CN110567172A - 一种热泵与太阳能热水设备组合的节能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵与太阳能热水设备组合的节能控制方法，当水箱温度Tr小于设定值T1时，依据压缩机吸气端温度检测值得出对应的电子膨胀阀开度和辅助电加热模块功率；当水箱温度Tr大于设定值T1时，依据压缩机排气端温度检测值得出对应的电子膨胀阀开度和依据水箱内温度与设定值之间差值得出对应的辅助电加热模块功率；当热水器的工作时间处于白天模式时，依据蒸发器环境检测温度得出对应的变量P1；本发明提供一种热泵与太阳能热水设备组合的节能控制方法，根据白天和夜晚的不同和水箱温度与设定值之间差值对应调整热泵系统的电子膨胀阀开度，为系统提供最佳的制热模式同时对应调整辅助电加热模块的功率，实现快速节能升温。

Description

一种热泵与太阳能热水设备组合的节能控制方法

技术领域

本发明涉及太阳能热水器的控制技术领域，具体是一种热泵与太阳能热水设备组合的节能控制方法。

背景技术

太阳能（solar energy），是指太阳的热辐射能（参见热能传播的三种方式:辐射），主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。

自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为制作食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。

目前市场上蒸发器多用于电冰箱、冷柜、酒柜、空气能热泵等产品，太阳能热泵蒸发器产品市场出现较晚，产品较冰箱、冷柜、酒柜、空气能热泵蒸发器面积更大。虽然出现较晚，但是太阳能热泵热水器因其具有导热效率高、换热速率快等优势，得到了快速发展。

还有，太阳能热泵热水器采用吹胀式蒸发器后，既可以吸收太阳能辐射热量又可以吸收空气中的热量。因此，需采用新的控制方法，将太阳能和空气能技术有机结合起来，利用太阳能辐射热量来提高蒸发器热量的吸收，又利用空气热量来弥补太阳能辐射热量的不稳定性。从而，使太阳能空气能双源合一达到提升太阳能热水器系统性能的目的。

现有空气源热泵热水器的控制方法主要分为如下三种情况:一种是将热泵系统的压缩机采用变频压缩机，通过一定算法来控制变频压机的转速，使变频压缩机的制热量与蒸发器吸收的热量相匹配，以保证热泵系统的高效、节能运行；第二种是在蒸发器上增加太阳能辐照强度传感器，利用所检测的太阳能辐射强度来对应调节热泵系统的运行状态；第三种是通过现有热泵控制方式，来控制太阳能热泵热水器。但是，上述第一、第二种方式中，虽然控制方式较为精准，热泵系统功率高效，但是由于其使用高成本部件(第一种方式中采用变频压缩机)、或增加了部件(第二种方式中增加了太阳能辐照强度传感器)，使得热泵系统的生产成本变高，不利于大批量生产，另外传统控制方式没有考虑到用户体验，即需要快速升温，传统的控制方法没有兼顾热水效率和节能两个方面，影响使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热泵与太阳能热水设备组合的节能控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种热泵与太阳能热水设备组合的节能控制方法，当水箱温度Tr小于设定值T1时，依据压缩机吸气端温度检测值得出对应的电子膨胀阀开度和辅助电加热模块功率；当水箱温度Tr大于设定值T1时，依据压缩机排气端温度检测值得出对应的电子膨胀阀开度和依据水箱内温度与设定值之间差值得出对应的辅助电加热模块功率。

作为本发明进一步的方案：当热水器的工作时间处于白天模式时，依据蒸发器环境检测温度得出对应的变量P1；并依据压缩机吸气端温度检测值或排气端温度检测值得出对应电子膨胀阀开度P0和依据水箱内温度与设定值之间差值得出对应的辅助电加热模块功率V0；由此得出，最终的电子膨胀阀开度P=对应电子膨胀阀开度P0+变量Pl，最终的辅助电加热模块功率V=对应的辅助电加热模块功率V0+变量P1。

作为本发明再进一步的方案：当热水器的工作时间处于夜晚模式时，依据蒸发器环境检测温度得出对应的变量P2；并依据压缩机吸气端温度检测值或排气端温度检测值得出对应电子膨胀阀开度P0和依据水箱内温度与设定值之间差值得出对应的辅助电加热模块功率V0；由此得出，最终的电子膨胀阀开度P=对应电子膨胀阀开度P0+变量P2，最终的辅助电加热模块功率V=对应的辅助电加热模块功率V0+变量P2。

作为本发明再进一步的方案：依据蒸发器温度检测值得出蒸发器温度变化率；当蒸发器温度变化率越大时，对应减小电子膨胀阀开度；当蒸发器温度变化率越小时，对应增大电子膨胀阀开度。

作为本发明再进一步的方案：依据水箱温度检测值得出水箱温度变化率；当水箱温度变化率越大时，对应减小电子膨胀阀开度；当水箱温度变化率越小时，对应增大电子膨胀阀开度。

作为本发明再进一步的方案：系统中设有大于T1的预设值T2；当水箱温度检测值大于设定值T2时，热泵系统停止工作，利用辅助电加热模块对水箱中的水进行加热；当水箱温度检测值小于设定值T2时，辅助电加热模块停止工作，利用热泵系统对水箱中的水进行加热。

作为本发明再进一步的方案：当水箱温度Tr大于设定值T1时，电子膨胀阀开度P开度的判断方法具体如下，

71）判断所处时间段是否处于白天时间段，若是执行步骤72)；若否执行步骤73）；

72）依据蒸发器环境温度检测值得出系统中预设的对应变量P1，并执行步骤74)；

73）依据蒸发器环境温度检测值得出系统中预设的对应变量P2，并执行步骤74)；

74）将据压缩机排气端温度检测值与系统中预设的理论排气端温度值相减，并利用差值得出系统中预设的对应电子膨胀阀开度P0；

75）得出电子膨胀阀开度P=对应电子膨胀阀开度P0+变量P1或P2。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供一种热泵与太阳能热水设备组合的节能控制方法，根据白天和夜晚的不同，即根据有无太阳能辐射热量，和水箱温度与设定值之间差值对应调整热泵系统的电子膨胀阀开度，为系统提供最佳的制热模式同时对应调整辅助电加热模块的功率，实现快速节能升温。另外使得热泵热水器可根据水箱水温的不同、依据不同的加热方式和温度参数进行对应调整，以适用于复杂的外部环境变化。同时，白天模式所对应的时间段，可依据用户当地光照时间对应设置；也可依据用户使用习惯将白天模式所对应的时间段设置为整天、半天或空置。

具体实施方式

下面将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。

本发明实施例中，一种热泵与太阳能热水设备组合的节能控制方法，当水箱温度Tr小于设定值T1时，依据压缩机吸气端温度检测值得出对应的电子膨胀阀开度和辅助电加热模块功率；当水箱温度Tr大于设定值T1时，依据压缩机排气端温度检测值得出对应的电子膨胀阀开度和依据水箱内温度与设定值之间差值得出对应的辅助电加热模块功率。

当热水器的工作时间处于白天模式时，依据蒸发器环境检测温度得出对应的变量P1；并依据压缩机吸气端温度检测值或排气端温度检测值得出对应电子膨胀阀开度P0和依据水箱内温度与设定值之间差值得出对应的辅助电加热模块功率V0；由此得出，最终的电子膨胀阀开度P=对应电子膨胀阀开度P0+变量Pl，最终的辅助电加热模块功率V=对应的辅助电加热模块功率V0+变量P1。

当热水器的工作时间处于夜晚模式时，依据蒸发器环境检测温度得出对应的变量P2；并依据压缩机吸气端温度检测值或排气端温度检测值得出对应电子膨胀阀开度P0和依据水箱内温度与设定值之间差值得出对应的辅助电加热模块功率V0；由此得出，最终的电子膨胀阀开度P=对应电子膨胀阀开度P0+变量P2，最终的辅助电加热模块功率V=对应的辅助电加热模块功率V0+变量P2。

依据蒸发器温度检测值得出蒸发器温度变化率；当蒸发器温度变化率越大时，对应减小电子膨胀阀开度；当蒸发器温度变化率越小时，对应增大电子膨胀阀开度。

依据水箱温度检测值得出水箱温度变化率；当水箱温度变化率越大时，对应减小电子膨胀阀开度；当水箱温度变化率越小时，对应增大电子膨胀阀开度。

系统中设有大于T1的预设值T2；当水箱温度检测值大于设定值T2时，热泵系统停止工作，利用辅助电加热模块对水箱中的水进行加热；当水箱温度检测值小于设定值T2时，辅助电加热模块停止工作，利用热泵系统对水箱中的水进行加热。

当水箱温度Tr大于设定值T1时，电子膨胀阀开度P开度的判断方法具体如下，

71）判断所处时间段是否处于白天时间段，若是执行步骤72)；若否执行步骤73）；

72）依据蒸发器环境温度检测值得出系统中预设的对应变量P1，并执行步骤74)；

73）依据蒸发器环境温度检测值得出系统中预设的对应变量P2，并执行步骤74)；

74）将据压缩机排气端温度检测值与系统中预设的理论排气端温度值相减，并利用差值得出系统中预设的对应电子膨胀阀开度P0；

75）得出电子膨胀阀开度P=对应电子膨胀阀开度P0+变量P1或P2。

本发明的工作原理是：本发明提供一种热泵与太阳能热水设备组合的节能控制方法，根据白天和夜晚的不同，即根据有无太阳能辐射热量，和水箱温度与设定值之间差值对应调整热泵系统的电子膨胀阀开度，为系统提供最佳的制热模式同时对应调整辅助电加热模块的功率，实现快速节能升温。另外使得热泵热水器可根据水箱水温的不同、依据不同的加热方式和温度参数进行对应调整，以适用于复杂的外部环境变化。同时，白天模式所对应的时间段，可依据用户当地光照时间对应设置；也可依据用户使用习惯将白天模式所对应的时间段设置为整天、半天或空置。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种热泵与太阳能热水设备组合的节能控制方法，其特征在于，当水箱温度Tr小于设定值T1时，依据压缩机吸气端温度检测值得出对应的电子膨胀阀开度和辅助电加热模块功率；当水箱温度Tr大于设定值T1时，依据压缩机排气端温度检测值得出对应的电子膨胀阀开度和依据水箱内温度与设定值之间差值得出对应的辅助电加热模块功率。

2.根据权利要求1所述的热泵与太阳能热水设备组合的节能控制方法，其特征在于，当热水器的工作时间处于白天模式时，依据蒸发器环境检测温度得出对应的变量P1；并依据压缩机吸气端温度检测值或排气端温度检测值得出对应电子膨胀阀开度P0和依据水箱内温度与设定值之间差值得出对应的辅助电加热模块功率V0；由此得出，最终的电子膨胀阀开度P=对应电子膨胀阀开度P0+变量Pl，最终的辅助电加热模块功率V=对应的辅助电加热模块功率V0+变量P1。

3.根据权利要求1所述的热泵与太阳能热水设备组合的节能控制方法，其特征在于，当热水器的工作时间处于夜晚模式时，依据蒸发器环境检测温度得出对应的变量P2；并依据压缩机吸气端温度检测值或排气端温度检测值得出对应电子膨胀阀开度P0和依据水箱内温度与设定值之间差值得出对应的辅助电加热模块功率V0；由此得出，最终的电子膨胀阀开度P=对应电子膨胀阀开度P0+变量P2，最终的辅助电加热模块功率V=对应的辅助电加热模块功率V0+变量P2。

4.根据权利要求1所述的热泵与太阳能热水设备组合的节能控制方法，其特征在于，依据蒸发器温度检测值得出蒸发器温度变化率；当蒸发器温度变化率越大时，对应减小电

子膨胀阀开度；当蒸发器温度变化率越小时，对应增大电子膨胀阀开度。

5.根据权利要求1所述的热泵与太阳能热水设备组合的节能控制方法，其特征在于，依据水箱温度检测值得出水箱温度变化率；当水箱温度变化率越大时，对应减小电子膨胀阀开度；当水箱温度变化率越小时，对应增大电子膨胀阀开度。

6.根据权利要求1所述的热泵与太阳能热水设备组合的节能控制方法，其特征在于，系统中设有大于T1的预设值T2；当水箱温度检测值大于设定值T2时，热泵系统停止工作，利用辅助电加热模块对水箱中的水进行加热；当水箱温度检测值小于设定值T2时，辅助电加热模块停止工作，利用热泵系统对水箱中的水进行加热。

7.根据权利要求1所述的热泵与太阳能热水设备组合的节能控制方法，其特征在于，当水箱温度Tr大于设定值T1时，电子膨胀阀开度P开度的判断方法具体如下，

判断所处时间段是否处于白天时间段，若是执行步骤72)；若否执行步骤73）；

依据蒸发器环境温度检测值得出系统中预设的对应变量P1，并执行步骤74)；

依据蒸发器环境温度检测值得出系统中预设的对应变量P2，并执行步骤74)；

将据压缩机排气端温度检测值与系统中预设的理论排气端温度值相减，并利用差值得出系统中预设的对应电子膨胀阀开度P0；

得出电子膨胀阀开度P=对应电子膨胀阀开度P0+变量P1或P2。