CN108692461B - 一种热泵热水器二次加热控制方法 - Google Patents

一种热泵热水器二次加热控制方法 Download PDF

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Abstract

一种热泵热水器二次加热控制方法，该热泵热水器包括检测水箱水温和环境温度的检测器，控制方法包括如下步骤：(1)获取热泵热水器的温度参数；(2)根据热泵热水器的温度参数计算得到设定温度回差T和实际温度回差t并进行比较；(3)根据比较结果控制热泵热水器是否加热。本发明提供的加热控制方法只需要检测环境温度与实际水温即可对热泵热水器进行调整，逻辑简单便于程序的实现，同时也保护了热泵热水器的压缩机防止其频繁启动关停。

Description

一种热泵热水器二次加热控制方法
技术领域
本发明涉及热水器技术领域，具体地说，涉及一种热泵热水器二次加热控制方法。
背景技术
空气能热泵热水器通过把空气中的低温热量吸收进来，经过冷媒气化，然后通过压缩机压缩后增压升温，再通过换热器转化给水加热，压缩后的高温热能以此来加热水温。热泵热水器具有高效节能的特点，制造相同的热水量，是一般电热水器的4-6倍，其年平均热效比是电加热的4倍，利用能效高。
热泵热水器的运行时间取决于以下因素：热水器是日用品，并且冬季运行时间特别长。冬季加热一箱水的时间是夏季的数倍，因此需要确认热泵热水器在冬季的运行模式。根据统计计算，热泵热水器有2/3的寿命是在冬季消耗的。
这是因为当热泵热水器开机加热到设定温度后，水温降低到一定温度时，热泵需要启动，重新进行加热，即二次加热。这时压缩机就需要启动运行，因此压缩机基本都是运行在冷凝温度较高的区域。冷凝温度是影响压缩机寿命的主要因素，在运行相同时间的条件下，热泵热水器中压缩机所受的综合负荷非常大。而消费者购买热泵热水器的主要动力是节能、方便，消费者会因此而多用水，这也增加了热泵的工作时间。
综上所述，在如此高频率使用下，需要开发一种合理调节热泵加热的方法，对于重新进行加热温度点的设置，现在比较常用的一种方法是：根据不同环境温度，设定一个温度回差，当水温相较设定温度降低过多时，开启热泵进行加热。
热泵热水器在不同环境温度下，需要设置不同的温度回差来保证压缩机不会频繁启停同时又不影响用户的体验效果。对环境温度分区间设置不同温度回差的方法虽然可以一定程度上达到效果，但是逻辑复杂，程序不易实现；当不同温度区间的温度回差设置不合理时，容易降低用户体验效果。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明提供了一种基于温度回差计算公式的热泵热水器二次加热控制方法，达到了不需要预先判断环境温度就可以控制热泵加热开启和/或关闭的目的。
为了达到上述目的，本发明具体采用如下技术方案：
一种热泵热水器二次加热控制方法，热泵热水器包括检测水箱水温和环境温度的检测器，包括如下步骤：
获取热泵热水器的温度参数；
根据热泵热水器的温度参数计算得到设定温度回差T和实际温度回差t并进行比较；
根据比较结果控制热泵热水器是否进行二次加热。
上述方案提供了一种逻辑简单的热泵热水器加热控制方法，在保证供应水水温的情况下可以有效减少压缩机的启动频次，延长热泵热水器的使用寿命。
根据上述加热控制方法：所述温度参数包括水箱水温的检测值Tr，热泵热水器所处环境的环境温度的检测值Te和热泵热水器的设定温度的设定值Ts。
上述方案中，温度系数分为水箱中的实时水温Tr，热泵热水器所处环境的实时温度Te以及热泵热水器设定的水温温度Ts。
根据上述加热控制方法，所述设定温度回差T是使用以下公式进行计算的：
T＝(Te+d)*(a*Ts2+b*Ts+c)，
其中，Te为热泵热水器所处环境的环境温度的检测值，Ts为热泵热水器的设定温度的设定值，根据实际需要确定a、b、c和d的数值。
上述方案提供的温度回差计算公式是在研究环境温度变化规律的基础上根据其与设定水温的关系得出的，并且可以根据环境季节的特点修改相应的参数以适应不同地区，适合推广使用。
根据上述加热控制方法，所述实际温度回差的计算公式如下所示：
t＝Ts－Tr，
其中，Tr是水箱水温的检测值，Ts为热泵热水器的设定温度的设定值。
本发明的进一步方案是：
根据上述加热控制方法：
所述方法包括如下步骤：
S1二次加热控制方法启动；
S2获取水箱水温的检测值Tr、环境温度的检测值Te并确定设定温度的设定值Ts；
S3根据步骤S2获取的Ts和Te计算得到设定温度回差T，根据步骤S2获取的Tr和Ts计算得到实际温度回差t；
S4比较设定温度回差T和实际温度回差t，当T不大于t时，执行步骤S5；当T大于t时，重新执行步骤S2；
S5热泵热水器启动二次加热；
S6二次加热控制方法结束。
本方法以水箱水温Tr、环境温度Te和设定温度Ts为自变量，通过运算函数计算设定的温度回差T和实际温度回差t。其中设定温度Ts可以根据用户选择自行设定，在实际运用中，数值相对比较稳定；而水箱水温Tr和环境温度Te则是随着环境的变化具有较大的变化空间。上述方法逻辑简单，不需要判定水箱水温Tr和环境温度Te所处的范围，即可控制调节热泵热水器二次加热的开闭。
根据上述加热控制方法：
所述方法包括加热运行模式与保温运行模式。
根据上述加热控制方法：
所述加热运行模式为：热泵热水器二次加热控制启动，分别获取水箱水温的检测值Tr、环境温度的检测值Te并确定设定温度的设定值Ts，根据Ts和Te计算得到设定温度回差T，根据Tr和Ts计算得到实际温度回差t，当T不大于t时，水温不符合使用需求，热泵热水器启动二次加热并达到设定温度Ts后，控制方法结束；此时热泵热水器执行步骤S1、S2、S3、S4、S5和S6。
根据上述加热控制方法：
所述保温运行模式为：热泵热水器二次加热控制启动，分别获取水箱水温的检测值Tr、环境温度的检测值Te并确定设定温度的设定值Ts，根据Ts和Te计算得到设定温度回差T，根据Tr和Ts计算得到实际温度回差t，当T大于t时，水温符合使用需求，热泵热水器不启动加热；此时热泵热水器执行步骤S1、S2、S3、S4并循环执行步骤S2～S4直至T不大于t。
上述方案中，加热运行模式为控制热泵热水器开启加热的模式，当设定的温度回差不大于实际温度回差时，水箱中的水温下降，此时需要启动热泵热水器进行加热，并且在加热过程中持续对设定温度回差T和实际温度回差t进行对比，当T>t时，切换到保温运行模式；保温运行模式则是该控制方法的维持状态，可以实时获取实际水温和环境温度的变化，在需要二次加热时进行及时的响应并切换至加热运行模式。
根据上述加热控制方法，所述设定温度回差T的计算公式中，a和b为与设定温度Ts相关的参数，d为与环境温度Te相关的参数。
根据上述加热控制方法，所述设定温度回差T的计算公式中，a、b、c和d为常数或是根据需求调整的数值。
上述方案中，由于对热泵热水器的加热与否仅仅是比较设定温度回差与实际温度回差的大小，而实际温度回差易于得到，因此设定温度回差的获取就变得关键。该方案主要以热泵热水器的设定加热温度Ts和热泵热水器所处环境的温度Te为自己变量计算温度回差，方法简单并且影响因素少，便于推广利用。而根据环境季节的变化，还可以对其中的其他变量，如a、b等进行修改设置，以达到运行的最佳效率。
本发明的有益效果是：
1.本发明提供的热泵热水器二次加热控制方法在保证供应水水温的情况下可以有效减少压缩机的启动频次，延长热泵热水器的使用寿命；
2.本发明提供的热泵热水器二次加热控制方法的控制逻辑简单，不需要判断使用的环境即可操控热泵热水器的加热状态；
3.本发明提供了一种用于计算温度回差的公式，可以仅根据环境温度和热水器的设定温度准确计算水箱需要加热时的水温。
附图说明
图1为本发明提供的方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例中，如图1所示，一种热泵热水器二次加热控制方法，热泵热水器包括检测水箱水温和环境温度的检测器，包括如下步骤：
获取热泵热水器的温度参数；
根据热泵热水器的温度参数计算得到设定温度回差T和实际温度回差t并进行比较；
根据比较结果控制热泵热水器的二次加热。
本实施例提供了一种逻辑简单的热泵热水器加热控制方法，在保证供应水水温的情况下可以有效减少压缩机的启动频次，延长热泵热水器的使用寿命。
本实施例中，所述温度参数包括水箱水温的检测值Tr，热泵热水器所处环境的环境温度的检测值Te和热泵热水器的设定温度的设定值Ts。
本实施例中，所述水箱水温Tr为水箱中的实时水温，其获取方式可由单一或多个检测器组成的检测器组进行检测，以获得最准确的温度数据。
本实施例中，所述环境温度Te为热泵热水器所处环境的实时温度，由于热泵热水器位置选择的多样性，需要根据水箱和水管的分布进行检测器设置，优选在水箱外围设置检测器。
本实施例中，设定温度Ts为热泵热水器的设定水温，可以根据实际使用需求进行调整，其设定值在不同的时间点会产生变化。
本实施例中，所述设定温度回差是使用以下公式进行计算的：
T＝(Te+d)*(a*Ts2+b*Ts+c)，
其中，Te为热泵热水器所处环境的环境温度的检测值，Ts为热泵热水器的设定温度的设定值，a、b、c和d根据实际需要确定相应的数值。
本实施例中，所述实际温度回差的计算公式如下所示：
t＝Ts－Tr，
其中，Tr是水箱水温的检测值，Ts为热泵热水器的设定温度的设定值。
本实施例中，二次加热控制方法包括如下步骤：
S1控制方法启动；
S2获取水箱水温的检测值Tr、环境温度的检测值Te并确定设定温度的设定值Ts；
S3根据步骤S2获取的Ts和Te计算得到设定温度回差T，根据步骤S2获取的Tr和Ts计算得到实际温度回差t；
S4对比设定温度回差T和实际温度回差t，当T不大于t时，执行步骤S5；当T大于t时，重新执行步骤S2；
S5热泵热水器启动加热；
S6控制方法结束。
本实施例中，以水箱水温Tr、环境温度Te和设定温度Ts为自变量，通过运算函数计算设定的温度回差T和实际温度回差t。其中设定温度Ts可以根据用户选择自行设定，在实际运用中，数值相对比较稳定；而水箱水温Tr和环境温度Te则是随着环境的变化具有较大的变化空间。上述方法逻辑简单，不需要判定水箱水温Tr和环境温度Te所处的范围，即可控制调节热泵热水器二次加热的开闭。
本实施例中，所述方法包括加热运行模式与保温运行模式，
本实施例中，所述加热运行模式为：热泵热水器二次加热控制启动，分别获取水箱水温的检测值Tr、环境温度的检测值Te并确定设定温度的设定值Ts，将温度系数代入公式计算设定温度回差T和实际温度回差t，当T不大于t时，水温不符合使用需求，热泵热水器启动加热后控制方法结束；此时热泵热水器执行步骤S1、S2、S3、S4、S5和S6；
本实施例中，所述保温运行模式为：热泵热水器二次加热控制启动，分别获取水箱水温的检测值Tr、环境温度的检测值Te并确定设定温度的设定值Ts，将温度系数代入公式计算设定温度回差T和实际温度回差t，当T大于t时，水温符合使用需求，热泵热水器不启动加热；此时热泵热水器执行步骤S1、S2、S3、S4后循环执行步骤S2～S4。
本实施例中，所述设定温度回差T的计算公式中，a和b为与设定温度Ts相关的参数，d为与环境温度Te相关的参数。
本实施例中，所述设定温度回差T的计算公式中，a、b、c和d为常数或是根据需求调整的数值。
本实施例中，由于对热泵热水器的加热与否仅仅是比较设定温度回差与实际温度回差的大小，而实际温度回差易于得到，因此设定温度回差的获取就变得关键。该方案主要以热泵热水器的设定加热温度Ts和热泵热水器所处环境的温度Te为自己变量计算温度回差，方法简单并且影响因素少，便于推广利用。而根据环境季节的变化，还可以对其中的其他变量，如a、b等进行修改设置，以达到运行的最佳效率。
本实施例中，热泵热水器的使用处于常年温度均一的地区，并且早晚温差不大，因此a、b、c和d均优选为常数。
本实施例中的温度回差计算公式是在研究环境温度变化规律的基础上根据其与设定水温的关系得出的，并且可以根据环境季节的特点修改相应的参数以适应不同地区，适合推广使用。
实施例2
本实施例中，如图1所示，一种热泵热水器二次加热控制方法，热泵热水器包括检测水箱水温和环境温度的检测器，包括如下步骤：
获取热泵热水器的温度参数；
根据热泵热水器的温度参数计算得到设定温度回差T和实际温度回差t并进行比较；
根据比较结果控制热泵热水器的二次加热。
本实施例提供了一种逻辑简单的热泵热水器加热控制方法，在保证供应水水温的情况下可以有效减少压缩机的启动频次，延长热泵热水器的使用寿命。
本实施例中，所述温度参数包括水箱水温的检测值Tr，热泵热水器所处环境的环境温度的检测值Te和热泵热水器的设定温度的设定值Ts。
本实施例中，所述水箱水温Tr为水箱中的实时水温，其获取方式可由单一或多个检测器组成的检测器组进行检测，以获得最准确的温度数据。
本实施例中，所述环境温度Te为热泵热水器所处环境的实时温度，由于热泵热水器位置选择的多样性，需要根据水箱和水管的分布进行检测器设置，优选在水箱外围设置检测器。
本实施例中，设定温度Ts为热泵热水器的设定水温，可以根据实际使用需求进行调整，并且受到季节环境和时间的影响，其设定值在不同的时间点会产生变化。
本实施例中，所述设定温度回差是使用以下公式进行计算的：
T＝(Te+d)*(a*Ts2+b*Ts+c)，
其中，Te为热泵热水器所处环境的环境温度的检测值，Ts为热泵热水器的设定温度的设定值，a、b、c和d根据实际需要确定相应的数值。
本实施例中，所述实际温度回差的计算公式如下所示：
t＝Ts－Tr，
其中，Tr是水箱水温的检测值，Ts为热泵热水器的设定温度的设定值。
本实施例中，二次加热控制方法包括如下步骤：
S1控制方法启动；
S2获取水箱水温的检测值Tr、环境温度的检测值Te并确定设定温度的设定值Ts；
S3根据步骤S2获取的Ts和Te计算得到设定温度回差T，根据步骤S2获取的Tr和Ts计算得到实际温度回差t；
S4对比设定温度回差T和实际温度回差t，当T不大于t时，执行步骤S5；当T大于t时，重新执行步骤S2；
S5热泵热水器启动加热；
S6控制方法结束。
本实施例中，以水箱水温Tr、环境温度Te和设定温度Ts为自变量，通过运算函数计算设定的温度回差T和实际温度回差t。其中设定温度Ts可以根据用户选择自行设定，在实际运用中，数值相对比较稳定；而水箱水温Tr和环境温度Te则是随着环境的变化具有较大的变化空间。上述方法逻辑简单，不需要判定水箱水温Tr和环境温度Te所处的范围，即可控制调节热泵热水器二次加热的开闭。
本实施例中，所述方法包括加热运行模式与保温运行模式，
本实施例中，所述加热运行模式为：热泵热水器二次加热控制启动，分别获取水箱水温的检测值Tr、环境温度的检测值Te并确定设定温度的设定值Ts，将温度系数代入公式计算设定温度回差T和实际温度回差t，当T不大于t时，水温不符合使用需求，热泵热水器启动加热后控制方法结束；此时热泵热水器执行步骤S1、S2、S3、S4、S5和S6；
本实施例中，所述保温运行模式为：热泵热水器二次加热控制启动，分别获取水箱水温的检测值Tr、环境温度的检测值Te并确定设定温度的设定值Ts，将温度系数代入公式计算设定温度回差T和实际温度回差t，当T大于t时，水温符合使用需求，热泵热水器不启动加热；此时热泵热水器执行步骤S1、S2、S3、S4后循环执行步骤S2～S4。
本实施例中，环境温度Te稳定无变化，水箱水温Tr的损失较小，在降至需要加热的这段时间，即设定温度回差T大于实际温度回差t时执行保温运行模式，保温运行模式为该控制方法的维持状态，可以实时获取实际水温和环境温度的变化，在需要二次加热时进行及时的响应并切换至加热运行模式。
本实施例中，所述设定温度回差T的计算公式中，a和b为与设定温度Ts相关的参数，d为与环境温度Te相关的参数。
本实施例中，所述设定温度回差T的计算公式中，a、b、c和d为常数或是根据需求调整的数值。
本实施例中，由于对热泵热水器的加热与否仅仅是比较设定温度回差与实际温度回差的大小，而实际温度回差易于得到，因此设定温度回差的获取就变得关键。该方案主要以热泵热水器的设定加热温度Ts和热泵热水器所处环境的温度Te为自己变量计算温度回差，方法简单并且影响因素少，便于推广利用。而根据环境季节的变化，还可以对其中的其他变量，如a、b等进行修改设置，以达到运行的最佳效率。
本实施例中，热泵热水器的使用处于四季温度变化较大的地区，并且早晚温差大，因此需要对a、b、c和d的数值进行调整，从而进行设定温度回差的计算。
本实施例中的温度回差计算公式是在研究环境温度变化规律的基础上根据其与设定水温的关系得出的，并且可以根据环境季节的特点修改相应的参数以适应不同地区，适合推广使用。
上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种热泵热水器二次加热控制方法，热泵热水器包括检测水箱水温和环境温度的检测器，其特征在于，包括如下步骤：
S1二次加热控制方法启动；
S2获取水箱水温的检测值Tr、环境温度的检测值Te并确定设定温度的设定值Ts；
S3根据步骤S2获取的Ts和Te计算得到设定温度回差T，根据步骤S2获取的Tr和Ts计算得到实际温度回差t；
S4比较设定温度回差T和实际温度回差t，当T不大于t时，执行步骤S5；当T大于t时，重新执行步骤S2；
S5热泵热水器启动二次加热；
S6二次加热控制方法结束；
所述设定温度回差T是使用以下公式进行计算的：
T＝(Te+d)*(a*Ts2+b*Ts+c)，
其中，Te为热泵热水器所处环境的环境温度的检测值，Ts为热泵热水器的设定温度的设定值，根据实际需要确定a、b、c和d的数值。
2.根据权利要求1所述的一种热泵热水器二次加热控制方法，其特征在于，所述实际温度回差t的计算公式如下所示：
t＝Ts－Tr，
其中，Tr是水箱水温的检测值，Ts为热泵热水器的设定温度的设定值。
3.根据权利要求1所述的一种热泵热水器二次加热控制方法，其特征在于，所述方法包括加热运行模式与保温运行模式。
4.根据权利要求3所述的一种热泵热水器二次加热控制方法，其特征在于，所述加热运行模式为：热泵热水器二次加热控制启动，分别获取水箱水温的检测值Tr、环境温度的检测值Te并确定设定温度的设定值Ts，根据Ts和Te计算得到设定温度回差T，根据Tr和Ts计算得到实际温度回差t，当T不大于t时，水温不符合使用需求，热泵热水器启动二次加热并达到设定温度Ts后，控制方法结束；此时热泵热水器执行步骤S1、S2、S3、S4、S5和S6。
5.根据权利要求3所述的一种热泵热水器二次加热控制方法，其特征在于，所述保温运行模式为：热泵热水器二次加热控制启动，分别获取水箱水温的检测值Tr、环境温度的检测值Te并确定设定温度的设定值Ts，根据Ts和Te计算得到设定温度回差T，根据Tr和Ts计算得到实际温度回差t，当T大于t时，水温符合使用需求，热泵热水器不启动加热；此时热泵热水器执行步骤S1、S2、S3、S4并循环执行步骤S2～S4直至T不大于t。
6.根据权利要求1所述的一种热泵热水器二次加热控制方法，其特征在于，所述设定温度回差T的计算公式中，a和b为与设定温度Ts相关的参数，d为与环境温度Te相关的参数。
7.根据权利要求1或6所述的一种热泵热水器二次加热控制方法，其特征在于，所述设定温度回差T的计算公式中，a、b、c和d为常数或是根据需求调整的数值。
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