CN107218725B - 一种电子膨胀阀的控制方法、控制装置及热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子膨胀阀的控制方法、控制装置及热泵热水器，其中所述控制方法为根据热泵热水器的环境温度值得到电子膨胀阀的基准值Ρ_基准，并根据热泵热水器水箱内的当前水温数值得到电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订,根据所述电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订在所述电子膨胀阀的基准值Ρ_基准的基础上进行修订进而得到电子膨胀阀的初始开度值Ρ_初始。本发明中所述的控制方法根据热泵热水器水箱内的当前水温数值调整电子膨胀阀的初始开度值，从而避免开机时，由于不同的当前水温导致电子膨胀阀初始开度值不准造成能源浪费节约能源，从而优化热泵热水器的控制方法，并且所述的控制装置及热泵热水器结构简单，实用性强，适合推广。

Description

一种电子膨胀阀的控制方法、控制装置及热泵热水器

技术领域

本发明涉及热水器领域，尤其是一种电子膨胀阀的控制方法、控制装置及热泵热水器。

背景技术

现有的电子膨胀阀是全密封、高精度的流量控制阀门，其主要是通过改变阀口开启大小，从而实现控制系统对工质流量的控制，并且配以相应的控制电路可实现全自动闭环调试，具有流量调节范围大、控制精度高、调节速率快、耐氟等优点。可实现温度的自动调节，具有节约能源、卸载启动、自动除霜、延长整机使用寿命的特点。并且电子膨胀阀是利用电信号直接控制膨胀阀上的电流或电压来改变电子膨胀阀中针阀运动的节流装置，反应灵敏准确，流量控制范围大，可以预定程序，依照系统实际工作时的蒸发器信号进行控制。因此，现有的热泵热水器采用较多的节流装置是电子膨胀阀。

专利201410031735.0中公开了一种空气源热泵热水器及其电子膨胀阀的控制方法，属于空气源热泵热水器装置及其控制方法领域，为解决现有方法换热比差等问题而设计。本发明空气源热泵热水器电子膨胀阀的控制方法为根据影响空气源热泵热水器内热量传导的因素得到排气动态温差ΔT1，将排气动态温差ΔT1与水箱内水温数值相加得到目标排气温度Tm，通过比较目标排气温度Tm与压缩机排气温度Td并通过比较结果来确定电子膨胀阀的开度和/或调阀速度。本发明空气源热泵热水器实现了上述控制方法。

但是，所述电子膨胀阀的控制方法主要采用吸气过热度控制或者排气过热度控制方法，其中无论采用哪种控制方式，都需要给定电子膨胀阀初始开度值。目前电子膨胀阀初始步数给定主要是依靠实验获取，忽略不同水温所造成开机时电子膨胀阀的最佳初始开度值不同问题。因此，造成不同环境温度和水温下电子膨胀阀的初始开度值给定不合理，并使得运行过程中的电子膨胀阀的调阀时间长，进而使得机组性能下降且可能造成开机吸气带液等可靠性问题。

鉴于此提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种电子膨胀阀的控制方法、控制装置及热泵热水器，所述的电子膨胀阀的控制方法是利用电子膨胀阀初始步数的计算方法，并对电子膨胀阀的初始开度进行控制，优化初始步数的调阀时间使机组尽快进入稳定运行和确保可靠性制热水。

为了实现该目的，根据本发明的一个方面，本发明采用如下技术方案：一种电子膨胀阀的控制方法，根据热泵热水器的环境温度值得到电子膨胀阀的基准值Ρ_基准，并根据热泵热水器水箱内的当前水温数值得到电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订,根据所述电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订在所述电子膨胀阀的基准值Ρ_基准的基础上进行修订进而得到电子膨胀阀的初始开度值Ρ_初始。

进一步地，所述修订的方法是用所述的电子膨胀阀的基准值Ρ_基准减去电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订得到电子膨胀阀的初始开度值Ρ_初始，Ρ_初始＝Ρ_基准-Ρ_水温修订。

进一步地，所述根据热泵热水器水箱内的水温数值得到电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订的计算方法为Ρ_水温修订＝Ρ_跨度*(δ_当前/δ_最高)；

其中，所述的δ_当前为热泵热水器水箱内的当前水温参数值；

所述的δ_最高为热泵热水器水箱内最高加热水温参数值。

进一步地，所述的热泵热水器水箱内的当前水温参数值的计算方法为δ_当前＝Tr-M；并且所述的热泵热水器水箱内最高加热水温参数值的计算方法为δ_最高＝Tr_max-M；

其中，所述的Tr为热泵热水器水箱内的当前水温数值；

所述的Tr_max为热泵热水器水箱内最高加热水温数值；

所述的M为基准的测量水温数值。

进一步地，所述的Ρ_跨度为热泵热水器制热水周期电子膨胀阀调节值；

并且，其计算方法为热泵热水器水箱内最高水温数值对应的电子膨胀阀开度值减去热泵热水器水箱内最低水温数值对应的电子膨胀阀开度值。

综上所述，所述的控制方法如下：

S1、开机启动；

S2、读取热泵热水器的环境温度和热泵热水器水箱内的当前水温，得到与环境温度相对应的电子膨胀阀的基准值Ρ_基准和与当前水温相对应的电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订；

S3、根据基准值Ρ_基准和水温修订值Ρ_水温修订得到电子膨胀阀的初始开度值Ρ_初始；

S4、将电子膨胀阀调节至初始开度值Ρ_初始并保持一设定时间。

进一步地，步骤S2读取热泵热水器的环境温度和热泵热水器水箱内的当前水温后；

再次读取热泵热水器的环境温度，当读取的环境在偏差范围内，再得出相对应的电子膨胀阀的基准值Ρ_基准。

为了实现本发明第二发明目的，本发明采用如下技术方案：一种控制装置，所述的控制装置包括设置于水箱内的水温温度传感器、设置于水箱外的环境温度传感器、电子膨胀阀和控制模块，其中所述的水温温度传感器、环境温度传感器和电子膨胀阀均与控制模块连接；

其中，控制模块通过所接收到的环境温度和当前水温信息计算出电子膨胀阀的初始开度值，并控制电子膨胀阀至初始开度值。

进一步地，所述的水温温度传感器包括至少一个，并均布于水箱内。

另外，所述环境温度传感器包括至少一个，并均布于热泵热水器周围。

为了实现本发明第三发明目的，本发明采用如下技术方案：一种热泵热水器，其特征在于，所述的热泵热水器包括所述的控制装器，并与热泵热水器的主控制模块连接。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明中电子膨胀阀的控制方法能够热泵热水器水箱内的当前水温数值调整电子膨胀阀的初始开度值，从而避免开机时，由于电子膨胀阀初始开度值不准造成能源浪费节约能源，优化热泵热水器的控制方法，并且所述的控制方法简单直接。

2、本发明中电子膨胀阀的控制方法能够按照环境温度和当前水温调整电子膨胀阀的初始开度值，避免由于电子膨胀阀的初始开度值不准造成了机组供液不准，而严重影响压缩机工作的可靠性和安全性，延长了热泵热水器的使用寿命。

3、本发明中电子膨胀阀的控制方法能够调整电子膨胀阀至精准初始开度值，避免了热泵热水器开机带液的危险，并保持电子膨胀阀的初始开度值一设定时间能够进一步的使热泵热水器系统达到初步稳定的状态，并提高了热泵热水器的制热水效率，满足了用户节能的需求。

附图说明

图1、本发明实施例中电子膨胀阀的控制方法的流程图；

图2、本发明另一实施例中电子膨胀阀的控制方法的流程图；

图3、本发明实施例中控制装置的结构图；

图4、本发明实施例中热泵热水器的结构图；

其中，1、压缩机，2、冷凝器，3、电子膨胀阀，4、蒸发器，5、水泵，6、热水器，7、四通换向阀，8、热水阀，9、风机，10、冷水水源管，11、热水管，12、环境温度传感器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1所示,本发明提供一种电子膨胀阀的控制方法，根据热泵热水器的环境温度值得到电子膨胀阀的基准值Ρ_基准，并根据热泵热水器水箱内的当前水温数值得到电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订,根据所述电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订在所述电子膨胀阀的基准值Ρ_基准的基础上进行修订进而得到电子膨胀阀的初始开度值Ρ_初始。

本实施例中，所述的电子膨胀阀3能够通过调节输出量适应热交换器的需求，使得整个热泵热水器系统能够协调的工作，使得效率最高化；并且电子膨胀阀3的精确控制决定了整个热泵热水器系统的节能型和可靠性；同时，因此，本实施例中为了更好的提高电子膨胀阀3的精确控制，实现电子膨胀阀的初始开度值的精密计算；避免了由于热泵热水器水箱内不同水温数值造成开机时电子膨胀阀的最佳初始开度值不同的问题。

具体地，所述的根据热泵热水器水箱内的当前水温数值得到电子膨胀阀的水温修订值Ρ_水温修订在所述的电子膨胀阀的基准值Ρ_基准的基础上进行修订的方法是用所述的电子膨胀阀的基准值Ρ_基准减去电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订得到电子膨胀阀的初始开度值Ρ_初始，Ρ_初始＝Ρ_基准-Ρ_水温修订。

并且，所述的电子膨胀阀的基准值Ρ_基准与环境温度相对应，且对应关系储存在控制模块中。

具体的，本实施例中实验所测的电子膨胀阀的基准值Ρ_基准与实验测量过程中的基准水温温度值有关，并进一步的影响所述根据热泵热水器水箱内的当前水温数值得到电子膨胀阀的水温修订值Ρ_水温修订在所述的电子膨胀阀的基准值Ρ_基准的基础上进行修订进而得到电子膨胀阀3的初始开度值Ρ_初始。

具体的，所述修订方法包括以下两种情况Ρ_初始＝Ρ_基准-∣Ρ_水温修订∣；或者，Ρ_初始＝Ρ_基准+∣Ρ_水温修订∣，所述修订方法能够有效的优化在不同实验测量水温所测得电子膨胀阀3的基准值Ρ_基准的基础上获得适应范围广，通用性强的修订方法以及修订公式；同时还能够保证所述修订方法的精确性，进一步的保证对电子膨胀阀3初始开度值的精准控制。。

或者，为了进一步的提高热泵热水器的工作效率，其中所述的电子膨胀阀3的基准值Ρ_基准与设定的环境温度区间相对应，其对应关系储存在控制模块中。

具体的，本实施例中通过实验发现，当水温在10℃情况下，环境温度在不同的区间范围下其对应的电子膨胀阀的基准值Ρ_基准如下表所示，避免了控制模块的复杂计算，延长了电子膨胀阀3的响应时间，并且还能够最大程度提高电子膨胀阀3的精准控制。

进一步地，所述根据热泵热水器水箱内的水温数值得到电子膨胀阀的水温修订值Ρ_水温修订的计算方法为Ρ_水温修订＝Ρ_跨度*(δ_当前/δ_最高)；

其中，所述的δ_当前为热泵热水器水箱内的当前水温参数值；

所述的δ_最高为热泵热水器水箱内最高加热水温参数值。

具体地，所述的热泵热水器水箱内的当前水温参数值的计算方法为δ_当前＝Tr-M；并且所述的热泵热水器水箱内最高加热水温参数值的计算方法为δ_最高＝Tr_max-M；

其中，所述的Tr为热泵热水器水箱内的当前水温数值；

所述的Tr_max为热泵热水器水箱内最高加热水温数值；其中所述的最高加热水温数值Tr_max与热泵热水器的冷媒介质种类相对应，其对应关系储存在控制模块中；

具体的，本实施例中通过实验发现，当热泵热水器的冷媒介质为R410A和R22时，热泵热水器水箱内最高加热水温数值Tr_max为55℃，或者65℃；当热泵热水器的冷媒介质为R134a时，热泵热水器水箱内最高加热水温数值Tr_max为70℃，或者75℃。

所述的M为基准的测量水温数值。即实验测量电子膨胀阀的基准值Ρ_基准时所对应的测量水温，即本实施例中的基准的测量水温数值M。

本实施例中，所述的基准的测量水温数值M为10℃，则所述的电子膨胀阀的初始开度值的计算公式具体为Ρ_初始＝Ρ_基准-Ρ_跨度*(Tr-10)/(Tr_max-10)。

或者，所述的Ρ_水温修订＝K*Ρ_跨度*(δ_当前/δ_最高)；其中K>0。通过系数K值对水温修订值进行进一步的修订，其中的系数K值与热泵热水器的制热效率、冷媒种类等相对应，其对应关系储存在控制模块中。所述的修订方法进一步的提高所述电子膨胀阀3水温修订值的修订精度，进一步的优化电子膨胀阀3的初始开度的准确度。

进一步地，所述的Ρ_跨度为热泵热水器制热水周期电子膨胀阀调节值；并且，其计算方法为热泵热水器水箱内最高水温数值对应的电子膨胀阀开度值减去热泵热水器水箱内最低水温数值对应的电子膨胀阀开度值。所述的热泵热水器制热水周期电子膨胀阀调节值Ρ_跨度能够根据热泵热水器电子阀的工作状态进一步的精确控制调节电子膨胀阀3的初始开度值，以及合理的控制电子膨胀阀3的调阀时间，使得热泵热水器能够更加稳定的运行，并确保热泵热水器制热水的可靠性。

综上所述，所述的控制方法如下：

S1、开机启动；

S2、读取热泵热水器的环境温度和热泵热水器水箱内的当前水温，得到与环境温度相对应的电子膨胀阀的基准值Ρ_基准和与当前水温相对应的电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订；

S3、根据基准值Ρ_基准和水温修订值Ρ_水温修订得到电子膨胀阀的初始开度值Ρ_初始；

S4、将电子膨胀阀3调节至初始开度值Ρ_初始并保持一设定时间。

综上所述，本实施例具有

1、本发明中电子膨胀阀的控制方法能够热泵热水器水箱内的当前水温数值调整电子膨胀阀的初始开度值，从而避免开机时，由于电子膨胀阀的初始开度值不准造成能源浪费节约能源，优化热泵热水器的控制方法，并且所述的控制方法简单直接。

2、本发明中电子膨胀阀的控制方法能够按照环境温度和当前水温调整电子膨胀阀的初始开度值，避免由于电子膨胀阀的初始开度值不准造成了机组供液不准，而严重影响压缩机1工作的可靠性和安全性，延长了热泵热水器的使用寿命。

3、本发明中电子膨胀阀的控制方法能够调整电子膨胀阀3至精准初始开度值，避免了热泵热水器开机时发生带液的危险，并保持电子膨胀阀的初始开度值一设定时间能够进一步的使热泵热水器系统达到初步稳定的状态，并提高了热泵热水器的制热水效率，满足了用户节能的需求。

实施例二

如图2所示，步骤S2读取热泵热水器的环境温度和热泵热水器水箱内的当前水温后，得出与当前水温相对应的电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订；再次读取热泵热水器的环境温度，当读取的环境温度在偏差范围内，再得出相对应的电子膨胀阀的基准值Ρ_基准。

因此，本实施例中所述的控制方法如下：

S1、开机启动；

S2、读取热泵热水器的环境温度和热泵热水器水箱内的当前水温，得出与当前水温相对应的电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订；再次读取热泵热水器的环境温度，当读取的环境温度在偏差范围内，得出与环境温度相对应的电子膨胀阀的基准值Ρ_基准；

S3、根据基准值Ρ_基准和水温修订值Ρ_水温修订得到电子膨胀阀的初始开度值Ρ_初始；

S4、将电子膨胀阀3调节至初始开度值Ρ_初始并保持一设定时间。

所述的步骤S2中如果当读取的环境温度不在偏差范围内，则再次读取环境温度，并比较相邻两次所读取的环境温度，持续到当读取的环境温度在偏差范围内。

或者，所述的步骤S2中如果当读取的环境温度不在偏差范围内，则间隔一设定的时间后再次读取环境温度，并比较相邻两次所读取的环境温度，

因此，能够更好避免由于热泵热水器启动时，由于热泵热水器中各元器件启动时产生的高热量而使温度传感器受蒸发器中的翅片温度影响，使温度传感器无法检测到真实的环境温度，从而造成电子膨胀阀初始开度不准。本实施例中采用测量两次环境温度值并判断是否在允许的偏差范围内，进而避免了环境温度测量不准确的问题。进一步的提高了对电子膨胀阀初始开度值的精密计算和控制。

实施例三

如图3所示，所述的控制装置包括设置于水箱内的水温温度传感器、设置于水箱外的环境温度传感器12、电子膨胀阀3和控制模块，其中所述的水温温度传感器、环境温度传感器12和电子膨胀阀3均与控制模块连接；

其中，控制模块通过所接收到的环境温度和当前水温信息计算出电子膨胀阀的初始开度值，并控制电子膨胀阀3至初始开度值。

进一步地，所述的水温温度传感器包括至少一个，并均布于水箱内；和/或所述环境温度传感器12包括至少一个，并均布于热泵热水器周围。

具体的，所述的控制模块中还包括接收单元，判断单元，计算单元和发送单元；其中，所述的接收模块接收环境温度传感器12和水温温度传感器检测的温度信息。

所述的判断模块对连续两次读取的环境温度是否在偏差范围内。

所述的计算模块通过检测所得的环境温度以及当前水温得出与当前水温相对应的电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订、与环境温度相对应的电子膨胀阀的基准值Ρ_基准以及根据基准值Ρ_基准和水温修订值Ρ_水温修订得到电子膨胀阀的初始开度值Ρ_初始。

所述的发送模块向电子膨胀阀3发出控制指令，其中控制指令包括电子膨胀阀的初始开度值以及调阀速度。

实施例四

如图4所示，所述的热泵热水器包括所述的控制装置，并与热泵热水器的主控制模块连接。

其中，所述的热泵热水器包括热水机组、与热水机组连接的热水箱和与热水机组以及热水箱连接的主控制模块，所述的热水机组还包括由压缩机1、电子膨胀阀3、冷凝器2和蒸发器4构成封闭的循环系统，所述的主控制模块还分别与压缩机1、电子膨胀阀3、蒸发器2和风机9连接，所述的风机9设置于蒸发器4内，并与主控制模块连接。本实施例中能够精准的控制电子膨胀阀3的初始开度值,避免了电子膨胀阀3开机运行过程中发生带液的危险，保证了压缩机1运行的效率延长使用寿命。

本实施例中热泵热水器的热水机组以压缩机1、冷凝器2、电子膨胀阀3、蒸发器4构成封闭的循环系统，循环系统中设置用于改变冷媒流向进行化霜的四通换向阀7；本实施例中热泵热水器通过冷凝器2与热水机组连接构成一个完整的热泵热水器，并且所述冷凝器2为热交换器，可以为通过冷水水源管10通过水泵5接入在热水箱6的输入端口，水箱热水出口设有热水管11及热水阀8的形式；也可以为接触在热水箱6外表面的、铜制或铝制的不同材质的接触式热交换器直接对水箱进行加热的形式；所述的热泵热水器还包括至少一个环境温度传感器12，所述的环境温度传感器12设置在蒸发器4内，并读取环境温度；或者，本实施例中设于蒸发器4的中间位置，贴近室外换热器翅片，或者设置于室外换热器4的进口位置，即靠近室外换热器4与电子膨胀阀3的连接处。以及设置于水箱内的水温温度传感器。其中所述的控制装置与环境温度传感器12、水温温度传感器和电子膨胀阀3连接，然后所述的控制模块与主控制模块连接。本实施例中的热泵热水器还包括分别与热水箱以及热水机组连接的主控制模块，并由主控制模块控制热泵热水器按照上述热泵热水器控制方法进行工作。

上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案做出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电子膨胀阀的控制方法，其特征在于：根据热泵热水器的环境温度值得到电子膨胀阀的基准值Ρ_基准，并根据热泵热水器水箱内的当前水温数值得到电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订,根据所述电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订在所述电子膨胀阀的基准值Ρ_基准的基础上进行修订进而得到电子膨胀阀的初始开度值Ρ_初始；

所述根据热泵热水器水箱内的水温数值得到电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订的计算方法为Ρ_水温修订＝Ρ_跨度*(δ_当前/δ_最高)；

其中，所述的δ_当前为热泵热水器水箱内的当前水温参数值，所述的热泵热水器水箱内的当前水温参数值的计算方法为δ_当前＝Tr-M；

所述的δ_最高为热泵热水器水箱内最高加热水温参数值，所述的热泵热水器水箱内最高加热水温参数值的计算方法为δ_最高＝Tr_max-M；

所述的Tr为热泵热水器水箱内的当前水温数值；

所述的Tr_max为热泵热水器水箱内最高加热水温数值；

所述的M为基准的测量水温数值；

所述的Ρ_跨度为热泵热水器制热水周期电子膨胀阀调节值，所述的Ρ_跨度计算方法为热泵热水器水箱内最高水温数值对应的电子膨胀阀开度值减去热泵热水器水箱内最低水温数值对应的电子膨胀阀开度值。

2.根据权利要求1所述的一种电子膨胀阀的控制方法，其特征在于：所述修订的方法是用所述的电子膨胀阀的基准值Ρ_基准减去电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订得到电子膨胀阀的初始开度值Ρ_初始，Ρ_初始＝Ρ_基准-Ρ_水温修订。

3.根据权利要求1所述的一种电子膨胀阀的控制方法，其特征在于：所述的控制方法如下：

S1、开机启动；

S2、读取热泵热水器的环境温度和热泵热水器水箱内的当前水温，得到与环境温度相对应的电子膨胀阀的基准值Ρ_基准和与当前水温相对应的电子膨胀阀水温修订值Ρ_水温修订；

S3、根据基准值Ρ_基准和水温修订值Ρ_水温修订得到电子膨胀阀的初始开度值Ρ_初始；

S4、将电子膨胀阀调节至初始开度值Ρ_初始并保持一设定时间。

4.根据权利要求3所述的一种电子膨胀阀的控制方法，其特征在于：步骤S2读取热泵热水器的环境温度和热泵热水器水箱内的当前水温后；

再次读取热泵热水器的环境温度，当读取的环境在偏差范围内，再得出相对应的电子膨胀阀的基准值Ρ_基准。

5.一种如上权利要求1-4任一所述控制方法的控制装置，其特征在于，所述的控制装置包括设置于水箱内的水温温度传感器、设置于水箱外的环境温度传感器、电子膨胀阀和控制模块，其中所述的水温温度传感器、环境温度传感器和电子膨胀阀均与控制模块连接；

其中，控制模块通过所接收到的环境温度和当前水温信息计算出电子膨胀阀的初始开度值，并控制电子膨胀阀至初始开度值。

6.根据权利要求5所述的一种控制装置，其特征在于：所述的水温温度传感器包括至少一个，并均布于水箱内。

7.一种如上权利要求5-6任一所述控制装置的热泵热水器，其特征在于，所述的热泵热水器包括所述的控制装置，并与热泵热水器的主控制模块连接。