CN111928487B - 热水机的防冻控制方法及热水机 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种热水机的防冻控制方法及热水机，热水机包括水泵和压缩机，热水机的防冻控制方法包括：热水机进入防冻模式后先根据水泵开启条件判断是否开启水泵，水泵开启后根据压缩机开启条件判断是否开启压缩机，且当热水机进入防冻模式后当热水机满足退出防冻模式条件时热水机退出防冻模式；压缩机开启后，当热水机满足关机条件时热水机关机，若热水机不满足关机条件，检测热水机是否满足退出防冻模式条件；并且不断在水泵和压缩机运行过程中不断修正开启条件参数，以达到准确控制水泵和压缩机开启。与现有技术比较，本发明中提高了机组在执行防冻动作时候的可靠性，减少机组在低温模式下直接执行防冻动作时的误操作。

Description

热水机的防冻控制方法及热水机

技术领域

本发明涉及热水机技术领域，特别是涉及一种热水机的防冻控制方法及热水机。

背景技术

目前的变频多功能热水机在运行中存在冻结问题，因此一般机组在运行过程中，一旦热水机出现水温过低或者恶劣工况的情况，如冬季室外环境温度非常低，水温低于冰点，热泵热水机组的水就容易结冰，从而导致整个机组损坏，损失非常严重，会有冻坏换热器的风险，所以在热水机的设计过程中要进行自防冻设计，尤其是目前出口欧洲的多功能热水机，存在此类问题比较频繁，热水机在低温环境运行，使得冻坏水管之类的事情常有发生。最为紧要的是，热水机需要具备低温或者超低温制热需求，需要热水+热泵(制热水)模式切换，若防冻不当，很容易冻坏整个水系统。

业内也有一些比较成熟的防冻方案，其控制核心还在于单点水温度的防冻设计，控制程序也比较分散，基本上都是各行其是，很容易引起运行失调的问题，即不该防冻的时候引发防冻，影响客户的使用体验，但在该防冻的时候却还没有触发，这样便会冻坏水管从而影响机组的可靠性，进而给用户造成损失。

发明内容

本发明提出一种热水机的防冻控制方法及热水机，解决了现有技术中的热水机防冻可靠性差的问题。

本发明采用的技术方案是：一种热水机的防冻控制方法，所述热水机包括水泵和压缩机，热水机的防冻控制方法包括：热水机进入防冻模式后先根据水泵开启条件判断是否开启水泵，水泵开启后根据压缩机开启条件判断是否开启压缩机以对所述热水机升温，且当热水机进入防冻模式后实时检测热水机是否满足退出防冻模式条件，若是，则热水机退出防冻模式。

进一步地，实时检测当前的热水机出水温度T_O、进水温度T_i以及环境温度T，并计算环境温度变化量ΔT，环境温度变化量ΔT＝当前环境温度T-上次检测到的环境温度T',当(T_O+T_i)/2+ΔT≤第一预设温度T1时，热水机进入防冻模式。

进一步地，每隔第一预设时间t1检测一次热水机进水温度T_i以及环境温度T，计算进水温度变化量ΔT_i，进水温度变化量ΔT_i＝当前进水温度T_i-上次检测到的进水温度T_i'，所述水泵开启条件为：当(T_i/T)+T_i+ΔT_i≤第二预设温度 T2时，开启水泵。

进一步地，若不满足所述水泵开启条件，则热水机继续运行，并每隔第二预设时间t2检测一次热水机是否满足退出防冻模式条件。

优选地，所述水泵开启条件为：当(T_i/T)+T_i+ΔT_i+α≤第二预设温度T2时，开启水泵，所述T_i为热水机进水温度，T为环境温度，ΔT_i为进水温度变化量，所述α为根据水泵上一次开启时间得出的当前水泵启动修正量。

进一步地，在水泵开启后的第三预设时间t3后实时检测当前的热水机出水温度T_O以及环境温度T，计算出水温度变化量ΔT_O，出水温度变化量ΔT_O＝当前出水温度T_O-上次检测到的出水温度T_O'，所述压缩机开启条件包括：当(T_O/T)+T_O+ΔT_O≤第三预设温度T3时，开启压缩机。

进一步地，若不满足所述压缩机开启条件，则热水机继续运行，每隔第四预设时间t4检测一次热水机是否满足退出防冻模式条件。

优选地，所述压缩机开启条件包括：当(T_O/T)+T_O+ΔT_O+β≤第三预设温度T3时，开启压缩机，所述T_O为热水机出水温度，T为环境温度，ΔT_O为出水温度变化量，所述β为根据压缩机上一次开启时间得出的压缩机启动修正量。

进一步地，所述压缩机开启后，检测热水机是否满足关机条件，若是，则热水机关机。

进一步地，若热水机不满足关机条件，每隔第五预设时间t5测一次热水机是否满足退出防冻模式条件。

进一步地，所述退出防冻模式条件包括：实时检测当前的热水机出水温度T_O、进水温度T_i以及环境温度T，并计算环境温度变化量ΔT＝当前环境温度T-上次检测到的环境温度T'、进水温度变化量ΔT_i＝当前进水温度T_i-上次检测到的进水温度T_i'、出水温度变化量ΔT_O＝当前出水温度T_O-上次检测到的出水温度T_O'，当(T_O+T_i)/2+ΔT+ΔT_i+ΔT_O＞第四预设温度T4时，热水机退出防冻模式。

一种热水机，所述热水机使用所述的热水机的防冻控制方法。

与现有技术比较，本发明中通过设置多个温度点来逐步控制机组执行防冻动作，以此来提高机组在执行防冻动作时候的可靠性，减少机组在低温模式下直接执行防冻动作时的误操作，提高用户的使用体验，减少不必要的使用的成本损失。

同时，通过采集机组运行过程中环境温度、水温波动的变化量，计算其偏差值，修正机组防冻过程中水泵与压缩机的启动点，使整个防冻过程运行更加柔和，消除暴力停机对机组的刚性影响，适应多种工况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中热水机的防冻控制方法的控制流程示意简图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出了一种热水机的防冻控制方法，本方法主要通过实时检测热水机机组的出水温度T_O、进水温度T_i以及环境温度T，并将每次测得的出水温度T_O、进水温度T_i以及环境温度T进行记录，在以下记载中，出水温度T_O、进水温度T_i以及环境温度T均表示当前测量的实际温度值，而相对于当前测量的实际温度值的上一次测量值则分别以上一次测得的出水温度T_O'、进水温度T_i' 以及环境温度T'来表示。

根据检测和记录到的温度值准确计算得出的机组的实际温度值，并且分别设置了温度较低并依次递减的第一预设温度T1、第二预设温度T2、第三预设温度T3以及温度较高的第四预设温度T4，以第一预设温度T1作为机组的防冻结模式启动温度，当机组进入防冻结模式后，以第二预设温度T2作为水泵启动温度来判断水泵是否要开启，当水泵开启后再以第三预设温度T3作为压缩机启动点判断是否要开启压缩机，当压缩机开启后整个机组便开始升温来防止机组冻结，在机组升温的过程中以第四预设温度T4作为防冻结模式的退出温度点，通过设置多个温度点来逐步控制机组执行防冻动作，以此来提高机组在执行防冻动作时候的可靠性，减少机组在低温模式下直接执行防冻动作时误操作。

具体地，如图1所示，本申请中的热水机的防冻控制方法的具体执行步骤为：

步骤一：当机组正常运行时，实时检测出水温度T_O、进水温度T_i以及环境温度T，根据实时检测到的这些温度值来判断机组是否达到进入防冻模式条件，当机组达到进入防冻模式条件时，则机组则进入防冻模式，若没有，则机组继续保持正常运行。

进一步地，本申请实时际测得出水温度T_O、进水温度T_i以及环境温度T，并根据上一次侧的环境温度T'计算得出环境温度变化量ΔT，环境温度变化量ΔT＝当前环境温度T-上次检测到的环境温度T',当(T_O+T_i)/2+ΔT≤第一预设温度T1时，说明机组的实际水温已经足够低，此时热水机机组需要进入防冻模式并开始预备执行防冻动作。

步骤二：当机组进入到防冻模式之后，每隔第一预设时间t1便检测一次热水机进水温度T_i以及环境温度T，并记录每次所检测到的各温度值，根据实时检测到的各温度值和记录的温度值来判断是否满足水泵的开启条件，当水泵达到开启条件，则先开启水泵使机组中的水进行流通，先通过控制水循环流动从而避免水结冰堵塞管路，尤其是堵塞机组进水口，从而保证机组不被冻坏，同时及时水温很低的情况下，也可以通过加快水循环延缓水结冰的情况，从而避免了在对水升温需要等待的过程中水流结冰。

若水泵没有达到开启条件，则说明水冻结的风险很低，此时每隔第二预设时间t2检测一次机组是否满足退出防冻模式条件，若检测到机组满足退出防冻模式条件时，机组退出防冻结模式，继续正常运行，若一直没有检测到机组满足退出防冻模式条件时，则机组一直保持当前状况继续运行。通过这样的方式，进一步确保了不会误执行防冻动作，保证了机组的稳定性。

具体地，水泵开启条件为：通过计算得出进水温度变化量ΔT_i，进水温度变化量ΔT_i＝当前进水温度T_i-上次检测到的进水温度T_i'，当(T_i/T)+T_i+ΔT_i≤第二预设温度T2时，则开启水泵；通过计算得到的实际进水温度来与第二预设温度T2进行比较，这样便保证当机组温度虽然达到一定温度，但可以通过开启水泵循环水流的方式避免结冰的情况，从而无需加热便可满足防冻需求，达到对热水机机组进行防冻的精准控制。

步骤三：在水泵开启并稳定运行的第三预设时间t3之后，再根据压缩机开启条件判断是否开启压缩机，当机组温度满足压缩机开启条件时，开启压缩机，机组借由压缩机压制的制冷剂在防冻结换热器与水进行换热，使得系统的热水温度升高，从而防止水由于温度太低而结冰(热水机的具体结构均为现有技术，其结构可参阅申请号为201320357399.X的专利文件，本申请不做赘述)。

具体地，压缩机开启条件为：实时检测当前的热水机的出水温度T_O以及环境温度T，计算出水温度变化量ΔT_O，出水温度变化量ΔT_O＝当前出水温度T_O- 上次检测到的出水温度T_O'，当(T_O/T)+T_O+ΔT_O≤第三预设温度T3时，则开启压缩机；通过检测出水口温度并计算出水口的实际温度来作为与第三预设温度T3进行比较的直接参数，来决定是否开启压缩机对水温进行加热，从而大大提升了防冻的准确性，减少了该防冻缺不执行防冻动作或不该防冻误执行防冻动作的情况。

而当压缩机没有满足其开启条件时，那么则说明水冻结的风险任然较低，此时每隔第四预设时间t4检测一次机组是否满足退出防冻模式条件，若检测到机组满足退出防冻模式条件时，机组退出防冻结模式，继续正常运行，若一直没有检测到机组满足退出防冻模式条件时，则机组一直保持当前状况继续运行。通过这样的方式，进一步确保了不会误执行防冻动作，保证了机组的稳定性。

步骤四：当压缩机开启运行后，机组的水温得到升高，在压缩机以低频运行6min之后检测温度点，即在压缩机运行对水温升高的时候要检测机组的工况是否达到关机条件，关机条件可以为一个预设温度值，当机组的温度值达到该预设温度值时，说明机组的温度恢复至正常水平，没有冻结风险，此时压缩机和水泵关闭，机组随之关机；而当检测到机组并没有达到关机条件时，并在机组达到关机条件之前，此时每隔第五预设时间t5便检测一次热水机机组是否满足退出防冻模式条件，若检测到机组满足退出防冻模式条件时，机组退出防冻结模式，继续正常运行；若一直没有检测到机组满足退出防冻模式条件时，则机组一直保持当前状况继续运行，即继续维持。通过这样的方式，进一步确保了不会误执行防冻动作，保证了机组的稳定性。

需要说明的是，本实施例中上述的第二预设时间t2、第四预设时间t4以及第五预设时间t5均设置为一个相同的时间值，该时间值为5min。

需要说明的是，上述步骤一至四中对热水机的出水温度T_O、进水温度T_i以及环境温度T均可以以同一方式进行实时检测，该方式可以为：每隔一定时间检测一次各温度值并进行记录。

优选地，本申请中退出防冻模式条件包括：实时检测当前的热水机出水温度T_O、进水温度T_i以及环境温度T，并计算环境温度变化量ΔT＝当前环境温度T-上次检测到的环境温度T'、进水温度变化量ΔT_i＝当前进水温度Ti-上次检测到的进水温度T_i'、出水温度变化量ΔT_O＝当前出水温度T_O-上次检测到的出水温度T_O'，当(T_O+T_i)/2+ΔT+ΔT_i+ΔT_O＞第四预设温度T4时，热水机退出防冻模式，此时关闭压缩机、水泵，但机组依然保持正常运转。

优选地，由于在机组正常运转中，本申请中如水泵、压缩机都会在运行和停止之间来回切换，本申请中的水泵开启条件为：当(T_i/T)+T_i+ΔT_i≤第二预设温度T2时，则开启水泵，因此在每次水泵开启之前检测到的实际水温会存在误差，为保证对下次水泵的精确开启，需要计算当前水泵启动修正量α以消除误差，本申请中通过公式

计算该偏差量α，那么在下次的水泵启动条件则应算上该偏差量α，即下次水泵开启条件中的(T_i/T)+T_i+Δ T_i＝(T_i/T)+T_i+ΔT_i+α，下次水泵开启条件的判断条件为：(T_i/T)+T_i+ΔT_i+α≤第二预设温度T2。

同理，压缩机的开启条件为：(T_O/T)+T_O+ΔT_O≤第三预设温度T3时，则开启压缩机，为保证对下次压缩机的精确开启，需要计算当前压缩机启动修正量β以消除误差，本申请中通过公式

计算该偏差量β，那么在下次的水泵启动条件则应算上该偏差量β，即下次水泵开启条件中的(T_O/T)+T_O+ΔT_O＝(T_O/T)+T_O+ΔT_O+β，下次水泵开启条件的判断条件为：(T_O/T)+T_O+ΔT_O+β≤第三预设温度T3。

需要说明的是，上述中0～t代表当前水泵、压缩机的启动运行时间。

通过修正水泵、压缩机的启动偏差量，将每次进入防冻时的温度进行反馈叠加，修正机组防冻过程中水泵与压缩机的启动点，从而实时调整压缩机启动点、水泵启动点以此来控制机组的运行状态平稳运行，使整个防冻过程运行更加柔和，消除暴力停机对机组的刚性影响。

本发明还提出了一种热水机，该热水机使用了本申请中所提出的防冻控制方法，基于该防冻控制方法所要检测的数据，本申请中的热水机应至少包括人工交互平台(显示板)、温度传感器、交流接触器、控制器等，控制器接收温度参数来控制交流接触器实时调整压缩机、水泵的启动点，以此来控制机组的运行状态平稳运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热水机的防冻控制方法，所述热水机包括水泵和压缩机，其特征在于，热水机的防冻控制方法包括：

热水机进入防冻模式后先根据水泵开启条件判断是否开启水泵，若不满足所述水泵开启条件，则热水机继续运行，并每隔第二预设时间t2检测一次热水机是否满足退出防冻模式条件，若检测到机组满足退出防冻模式条件，机组退出防冻结模式，继续正常运行，若满足所述水泵开启条件，则开启水泵；

水泵开启并稳定运行的第三预设时间t₃之后根据压缩机开启条件判断是否开启压缩机以对所述热水机升温，当机组温度不满足压缩机开启条件时，每隔第四预设时间t4检测一次机组是否满足退出防冻模式条件，若检测到机组满足退出防冻模式条件时，机组退出防冻结模式，若满足所述压缩机开启条件，则开启压缩机；

压缩机开启并在压缩机以低频运行6min之后，每隔第五预设时间t5测一次热水机是否满足退出防冻模式条件，若检测到机组满足退出防冻模式条件时，机组退出防冻结模式，继续正常运行，若一直没有检测到机组满足退出防冻模式条件，则机组一直保持当前状况继续运行。

2.根据权利要求1所述的热水机的防冻控制方法，其特征在于，实时检测当前的热水机出水温度T_O、进水温度T_i以及环境温度T，并计算环境温度变化量∆T ，环境温度变化量∆T=当前环境温度T-上次检测到的环境温度T ',当（T_O+ T_i）/2+ΔT≤第一预设温度T1时，热水机进入防冻模式。

3.根据权利要求1所述的热水机的防冻控制方法，其特征在于，每隔第一预设时间t1检测一次热水机进水温度T_i以及环境温度T，计算进水温度变化量∆T_i，进水温度变化量∆T_i=当前进水温度T_i-上次检测到的进水温度T_i '，所述水泵开启条件为：当(T_i/T)+T_i+ΔT_i≤第二预设温度T2时，开启水泵。

4.根据权利要求3所述的热水机的防冻控制方法，其特征在于，所述水泵开启条件为：当(T_i/T)+T_i+ΔT_i+α≤第二预设温度T2时，开启水泵，所述T_i为热水机进水温度， T为环境温度， ∆T_i为进水温度变化量，所述α为根据水泵上一次开启时间得出的当前水泵启动修正量。

5.根据权利要求1所述的热水机的防冻控制方法，其特征在于，在水泵开启后的第三预设时间t3后实时检测当前的热水机出水温度T_O以及环境温度T，计算出水温度变化量ΔT_O，出水温度变化量ΔT_O=当前出水温度T_O-上次检测到的出水温度T_O '，所述压缩机开启条件包括：当（T_O/T）+T_O+ΔT_O≤第三预设温度T3时，开启压缩机。

6.根据权利要求5所述的热水机的防冻控制方法，其特征在于，所述压缩机开启条件包括：当(T_O/T）+T_O+ΔT_O+β≤第三预设温度T3时，开启压缩机，所述T_O为热水机出水温度，T为环境温度，∆T_O为出水温度变化量，所述β为根据压缩机上一次开启时间得出的压缩机启动修正量。

7.根据权利要求1所述的热水机的防冻控制方法，其特征在于，所述压缩机开启后，检测热水机是否满足关机条件，若是，则热水机关机。

8.根据权利要求7所述的热水机的防冻控制方法，其特征在于，若热水机不满足关机条件，每隔第五预设时间t5测一次热水机是否满足退出防冻模式条件。

9.根据权利要求1所述的热水机的防冻控制方法，其特征在于，所述退出防冻模式条件包括：实时检测当前的热水机出水温度T_O、进水温度T_i以及环境温度T，并计算环境温度变化量∆T =当前环境温度T-上次检测到的环境温度T '、进水温度变化量∆T_i =当前进水温度T_i-上次检测到的进水温度T_i '、出水温度变化量ΔT_O=当前出水温度T_O-上次检测到的出水温度T_O '，当（T_O+T_i）/2+ΔT+ΔT_i+ΔT_O＞第四预设温度T4时，热水机退出防冻模式。

10.一种热水机，其特征在于，所述热水机使用如权利要求1至9中任意一项所述的热水机的防冻控制方法。

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