CN111426012B - 水温分段控制的热泵控制方法、装置及空调机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水温分段控制的热泵控制方法、装置及空调机组，其中，该方法包括：检测当前环境是否满足水温分段控制条件；如果是，则检测压缩机的压比和水箱水温，根据压缩机的压比和水箱水温对水温进行分段控制。本发明解决了现有技术中超低温工况下热泵制热水方式不够智能的问题，实现了超低温工况的快速高效制热水，并且极大提高机组的可靠性。

Description

水温分段控制的热泵控制方法、装置及空调机组

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种水温分段控制的热泵控制方法、装置及空调机组。

背景技术

对于多联式热泵空调而言，为了克服长联管以及高落差阻力， R410A制冷剂仍然是最好的选择。随着市场和消费者要求的提高，对于空调和热水的综合解决方案的需求必然日益增加，具有制热水功能的多联式空调(热泵)热水机的需求会越来越大，而多联式空调(热泵)热水机有一个无法避免的缺点：由于制热水要求的高压高于空调制热所需的高压，要想在-20℃以下的超低温工况下利用热泵实现制热水并且达到50℃的水温，要求压缩机运行的压比较大，难以实现，即便可以实现对压缩机的寿命影响也非常大。

为此，在一般的热泵热水机中，还设置有电辅热装置，但水箱电辅热通常根据制热水的速率与预设速率对比的方式来控制电加热的启停。这种控制方法有一个弊端就是，在超低温工况制热水的低水温段，热泵高压难以达到制热水的目标高压，此时制热水速率较慢，这就导致了水箱电辅热提前开启，使得在低水温段无法充分利用热泵制热水的高能效，降低了超低温工况下制热水的能效。

针对相关技术中超低温工况下热泵制热水方式不够智能的问题，目前尚未提出有效地解决方案。

发明内容

本发明提供了一种水温分段控制的热泵控制方法、装置及空调机组，以至少解决现有技术中超低温工况下热泵制热水方式不够智能的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种热泵控制方法，包括：检测当前环境是否满足水温分段控制条件；如果是，则检测压缩机的压比和水箱水温，根据压缩机的压比和水箱水温对水温进行分段控制。

进一步地，水温分段控制条件包括：热泵制热运行，且室外环境温度小于第一预设温度值。

进一步地，根据压缩机的压比和水箱水温对水温进行分段控制，包括：采用热泵的循环系统加热水箱；判断压缩机的压比是否大于等于预设第一压比，水箱水温是否大于等于第二预设温度值；如果压缩机的压比大于等于预设第一压比且水箱水温大于等于第二预设温度值，则采用电辅热装置加热水箱；否则，继续采用热泵的循环系统加热水箱。

进一步地，继续采用热泵的循环系统加热水箱，包括：判断压缩机的压比是否大于等于预设第二压比；如果是，则控制压缩机降频；否则，控制压缩机升频。

进一步地，压缩机的降频值为

压缩机的升频值为

其中，Pd/Ps为压缩机的压比，Pd为压缩机的运行高压，Ps为压缩机的运行低压，B为预设第二压比，k1、k2均为系数。

进一步地，在控制压缩机降频或升频后，还包括：控制压缩机保持当前频率至预设时间，之后重新检测压缩机的压比和水箱水温。

进一步地，在采用电辅热装置加热水箱之后，还包括：实时检测水箱水温是否大于用户预设水温；如果是，则关闭电辅热装置，水温分段控制结束；否则，继续采用电辅热装置加热水箱。

根据本发明实施例的另一方面，提供了一种热泵控制装置，包括：检测模块，用于检测当前环境是否满足水温分段控制条件；分段控制模块，用于如果当前环境满足水温分段控制条件，则检测压缩机的压比和水箱水温，根据压缩机的压比和水箱水温对水温进行分段控制。

根据本发明实施例的又一方面，提供了一种空调机组，包括如上述的热泵控制装置。

根据本发明实施例的又一方面，提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述的热泵控制方法。

在本发明中，基于超低温工况下热泵制热水方式不够智能的问题，提出一种水温分段制热的控制方法，在当前环境满足水温分段控制条件时，检测压缩机的压比和水箱水温，根据压缩机的压比和水箱水温对水温进行分段控制。从而避免只采用循环系统加热水箱时压缩机运行的压比较大，影响压缩机的寿命。同时，避免采用电辅热使得在低水温段无法充分利用热泵制热水的高能效，降低了超低温工况下制热水的能效。实现了-20℃以下的超低温工况的快速高效制热水效果，并且能极大提高机组的可靠性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的热泵控制方法的一种可选的流程图；

图2是根据本发明实施例的判断进入水温分段控制方法的一种可选的流程图；

图3是根据本发明实施例的水温分段控制方法的一种可选的流程图；

图4是根据本发明实施例的热泵的一种可选的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的热泵控制装置的一种可选的结构框图。

附图标记说明：

1：压缩机；2：高压压力传感器；3：四通换向阀；4：室外换热器；5：环境感温包；6：电子膨胀阀；7：板式换热器；8：电动球阀； 9：内盘换热管；10：循环水泵；11：电辅热装置；12：水箱感温包； 13：内盘式水箱；14：汽液分离器；15：低压压力传感器。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例1

在本发明优选的实施例1中提供了一种热泵控制方法，该控制方法可以直接应用至各种智能扫地机器人上，也可以应用至具有扫地机器人部分功能的其他装置上，具体实现时，可以通过在扫地机器人或其他装置安装软件、APP、或者写入扫地机器人或其他装置控制器相应的程序的方式来实现。具体来说，图1示出该方法的一种可选的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤S102-S104：

S102：检测当前环境是否满足水温分段控制条件；

S104：如果是，则检测压缩机的压比和水箱水温，根据压缩机的压比和水箱水温对水温进行分段控制。

在上述实施方式中，基于超低温工况下热泵制热水方式不够智能的问题，提出一种水温分段制热的控制方法，在当前环境满足水温分段控制条件时，检测压缩机的压比和水箱水温，根据压缩机的压比和水箱水温对水温进行分段控制。从而避免只采用循环系统加热水箱时压缩机运行的压比较大，影响压缩机的寿命。同时，避免采用电辅热使得在低水温段无法充分利用热泵制热水的高能效，降低了超低温工况下制热水的能效。实现了-20℃以下的超低温工况的快速高效制热水效果，并且能极大提高机组的可靠性。

在本发明一个优选的实施方式中，水温分段控制条件包括：热泵制热运行，且室外环境温度小于第一预设温度值。第一预设温度值为超低温温度，如-20℃以下，因此，在超低温温度的情况下，采用本方法进行水温分段控制。

在满足水温分段控制条件后，根据压缩机的压比和水箱水温对水温进行分段控制，具体包括：首先，采用热泵的循环系统加热水箱，因为此时温度较低，采用热泵制热水能效较高；判断压缩机的压比是否大于等于预设第一压比，水箱水温是否大于等于第二预设温度值；如果压缩机的压比大于等于预设第一压比且水箱水温大于等于第二预设温度值，则采用电辅热装置加热水箱；否则，继续采用热泵的循环系统加热水箱。在压缩机的压比较高且水箱水温较高的情况下，说明此时压缩机仍然超压运行，但已经不属于超低温情况，采用电辅热来制热水效率较高，且能避免压缩机长时间超压运行，因此，上述方案在低水温段利用热泵高效制热水，在高水温段利用水箱电辅热来制热水，避免压缩机长时间高压比运行，同时发挥了热泵和电辅热的优势，使制热水的效率达到了最高。

其中，在继续采用热泵的循环系统加热水箱时，还包括如下操作步骤：判断压缩机的压比是否大于等于预设第二压比；如果是，则控制压缩机降频；否则，控制压缩机升频。也就是说，压缩机还可调节当前频率，升高以加快制热水，但如果太高超出预设值，如警戒值，则需要降频以保障安全。优选地，压缩机的降频值为

压缩机的升频值为

其中，Pd/Ps为压缩机的压比， Pd为压缩机的运行高压，Ps为压缩机的运行低压，B为预设第二压比， k1、k2均为系数。

进一步地，在控制压缩机降频或升频后，还包括：控制压缩机保持当前频率至预设时间，之后重新检测压缩机的压比和水箱水温。循环的检测以使在满足水温分段控制条件时尽快进行分段控制。

并且，在采用电辅热装置加热水箱之后，还包括：实时检测水箱水温是否大于用户预设水温；如果是，则关闭电辅热装置，水温分段控制结束；否则，继续采用电辅热装置加热水箱。

通过上述方案可以有效解决多联式空调(热泵)热水机在-20℃以下的超低温工况制热水效果差、多联式空调(热泵)热水机超低温制热水可靠性差、一般的水箱电辅热的控制方法无法适应超低温工况制热水的特点，制热水能效低。由于采用本控制方法，可使多联式热泵空调热水机在-20℃以下的超低温工况按水温进行分段控制，在低水温段利用热泵高效制热水，在高水温段利用水箱电辅热来制热水，避免压缩机长时间高压比运行，从而实现-20℃以下的超低温工况的快速高效制热水效果，并且能极大提高机组的可靠性。

在本发明优选的实施例1中还提供了另一种热泵控制方法，具体来说，利用热泵机组本身自带的环境感温包、高低压力传感器所检测到的数据进行对比，当环境温度低于预设值，进入水温分段制热控制，计算压缩机运行的压比，当压比大于预设值时，关闭压缩机、循环水泵以及循环水阀，开启水箱电加热进行制热水。

图2示出判断进入水温分段控制方法的一种可选的流程图，如图2 所示，该方法包括如下步骤S201-S206：

S201：机组制热水运行；

S202：机组制热水运行时，室外机通过环境感温包、高压压力传感器、低压压力传感器分别检测室外环境温度T-env、机组运行高压Pd 和机组运行低压Ps；

S203：同样的，热水发生器通过水箱感温包检测水箱水温T-ss，并通过CAN网络将数据同步给室外机；

S204：判断系统检测到室外环境温度T-env是否小于等于预设值A，如果是，则进入S205，否则进入S206；

S205：系统进入水温分段控制；

S206：按照普通控制方式进行控制。

进一步地，当进入水温分段控制后，采用图3示出的水温分段控制方法，如图3所示，该方法包括如下步骤S301-S311：

S301：水温分段控制；

S302：系统同步计算并判断压缩机实时的运行压比(运行高压除于运行低压Pd/Ps)，水箱水温T-ss。当系统检测到压缩机实时运行压力比(Pd/Ps)大于等于预设值B，且水箱水温T-ss大于等于预设值C 时，进入S303，否则进入S304；

S303：热泵制热水能力需求清零，压缩机停机；

S304：若压缩机实时运行压比(Pd/Ps)≥预设值B且水箱水温T-ss ≥预设值C条件没有同时满足，则只判断压缩机实时运行压比(Pd/Ps) ≥预设值B是否成立；如果成立，则进入S305，否则进入S306；

S305：压缩机先降频，降频值

之后，进入S307；

S306：压缩机先升频，升频值

之后，进入S307；

其中，Pd/Ps为压缩机的压比，Pd为压缩机的运行高压，Ps为压缩机的运行低压，B为预设第二压比，k1、k2均为系数；

S307：保持当前运行频率D分钟，再去判断压缩机运行压比(Pd/Ps) ≥预设值B和水箱水温T-ss≥C是否同时满足；

S308：压缩机停机后，进一步地，系统控制循环水泵关闭，水路球阀关闭，同时开启水箱电辅热对水箱内的水进行加热；

S309：检测水箱水温T-ss是否大于用户设定的温度点，若是，则进入S310，否则进入S311；

S310：系统到温度点，水箱电辅热关闭，制热水运行结束；

S311：保持当前水箱电辅热加热的状态继续运行，之后重新检测水箱水温T-ss是否大于用户设定的温度点。

当进入水温分段控制后，系统同步计算并判断压缩机实时的运行压比(运行高压除于运行低压Pd/Ps)，水箱水温T-ss。当系统检测到压缩机实时运行压力比(Pd/Ps)大于等于预设值B，且水箱水温T-ss 大于等于预设值C时，热泵制热水能力需求清零，压缩机停机。进一步地，系统控制循环水泵关闭，水路球阀关闭，同时开启水箱电辅热对水箱内的水进行加热。

在上述实施方式中，利用热泵机组本身自带的环境感温包、高低压力传感器所检测到的数据进行对比，当环境温度低于预设值，进入水温分段制热控制，计算压缩机运行的压比，当压比大于预设值时，关闭压缩机、循环水泵以及循环水阀，开启水箱电加热进行制热水。其中压缩机、环境感温包、高低压力传感器、低压力传感器、电辅热装置、电动球阀在热泵系统中的位置如图4所示。

进入水温分段控制后，若压缩机实时运行压比(Pd/Ps)≥预设值 B且水箱水温T-ss≥预设值C条件没有同时满足，则只判断压缩机实时运行亚比(Pd/Ps)≥预设值B是否成立：若成立，则压缩机先降频，降频值

否则，压缩机先升频，升频值

进一步的，升降频处理后，保持当前运行频率D分钟，再去判断压缩机运行压比(Pd/Ps)≥预设值B和水箱水温T-ss≥C是否同时满足(此段控制的目的在于保证压缩机在超低温制热水时的运行压力比在合适的范围内，保证压缩机的可靠性)。

更进一步地，若已经开启水箱辅热进行烧水后，实时检测水箱水温T-ss是否大于用户设定的水温，若是，则系统到温度点，水箱电辅热关闭，制热水运行结束；否则，保持当前水箱电辅热加热的状态继续运行。

实施例2

基于上述实施例1中提供的热泵控制方法，在本发明优选的实施例2中还提供了一种热泵控制装置，具体地，图5示出该装置的一种可选的结构框图，如图5所示，该装置包括：

检测模块502，用于检测当前环境是否满足水温分段控制条件；

分段控制模块504，与检测模块502连接，用于如果当前环境满足水温分段控制条件，则检测压缩机的压比和水箱水温，根据压缩机的压比和水箱水温对水温进行分段控制。

在上述实施方式中，基于超低温工况下热泵制热水方式不够智能的问题，提出一种水温分段制热的控制方案，在当前环境满足水温分段控制条件时，检测压缩机的压比和水箱水温，根据压缩机的压比和水箱水温对水温进行分段控制。从而避免只采用循环系统加热水箱时压缩机运行的压比较大，影响压缩机的寿命。同时，避免采用电辅热使得在低水温段无法充分利用热泵制热水的高能效，降低了超低温工况下制热水的能效。实现了-20℃以下的超低温工况的快速高效制热水效果，并且能极大提高机组的可靠性。

其中，水温分段控制条件包括：热泵制热运行，且室外环境温度小于第一预设温度值。

分段控制模块504包括：第一控制单元，用于采用热泵的循环系统加热水箱；判断单元，用于判断压缩机的压比是否大于等于预设第一压比，水箱水温是否大于等于第二预设温度值；第二控制单元，用于如果压缩机的压比大于等于预设第一压比且水箱水温大于等于第二预设温度值，则采用电辅热装置加热水箱；第三控制单元，用于否则，继续采用热泵的循环系统加热水箱。

第三控制单元包括：判断子单元，用于判断压缩机的压比是否大于等于预设第二压比；降频子单元，用于如果是，则控制压缩机降频；升频子单元，用于否则，控制压缩机升频。

其中，压缩机的降频值为

压缩机的升频值为

其中，Pd/Ps为压缩机的压比，Pd为压缩机的运行高压，Ps为压缩机的运行低压，B为预设第二压比，k1、k2均为系数。

第三控制单元还包括：维持子单元，用于在控制压缩机降频或升频后，控制压缩机保持当前频率至预设时间，之后重新检测压缩机的压比和水箱水温。以及，检测子单元：用于在采用电辅热装置加热水箱之后，实时检测水箱水温是否大于用户预设水温；关闭子单元，用于如果是，则关闭电辅热装置，水温分段控制结束；否则，继续采用电辅热装置加热水箱。

本发明利用热泵机组本身自带的环境感温包、高低压力传感器所检测到的数据进行对比，当环境温度低于预设值，进入水温分段制热控制，计算压缩机运行的压比，当压比大于预设值时，关闭压缩机、循环水泵以及循环水阀，开启水箱电加热进行制热水。

关于上述实施例中的装置，其中各个单元、模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

实施例3

基于上述实施例2中提供的热泵控制装置，在本发明优选的实施例3中还提供了一种空调机组，包括如上述的热泵控制装置。

在上述实施方式中，基于超低温工况下热泵制热水方式不够智能的问题，提出一种水温分段制热的控制方案，在当前环境满足水温分段控制条件时，检测压缩机的压比和水箱水温，根据压缩机的压比和水箱水温对水温进行分段控制。从而避免只采用循环系统加热水箱时压缩机运行的压比较大，影响压缩机的寿命。同时，避免采用电辅热使得在低水温段无法充分利用热泵制热水的高能效，降低了超低温工况下制热水的能效。实现了-20℃以下的超低温工况的快速高效制热水效果，并且能极大提高机组的可靠性。

实施例4

基于上述实施例1中提供的热泵控制方法，在本发明优选的实施例4中还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述的热泵控制方法。

在上述实施方式中，基于超低温工况下热泵制热水方式不够智能的问题，提出一种水温分段制热的控制方法，在当前环境满足水温分段控制条件时，检测压缩机的压比和水箱水温，根据压缩机的压比和水箱水温对水温进行分段控制。从而避免只采用循环系统加热水箱时压缩机运行的压比较大，影响压缩机的寿命。同时，避免采用电辅热使得在低水温段无法充分利用热泵制热水的高能效，降低了超低温工况下制热水的能效。实现了-20℃以下的超低温工况的快速高效制热水效果，并且能极大提高机组的可靠性。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种热泵控制方法，其特征在于，包括：

检测当前环境是否满足水温分段控制条件；

如果是，则检测压缩机的压比和水箱水温，

根据所述压缩机的压比和所述水箱水温对水温进行分段控制；其中包括：

采用热泵的循环系统加热水箱；

判断所述压缩机的压比是否大于等于预设第一压比，所述水箱水温是否大于等于第二预设温度值；

如果所述压缩机的压比大于等于所述预设第一压比且所述水箱水温大于等于所述第二预设温度值，则采用电辅热装置加热水箱；

否则，继续采用所述热泵的循环系统加热水箱；

所述水温分段控制条件包括：所述热泵制热运行，且室外环境温度小于第一预设温度值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，继续采用热泵的循环系统加热水箱，包括：

判断所述压缩机的压比是否大于等于预设第二压比；

如果是，则控制所述压缩机降频；

否则，控制所述压缩机升频。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述压缩机的降频值为Δf1=k1|Pd/Ps -B|，所述压缩机的升频值为Δf2=k2|Pd/Ps -B|；其中，Pd/Ps为所述压缩机的压比，Pd为所述压缩机的运行高压，Ps为所述压缩机的运行低压，B为所述预设第二压比，k1、k2均为系数。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在控制所述压缩机降频或升频后，还包括：

控制所述压缩机保持当前运行频率至预设时间，之后重新检测所述压缩机的压比和所述水箱水温。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在采用电辅热装置加热水箱之后，还包括：

实时检测所述水箱水温是否大于用户预设水温；

如果是，则关闭所述电辅热装置，水温分段控制结束；

否则，继续采用所述电辅热装置加热水箱。

6.一种热泵控制装置，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测当前环境是否满足水温分段控制条件；

分段控制模块，用于如果所述当前环境满足所述水温分段控制条件，则检测压缩机的压比和水箱水温，根据所述压缩机的压比和所述水箱水温对水温进行分段控制；

其中，根据所述压缩机的压比和所述水箱水温对水温进行分段控制包括：

采用热泵的循环系统加热水箱；判断所述压缩机的压比是否大于等于预设第一压比，所述水箱水温是否大于等于第二预设温度值；

如果所述压缩机的压比大于等于所述预设第一压比且所述水箱水温大于等于所述第二预设温度值，则采用电辅热装置加热水箱；否则，继续采用所述热泵的循环系统加热水箱；

其中，所述水温分段控制条件包括：所述热泵制热运行，且室外环境温度小于第一预设温度值。

7.一种空调机组，其特征在于，包括如权利要求6所述的热泵控制装置。

8.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1至5中任一项所述的热泵控制方法。

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