CN111664580A - 一种热泵热水机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热泵热水机组，包括：水箱；水位检测模块，其用于检测水箱的多档水位；温度检测模块，其用于检测水箱中的水温；补水阀，其用于控制将水箱与水源连通或者关闭；控制模块，其被配置为按照水位‑水温模式进行补水控制：判断水位是否达到补水水位；当水位不高于第一档水位时，判断水温是否符合补水条件；当水温符合补水条件时，开启补水阀进行常规补水。本发明的热泵热水机组，其在补水之前分别对水位和水温进行判断，只有在水位和水温同时满足条件时才进行补水，防止补水后温度骤降影响使用舒适性。

Description

一种热泵热水机组

技术领域

本发明涉及制热水设备技术领域，尤其涉及一种热泵热水机组。

背景技术

随着空气源热泵热水作为一种节能环保的热水制取设备，越来越受到业界认可，尤其是北方煤改电政策的推广，蓝天计划的推行，更助推了空气源热泵产业的发展。

目前热泵热水机组一般设置有储水箱，用于将热水加热及存储，以提供热水给用户使用。用户使用会消耗水箱中的水量，需要机组及时对水箱补水，以避免用户无水可用的情况。目前热泵热水机组的补水控制方式主要包括两种：一、按照水位进行补水，水位低于设定值即启动补水，直至水位达到停止水位。二、设定补水时间，仅在补水时段内开启补水电磁阀进行补水。

第一种补水方式虽然及时满足了水位的要求，存在的缺陷也较明显：1、补水期间造成水箱中水温下降，如果恰逢用户用水期间开启补水，将影响用户使用的舒适性要求。2、补水水位若设置较高，导致补水频繁，补水造成水温下降进而导致频繁开启热泵主机，浪费电能。若补水水位设置较低，尤其当进水与目标水温温差较大时，导致热泵机组制热水时间长，影响用户用水。第二种按照定时补水的方式适用于用水量相对集中的需求场所，在非用水时段快速完成补水并启动机组加热至需求的水温。此方式是提前储备，而非按需提供，在补水时段总是以储存符合使用水温要求的最大水量，节能性差。

发明内容

为解决现有技术中热泵热水机组仅根据水位进行补水造成水温降低给用户带来不适的技术问题，本发明提供一种热泵热水机组，可以解决上述问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种热泵热水机组，包括：

水箱；

水位检测模块，其用于检测水箱的多档水位；

温度检测模块，其用于检测水箱中的水温；

补水阀，其用于控制将水箱与水源连通或者关闭；

控制模块，其被配置为按照水位-水温模式进行补水控制，包括：

判断水位是否达到补水水位；

当水位不高于第一档水位时，判断水温是否符合补水条件；

当水温符合补水条件时，开启补水阀进行常规补水。

进一步的，常规补水过程中进行补水阀关闭判断：

当水温≤设定温度-△T1时，关闭补水阀，其中，△T1＞0；

或者，当水位≥第二档水位时，关闭补水阀，其中，第二档水位高于第一档水位。

进一步的，△T1的取值范围为1℃～5℃。

进一步的，当水温不符合补水条件时，继续判断水位，当水位不高于第零档水位时，开启补水阀进行强制补水，其中，第零档水位低于第一档水位。

进一步的，强制补水过程中进行补水阀关闭判断：

当水位≥第零档水位时，检测水温；

当水温＞设定温度-△T2时，继续补水；

当水温≤设定温度-△T2时，关闭补水阀，其中，△T2≥△T1。

进一步的，判断水温是否符合补水条件包括：

当水温≥设定温度时，水温符合补水条件，否则，不符合补水条件。

进一步的，所述控制模块还可以被配置为定时补水控制，所述定时补水模式中设置有补水时间段，所述控制模块还执行以下控制：

检测当前补水模式，当补水模式为非定时补水模式时，按照水位-水温模式进行补水控制；当补水模式为定时补水模式时，则在补水时间段内进行补水。

进一步的，在补水时间段内进行补水的控制方法为：

判断水位，当水位＜第二档水位时，开启补水阀，直至水位不小于第二档水位。

进一步的，当补水模式为定时补水模式时，在非补水时间段内按照水位-水温模式进行补水控制，所述非补水时间段是补水时间段之外的任意时间区间。

进一步的，当热泵热水机组除霜运行时，关闭补水阀。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：本发明的热泵热水机组，其在补水之前分别对水位和水温进行判断，只有在水位和水温同时满足条件时才进行补水，防止补水后温度骤降影响使用舒适性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用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为本发明提出的热泵热水机组的一种实施例系统组成示意图；

图2为本发明提出的热泵热水机组的一种实施例的补水控制流程图；

图3为本发明提出的热泵热水机组的再一种实施例的补水控制流程图。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例一

本实施例提出了一种热泵热水机组，如图1所示，包括水箱11、水位检测模块12、温度检测模块13、补水阀14以及控制模块15。

热泵热水机组还包括压缩机21、冷凝器22、蒸发器23来执行制冷剂循环。制冷剂循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，将空气或者水源中的能量搬运至水箱11，用于加热水箱11中的水。水箱11具有热水输出端，热水输出端与用水终端通过水管连接，用于向用户提供热水输出。水箱11还具有补水口，其通过补水管16与水源连接。

由于本机组为热水机组，因此机组正常工作时处于制热运行状态，压缩机21压缩处于高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器22。

冷凝器22可盘设在水箱11内部或者外侧，冷凝器22将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到周围，当冷凝器22直接以内盘管式设置在水箱11中时，可以直接加热水箱中的水，当冷凝器22设置在水箱11外部时，可采用套管式冷凝器，需要设置水泵驱动水箱11中水循环流经套管换热器，在套管换热器中吸收热量再循环回水箱11。

制冷剂在流经蒸发器23时，可以吸收周围环境中的热量，温度升高变成气态，循环至压缩机21中，进行下一轮循环。

水位检测模块12设置在水箱11内，用于检测水箱11的多档水位；温度检测模块13同样设置在水箱11内，用于检测水箱11中的水温。补水阀14可设置在水箱11的补水口处，也可以设置在与补水口连接的水管中。

补水阀14用于控制将水箱11与水源连通或者关闭，当补水阀14开启时，水箱11与水源连通，水源的水流进水箱11中，可以为水箱11补水，当补水阀14关闭时，水箱11与水源断开连通，无法为水箱11补水。

温度检测模块13可以采用温度传感器实现，其可以具有一个或者多个测温点。当具有多个测温点时，该多个测温点沿着水箱11的竖直方向布设。由于水温在竖直方向具有分层的现象，不同高度的水温不同，通过采集不同高度位置的温度，对水温的检测更加准确。

控制模块15分别与水位检测模块12、温度检测模块13等检测元件电连接，还分别与补水阀14、压缩机21等执行元件连接，控制模块15起到信息收集和根据所收集的信息产生并且发出控制命令的作用，其可以控制热泵机组中压缩机21的开启、各种阀的开度调节，还可以控制补水阀14的开启或者断开，用于控制水箱11补水。

本实施例中，控制模块15可以被配置为按照水位-水温模式进行补水控制，如图2所示，包括：

判断水位是否达到补水水位；补水水位为预先设置好的水位，其低于水箱11的最高水位，且高于水箱11的最低水位，水箱11的最低水位是指无水的状态。当水箱11的实际水位低于该补水水位时，认为水位达到补水水位,可对水箱11进行补水，至于是否真正执行补水动作，还需要进一步判断。具体包括：

当水位不高于第一档水位v1时，判断水温是否符合补水条件；水温是由温度检测模块13检测并发送给控制模块15。可以理解的，补水水位即第一档水位v1。

用户在用水过程中水位随之下降，一旦下降低于第一档水位v1时，即开始判断水温是否符合补水条件。水温判断的目的是防止补入的低温冷水进入水箱11后，把水箱11中水温拉低，如果低于一定的限值，将影响用户使用。因此，是否补水与水箱11中本身的水温高低有关。如果水箱11中水温较高，可以进行补水，不会影响用户使用。如果水箱11中水温较低，可能处于刚适合用户使用的温度，如果此时补进冷水，将会将水温拉低至影响用户使用的温度，此时，即便是水位低于第一档水位v1，也不需要进行补水，用户可继续正常使用水箱11中剩余的水。本方案首先保障用户使用体验，最大化的提高使用舒适性。

当水温符合补水条件时，开启补水阀14进行常规补水。

本实施例中，判断水温是否符合补水条件包括：

当水温≥设定温度时，水温符合补水条件，否则，不符合补水条件。设定温度为提前预设的值，可以设置其高于用户正常洗浴所需温度，如此才可以提供补水过程中导致水温下降的空间。

随着冷水补入至水箱11，水箱11中的水温逐渐降低，为了防止在补水过程中导致水温过低，仍然会影响用户使用，因此，常规补水过程中进行补水阀关闭判断：

当水温≤设定温度-△T1时，关闭补水阀，其中，△T1＞0；通过在补水过程中设置水温判断，保障补水过程中不影响用户使用体验，同时，可以补水后为水箱11提高了热水输出量。

△T1为提前设定好，由于设定温度一般高于用户正常洗浴所需温度，因此，补水过程中使水温降低至正常洗浴所需温度时即停止补水，或者使得补入后的温度比正常洗浴所需温度稍微低一点也可，不会给用户带来明显的不适。

本实施例中有限△T1的取值范围为1℃～5℃。

补水时还存在另外一种情况，也即补水前水箱11中的水温较高，或者补入的水温较高，因此整个补水过程中一直无法满足利用温度控制关闭补水阀14的条件，因此，为了防止水位过高导致溢出，同时还需要进行水位判断，也即，当水位≥第二档水位v2时，关闭补水阀14，其中，第二档水位v2高于第一档水位v1。

第二档水位v2可以设置一个较高的水位，当水位高于该档水位时，可认为水箱11为水满状态。

判断水位达到补水水位，但水温不符合补水条件时，随着用户的持续用水，水位会逐渐下降，为了防止水位太低，本实施例中继续判断水位，当水位不高于第零档水位v0时，开启补水阀进行强制补水，其中，第零档水位v0低于第一档水位v1。第零档水位v0可以设置一个较低的水位，其为下限警戒值，当低于该水位时，必须进行补水，否则影响系统安全或者用户后续用水无法得到保障。

第零档水位v0高于或者等于水箱11的最低水位。

强制补水过程中继续进行补水阀14关闭判断：

当水位≥第零档水位时，检测水温；

当水温＞设定温度-△T2时，继续补水；

当水温≤设定温度-△T2时，关闭补水阀，其中，△T2≥△T1。

当进入强制补水过程时，说明水箱中水位较低，为防止出现缺水现象，保证系统安全运行，当认为水位低于设定的安全值时进行强制补水，为了最大化的提高热水输出量，保障系统安全的同时满足用户使用体验，补水阀关闭判断是高于第0档水位以后，系统安全有保证了，此时检测水温，用于保证用户用水体验。根据水温进行判断是否关闭。

如果始终水温＞设定温度-△T2，也即水温值无法控制补水阀关闭，此时需要进一步判断水位≥第二档水位时，关闭补水阀。

实施例二

根据人们的用水习惯，尽量避免在用水高峰时间进行补水，防止水温降低带来的使用不便，控制模块15还可以被配置为定时补水模式进行控制，定时补水模式中设置有补水时间段，使得补水时间段避开用水高峰进行补水。如图3所示，本实施例的控制模块还可以执行以下控制：

检测当前补水模式，包括水位-水温模式和定时补水模式，当补水模式为非定时补水模式时，按照水位-水温模式进行补水控制；当补水模式为定时补水模式时，则在补水时间段内进行补水。

在补水时间段内进行补水的控制方法为：

判断水位，当水位＜第二档水位时，开启补水阀，直至水位不小于第二档水位。

通过在该时间段内一次补足水量，避开了用水高峰，热泵机组开启制热水，以满足用水高峰到来时的用水需求。

本方案尤其适用于用水需求相对集中的场所，通过设定补水时间段，在非用水时段快速完成补水并启动机组加热至需求的水温。

当补水模式为定时补水模式时，用水高峰一般位于非补水时间段，无法避免用水量大导致水箱11中水不足的情况，优选在定时补水模式的非补水时间段内按照水位-水温模式进行补水控制，非补水时间段是补水时间段之外的任意时间区间。

通过在非补水时间段内按照水位-水温模式进行控制补水，保障了用户的用水需求，在不降低用户体验的前提下提高热水输出量。

非补水时间段内按照水位-水温模式进行控制补水的控制方式具体可参见实施例一中记载，在此不做赘述。

此外，热泵机组在进行制热时，当室外环境为低温潮湿时，蒸发器容易结霜，当结霜量增大后必须进行除霜以保障机组的制热能力。但热泵机组除霜即机组进行制冷运转，此时进行补水势必会将水温迅速降低，影响用户的使用。因此本热水系统当热泵热水机组除霜运行时，关闭补水阀14。待除霜结束后再进行补水，保障用户用水的舒适性。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种热泵热水机组，其特征在于，包括：

水箱；

水位检测模块，其用于检测水箱的多档水位；

温度检测模块，其用于检测水箱中的水温；

补水阀，其用于控制将水箱与水源连通或者关闭；

控制模块，其被配置为按照水位-水温模式进行补水控制，包括：

判断水位是否达到补水水位；

当水位不高于第一档水位时，判断水温是否符合补水条件；

当水温符合补水条件时，开启补水阀进行常规补水。

2.根据权利要求1所述的热泵热水机组，其特征在于，常规补水过程中进行补水阀关闭判断：

当水温≤设定温度-△T1时，关闭补水阀，其中，△T1＞0；

或者，当水位≥第二档水位时，关闭补水阀，其中，第二档水位高于第一档水位。

3.根据权利要求2所述的热泵热水机组，其特征在于，△T1的取值范围为1℃～5℃。

4.根据权利要求1所述的热泵热水机组，其特征在于，当水温不符合补水条件时，继续判断水位，当水位低于第零档水位时，开启补水阀进行强制补水，其中，第零档水位低于第一档水位。

5.根据权利要求4所述的热泵热水机组，其特征在于，强制补水过程中进行补水阀关闭判断：

当水位≥第零档水位时，检测水温；

当水温＞设定温度-△T2时，继续补水；

当水温≤设定温度-△T2时，关闭补水阀，其中，△T2≥△T1。

6.根据权利要求1所述的热泵热水机组，其特征在于，判断水温是否符合补水条件包括：

当水温≥设定温度时，水温符合补水条件，否则，不符合补水条件。

7.根据权利要求1-6任一项所述的热泵热水机组，其特征在于，所述控制模块还可以被配置为定时补水控制，所述定时补水模式中设置有补水时间段，所述控制模块还执行以下控制：

检测当前补水模式，当补水模式为非定时补水模式时，按照水位-水温模式进行补水控制；当补水模式为定时补水模式时，则在补水时间段内进行补水。

8.根据权利要求7所述的热泵热水机组，其特征在于，在补水时间段内进行补水的控制方法为：

判断水位，当水位＜第二档水位时，开启补水阀，直至水位不小于第二档水位。

9.根据权利要求7所述的热泵热水机组，其特征在于，当补水模式为定时补水模式时，在非补水时间段内按照水位-水温模式进行补水控制，所述非补水时间段是补水时间段之外的任意时间区间。

10.根据权利要求1-6任一项所述的热泵热水机组，其特征在于，当热泵热水机组除霜运行时，关闭补水阀。

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