CN106568195A - 加热方法、加热装置以及加热系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及加热方法、加热装置以及加热系统。该加热方法是如果加热对象的温度低于预定温度，使用热泵装置加热该加热对象；以及如果该加热对象的温度高于或等于该预定温度，使用电加热装置加热该加热对象，其中该预定温度是根据该热泵装置中的冷媒的低压压力对应的饱和温度确定的该热泵装置能达到的目标加热温度。本申请解决了低环境温度时热泵热水器能效过低和无法达到需要的目标温度的技术问题。

Description

加热方法、加热装置以及加热系统

技术领域

本申请涉及空气源热泵系统。具体地，本申请涉及加热方法、加热装置以及加热系统。

背景技术

空气源热泵热水器是通过压缩机提取外部热量的加热装置。通常，热源温度低于要加热的目标温度。目前普遍使用的加热方法为，当空气源热泵热水器开机后，空气源热泵热水器的热泵被设置为直接将水箱中的水从当前温度加热到目标温度。这样的技术方案并未考虑热泵系统的可靠性以及加热能效。实际上在低环境温度时，空气源热泵热水器的能效较低，空气源热泵热水器的压缩机的压缩比也较高，导致系统可靠性较差，影响整机的寿命。

针对相关技术中空气源热泵热水器的能效较低、系统可靠性较差导致的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了加热方法、加热装置以及加热系统，以至少解决低环境温度时热泵热水器能效过低、加热温度不足、系统可靠性较差导致的问题。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种加热方法，其中，如果加热对象的温度低于预定温度，使用热泵装置加热加热对象；以及如果加热对象的温度高于或等于预定温度，使用电加热装置加热加热对象，其中，预定温度是根据热泵装置中的冷媒的低压压力对应的饱和温度确定的热泵装置能达到的目标加热温度。

进一步地，如果使用热泵装置加热加热对象，采用压缩机从冷媒提取热量。

进一步地，通过传感器检测热泵装置的冷媒的低压压力，用于确定对应的饱和温度。

进一步地，加热对象是要加热的水箱。

进一步地，采用水箱感温包检测水箱的水温。

进一步地，如果预定温度低于或等于预设值，预定温度与饱和温度呈线性关系。

进一步地，如果预定温度为‐9℃，饱和温度为55℃。

进一步地，如果预定温度为‐27℃，饱和温度为27℃。

根据本申请实施例的另一个方面，提供了一种加热装置，包括：空气源热泵热水器，如果加热对象的温度低于预定温度，使用空气源热泵热水器加热加热对象；以及电加热装置，如果加热对象的温度高于或等于预定温度，使用电加热装置加热加热对象，其中，预定温度是根据空气源热泵热水器中的冷媒的低压压力对应的饱和温度确定的空气源热泵热水器能达到的目标加热温度。

根据本申请实施例的另一个方面，提供了一种加热系统，包括：热泵加热模块，如果加热对象的温度低于预定温度，使用热泵加热模块加热加热对象；以及电加热模块，如果加热对象的温度高于或等于预定温度，使用电加热模块加热加热对象，其中，预定温度是根据热泵加热模块中的冷媒的低压压力对应的饱和温度确定的热泵加热模块能达到的目标加热温度，并且，加热系统还包括加热逻辑模块，用于存储预定温度与饱和温度的关系曲线。

在本申请实施例中，采用了热泵加热与电加热结合的方式，解决了在低环境温度时热泵热水器能效过低，且加热温度不足、舒适性差，无法达到需要的目标温度的技术问题。

采用了本申请的加热方式，相对于传统加热方式，低温下能效提升达30％以上。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的加热方法的示意图；

图2是根据本申请实施例的加热装置的框图；

图3是根据本申请实施例的加热系统的框图；

图4是根据本申请的示例性实施例的加热方法中的最高水温随低压压力对应的饱和温度的变化的关系曲线。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

热泵热水器在低温下加热时，能达到的高压较低。这是因为在低温下热泵热水器的压缩机无法将温度较低的冷媒的温度提高到高于要加热的水箱温度对应的饱和压力。在这种情况下，冷媒温度被提高到热泵热水器能达到的温度后，压缩机压力较高，再进行压缩和加热，则能耗过多，且能效非常低，通常无法达到所需要的目标温度，过高的压力也会导致系统可靠性差，影响整机的寿命。

根据本申请实施例，提供了一种加热方法。图1是根据本申请实施例的加热方法的示意图。S102，如果加热对象的温度低于预定温度，使用热泵装置加热加热对象；以及S104，如果加热对象的温度高于或等于预定温度，使用电加热装置加热加热对象，其中，预定温度是根据热泵装置中的冷媒的低压压力对应的饱和温度确定的热泵装置能达到的目标加热温度。通常，在低温环境时，要加热的目标温度高于热泵装置能达到的目标加热温度。热泵装置能达到的目标加热温度与热泵中的冷媒的低压压力所对应的饱和温度相关，可以根据该饱和温度确定热泵装置能达到的该目标加热温度。在加热对象的温度达到该目标加热温度时，热泵装置难以将其温度提高到要加热的目标温度。在此种环境下工作的热泵装置会消耗过多的能量。因此，当加热对象的温度低于该预定温度时，使用热泵装置加热加热对象，此时热泵系统处于较佳的工作状态，能够对加热对象提供足够的加热。当加热对象的温度达到该预定温度后，不使用热泵系统继续进行加热，改为使用电加热装置加热加热对象。电加热装置能达到的目标加热温度较高，能够将加热目标继续加热至高于低温下热泵装置难以达到的要加热的目标温度。应理解，在该加热方法中，当加热对象处于任何初始温度时，都可以根据加热对象当前的温度是否低于预定温度来选择热泵装置进行加热或者选择电加热装置进行加热。以这样的方式，在加热目标温度较低时使用热泵装置进行加热，在加热目标温度较高时使用电加热装置进行加热，避免了热泵装置耗费大量能量和压缩机压力过高，较节能地将加热目标加热到要加热的目标温度。

在根据本申请实施例的加热方法中，如果使用热泵装置加热加热对象，采用压缩机从冷媒提取热量。在热泵装置的加热过程中，压缩机不断对通常低于加热目标温度的冷媒进行压缩，进而提取热量用于加热加热对象。以这样的方式，能够将压缩机的动能转换为热能，为加热对象提供热量。该热泵装置可以是空气源热泵热水器。

在根据本申请实施例的加热方法中，通过传感器检测热泵装置的冷媒的低压压力，用于确定对应的饱和温度。为了确定冷媒的低压压力对应的饱和温度，使用传感器检测冷媒的低压压力。此处的低压压力是相对于热泵装置的高压侧而言的。在该实施例中，可以将传感器接入到热泵装置的系统中。以这样的方式，传感器从冷媒感测低压压力信号，用于确定冷媒的饱和温度，根据该饱和温度和冷媒的特性计算出在当前温度时热泵装置能达到的加热温度，或者可以是加热能达到的合理的目标加热温度。

在根据本申请实施例的加热方法中，加热对象是要加热的水箱。通过加热水箱，该加热方法可以将水箱中的水温提升到需要的温度。

在根据本申请实施例的加热方法中，采用水箱感温包检测水箱的水温。由于水箱的水温不一定等于热泵装置当前能提供的温度，因此在水箱中需要设置水箱感温包，实时监控水箱的水温，该加热方法根据检测的水温，结合传感器感测到的低压压力，确定当前采用热泵装置加热或者采用电加热装置加热。以这样的方式，可以判断加热对象(水箱中的水)当前的温度应选择何种加热方式，避免在加热对象时高温时采用热泵加热浪费能量，并且采用电加热以达到更高的加热温度，既避免了热泵压缩机高压导致的系统可靠性降低，又节能地达到需要的目标温度，提高低温时用户使用热水时的舒适性。

在根据本申请实施例的加热方法中，如果预定温度低于或等于预设值，预定温度与饱和温度呈线性关系。本申请实施例涉及的低温可以是低于或等于‐9℃的温度，作为预设值，在该温度时，热泵系统难以达到需要的目标加热温度，需要结合该方法中的电加热装置进行加热目标高温时的加热。由于冷媒在低压压力下对应的不同的饱和温度使热泵装置提供不同的能达到的目标加热温度，可以用线性关系表示合理的目标加热温度值(即预定温度，或者是水箱的最高水温)与低压压力对应的饱和温度。以这种方式，当检测到任何低于预设值的低压压力对应的饱和温度时，能够得出当前的能达到的目标加热温度，便于加热控制。

在根据本申请实施例的加热方法中，如果预定温度为‐9℃，饱和温度为55℃。也就是说，在‐9℃的低温时，热泵装置仅将水温加热到55℃，在水温低于55℃时，热泵装置提供高效的加热，压缩机不必提高过高的压缩比，减轻了系统负担。若在‐9℃的低温时，水温高于55℃，该温度可以是水温的初始值，也可以是热泵装置加热得到的水温，则热泵装置不工作，采用电加热装置继续提供加热。电加热装置能够达到更高的目标加热温度，足够将水温继续加热到需要的温度。以这样的方式，能够在合适的情况下采用合适的加热方式，优化能耗比，提高系统可靠性。

在根据本申请实施例的加热方法中，如果预定温度为‐27℃，饱和温度为27℃。也就是说，在‐27℃的低温时，热泵装置仅将水温加热到27℃，在水温低于27℃时，热泵装置提供高效的加热，压缩机不必提高过高的压缩比，减轻了系统负担。若在‐27℃的低温时，水温高于27℃，该温度可以是水温的初始值，也可以是热泵装置加热得到的水温，则热泵装置不工作，采用电加热装置继续提供加热。电加热装置能够达到更高的目标加热温度，足够将水温继续加热到需要的温度。以这样的方式，能够在合适的情况下采用合适的加热方式，优化能耗比，提高系统可靠性。

根据本申请实施例的另一个方面，提供了一种加热装置。图2是根据本申请实施例的加热装置的框图。根据本申请实施例的加热装置2包括：空气源热泵热水器201，如果加热对象的温度低于预定温度，使用空气源热泵热水器201加热加热对象；以及电加热装置203，如果加热对象的温度高于或等于预定温度，使用电加热装置203加热加热对象，其中，预定温度是根据空气源热泵热水器201中的冷媒的低压压力对应的饱和温度确定的空气源热泵热水器201能达到的目标加热温度。该实施例中的空气源热泵热水器201和电加热装置203与上述实施例中的热泵装置和电加热装置的作用相同，在此不再赘述。使用该加热装置，当加热对象处于任何初始温度时，都可以根据加热对象当前的温度是否低于预定温度来选择空气源热泵热水器201进行加热或者选择电加热装置203进行加热。以这样的方式，在加热目标温度较低时使用空气源热泵热水器201进行加热，在加热目标温度较高时使用电加热装置203进行加热，避免了空气源热泵热水器201耗费大量能量和压缩机压力过高，较节能地将加热目标加热到要加热的目标温度。

根据本申请实施例的另一个方面，提供了一种加热系统。图3是根据本申请实施例的加热系统的框图。根据本申请实施例的加热系统4包括：热泵加热模块401，如果加热对象的温度低于预定温度，使用热泵加热模块401加热加热对象；以及电加热模块403，如果加热对象的温度高于或等于预定温度，使用电加热模块403加热加热对象，其中，预定温度是根据热泵加热模块401中的冷媒的低压压力对应的饱和温度确定的热泵加热模块401能达到的目标加热温度，并且，加热系统4还包括加热逻辑模块405，用于存储预定温度与饱和温度的关系曲线。该实施例中的热泵加热模块401和电加热模块403与上述实施例中的热泵装置和电加热装置的作用相同，在此不再赘述。使用该加热装置，当加热对象处于任何初始温度时，都可以根据加热对象当前的温度是否低于预定温度来选择热泵加热模块401进行加热或者选择电加热模块403进行加热。以这样的方式，在加热目标温度较低时使用热泵加热模块401进行加热，在加热目标温度较高时使用电加热模块403进行加热，避免了热泵加热模块401耗费大量能量和压缩机压力过高，较节能地将加热目标加热到要加热的目标温度。加热逻辑模块可以预先存储设置好的预定温度，用于在使用热泵加热模块401进行加热或电加热模块403进行加热执行选择。

下面描述根据本申请的示例性实施例的加热方法。图4是根据本申请的示例性实施例的加热方法中的最高水温随低压压力对应的饱和温度的变化的关系曲线。在根据本申请的示例性实施例的加热方法中，通过低压传感器进行低压压力检测，该处的低压压力指热泵系统中冷媒的低压压力，是相对于高压侧而言的。传感器接入到热泵的系统中，检测热泵机组的低压压力。低压传感器感测的压力信号被传递给加热系统的主芯片，同时通过水箱感温包检测水温。在主芯片中存储一条如图4所示的厂家预先设置好的最高水温随低压压力对应的饱和温度的变化的关系曲线。在图4中，纵坐标为水箱的最高水温，横坐标为低压压力对应的饱和温度，即热泵(冷媒)系统低压压力对应的饱和温度，该值会低于或等于外侧的环境温度。饱和温度主要是采用冷媒特性确定的，例如，该曲线可以采用R410a和R22的冷媒种类确定，其压力和饱和温度为一一对应的关系(是冷媒特性决定的)，通过其中一个值可以换算出另外一个值。对于该关系曲线的使用，低于‐27℃的饱和温度对应的最高水温依然可以采用该曲线采用线性算法得到，最高水温的计算采用压缩机能够在高能效状态下加热到的目标温度。机组逻辑根据该曲线自动选择合适的加热装置。当低压压力对应的饱和温度低于‐9℃时，热泵压缩机运行的最高水温按照该曲线操作，例如当系统检测到低压压力的饱和温度为‐9℃时，热泵压缩机开启时最高可加热到的水温为55℃。当水温高于该值时压缩机停止，设定高于该水温时需采用电加热来加热水直到设定温度；当系统检测到低压压力为‐27℃时，热泵压缩机开启时最高可加热到的水温为27℃，当水温高于该值时压缩机停止，设定高于该水温时需采用电加热来加热热水直到设定温度。以这样的方式，在加热目标温度较低时使用压缩机进行加热，在加热目标温度较高时使用电加热进行加热，避免了压缩机耗费大量能量和压力过高，较节能地将加热目标加热到要加热的目标温度，避免了压缩机高压导致的系统可靠性降低。本申请的加热方式，相对于传统加热方式，低温下能效提升达30％以上

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种加热方法，其特征在于：

如果加热对象的温度低于预定温度，使用热泵装置加热所述加热对象；以及

如果所述加热对象的温度高于或等于所述预定温度，使用电加热装置加热所述加热对象，其中

所述预定温度是根据所述热泵装置中的冷媒的低压压力对应的饱和温度确定的所述热泵装置能达到的目标加热温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

如果使用所述热泵装置加热所述加热对象，采用压缩机从所述冷媒提取热量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：

通过传感器检测所述热泵装置的所述冷媒的低压压力，用于确定对应的所述饱和温度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述加热对象是要加热的水箱。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，采用水箱感温包检测水箱的水温。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述预定温度低于或等于预设值，所述预定温度与所述饱和温度呈线性关系。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，如果所述预定温度为‐9℃，所述饱和温度为55℃。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，如果所述预定温度为‐27℃，所述饱和温度为27℃。

9.一种加热装置，其特征在于，包括：

空气源热泵热水器，如果加热对象的温度低于预定温度，使用所述空气源热泵热水器加热所述加热对象；以及

电加热装置，如果所述加热对象的温度高于或等于所述预定温度，使用所述电加热装置加热所述加热对象，其中

所述预定温度是根据所述空气源热泵热水器中的冷媒的低压压力对应的饱和温度确定的所述空气源热泵热水器能达到的目标加热温度。

10.一种加热系统，其特征在于，包括：

热泵加热模块，如果加热对象的温度低于预定温度，使用所述热泵加热模块加热所述加热对象；以及

电加热模块，如果所述加热对象的温度高于或等于所述预定温度，使用所述电加热模块加热所述加热对象，其中

所述预定温度是根据所述热泵加热模块中的冷媒的低压压力对应的饱和温度确定的所述热泵加热模块能达到的目标加热温度，并且，

所述加热系统还包括加热逻辑模块，用于存储所述预定温度与所述饱和温度的关系曲线。