CN110486939A - 一种空气能恒温恒压热水系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种空气能恒温恒压热水系统及其控制方法，包括空气源热泵、冷水进水箱和热水出水箱，在热水出水箱与冷水进水箱之间依次串联连通有若干中间承压水箱，所述冷水进水箱的顶部连接有自来水进水管，在冷水进水箱的底部设有与空气源热泵相接的循环加热管道，在循环加热管道上沿水流方向依次安装有变频水泵和电动调节阀，所述热水出水箱上设有与空气源热泵相接的加热水出水管，在热水出水箱的顶部连接有热水供水管。本发明的有益效果为：能够提供恒温热水、降低水泵能耗、提高用户的用水体验，属于空气源热泵热水系统的升级换代，可广范的应用于医院、酒店、学校、美容美发、餐饮等行业。
Description
技术领域
本发明涉及一种加热技术领域，更具体地说，涉及一种空气能恒温恒压热水系统及其控制方法。
背景技术
生活热水是医疗、宾馆、学校、理发等行业的基本需求，空气源热泵作为一种搬运空气热量的设备在低温热水领域被广泛应用。现有空气源热泵供生活热水有2种方式：一种方式为开式循环加热系统，这种系统控制简单，热泵及加热循环泵的启停由水箱温度控制，热水供水采用定压给水装置，24h运行，但是这种方式水箱采用开式水箱，开式水箱与大气直接接触容易滋生细菌，同时，在使用过程中边用水、边补自来水，低温自来水进入供热水箱引起水箱内水温波动较大，用水体验较差，自来水进入开式水箱后，热水需要再次加压，自来水压力没有充分利用；另一种为循环加热闭式系统，其承压水箱间需要集热循环泵进行循环，传统空气源热泵热水系统经过热泵的热水温升为5℃，空气源热泵出水温度15~60℃，水箱内水温波动加大，增加了系统整体能耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种可提供恒温热水、降低水泵能耗，提高用户用水体验的空气能恒温恒压热水系统，具体方案如下：
本发明是一种空气能恒温恒压热水系统，其特点是：包括空气源热泵、冷水进水箱和热水出水箱，在热水出水箱与冷水进水箱之间依次串联连通有若干中间承压水箱，所述冷水进水箱的顶部连接有自来水进水管，在冷水进水箱的底部设有与空气源热泵相接的循环加热管道，在循环加热管道上沿水流方向依次安装有变频水泵和电动调节阀，所述热水出水箱上设有与空气源热泵相接的加热水出水管，在热水出水箱的顶部连接有热水供水管，其控制方法为：启动阶段，首先启动电动调节阀，根据室外温度以及冷水进水箱的进水温度将电动调节阀的初始开度调整至15%-40%，20-40s后同时启动空气源热泵与变频水泵，在空气源热泵与变频水泵启动15-45s后，系统达到稳定状态后进入运行阶段；运行阶段，电动调节阀与变频水泵协同调节，在运行过程中通过变频水泵将冷水进水箱中的水经循环加热管道循环至空气源热泵中加热至用户设定温度值后储存至热水出水箱中，变频水泵不断将所有中间承压水箱内冷水加热，当冷水进水箱中水温达到用户设定温度值时，空气源热泵停止工作，结束加热过程，在此过程中，通过电动调节阀与变频水泵控制进入空气源热泵的冷水量，当空气源热泵的出水温度未达到用户设定温度时，减小电动调节阀开度或降低变频水泵频率，当温度超过用户设定温度时，增大电动调节阀开度或提高变频水泵频率，从而达到定温出水的目的；当用户用水时，先消耗冷水进水箱中的热水，再依次消耗中间承压水箱中的额热水，直至最后热水出水箱中的热水，当热水出水箱内的水温降低到用户设定温度值时，先启动电动调节阀开度至初始开度15%-40%，20-40s后空气源热泵与变频水泵同时启动，在空气源热泵与变频水泵启动15-45s后，系统达到稳定状态后进入运行阶段，不断循环此过程进行加热；停止阶段：空气源热泵停止后，电动调节阀及变频水泵继续工作10-30s，带走空气源热泵内的剩余热量，避免空气源热泵高压报警。
本发明一种空气能恒温恒压热水系统技术方案中，进一步优选的技术方案特征是：
1、所述热水供水管上设有与自来水进水管相通的热水回水支管；
2、在热水回水支管上安装有回水加压泵；
3、在热水出水箱内还安装有电加热器；
4、在启动阶段，将电动调节阀的初始开度调整至20%，30s后同时启动空气源热泵与变频水泵，在空气源热泵与变频水泵启动30s后，系统达到稳定状态后进入运行阶段；
5、在运行阶段，当热水出水箱内的水温降低到用户设定温度值时，先启动电动调节阀开度至初始开度20%，30s后空气源热泵与变频水泵同时启动，在空气源热泵与变频水泵启动30s后，系统达到稳定状态后进入运行阶段，不断循环此过程进行加热；
6、在停止阶段，空气源热泵停止后，电动调节阀及变频水泵继续工作20s。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：能够提供恒温热水、降低水泵能耗、提高用户的用水体验，属于空气源热泵热水系统的升级换代，可广范的应用于医院、酒店、学校、美容美发、餐饮等行业；采用空气源热泵、变频水泵、电动调节阀、电加热器协调工作，创造恒温供水暨空气源热泵恒温出水模式，空气源热泵出水温度与水箱水温一致，解决供水温度不稳定、用水体验差的问题；利用变频水泵受控制柜变频器控制，精确控制热泵出水温度，降低加热循环泵能耗，减少加热循环泵能耗60%以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1，参照图1，一种空气能恒温恒压热水系统，包括空气源热泵1、冷水进水箱5和热水出水箱8，在热水出水箱8与冷水进水箱5之间依次串联连通有若干中间承压水箱10，所述冷水进水箱5的顶部连接有自来水进水管6，在冷水进水箱的底部设有与空气源热泵相接的循环加热管道，在循环加热管道上沿水流方向依次安装有变频水泵3和电动调节阀2，所述热水出水箱8上设有与空气源热泵1相接的加热水出水管，在热水出水箱8的顶部连接有热水供水管7，其控制方法为：启动阶段，首先启动电动调节阀，根据室外温度以及冷水进水箱的进水温度将电动调节阀的初始开度调整至15%-40%，20-40s后同时启动空气源热泵与变频水泵，在空气源热泵与变频水泵启动15-45s后，系统达到稳定状态后进入运行阶段；运行阶段，电动调节阀与变频水泵协同调节，在运行过程中通过变频水泵将冷水进水箱中的水经循环加热管道循环至空气源热泵中加热至用户设定温度值后储存至热水出水箱中，变频水泵不断将所有中间承压水箱内冷水加热，当冷水进水箱中水温达到用户设定温度值时，空气源热泵停止工作，结束加热过程，在此过程中，通过电动调节阀与变频水泵控制进入空气源热泵的冷水量，当空气源热泵的出水温度未达到用户设定温度时，减小电动调节阀开度或降低变频水泵频率，当温度超过用户设定温度时，增大电动调节阀开度或提高变频水泵频率，从而达到定温出水的目的；当用户用水时，先消耗冷水进水箱中的热水，再依次消耗中间承压水箱中的热水，直至最后热水出水箱中的热水，当热水出水箱内的水温低于用户设定温度值时，先启动电动调节阀开度至初始开度15%-40%，20-40s后空气源热泵与变频水泵同时启动，在空气源热泵与变频水泵启动15-45s后，系统达到稳定状态后进入运行阶段，不断循环此过程进行加热；停止阶段：空气源热泵停止后，电动调节阀及变频水泵继续工作10-30s，带走空气源热泵内的剩余热量，避免空气源热泵高压报警。所述向用户提供55~60℃生活热水；所述还设有控制柜，在控制柜内设有控制变频水泵的变频器；所述空气源热泵制热量与运行阶段、室外气象参数、空气源热泵进水温度密切相关，空气源热泵启动阶段制热能力逐步提高，2min后趋于稳定；空气源热泵制热能力随着室外温度的升高而增加、随着室外温度的降低而减小；空气源热泵制热能力随着进水温度的升高而降低，随着进水温度的提高而降低，因此空气源热泵的制热能力处于不断的变化过程中。通过改变进入空气源热泵水流量来适应热泵供热能力变化，达到空气源热泵恒温出水的目的。
实施例2，实施例1所述的空气能恒温恒压热水系统中：所述热水供水管上设有与自来水进水管相通的热水回水支管。
实施例3，实施例1或2所述的空气能恒温恒压热水系统中：在热水回水支管上安装有回水加压泵4。用水方式为顶水出水，出水压力恒定与自来水压力相同；系统中回水温度传感器检测温度低于设定值时启动热水回水加压泵进行管道内水循环，保证用户用水体验。根据用户用水特点，在无人用水时间段关闭热泵主机并停止回水功能，在用户用水时间段之前开启主机制热并启动回水功能，以此来达到降低能耗的目的，系统预留防冻功能及电伴热带接口，以适应在严寒地区工作。
实施例4，实施例1或2或3所述的空气能恒温恒压热水系统中：在热水出水箱内还安装有电加热器9。
实施例5，实施例1-4任一项所述的空气能恒温恒压热水系统中：在启动阶段，将电动调节阀的初始开度调整至20%，30s后同时启动空气源热泵与变频水泵，在空气源热泵与变频水泵启动30s后，系统达到稳定状态后进入运行阶段。
实施例6，实施例1-5任一项所述的空气能恒温恒压热水系统中：在运行阶段，当热水出水箱内的水温降低到用户设定温度值时，先启动电动调节阀开度至初始开度20%，30s后空气源热泵与变频水泵同时启动，在空气源热泵与变频水泵启动30s后，系统达到稳定状态后进入运行阶段，不断循环此过程进行加热。
实施例7，实施例1-6任一项所述的空气能恒温恒压热水系统中：在停止阶段，空气源热泵停止后，电动调节阀及变频水泵继续工作20s。
实施例8，实施例1-7任一项所述的空气能恒温恒压热水系统中：在环境温度＜5℃的情况下工作时，空气源热泵制热能力下降，控制系统自动降低空气源热泵出水温度至用户设定温度-10℃，剩余不足的热量由电加热器进行补充，在此状态下电加热启停同空气源热泵。空气源热泵循环流量调节范围为相对于空气源热泵额定流量的10%~100%，调节共分为两阶段，第一阶段为调节阀开度<99%,第二阶段为调节阀开度≥99%；在第一阶段，将变频水泵设定为30HZ（可调范围30-50HZ），在此阶段使用电动调节阀调节空气源热泵循环流量，电动调节阀的调节方式为电动调节阀与空气源热泵出水温度联动，保证出水温度在设定范围内，当空气源热泵出水温度小于用户设定温度下限2℃时，减小阀门开度，每次减小1%（可调范围0.5%-2%）；当出水温度大于用户设定温度上限2℃时，增大阀门开度，每次增大1%（可调范围0.5%-2%）;在第二阶段，电动调节阀开度已经达到99%时，在此阶段使用变频水泵调节空气源热泵循环流量，电动调节阀开度保持为99%不进行动作，变频水泵的调节方式为变频水泵与空气源热泵出水温度联动，当出水温度大于用户设定温度上限2℃时，增加变频水泵频率，每次增加0.5HZ（可调范围0.1HZ-2HZ），当空气源热泵出水温度小于用户设定温度下限2℃时，降低变频水泵频率，每次降低0.5HZ（可调范围0.1HZ-2HZ）；电动调节阀与变频水泵自动调节周期为30S（可调范围20S-50S）。所述初始设定流量=(0.00000047*环境温度^3+0.00006895*环境温度^2+0.06500626*环境温度+2.89230147)*设备功率（0.8*P）*（50-热泵进水温度）/4.18*3.6，所述P为设备匹数，为可输入项。
Claims (7)
1.一种空气能恒温恒压热水系统，其特征在于：包括空气源热泵、冷水进水箱和热水出水箱，在热水出水箱与冷水进水箱之间依次串联连通有若干中间承压水箱，所述冷水进水箱的顶部连接有自来水进水管，在冷水进水箱的底部设有与空气源热泵相接的循环加热管道，在循环加热管道上沿水流方向依次安装有变频水泵和电动调节阀，所述热水出水箱上设有与空气源热泵相接的加热水出水管，在热水出水箱的顶部连接有热水供水管，
其控制方法为：
启动阶段，首先启动电动调节阀，根据室外温度以及冷水进水箱的进水温度将电动调节阀的初始开度调整至15%-40%，20-40s后同时启动空气源热泵与变频水泵，在空气源热泵与变频水泵启动15-45s后，系统达到稳定状态后进入运行阶段；
运行阶段，电动调节阀与变频水泵协同调节，在运行过程中通过变频水泵将冷水进水箱中的水经循环加热管道循环至空气源热泵中加热至用户设定温度值后储存至热水出水箱中，变频水泵不断将所有中间承压水箱内冷水加热，当冷水进水箱中水温达到用户设定温度值时，空气源热泵停止工作，结束加热过程，在此过程中，通过电动调节阀与变频水泵控制进入空气源热泵的冷水量，当空气源热泵的出水温度未达到用户设定温度时，减小电动调节阀开度或降低变频水泵频率，当温度超过用户设定温度时，增大电动调节阀开度或提高变频水泵频率，从而达到定温出水的目的；当用户用水时，先消耗冷水进水箱中的热水，再依次消耗中间承压水箱中的热水，直至最后热水出水箱中的热水，当热水出水箱内的水温低于用户设定温度值时，先启动电动调节阀开度至初始开度15%-40%，20-40s后空气源热泵与变频水泵同时启动，在空气源热泵与变频水泵启动15-45s后，系统达到稳定状态后进入运行阶段，不断循环此过程进行加热；
停止阶段：空气源热泵停止后，电动调节阀及变频水泵继续工作10-30s，带走空气源热泵内的剩余热量，避免空气源热泵高压报警。
2.根据权利要求1所述的空气能恒温恒压热水系统，其特征在于：所述热水供水管上设有与自来水进水管相通的热水回水支管。
3.根据权利要求2所述的空气能恒温恒压热水系统，其特征在于：在热水回水支管上安装有回水加压泵。
4.根据权利要求1所述的空气能恒温恒压热水系统，其特征在于：在热水出水箱内还安装有电加热器。
5.根据权利要求1所述的空气能恒温恒压热水系统，其特征在于：在启动阶段，将电动调节阀的初始开度调整至20%，30s后同时启动空气源热泵与变频水泵，在空气源热泵与变频水泵启动30s后，系统达到稳定状态后进入运行阶段。
6.根据权利要求1所述的空气能恒温恒压热水系统，其特征在于：在运行阶段，当热水出水箱内的水温降低到用户设定温度值时，先启动电动调节阀开度至初始开度20%，30s后空气源热泵与变频水泵同时启动，在空气源热泵与变频水泵启动30s后，系统达到稳定状态后进入运行阶段，不断循环此过程进行加热。
7.根据权利要求1所述的空气能恒温恒压热水系统，其特征在于：在停止阶段，空气源热泵停止后，电动调节阀及变频水泵继续工作20s。
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