还包括环境检测装置，用于检测所述热水机系统的运行环境是否满足预置条件。

优选地，所述环境检测装置包括高压压力传感器和/或室外温度传感器，所述高压压力传感器设置于所述压缩机的排气口与所述四通阀的第一阀口的连接之间，所述室外温度传感器设置于所述室外翅片换热器的外部。

优选地，所述节流部件为电子膨胀阀。

优选地，所述第一开关阀与所述第二开关阀均为电磁阀。

优选地，所述辅助蒸发冷凝区与所述辅助冷凝过冷区分别为预置的换热流路。

本发明还提供一种热水机系统的控制方法，该方法包括：

当所述热水机系统的运行环境满足第一预设条件时，控制所述第一开关阀关闭，控制所述第二开关阀打开；

当所述热水机系统的运行环境满足第二预设条件时，控制所述第一开关阀打开，控制所述第二开关阀关闭。

优选地，所述热水机系统的运行环境满足第一预设条件包括：

所述高压压力传感器检测到的压力值小于第一压力值且所述室外温度传感器检测到的温度值小于或等于第一温度值。

优选地，所述热水机系统的运行环境满足第二预设条件包括：

所述高压压力传感器检测到的压力值大于或等于所述第一压力值。

优选地，所述热水机系统的运行环境满足第二预设条件包括：

所述室外温度传感器检测到的温度值大于所述第一温度值。

本发明提出的热水机系统及其控制方法，当热水机系统第一开关阀关闭，第二开关阀打开时，以使从所述水侧换热器流出的制冷剂先经过所述辅助冷凝过冷区放热，然后流经所述节流部件，从所述节流部件流出的分为两路一路直接流入所述室外翅片换热器，另一路流入所述辅助蒸发冷凝区吸热提高系统蒸发温度，通过高温高压的液态制冷剂经过辅助冷凝过冷区放热可以降低室外机的结霜，并且通过流入辅助蒸发冷凝区吸热的制冷剂可以提高系统蒸发温度，从而提高低温下热水机系统的稳定性和机组的制热量；当热水机系统第一开关阀打开，第二开关阀关闭时，以使从水侧换热器流出的冷媒制冷剂分别进入所述辅助冷凝过冷区与所述辅助蒸发冷凝区放热，降低系统冷凝温度，从而降低系统冷凝压力，使得在高温环境或高冷凝压力下热水机系统的压缩机机组的故障率降低。

附图说明

图1为本发明热水机系统第一实施例的结构示意图；

图2为图1所示热水机系统中当第一开关阀关闭，第二电磁阀打开时制冷剂的流向示意图；

图3为图1所示热水机系统中当第一开关阀打开，第二电磁阀关闭时制冷剂的流向示意图。

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

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。

本发明提供一种热水机系统，参照图1，图1为本发明热水机系统第一实施例的结构示意图。

在本实施例中，该热水机系统包括压缩机1、四通阀2、水侧换热器3、室外翅片换热器4、气液分离器5、节流部件6、辅助蒸发冷凝区I、辅助冷凝过冷区II、第一开关阀7、第二开关阀8、第一单向阀9、第二单向阀10。

压缩机1的排气口101与四通阀2的第一阀口A连接，四通阀2的第二阀口B与水侧换热器3的入口连接，四通阀2的第三阀口C与室外翅片换热器4连接，四通阀2的第四阀口D与气液分离器5的入口连接，气液分离器5的出口连接压缩机1的回气口102；

水侧换热器3的出口有两路连接，一路通过第一开关阀7与辅助蒸发冷凝区I的入口连接，另一路与辅助冷凝过冷区II的入口连接；

辅助冷凝过冷区II的出口有两路连接，一路通过节流部件6、第一单向阀9与辅助蒸发冷凝区I的入口连接，另一路通过节流部件6与室外翅片换热器4连接；

辅助蒸发冷凝区I的出口有两路连接，一路通过第二单向阀10、节流部件6与室外翅片换热器4连接，另一路通过第二开关阀8与四通阀的第三阀口C连接。

本实施例中，基于上述描述的热水器系统的连接结构，当第一开关阀7关闭，第二开关阀8打开时，热水机系统中制冷剂的流向如图2所示，具体如下：制冷剂通过压缩机1的排气口101通过四通阀的第一阀口A，此时四通阀的A和B导通，制冷剂进入水侧换热器3的入口，制冷剂在水侧换热器3放热，将热量传递给待加热的水，然后经过水侧换热器3冷凝散热后变成高压液体混合物流出，进入辅助冷凝过冷区II，使高压液态混合物具备一定的过冷度，然后流经节流部件6变成低压气液混合物，此时低压气液混合物分为两路，一路进入室外翅片换热器4进行吸热，一部分进入辅助蒸发冷凝区I吸收，从室外翅片换热器4流出的制冷剂和从辅助蒸发冷凝区I流出的制冷剂合流成低压气态制冷剂进入四通阀2的第三阀口C，再从四通阀的第四阀口D流出进入气液分离器5，最后从气液分离器5流出进入压缩机1的回气口102。如此往复循环，实现持续制热水的过程。

本实施例中，基于上述描述的热水器系统的连接结构，当第一开关阀7打开，第二开关阀8关闭时，热水机系统中制冷剂的流向如图3所示，具体如下：压缩机1将高温高压制冷剂通过排气口101流出通过四通阀的A，此时四通阀断电，四通阀的第一阀口A和第二阀口B导通，制冷剂进入水侧换热器3，经过水侧换热器3冷凝散热后变成高压液体混合物流出后，此时制冷剂一分为二，一部分进入辅助冷凝过冷区II放热降温，一部分进入辅助冷凝蒸发区I放热降温，从辅助冷凝过冷区II放热降温后的制冷剂与从辅助冷凝蒸发区I放热降温后的制冷剂汇合后经过节流部件6流入室外翅片换热器4吸收热量，最后从室外翅片换热器4吸热后变成低温压气态制冷剂，进入四通阀2的第三阀口C，然后从四通阀2的第四阀口D流出进入气液分离器5，最后从气液分流器5流出进入压缩机1的回气口102。如此往复循环，实现持续制热水的过程。

其中，当第一开关阀关闭时，第二开关阀打开，当第一开关阀打开时，第二开关阀关闭，两个开关阀始终处于一个打开，另一个关闭的状态。

本实施例提供的方案，通过将辅助蒸发冷凝区I和辅助冷凝过冷区II依次设置于室外翅片换热器4的下方，同时设置第一开关阀7、第二开关阀8、第一单向阀9、第二单向阀10。使得当第一开关阀7关闭，第二开关阀8打开时，从水侧换热器3流出的制冷剂先经过辅助冷凝过冷区II放热，由于II区设置于室外翅片换热器4的底部，因此可以避免室外翅片换热器4结霜，保证机组制热的稳定性。其次，制冷剂从II区流入后，除了进入室外翅片换热器4吸热以外，还会进入辅助蒸发冷凝区I吸热，因此相当于增加了蒸发器面积，提高机组的制热量。当第一开关阀7打开，第二开关阀8关闭时，从水侧换热器3流出的制冷剂分别经过辅助冷凝过冷区II和辅助蒸发冷凝区I放热，相当于增加了冷凝器，因此可以降低系统冷凝温度从而降低系统冷凝压力，有利于提高机组的稳定性，避免机组故障。

基于本发明热水机系统第一实施例，在本实施例中，所述热水机系统还包括环境检测装置，用于检测热水机系统的运行环境是否满足预置条件；

其中，如图2所示，环境检测装置可以包括高压压力传感器11和/或室外温度传感器12，高压压力传感器11设置于所述压缩机的排气口101与所述四通阀2的第一阀口A的连接之间，室外温度传感器12设置于室外翅片换热器4的外部；

其中，热水机系统的节流部件6可以为电子膨胀阀；

其中，第一开关阀7与第二开关阀8可以均为电磁阀；

其中，辅助蒸发冷凝区I与辅助冷凝过冷区II分别为预置的换热流路。

本实施例中，当环境检测装置包括高压压力传感器11和/或室外温度传感器12时，其设置如图2所示，高压压力传感器11设置于所述压缩机的排气口101与所述四通阀2的第一阀口A的连接之间，室外温度传感器12设置于室外翅片换热器4的外部。

上述辅助蒸发冷凝区I与辅助冷凝过冷区II分别为预置的换热流路，例如可以为铜管的流路。该换热流路的路数可以根据实际需要进行设置，在此不做限制。

当所述热水机系统的第一开关阀7关闭，第二开关阀8打开或第一开关阀7打开，第二开关阀8关闭时，系统中制冷剂的流向已在热水机系统第一实施例中进行描述，这里不再赘述。

本实施例提供的方案，通过在热水机系统内部设置环境检测装置，使热水机系统在运行过程中自动检测热水机系统的运行环境，从而能够使热水机系统自动控制第一开关阀的关闭，第二开关阀的打开，或者第一开关阀的打开，第二开关阀的关闭，从而保证机组制热的稳定性，避免机组故障。

本发明还提供一种热水机的控制方法，在热水机的控制方法第一实施例中，本发明提出的热水机的控制方法包括：

当所述热水机系统的运行环境满足第一预设条件时，控制所述第一开关阀关闭，控制所述第二开关阀打开；

当所述热水机系统的运行环境满足第二预设条件时，控制所述第一开关阀打开，控制所述第二开关阀关闭。

在本实施例中，根据热水机系统的运行环境是否满足第一预设条件或第二预设条件来控制第一开关阀的关闭或打开，具体可以根据需要设置第一预设条件和第二预设条件的判断方法。具体的第一预设条件为热水机系统运行环境满足常温或低温环境的情况，第二预设条件为热水机系统运行环境满足高温及高冷凝温度的情况。

当热水机系统的运行环境满足第一预设条件时，控制第一开关阀关闭，控制第二开关阀打开，在这里控制指令可以由用户通过遥控器或物理按键触发向热水机系统发送指令，也可以通过热水机系统内部运行时的检测来发送指令控制第一开关阀关闭，控制第二开关阀打开。

当第一开关阀关闭时，第二开关阀打开，当第一开关阀打开时，第二开关阀关闭，两个开关阀始终处于一个打开，另一个关闭的状态。

本实施例中，当第一开关阀7关闭，第二开关阀8打开时，热水机系统中制冷剂的流向如图2所示，具体如下：制冷剂通过压缩机1的排气口101通过四通阀的第一阀口A，此时四通阀的A和B导通，制冷剂进入水侧换热器3的入口，制冷剂在水侧换热器3放热，将热量传递给待加热的水，然后经过水侧换热器3冷凝散热后变成高压液体混合物流出，进入辅助冷凝过冷区II，使高压液态混合物具备一定的过冷度，然后流经节流部件6变成低压气液混合物，此时低压气液混合物分为两路，一路进入室外翅片换热器4进行吸热，一部分进入辅助蒸发冷凝区I吸收，从室外翅片换热器4流出的制冷剂和从辅助蒸发冷凝区I流出的制冷剂合流成低压气态制冷剂进入四通阀2的第三阀口C，再从四通阀的第四阀口D流出进入气液分离器5，最后从气液分离器5流出进入压缩机1的回气口102。如此往复循环，实现持续制热水的过程。

本实施例中，当第一开关阀7打开，第二开关阀8关闭时，热水机系统中制冷剂的流向如图3所示，具体如下：压缩机1将高温高压制冷剂通过排气口101流出通过四通阀的A，此时四通阀断电，四通阀的第一阀口A和第二阀口B导通，制冷剂进入水侧换热器3，经过水侧换热器3冷凝散热后变成高压液体混合物流出后，此时制冷剂一分为二，一部分进入辅助冷凝过冷区II放热降温，一部分进入辅助冷凝蒸发区I放热降温，从辅助冷凝过冷区II放热降温后的制冷剂与从辅助冷凝蒸发区I放热降温后的制冷剂汇合后经过节流部件6流入室外翅片换热器4吸收热量，最后从室外翅片换热器4吸热后变成低温压气态制冷剂，进入四通阀2的第三阀口C，然后从四通阀2的第四阀口D流出进入气液分离器5，最后从气液分流器5流出进入压缩机1的回气口102。如此往复循环，实现持续制热水的过程。

本实施例提供的方案，通过控制第一开关阀关闭，控制第二开关阀打开，使从水侧换热器流出的制冷剂先经过辅助冷凝过冷区放热，由于辅助冷凝过冷区设置于室外翅片换热器的底部，因此可以避免室外翅片换热器结霜，保证机组制热的稳定性。其次，制冷剂从辅助冷凝过冷区流入后，除了进入室外翅片换热器吸热以外，还会进入辅助蒸发冷凝区吸热，因此相当于增加了蒸发器面积，提高机组的制热量。通过控制第一开关阀打开，第二开关阀关闭，使从水侧换热器流出的制冷剂分别经过辅助冷凝过冷区和辅助蒸发冷凝区放热，相当于增加了冷凝器，因此可以降低系统冷凝温度从而降低系统冷凝压力，有利于提高机组的稳定性，避免机组故障。

基于本发明热水机的控制方法第一实施例，提出本发明热水机的控制方法第二实施例，在本实施例中，所述热水机系统的运行环境满足第一预设条件包括：

所述高压压力传感器检测到的压力值小于第一压力值且所述室外温度传感器检测到的温度值小于或等于第一温度值。

本实施例中，室外温度传感器设置于室外翅片的外部，目的是为了检测室外温度，上述第一温度值可以根据需要进行设定，当热水器环境温度过低时，可能造成室外翅片换热器结霜从而导致制热效率降低，因此本方案中设置室外翅片换热器对室外温度进行自动检测。高压压力传感器设置于压缩机的排气口与所述四通阀的第一阀口的连接之间，用于检测压缩机排口的冷凝压力，热水机系统的冷凝压力就是压缩机排气口的冷凝压力。

当高压压力传感器过大时，优先开启第一开关阀，因此当高压压力传感器检测到的压力值小于第一压力值时且室外温度传感器检测到的温度值小于或等于第一温度值时，才控制第一开关阀关闭，第二开关阀打开，具体第一压力值的大小可以根据需要进行设定。当第一开关阀关闭，第二开关阀打开时，热水机系统内制冷剂的流向已在热水机系统的控制方法第一实施例中做了描述，这里不再赘述。

本实施例提供的方案，当高压压力传感器检测到的压力值小于第一压力值且所述室外温度传感器检测到的温度值小于或等于第一温度值，热水机系统的运行环境满足第一预设条件，此时控制第一开关阀关闭，第二开关阀打开，使从水侧换热器流出的制冷剂先经过辅助冷凝过冷区放热，由于辅助冷凝过冷区设置于室外翅片换热器的底部，因此可以避免室外翅片换热器结霜，保证机组制热的稳定性。其次，制冷剂从辅助冷凝过冷区流入后，除了进入室外翅片换热器吸热以外，还会进入辅助蒸发冷凝区吸热，因此相当于增加了蒸发器面积，提高机组的制热量。

基于本发明热水机的控制方法第二实施例，提出本发明热水机的控制方法第三实施例，在本实施例中，所述热水机系统的运行环境满足第二预设条件包括：

所述高压压力传感器检测到的压力值大于或等于所述第一压力值。

本实施例中，高压压力传感器用于检测压力值，具体地，是用于检测压缩机排口的冷凝压力，热水机系统的冷凝压力就是压缩机排气口的冷凝压力，上述第一压力值可以根据需要进行设定。当高压压力传感器过大时，优先开启第一开关阀，即只要高压压力传感器大于第一压力值，就控制第一开关阀打开，第二开关阀关闭。

当高压压力传感器检测到的压力值大于第一压力值时，表明此时热水机系统的冷凝压力过大，可能引起机组故障，此时控制第一开关阀打开，第二开关阀关闭。当第一开关阀打开，第二开关阀关闭时，热水机系统内制冷剂的流向已在热水机系统的控制方法第一实施例中做了描述，这里不再赘述。

本实施例提供的方案，通过在热水机系统内部设置高压压力传感器，使热水机系统在运行过程中自动检测热水机系统的冷凝压力，从而能够使热水机系统自动控制通过控制第一开关阀打开，第二开关阀关闭，使从水侧换热器流出的制冷剂分别经过辅助冷凝过冷区和辅助蒸发冷凝区放热，相当于增加了冷凝器，因此可以降低系统冷凝温度从而降低系统冷凝压力，有利于提高机组的稳定性，避免机组故障。

基于本发明热水机的控制方法第二实施例，提出本发明热水机的控制方法第四实施例，在本实施例中，所述热水机系统的运行环境满足第二预设条件包括：

所述室外温度传感器检测到的温度值大于所述第一温度值。

本实施例中，室外温度传感器设置于室外翅片的外部，目的是为了检测室外温度，上述第一温度值可以根据需要进行设定，当热水器环境温度过高时，可能造成增加系统的冷凝压力从而使得造成机组的高压保护，因此本方案中设置室外温度传感器对室外温度进行自动检测。

当室外温度传感器检测到温度值大于第一温度时，控制第一开关阀打开，第二开关阀关闭。当第一开关阀打开，第二开关阀关闭时，热水机系统内制冷剂的流向已在热水机系统的控制方法第一实施例中做了描述，这里不再赘述。

结合上述说明，可以理解，当检测到的室外温度大于第一温度时，控制第一开关阀打开，第二开关阀关闭。当检测到的室外温度小于第一温度时，若高压压力传感器检测到的压力值大于等于第一压力，控制第一开关阀打开，第二开关阀关闭。只有当检测到的室外温度小于第一温度且高压压力传感器检测到的压力值小于第一压力时，才控制第一开关阀关闭，第二开关阀打开。使得在热水机运行过程中，始终保持一个开关阀打开，另一个开关阀关闭，且第一开关阀打开的条件始终优先于第二开关阀，即只要满足第一开关阀打开的条件，第二电磁阀就关闭。

本实施例提供的方案，通过在热水机系统内部设置室外温度传感器检测，使热水机系统在运行过程中自动检测热水机系统的冷凝压力，从而能够使热水机系统自动控制通过控制第一开关阀打开，第二开关阀关闭，使从水侧换热器流出的制冷剂分别经过辅助冷凝过冷区和辅助蒸发冷凝区放热，相当于增加了冷凝器，因此可以降低系统冷凝温度从而降低系统冷凝压力，有利于提高机组的稳定性，避免机组故障。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或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)

1.一种热水机系统，包括压缩机、四通阀、水侧换热器、室外翅片换热器和气液分离器，所述压缩机的排气口与所述四通阀的第一阀口连接，所述四通阀的第二阀口与所述水侧换热器的入口连接，所述四通阀的第三阀口与所述室外翅片换热器连接，所述四通阀的第四阀口与所述气液分离器的入口连接，所述气液分离器的出口与所述压缩机的回气口连接，其特征在于，所述热水机系统还包括辅助蒸发冷凝区、辅助冷凝过冷区、第一开关阀、第二开关阀、节流部件、第一单向阀和第二单向阀；其中，

所述辅助蒸发冷凝区与所述辅助冷凝过冷区依次设置于所述室外翅片换热器的底部；

所述水侧换热器的出口有两路连接，一路通过所述第一开关阀与所述辅助蒸发冷凝区的入口连接，另一路与所述辅助冷凝过冷区的入口连接；

所述辅助冷凝过冷区的出口有两路连接，一路通过所述节流部件、所述第一单向阀与所述辅助蒸发冷凝区的入口连接，另一路通过所述节流部件与所述室外翅片换热器连接；

所述辅助蒸发冷凝区的出口有两路连接，一路通过所述第二单向阀、所述节流部件与所述室外翅片换热器连接，另一路通过所述第二开关阀与所述四通阀的第三阀口连接。

2.如权利要求1所述的热水机系统，其特征在于，所述热水机系统还包括环境检测装置，用于检测所述热水机系统的运行环境是否满足预置条件。

3.如权利要求2所述的热水机系统，其特征在于，所述环境检测装置包括高压压力传感器和/或室外温度传感器，所述高压压力传感器设置于所述压缩机的排气口与所述四通阀的第一阀口的连接之间，所述室外温度传感器设置于所述室外翅片换热器的外部。

4.如权利要求1所述的热水机系统，其特征在于，所述节流部件为电子膨胀阀。

5.如权利要求1所述的热水机系统，其特征在于，所述第一开关阀与所述第二开关阀均为电磁阀。

6.如权利要求1至5任一项所述的热水机系统，其特征在于，所述辅助蒸发冷凝区与所述辅助冷凝过冷区分别为预置的换热流路。

7.一种用于控制权利要求3所述热水机系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

当所述热水机系统的运行环境满足第一预设条件时，控制所述第一开关阀关闭，控制所述第二开关阀打开；

当所述热水机系统的运行环境满足第二预设条件时，控制所述第一开关阀打开，控制所述第二开关阀关闭。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述热水机系统的运行环境满足第一预设条件包括：

所述高压压力传感器检测到的压力值小于第一压力值且所述室外温度传感器检测到的温度值小于或等于第一温度值。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述热水机系统的运行环境满足第二预设条件包括：

所述高压压力传感器检测到的压力值大于或等于所述第一压力值。

10.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述热水机系统的运行环境满足第二预设条件包括：

所述室外温度传感器检测到的温度值大于所述第一温度值。