CN109210787A - 一种热泵热水系统及热水系统控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵热水系统及热水系统控制方法。所述热泵热水系统包括热泵机组，所述热泵机组的第一节流阀（4）与室外换热器（6）之间设有第二电磁阀（5），第一节流阀（4）和第二电磁阀（5）之间引出一条支路，该支路上设有第二节流阀（7）和水侧换热器（8），并与换向阀（2）连通；所述水侧换热器（8）的进出水管与一水箱（11）连通。所述热泵热水系统包括:制冷热回收制热水运行模式、直热制热水运行模式和单独制冷运行模式。本发明提出的制冷热回收的热泵热水系统达到节约能源的目的，并通过控制优化能满足多种使用需求。

Description

一种热泵热水系统及热水系统控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种可实现制冷热回收的直热式热泵

热水系统及热水系统控制方法。

背景技术

目前空调和热泵热水器都是家庭必需的电器产品，现有技术中，这两件电器基本上是单独购买。当空调单独运行时，室外侧的高温热量直接排到空气中，造成能源浪费，另一方面，热水器需要耗费电能或燃气，也是一笔不小的开销。如果将空调系统对空间进行降温时需要对外的散热用于热水器对容器内的水进行升温，二者刚好互补。因此，如何将空调系统和热水器有机的结合在一起，则会实现对高温热量的回收利用，减少能源浪费。

发明内容

本发明提出一种可实现制冷热回收的直热式热泵热水系统及热水系统控制方法，以解决制冷运行时高温热量的能源回收问题。

本发明采用的技术方案是，提出一种热泵热水系统，包括热泵机组，其种，所述热泵机组的第一节流阀与室外换热器之间设有第一电磁阀，第一节流阀和第一电磁阀之间引出一条支路，该支路上设有第二节流阀和水侧换热器，并与换向阀连通；所述水侧换热器的进出水管与一水箱连通。

所述热泵热水系统包括:制冷热回收制热水运行模式、直热制热水运行模式和单独制冷运行模式。

所述制冷热回收制热水运行模式中，从压缩机排出的冷媒经换向阀、水侧换热器、第二节流阀、第一节流阀、室内换热器返回压缩机。

所述的直热制热水运行模式中，从压缩机排出的冷媒经换向阀、水侧换热器、第二节流阀、第一电磁阀、室外换热器、换向阀返回压缩机。

所述单独制冷运行模式中，从压缩机排出的冷媒经换向阀、室外换热器、第一电磁阀、第一节流阀、室内换热器返回压缩机。

优选地，所述水侧换热器的进水管通过水泵和单向阀与水箱的底部连通，所述水侧换热器的出水管上设有三通阀，该三通阀的一个出口与水箱的上部连通，另一出口与水箱的中部连通。

优选地，所述水箱的下部通过单向阀与冷水管连接，所述水箱的上部通过第二电磁阀与热水输出管连接。

优选地，所述水箱的下部、中部和上部分别设有温度传感器T1、T2和T3，所述水侧换热器的进出水管上分别设有温度传感器T4和T5。

所述水侧换热器可盘绕在水箱上，或与水箱分开设置。

本发明还提出一种热泵热水系统的热水系统控制方法，包括：

步骤1.检测水箱下、中、上部的温度值T1、T2、T3，若T2≥T'，或T3≥T'+ΔT，或T1≥T'-ΔT'时，热水系统停止运行；若否，则转步骤2；

步骤2.判断控制热水输出的第二电磁阀是否关闭，若是，则转步骤3，若否，则转步骤4；

步骤3. 判断T2≤T'2-ΔT2，或T1≤T'1-ΔT1，若是，则开启循环加热模式；若否，则热水系统停止加热；

步骤4.判断T3≤T'3-ΔT3，或温度T2，T3的平均值T23≤T'2-ΔT2，若是，则开启直热加热模式；若否，则热水系统停止加热；

以上T'为目标温度值，T'1、T'2、T'3、为预设温度值，ΔT、ΔT'、ΔT1、ΔT2、ΔT3为预设温度偏差值。

优选地，步骤3中，系统根据水侧换热器进出水温差控制压缩机和水泵变频运行，调整出水温度T5，水侧换热器的出水补充至水箱中下部循环加热。

优选地，步骤4中，系统根据水侧换热器的进出水温差控制压缩机和水泵变频运行，水侧换热器的出水直接补充至水箱上部。

本发明的有益效果是：

1、回收空调系统向外散发的热量，用于热水器加热水，节约能源，提升系统节能性；

2、采用直热式热泵热水系统，可以实现直热出水，大大减少用水等待时间及提升用水体验；

3、本发明通过热量需求及温度控制水箱加热运行，满足多种使用需求。

附图说明

图1是本发明热泵热水系统的示意图；

图2是热泵热水系统的水箱加热控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

如图1所示，本发明提出的热泵热水系统包括热泵机组，由通过管路连接的压缩机1、换向阀2、室内换热器3、第一节流阀4和室外换热器6组成。第一节流阀4和室外换热器6之间设有第一电磁阀5，第一节流阀4和第一电磁阀5之间引出一条支路，该支路上依次设有第二节流阀7和水侧换热器8，然后与换向阀2连通。水侧换热器8的进水管通过水泵9和单向阀10与水箱11的底部连通，水侧换热器的出水管上设有一三通阀12，该三通阀的一个出口与水箱的上部连通，另一个出口与水箱的中部连通。水箱的下部通过单向阀13与冷水管连接，水箱的上部通过第二电磁阀14与热水输出管连接。水箱的下部、中部和上部分别设有温度传感器T1、T2、T和T3，水侧换热器的进出水管上也分别设有温度传感器T4和T5。

本发明提出的热泵热水系统利用水侧换热器给水箱提供热量，水侧换热器可盘绕在水箱上，也可单独设置。

本发明提出的热泵热水系统可实现制冷热回收制取生活热水，并通过对系统元器件的控制实现各种运行模式之间的转换，包括：

1、制冷热回收制热水模式，此时冷媒不走室外换热器。

①制冷系统运行：第一电磁阀5关闭，第一节流阀4、第二节流阀7开启并根据系统运行参数实时调节相应开度，制冷循环为压缩机1→换向阀2→水侧换热器8→第二节流阀7→第一节流阀4→室内换热器3→压缩机。

②热水系统循环运行：水泵9开启，根据水温实时调节转速，水箱11内的水通过水侧换热器8实现换热，水温升高后返回水箱，三通阀12根据水侧换热器出水温度T5调节，满足水温加热需求。

2、直热制热水运行，此时冷媒不走室内换热器。

①制冷系统运行：第一电磁阀5开启，第一节流阀4关闭，第二节流阀7开启并根据系统运行参数实时调节相应开度，制冷循环为压缩机1→换向阀2→水侧换热器8→第二节流阀7→第一电磁阀5→室外换热6→换向阀2→压缩机1。

②热水系统循环运行：水泵9开启，根据水温实时调节转速，水箱11内的水通过水侧换热器8实现换热，水温升高后返回水箱，三通阀12根据水侧换热器8的出水温度T5调节，当水温满足直热用水温度时，三通阀12的①②连通将热水直接补至水箱11的上部，满足直接用水需求。

3、制冷模式运行，此时冷媒走室内换热器，不对水箱内水进行加热。

①制冷系统运行：第一电磁阀5开启，第二节流阀7关闭，第一节流阀4开启并根据系统运行参数实时调节相应开度，制冷循环为压缩机1→换向阀2→室外换热器6→第一电磁阀5→第一节流阀4→室内换热3→压缩机1。

②热水系统关闭。

本发明提出的热泵热水系统的热水系统控制方法包括：

1、热水系统停止运行。

检测水箱下、中、上部温度值T1、T2、T3，当T2≥T'，或T3≥T'+ΔT，或T1≥T'-ΔT'时，热水系统停止运行。

其中，T'为目标温度值，ΔT、ΔT'为预设温度偏差值。

2、热水系统运行。

（1）当热水输出信号第二电磁阀14关闭，且同时满足以下条件时，三通阀12的①③连通，热水系统开启循环加热运行模式，循环补充水箱内的热量。

当T2≤T'2-ΔT2，或T1≤T'1-ΔT1时，系统根据水侧换热器8的进水温度T4和出水温度T5的温差控制热泵压缩机1和水泵9变频运行，调整出水温度T5，水侧换热8的出水补至水箱11的中下部，对水箱11内水进行循环加热。

其中，T'1、T'2为预设温度值，ΔT1、ΔT2为预设温度偏差值。

（2）当热水输出信号第二电磁阀14开启，且同时满足以下条件时，三通阀12的①②连通，热水系统开启直热运行模式，水侧换热8的出水直接补至水箱的上部，可直接供使用。

当T3≤T'3-ΔT3或温度T2，T3的平均值T23≤T'2-ΔT2时，系统开启直热加热模式，此时系统根据水侧换热器8的进水温度T4和出水温度T5的温差控制热泵压缩机和水泵变频运行，调整出水温度T5，出水直接补充至水箱上部。

即，当第二电磁阀14关闭时，根据水侧换热器8进水温度T4温度调节压缩机运行，保持出水温度T5≤T'5-ΔT5，三通阀12的①③连通，水侧换热器8的出水补充至水箱中下部；当第二电磁阀14开启时，根据水侧换热器进水温度T4调节压缩机运行，保持出水温度T'5-ΔT5＜T5≤T'5，三通阀12的①②连通，水侧换热8的出水直接补至水箱上部，可供用户直接用水。

其中，T'3、T'5为预设温度值，ΔT1、ΔT2、ΔT5为预设温度偏差值。T23为T2、T3的综合平均温度，当T3≤T2+Δt时，T23=（T2+T3）/2；当T3＞T2+Δt时，T23=a╳T3+b╳T2，其中Δt为T3和T2的温差预设值，a、b为综合平均温度计算系数。

本发明提出的热泵热水系统当室内侧有制冷需求，同时热水系统又满足上述运行条件时，则可进行制冷热回收制热水模式运行；当室内侧无制冷需求，而热水系统满足上述运行条件时，则可进行直热制热水模式运行；当室内侧有制冷需求，而热水系统满足上述停止条件时，则可进行单独的制冷模式运行。

本发明提出的可制冷热回收的热泵热水系统达到节约能源的目的，并通过控制优化能满足多种使用需求。

上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种热泵热水系统，包括热泵机组，其特征在于，所述热泵机组的第一节流阀（4）与室外换热器（6）之间设有第一电磁阀（5），第一节流阀（4）和第一电磁阀（5）之间引出一条支路，该支路上设有第二节流阀（7）和水侧换热器（8），并与换向阀（2）连通；所述水侧换热器（8）的进出水管与一水箱（11）连通。

2.如权利要求1所述的热泵热水系统，其特征在于，所述热泵热水系统包括:制冷热回收制热水运行模式、直热制热水运行模式和单独制冷运行模式。

3.如权利要求2所述的热泵热水系统，其特征在于，所述制冷热回收制热水运行模式中，从压缩机（1）排出的冷媒经换向阀（2）、水侧换热器（8）、第二节流阀（7）、第一节流阀（4）、室内换热器（3）返回压缩机。

4.如权利要求2所述的热泵热水系统，其特征在于，所述的直热制热水运行模式中，从压缩机（1）排出的冷媒经换向阀（2）、水侧换热器（8）、第二节流阀（7）、第一电磁阀（5）、室外换热器（6）、换向阀（2）返回压缩机。

5.如权利要求2所述的热泵热水系统，其特征在于，所述单独制冷运行模式中，从压缩机（1）排出的冷媒经换向阀（2）、室外换热器（6）、第一电磁阀（5）、第一节流阀（4）、室内换热器（3）返回压缩机。

6.如权利要求1所述的热泵热水系统，其特征在于，所述水侧换热器（8）的进水管通过水泵（9）和单向阀（10）与水箱（11）的底部连通，所述水侧换热器的出水管上设有三通阀（12），该三通阀的一个出口与水箱的上部连通，另一出口与水箱的中部连通。

7.如权利要求1所述的热泵热水系统，其特征在于，所述水箱的下部通过单向阀（13）与冷水管连接，所述水箱的上部通过第二电磁阀（14）与热水输出管连接。

8.如权利要求1的热泵热水系统，其特征在于，所述水箱的下部、中部和上部分别设有温度传感器T1、T2和T3，所述水侧换热器的进出水管上分别设有温度传感器T4和T5。

9.如权利要求1所述的热泵热水系统，其特征在于，所述水侧换热器盘绕在水箱上，或与水箱分开设置。

10.一种权利要求1-9任一项所述的热泵热水系统的热水系统控制方法，其特征在于，包括：

步骤1.检测水箱下、中、上部的温度值T1、T2、T3，若T2≥T'，或T3≥T'+ΔT，或T1≥T'-ΔT'时，热水系统停止运行；若否，则转步骤2；

步骤2.判断控制热水输出的第二电磁阀（14）是否关闭，若是，则转步骤3，若否，则转步骤4；

步骤3. 判断T2≤T'2-ΔT2，或T1≤T'1-ΔT1，若是，则开启循环加热模式；若否，则热水系统停止加热；

步骤4.判断T3≤T'3-ΔT3，或温度T2，T3的平均值T23≤T'2-ΔT2，若是，则开启直热加热模式；若否，则热水系统停止加热；

以上T'为目标温度值，T'1、T'2、T'3、为预设温度值，ΔT、ΔT'、ΔT1、ΔT2、ΔT3为预设温度偏差值。

11.如权利要求10所述的热水系统控制方法，其特征在于，步骤3中，系统根据水侧换热器进出水温差控制压缩机和水泵变频运行，调整出水温度T5，水侧换热器的出水补充至水箱中下部循环加热。

12.如权利要求10所述的热水系统控制方法，其特征在于，步骤4中，系统根据水侧换热器的进出水温差控制压缩机和水泵变频运行，水侧换热器的出水直接补充至水箱上部。