CN111256363A - 一种多联式热泵热水器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多联式热泵热水器及其控制方法，通过每隔设定时间获取水箱的实际水温Tb和设定水温Tset；根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数：若Tb＜Tset‑K1，则增开一台热泵机组；若Tset‑K1≤Tb＜Tset‑K2且开机台数＞0，则增开一台热泵机组；若Tset‑K2≤Tb＜Tset，则保持当前的开机台数；因此，本实施例多联式热泵热水器及其控制方法，根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数，不仅保证水箱内的水温，而且降低能耗；同时，多个热泵机组安装灵活，解决了现有技术中单台大型热泵机组安装空间受限、能耗高、故障后不能保证水箱温度的问题。

Description

一种多联式热泵热水器及其控制方法

技术领域

本发明属于热泵技术领域，具体地说，是涉及一种多联式热泵热水器及其控制方法。

背景技术

空气源热泵热水器相对于电热水器而言，有较高的能效，能够快速提供较高温度的生活用水，满足用户需求，因此被广泛使用于酒店，宾馆，学校，医院，洗浴，泳池等各种有热水需求的场所。

对于这些集中使用热水的场所，随着季节的变化，使用场所对热水需求的负荷率也发生变化。冬天时机组负荷率较高，需要较大的机组来提供热水；夏天时机组负荷率较冬天比较较低，需要较小的机组即可满足热水需求。但是有的场所安装空间有限，无法安装大型机组，严重影响用户的使用。

发明内容

本发明提供了一种多联式热泵热水器控制方法，解决了安装空间有限导致的无法满足用户需求的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种多联式热泵热水器控制方法，所述多联式热泵热水器包括主控制器、水箱、多个热泵机组，每个所述的热泵机组的出水口均连接水箱的进水管，每个所述的热泵机组的进水口均连接水箱的出水管；所述控制方法包括：

每隔设定时间，执行下述步骤：

（1）获取水箱的实际水温Tb和设定水温Tset；

（2）根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数：

若Tb＜Tset-K1，则增开一台热泵机组；

若Tset-K1≤Tb＜Tset-K2且开机台数＞0，则增开一台热泵机组；

若Tset-K2≤Tb＜Tset，则保持当前的开机台数；

其中，K1＞K2＞0。

进一步的，若所述的每个热泵机组均为定频机组，则所述增开一台热泵机组，具体包括：在所有处于关机状态的热泵机组中，选择能力最大的热泵机组，控制其开机。

又进一步的，若所述的每个热泵机组均为定频机组，则所述根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数，还包括：若Tb≥Tset，则控制所有热泵机组停机。

更进一步的，若所述的每个热泵机组均为变频机组，则所述根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数，还包括：

若Tset≤Tb＜Tset+K3且开机台数＞0，则控制其中一台开机状态的热泵机组降频或停机；

若Tb≥Tset+K3，则控制所有热泵机组停机；

其中，K1＞K2＞K3＞0。

再进一步的，若所述多个热泵机组中，既有变频机组，又有定频机组；则所述增开一台热泵机组，具体包括：

在所有处于关机状态的热泵机组中，判断是否存在变频机组；

若是，则在所有处于关机状态的热泵机组中，选择一台变频机组开机；

若否，则在所有处于关机状态的热泵机组中，选择能力最大的定频机组，控制其开机。

进一步的，若所述多个热泵机组中，既有变频机组，又有定频机组；则所述根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数，还包括：若Tb≥Tset+K3，则先按照能力从小到大的顺序逐台关闭定频机组，然后逐台关闭变频机组。

又进一步的，当所有的变频机组均开机且Tb＜Tset-K1时，则所有的变频机组均运行在最高能效时的频率。

更进一步的，当所有的变频机组和定频机组均开机且Tb＜Tset-K1时，则所有的变频机组均运行在最大能力时的频率。

再进一步的，当其中一台热泵机组达到除霜条件后，若此时有其他热泵机组处于除霜状态，则等处于除霜状态的热泵机组除霜结束后，该达到除霜条件的热泵机组才进入除霜状态。

一种多联式热泵热水器，包括：

水箱，具有进水管和出水管；

温度传感器，安装在水箱内，用于获取水箱的实际水温Tb；

多个热泵机组，每个所述的热泵机组的出水口均连接水箱的进水管，每个所述的热泵机组的进水口均连接水箱的出水管；

主控制器，用于每隔设定时间根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数：若Tb＜Tset-K1，则增开一台热泵机组；若Tset-K1≤Tb＜Tset-K2且开机台数＞0，则增开一台热泵机组；若Tset-K2≤Tb＜Tset，则保持当前的开机台数；其中，K1＞K2＞0。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的多联式热泵热水器及其控制方法，通过每隔设定时间获取水箱的实际水温Tb和设定水温Tset；根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数：若Tb＜Tset-K1，则增开一台热泵机组；若Tset-K1≤Tb＜Tset-K2且开机台数＞0，则增开一台热泵机组；若Tset-K2≤Tb＜Tset，则保持当前的开机台数；因此，本实施例多联式热泵热水器及其控制方法，根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数，不仅保证水箱内的水温，而且降低能耗；同时，多个热泵机组安装灵活，解决了现有技术中单台大型热泵机组安装空间受限、能耗高、故障后不能保证水箱温度的问题。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的多联式热泵热水器的一个实施例的结构框图；

图2是本发明所提出的多联式热泵热水器控制方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

本实施例的多联式热泵热水器，主要包括主控制器、水箱、分水器、集水器、多个热泵机组，参见图1所示；多个热泵机组并联在一起，每个热泵机组的出水口均连接集水器，通过集水器连接水箱的进水管1；每个热泵机组的进水口均连接分水器，通过分水器连接水箱的出水管2；在出水管2上连接有循环水泵3。在水箱的下部安装有温度传感器，用于检测水箱的水温。当水箱温度不满足用户需求时，在循环水泵3的作用下，水箱内的水通过出水管2流入分水器，通过分水器流入各个热泵机组的进水口，经过热泵机组换热后，热水从热泵机组的出水口流出，进入集水器汇合，通过集水器流入水箱的进水管1，然后流入水箱，完成一个循环。因此，水箱内的水在需要加热时，通过循环水泵3，将水箱内的水泵入热泵机组进行加热，直至水箱的水温达到要求。补水管4与分水器的进水口连接，在补水管4上设置有水泵5，在需要补水时，开启水泵5，进行补水。主控制器分别与每个热泵机组的控制器进行通信，分别控制每个热泵机组的运行。

假设多联式热泵热水器包括n个热泵机组，主控制器分别控制n个热泵机组的运行。在本实施例中，1＜n≤16。如图1所示的热泵热水器，包括4个热泵机组。

本实施例的多联式热泵热水器控制方法，主要包括下述步骤，参见图2所示。

每隔设定时间，执行下述步骤：

步骤S1：获取水箱的实际水温Tb和设定水温Tset。

通过设置在水箱下部的温度传感器检测水箱的实际水温Tb，并发送给主控制器。设定水温Tset通过主控制器进行设置。

步骤S2：主控制器根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数：

（1）若Tb＜Tset-K1，说明实际水温Tb与设定水温Tset相差较大，则增开一台热泵机组。此次增开的热泵机组，有可能是整个多联式热泵热水器中第一台开机的热泵机组，也有可能不是。

（2）若Tset-K1≤Tb＜Tset-K2且开机台数＞0，说明已经有热泵机组处于开机状态，但是实际水温Tb与设定水温Tset相差较小，实际水温Tb仍然无法达到要求，则增开一台热泵机组。

（3）若Tset-K2≤Tb＜Tset，说明实际水温Tb与设定水温Tset相差很小，实际水温Tb基本满足需求，则保持当前的开机台数。

其中，K1＞K2＞0。

本实施例的多联式热泵机组控制方法，通过每隔设定时间获取水箱的实际水温Tb和设定水温Tset；根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数：若Tb＜Tset-K1，则增开一台热泵机组；若Tset-K1≤Tb＜Tset-K2且开机台数＞0，则增开一台热泵机组；若Tset-K2≤Tb＜Tset，则保持当前的开机台数；因此，本实施例多联式热泵热水器控制方法，根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数，不仅保证水箱内的水温，而且降低能耗；同时，多个热泵机组安装灵活，解决了现有技术中单台大型热泵机组安装空间受限、能耗高、故障后不能保证水箱温度的问题。

本实施例的多联式热泵热水器控制方法，可以满足不同季节的热水需求，降低了使用能耗。

热泵机组有可能是定频机组，也可能是变频机组。

一、若所述的每个热泵机组均为定频机组：

所述的增开一台热泵机组，具体包括：在所有处于关机状态的热泵机组中，主控制器选中能力最大的热泵机组，发出开机信号，控制其开机。通过选择能力大的热泵机组先开机，可以在满足水箱水温的同时尽量减小开机台数，降低能耗。

也就是说，如果所有的热泵机组均为定频机组，可以按照能力从大到小进行排序，能力最大的热泵机组为1号机组，能力最小的热泵机组为n号机组，该排序即为开机顺序。当满足增开条件时，即，当Tb＜Tset-K1，或者，Tset-K1≤Tb＜Tset-K2且开机台数＞0时，按照排序增开一台热泵机组。

所述根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数，还包括：若Tb≥Tset，说明实际水温Tb已经满足需求，则控制所有热泵机组停机，避免浪费能源。

在本实施例中，K1=2，K2=1。每隔设定时间（如60秒），获取水箱的实际水温Tb和设定水温Tset；

若Tb＜Tset-2，则增开一台热泵机组；

若Tset-2≤Tb＜Tset-1且开机台数＞0，则增开一台热泵机组；

若Tset-1≤Tb＜Tset，则保持当前的开机台数；

若Tb≥Tset，则所有热泵机组停机。

二、若所述的每个热泵机组均为变频机组：

所述根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数，还包括：

（1）若Tset≤Tb＜Tset+K3且开机台数＞0，说明实际水温Tb已经满足需求，则控制其中一台开机状态的热泵机组降频或停机。

作为一种优选的设计方案，当Tset≤Tb＜Tset+K3且当前开机台数i＞0时，先控制第i台热泵机组降频；如果第i台热泵机组降低到最低频率时，实际水温Tb仍然满足Tset≤Tb＜Tset+K3，则控制第i台热泵机组停机，避免水箱内的水温波动过大。

（2）若Tb≥Tset+K3，说明实际水温Tb已经超出需求，则控制所有热泵机组停机，避免浪费能源。其中，K1＞K2＞K3＞0。

在本实施例中，K1=2，K2=1，K3=0.5。每隔设定时间（如30秒），获取水箱的实际水温Tb和设定水温Tset；

若Tb＜Tset-2，则增开一台热泵机组；

若Tset-2≤Tb＜Tset-1且开机台数＞0，则增开一台热泵机组；

若Tset-1≤Tb＜Tset，则保持当前热泵机组的开机台数；

若Tset≤Tb＜Tset+0.5且开机台数＞0，则其中一台热泵机组降频或停机；

若Tb≥Tset+0.5，则所有热泵机组停机。

三、若所述多个热泵机组中，既有变频机组，又有定频机组：

所述增开一台热泵机组，具体包括下述步骤：

在所有处于关机状态的热泵机组中，判断是否存在变频机组；

若是，说明处于关机状态的热泵机组中还有变频机组，则在所有处于关机状态的热泵机组中，选择一台变频机组开机；

若否，说明处于关机状态的热泵机组中没有变频机组，则在所有处于关机状态的热泵机组中，选中能力最大的定频机组，控制其开机。

也就是说，当需要增开一台热泵机组时，在关机状态的热泵机组中有变频机组时就增开变频机组，没有变频机组时就选择能力最大的定频机组开机；可以在满足水箱水温的前提下尽量减小开机台数，降低能耗。

在本实施例中，当所有的变频机组均开机且Tb≤Tset-K1时，则控制所有的变频机组均运行在最高能效时的频率，然后当需要增开一台热泵机组时，选择能力最大的定频机组开机；从而可以在满足水箱水温的前提下尽量减小开机台数，降低能耗。最高能效时的频率，是指当变频机组处于最高能效时的压缩机频率。

在本实施例中，当所有的变频机组和定频机组均开机且Tb≤Tset-K1时，则所有的变频机组均运行在最大能力时的频率；从而可以在满足水箱水温的前提下尽量减小开机台数，降低能耗。最大能力时的频率，是指当变频机组处于最大能力时的压缩机频率。

所述根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数，还包括：若Tb≥Tset+K3，说明实际水温Tb已经超出需求，则先按照能力从小到大的顺序逐台关闭定频机组，然后逐台关闭变频机组，既避免浪费能源，又避免水箱水温波动。

在本实施例中，K1=2，K2=1，K3=0.5。每隔设定时间（如30秒），获取水箱的实际水温Tb和设定水温Tset；根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数：

若Tb＜Tset-2，则增开一台热泵机组；

若Tset-2≤Tb＜Tset-1且开机台数＞0，则增开一台热泵机组；

若Tset-1≤Tb＜Tset，则保持当前热泵机组的开机台数；

若Tset≤Tb＜Tset+0.5且开机台数＞0，则控制其中一台热泵机组降频或停机；具体来说，先控制其中一台变频机组降频，若仍然满足Tset≤Tb＜Tset+0.5，则控制该台变频机组停机。若变频机组已经全部停机了，仍然满足Tset≤Tb＜Tset+0.5，则从定频机组中选择能力大的定频机组先停机，若仍然满足Tset≤Tb＜Tset+0.5，则继续从定频机组中选择能力大的定频机组停机。

若Tb≥Tset+0.5，则所有热泵机组停机。先按照能力从小到大的顺序逐台关闭定频机组，然后逐台关闭变频机组。

热泵机组有可能结霜，影响制热运行。因此，当其中一台热泵机组达到除霜条件后，将除霜需求发送至主控制器，若此时有其他热泵机组处于除霜状态，则等处于除霜状态的热泵机组除霜结束后，该达到除霜条件的热泵机组才进入除霜状态；若此时没有热泵机组处于除霜状态，则该达到除霜条件的热泵机组进入除霜状态。即每次只有一台热泵机组处于除霜状态，避免多个热泵机组同时处于除霜状态影响水箱水温。

在本实施例中，主控制器可以单独设置；主控制器也可以安装在其中一台热泵机组上，与该热泵机组的控制器集成在一起，该热泵机组作为主机。若所述多个热泵机组中，既有变频机组，又有定频机组，则选定其中一台变频机组作为主机。当满足开机条件时，主机最先开机；当满足关机条件时，主机最后关机。

本实施例的多联式热泵热水器控制方法，能够根据水箱温度，准确控制热泵机组开启及停机，在保证用水温度的同时，降低能耗；能够满足多个定频机组多联，多个变频机组多联，多个变频机组加多个定频机组多联的控制，同一使用场所可以连接多个热泵机组，能够解决用户安装空间不足以满足安装一台大型号机组的困扰，并通过有效的控制方式，降低使用过程中的能耗，提高能源利用率。

本实施例还提出了一种多联式热泵热水器，主要包括主控制器、水箱、分水器、集水器、温度传感器、多个热泵机组等，参见图1所示。

水箱，具有进水管1和出水管2。

温度传感器，安装在水箱内，用于获取水箱的实际水温Tb。

多个热泵机组，每个热泵机组的出水口均连接集水器，通过集水器连接水箱的进水管；每个热泵机组的进水口均连接分水器，通过分水器连接水箱的出水管。

主控制器，用于每隔设定时间，获取水箱的实际水温Tb和设定水温Tset；根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数：若Tb＜Tset-K1，则增开一台热泵机组；若Tset-K1≤Tb＜Tset-K2且开机台数＞0，则增开一台热泵机组；若Tset-K2≤Tb＜Tset，则保持当前的开机台数；其中，K1＞K2＞0。

具体的多联式热泵热水器的工作过程，已经在上述多联式热泵热水器控制方法中详述，此处不予赘述。

本实施例的多联式热泵热水器，通过每隔设定时间获取水箱的实际水温Tb和设定水温Tset；根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数：若Tb＜Tset-K1，则增开一台热泵机组；若Tset-K1≤Tb＜Tset-K2且开机台数＞0，则增开一台热泵机组；若Tset-K2≤Tb＜Tset，则保持当前的开机台数；因此，本实施例根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数，不仅保证水箱内的水温，而且降低能耗；同时，多个热泵机组安装灵活，解决了现有技术中单台大型热泵机组安装空间受限、能耗高、故障后不能保证水箱温度的问题。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多联式热泵热水器控制方法，其特征在于：所述多联式热泵热水器包括主控制器、水箱、多个热泵机组，每个所述的热泵机组的出水口均连接水箱的进水管，每个所述的热泵机组的进水口均连接水箱的出水管；所述控制方法包括：

每隔设定时间，执行下述步骤：

（1）获取水箱的实际水温Tb和设定水温Tset；

（2）根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数：

若Tb＜Tset-K1，则增开一台热泵机组；

若Tset-K1≤Tb＜Tset-K2且开机台数＞0，则增开一台热泵机组；

若Tset-K2≤Tb＜Tset，则保持当前的开机台数；

其中，K1＞K2＞0。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：若所述的每个热泵机组均为定频机组，则所述增开一台热泵机组，具体包括：

在所有处于关机状态的热泵机组中，选择能力最大的热泵机组，控制其开机。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：若所述的每个热泵机组均为定频机组，则所述根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数，还包括：

若Tb≥Tset，则控制所有热泵机组停机。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：若所述的每个热泵机组均为变频机组，则所述根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数，还包括：

若Tset≤Tb＜Tset+K3且开机台数＞0，则控制其中一台开机状态的热泵机组降频或停机；

若Tb≥Tset+K3，则控制所有热泵机组停机；

其中，K1＞K2＞K3＞0。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：若所述多个热泵机组中，既有变频机组，又有定频机组；则所述增开一台热泵机组，具体包括：

在所有处于关机状态的热泵机组中，判断是否存在变频机组；

若是，则在所有处于关机状态的热泵机组中，选择一台变频机组开机；

若否，则在所有处于关机状态的热泵机组中，选择能力最大的定频机组，控制其开机。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：若所述多个热泵机组中，既有变频机组，又有定频机组；则所述根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数，还包括：

若Tb≥Tset+K3，则先按照能力从小到大的顺序逐台关闭定频机组，然后逐台关闭变频机组。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：当所有的变频机组均开机且Tb＜Tset-K1时，则所有的变频机组均运行在最高能效时的频率。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：当所有的变频机组和定频机组均开机且Tb＜Tset-K1时，则所有的变频机组均运行在最大能力时的频率。

9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：当其中一台热泵机组达到除霜条件后，若此时有其他热泵机组处于除霜状态，则等处于除霜状态的热泵机组除霜结束后，该达到除霜条件的热泵机组才进入除霜状态。

10.一种多联式热泵热水器，其特征在于，包括：

水箱，具有进水管和出水管；

温度传感器，安装在水箱内，用于获取水箱的实际水温Tb；

多个热泵机组，每个所述的热泵机组的出水口均连接水箱的进水管，每个所述的热泵机组的进水口均连接水箱的出水管；

主控制器，用于每隔设定时间根据实际水温Tb和设定水温Tset控制热泵机组的开机台数：若Tb＜Tset-K1，则增开一台热泵机组；若Tset-K1≤Tb＜Tset-K2且开机台数＞0，则增开一台热泵机组；若Tset-K2≤Tb＜Tset，则保持当前的开机台数；其中，K1＞K2＞0。

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