CN112197432A - 水箱组件、供热系统及供热系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水箱组件、供热系统及供热系统的控制方法。水箱组件包括储热水箱和直热部，设置于所述储热水箱的外部，所述直热部具有第二水入口和第二水出口，所述第二水入口与所述第一水出口连通，所述直热部内设置有第二换热机构，所述第二换热机构与所述冷媒换热循环连通。本发明提供的水箱组件、供热系统及供热系统的控制方法，减小储热水箱的体积，并在储热水箱的外部额外设置直热部来保证出水温度，从而适应更多的安装场所，而且将储热水箱内的水送至直热部内进行二级加热，增加供热系统的出水速度，避免使用者长时间的等待，同时通过温度的比较自动控制供热系统的工作模式，实现供热系统的智能调节。

Description

水箱组件、供热系统及供热系统的控制方法

技术领域

本发明涉及制备热水装置技术领域，特别是一种水箱组件、供热系统及供热系统的控制方法。

背景技术

空气能热泵热水器因安全、节能，使用方便、舒适，越来越多用户使用了，空气能热水器因带储热水箱，而且水箱容器比较大，占地面积大，通常很多用户没有预留水箱安装位置或者没有预留冷热水管接口，导致无法安装的问题。

发明内容

为了解决现有技术中空气能热泵热水器的储热水箱尺寸过大而无法安装的技术问题，而提供一种在储热水箱外部增加直热部分来实现保证出水温度的情况下减小储热水箱占用空间的水箱组件、供热系统及供热系统的控制方法。

一种水箱组件，具有入水口和出水口，包括：

储热水箱，所述储热水箱具有第一水入口和第一水出口，所述储热水箱内设置有第一换热机构，所述第一换热机构与冷媒换热循环连通；

直热部，设置于所述储热水箱的外部，所述直热部具有第二水入口和第二水出口，所述第二水入口与所述第一水出口连通，所述直热部内设置有第二换热机构，所述第二换热机构与所述冷媒换热循环连通；

所述第一水入口构成所述入水口，所述第二水出口构成所述出水口。

所述第二换热机构包括外管和内管，所述内管设置于所述外管的内部，且所述内管的上设置有所述第二水入口和第二水出口，所述外管与所述冷媒换热循环连通；或者，所述外管上设置有所述第二水入口和所述第二水出口，所述内管与所述冷媒换热循环连通。

所述第二水入口与所述第一水出口之间设置有流量调节机构。

所述第一换热机构具有第一冷媒入口，所述第二换热机构具有第二冷媒入口，所述第一冷媒入口通过第一通断机构与所述冷媒换热循环连通，所述第二冷媒入口通过第二通断机构与所述冷媒换热循环连通。

所述第一换热机构具有第一冷媒入口，所述第二换热机构具有第二冷媒出口，所述第二冷媒出口与所述第一冷媒入口和所述第一通断机构之间的管路连通。

所述第二换热机构具有第二冷媒出口，且所述第二冷媒出口处设置有单向阀。

一种供热系统，包括上述的水箱组件。

所述供热系统还包括压缩机、蒸发器和四通阀，所述压缩机的排气口与所述四通阀的D连通口连通，所述压缩机的吸气口与所述四通阀的S连通口连通，所述第一换热机构的第一冷媒入口和所述第二换热机构的第二冷媒入口均与所述四通阀的C连通口连通，所述蒸发器的第一出入口与所述四通阀的E连通口连通，且所述第一换热机构的第一冷媒出口和所述第二换热机构的第二冷媒出口均通过节流机构与所述蒸发器的第二出入口连通；或者，所述第二换热机构的第二冷媒出口与所述第一冷媒入口连通，所述第一换热机构的第一冷媒出口通过节流机构与所述蒸发器的第二出入口连通。

一种上述的供热系统的控制方法，所述第一换热机构具有第一冷媒入口，所述第二换热机构具有第二冷媒入口，所述第一冷媒入口通过第一通断机构与所述冷媒换热循环连通，所述第二冷媒入口通过第二通断机构与所述冷媒换热循环连通，所述控制方法包括：

除霜模式，所述第一通断机构处于开启状态，所述第二通断机构处于关闭状态，所述四通阀的D连通口与E连通口连通。

所述控制方法还包括：

储热制热模式，所述第一通断机构处于开启状态，所述第二通断机构处于关闭状态，所述四通阀的D连通口与C连通口连通；

直热制热模式，所述第一通断机构处于关闭状态，所述第二通断机构处于开启状态，所述四通阀的D连通口与C连通口连通。

所述控制方法还包括：

检测出水口处是否存在水流；

若是，则供热系统切换至直热制热模式；

若否，则供热系统切换至储热制热模式。

在供热系统切换至直热制热模式之后还包括：

获取设定温度T0和储热水箱内的水温T1，比较T0和T1；

若T1＜T0-a，则第一通断机构切换至开启状态，第二通断机构切换至关闭状态；

若T1≥T0-a，则保持第一通断机构的工作状态和第二通断机构的工作状态不变；

a为计算常数。

在供热系统切换至储热制热模式之后还包括：

获取设定温度T0和出水口的水温T2，比较T0和T2；

若T2＜T0-b，则第一通断机构切换至关闭状态，第二通断机构切换至关开启状态；

若T1≥T0-b，则保持第一通断机构的工作状态和第二通断机构的工作状态不变；

b为计算常数。

本发明提供的水箱组件、供热系统及供热系统的控制方法，减小储热水箱的体积，并在储热水箱的外部额外设置直热部来保证出水温度，从而适应更多的安装场所，而且将储热水箱内的水送至直热部内进行二级加热，增加供热系统的出水速度，避免使用者长时间的等待，同时通过温度的比较自动控制供热系统的工作模式，实现供热系统的智能调节。

附图说明

图1为本发明提供的水箱组件、供热系统及供热系统的控制方法的实施例的水箱组件的结构示意图；

图2为本发明提供的水箱组件、供热系统及供热系统的控制方法的实施例的水箱组件的另一结构示意图；

图3为本发明提供的水箱组件、供热系统及供热系统的控制方法的实施例的供热系统的结构示意图；

图4为本发明提供的水箱组件、供热系统及供热系统的控制方法的实施例的供热系统的另一结构示意图；

图中：

1、储热水箱；11、第一水入口；12、第一水出口；2、第一换热机构；31、第二水入口；32、第二水出口；4、第二换热机构；7、流量调节机构；21、第一冷媒入口；41、第二冷媒入口；81、第一通断机构；82、第二通断机构；42、第二冷媒出口；22、第一冷媒出口；100、压缩机；101、蒸发器；102、四通阀；103、节流机构。

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用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图4所示的水箱组件，具有入水口和出水口，包括：储热水箱1，所述储热水箱1具有第一水入口11和第一水出口12，所述储热水箱1内设置有第一换热机构2，所述第一换热机构2与冷媒换热循环连通，所述储热水箱1通过第一水入口11引入冷水，并使冷水在储热水箱1内部与第一换热机构2进行热交换制取热水并且储存在储热水箱1内部；直热部，设置于所述储热水箱1的外部，所述直热部具有第二水入口31和第二水出口32，所述第二水入口31与所述第一水出口12连通，所述直热部内设置有第二换热机构4，所述第二换热机构4与所述冷媒换热循环连通，所述第一水入口11构成所述入水口，所述第二水出口32构成所述出水口，在储热水箱1内部完成一次换热的水再次流入直热部内与第二换热机构4进行热交换，并最终由第二水出口32排出，从而达到使用者设定的温度。

其中所述第一水入口11为冷水入口处于储热水箱1的下部分，第一水出口12为温水出口，处于储热水箱的上部分。

所述第二换热机构4包括外管和内管，所述内管设置于所述外管的内部，且所述内管的上设置有所述第二水入口31和第二水出口32，所述外管与所述冷媒换热循环连通；或者，所述外管上设置有所述第二水入口31和所述第二水出口32，所述内管与所述冷媒换热循环连通，也即所述第二换热机构4为套管式换热器，水和冷媒分别在套管式换热器的两个流道内流动并进行热交换。

所述第二水入口31与所述第一水入口11之间设置有流量调节机构7，通过流量调节机构7控制进入直热部的水量，在第二换热机构4的换热量一定的情况下，根据进入第二换热机构4内部的水量多少控制最终第二水出口32处的水温。

所述第一换热机构2具有第一冷媒入口21，所述第二换热机构4具有第二冷媒入口41，所述第一冷媒入口21通过第一通断机构81与所述冷媒换热循环连通，所述第二冷媒入口41通过第二通断机构82与所述冷媒换热循环连通，通过第一通断机构81控制冷媒换热循环中的冷媒是否进入第一换热机构2中，通过第二通断机构82控制冷媒换热循环中的冷媒是否进入第二换热机构4中，根据第一通断机构81和第二通断机构82的控制来控制水箱组件的工作模式，从而实现保持储热水箱1内水温的目的和快速提供热水的目的。

所述第一换热机构2具有第一冷媒入口21，所述第二换热机构4具有第二冷媒出口42，所述第二冷媒出口42与所述第一冷媒入口21和所述第一通断机构81之间的管路连通，也即在第二换热机构4内完成热交换的冷媒能够通过第一冷媒入口21流入第一换热机构2内与储热水箱1内的水进行热交换，从而实现了冷媒的二次换热。

所述第二换热机构4具有第二冷媒出口42，且所述第二冷媒出口42处设置有单向阀9，在保证进入第二换热机构4内的冷媒能够在第二换热机构4内部制热后顺利流出第二换热机构4的同时避免冷媒从第二冷媒出口42进入第二换热机构4内的问题。

一种供热系统，包括上述的水箱组件。

所述供热系统还包括压缩机100、蒸发器101和四通阀102，所述压缩机100的排气口与所述四通阀102的D连通口连通，所述压缩机100的吸气口与所述四通阀102的S连通口连通，所述第一换热机构2的第一冷媒入口21和所述第二换热机构4的第二冷媒入口41均与所述四通阀102的C连通口连通，所述蒸发器101的第一出入口与所述四通阀102的E连通口连通，且所述第一换热机构2的第一冷媒出口22和所述第二换热机构4的第二冷媒出口42均通过节流机构103与所述蒸发器101的第二出入口连通，也即第一换热机构2和第二换热机构4并联于C连通口和节流机构103之间，压缩机100排出的冷媒能够分别进入第一换热机构2和第二换热机构4就内部进行热交换，达到对储热水箱1内部的水加热以及使直热部提供热水的目的；或者，所述第二换热机构4的第二冷媒出口42与所述第一冷媒入口21连通，所述第一换热机构2的第一冷媒出口22通过节流机构103与所述蒸发器101的第二出入口连通，冷媒换热循环中的冷媒能够先在第二换热机构4内部进行第一次热交换，然后流至第一换热机构2内部进行第二次热交换，然后经过节流机构103回流至蒸发器101(冷媒换热循环)内，达到对储热水箱1内部的水加热以及使直热部提供热水的目的。

一种上述的供热系统的控制方法，所述第一换热机构2具有第一冷媒入口21，所述第二换热机构4具有第二冷媒入口41，所述第一冷媒入口21通过第一通断机构81与所述冷媒换热循环连通，所述第二冷媒入口41通过第二通断机构82与所述冷媒换热循环连通，所述控制方法包括：

除霜模式，所述第一通断机构81处于开启状态，所述第二通断机构82处于关闭状态，所述四通阀102的D连通口与E连通口连通，此时压缩机100排出的冷媒经过四通阀102的D连通口和E连通口进入蒸发器101内进行除霜，然后通过节流机构103流入储热水箱1内部进行吸热并经过第一通断机构81回流至四通阀102的C连通口和S连通口，最终回流至压缩机100内部完成冷媒循环，其中第二换热机构4的第二冷媒出口42处设置有单向阀9，能够避免节流机构103流出的冷媒进入第二换热机构4内部无法吸热而影响冷媒的循环效率。

如图3和图4中所示的，所述控制方法还包括：

储热制热模式，所述第一通断机构81处于开启状态，所述第二通断机构82处于关闭状态，所述四通阀102的D连通口与C连通口连通，此时压缩机100排出的冷媒经过四通阀102的D连通口和C连通口进入第一换热机构2内部与储热水箱1内的进行热交换，然后通过第一换热机构2的第一冷媒出口流至节流机构103处，在经过蒸发器101回流至四通阀102的E连通口和S连通口，并最终流至压缩机100内部完成冷媒循环，冷水由第一水入口11进入储热水箱1内部，并由在第一换热机构2内部的冷媒进行加热，最终存储在储热水箱1内部，也可以由第一水出口12进入第二换热机构4内部进行再次加热后由第二水出口32流出或者由第一水出口12流出并流过第二换热机构4(不进行换热)后由第二水出口32流出；

直热制热模式，所述第一通断机构81处于关闭状态，所述第二通断机构82处于开启状态，所述四通阀102的D连通口与C连通口连通，此时压缩机100排出的冷媒经过四通阀102的D连通口和C连通口直接进入第二换热机构4内部对第二换热机构4内部的水进行加热，因为第二换热机构4内部由储热水箱1内部引入具有一定温度的水，从而能够使第二水出口32处能够快速的达到使用者设定的温度，与此同时，进过第二换热机构4的冷媒可以直接通过第二冷媒出口42流至节流机构103处并通过蒸发器101和四通阀102回流至压缩机100内部完成冷媒循环，也可以通过第一冷媒入口21进入第一换热机构2内部对储热水箱1内的水进行加热，再经过第一冷媒出口流至节流机构103处并通过蒸发器101和四通阀102回流至压缩机100内部完成冷媒循环。

其中图3和图4中的实心箭头表示在进行储热供热模式和制热供热模式下的冷媒流向，单线箭头表示在进行除霜模式下的冷媒流向。

所述控制方法还包括：

检测出水口处是否存在水流；

若是，表明此时使用者需要一定温度的热水，则供热系统切换至直热制热模式，优选供应使用者的热水用量；

若否，表明此时使用者不需要热水，则供热系统切换至储热制热模式，保持储热水箱1内的水温处于预设的温度，保证使用者在需要热水时能够直接提供或者减少需要在第二换热机构4内的吸热量，使第二换热机构4在相同的换热量的情况下能够将更多的储热水箱1内的水加热到使用者需求的温度，增加提供热水的速度。

在供热系统切换至直热制热模式之后还包括：

获取设定温度T0和储热水箱1内的水温T1，比较T0和T1，其中设定温度T0由使用者进行设定；

若T1＜T0-a，表明此时使用者如果需要使用热水，储热水箱1内的水温无法达到使用者的需求，则第一通断机构81切换至开启状态，第二通断机构82切换至关闭状态，对储热水箱1内的水进行加热，保证使用者在任意时刻使用时，储热水箱1内的水均能够达到使用者的要求；

若T1≥T0-a，表明此时使用者如果需要使用热水，储热水箱1内的水温能够达到使用者的需求无需进行加热，则保持第一通断机构81的工作状态和第二通断机构82的工作状态不变；

a为计算常数，a的数值范围为1℃-10℃，优选为5℃。

在供热系统切换至储热制热模式之后还包括：

获取设定温度T0和出水口的水温T2，比较T0和T2；

若T2＜T0-b，表明此时供热系统的出水水温没有达到使用者的需求，则第一通断机构81切换至关闭状态，第二通断机构82切换至关开启状态，利用冷媒对第二换热机构4内部的水进行加热，使出水水温向使用者的设定水温T0靠近并最终与使用者的设定温度T0基本上相等；

若T1≥T0-b，表明此时供热系统的出水水温能够达到使用者的设定温度或者说储热水箱1内的水温不需要经过第二换热机构4内的加热即可达到使用者的设定温度，则保持第一通断机构81的工作状态和第二通断机构82的工作状态不变；

b为计算常数，b的数值范围为1℃-10℃，优选为5℃。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种水箱组件，具有入水口和出水口，其特征在于：包括：

储热水箱(1)，所述储热水箱(1)具有第一水入口(11)和第一水出口(12)，所述储热水箱(1)内设置有第一换热机构(2)，所述第一换热机构(2)与冷媒换热循环连通；

直热部，所述直热部具有第二水入口(31)和第二水出口(32)，所述第二水入口(31)与所述第一水出口(12)连通，所述直热部内设置有第二换热机构(4)，所述第二换热机构(4)与所述冷媒换热循环连通；

所述第一水入口(11)构成所述入水口，所述第二水出口(32)构成所述出水口。

2.根据权利要求1所述的水箱组件，其特征在于：所述第二换热机构(4)包括外管和内管，所述内管设置于所述外管的内部，且所述内管的上设置有所述第二水入口(31)和第二水出口(32)，所述外管与所述冷媒换热循环连通；或者，所述外管上设置有所述第二水入口(31)和所述第二水出口(32)，所述内管与所述冷媒换热循环连通。

3.根据权利要求1所述的水箱组件，其特征在于：所述第二水入口(31)与所述第一水出口(12)之间设置有流量调节机构(7)。

4.根据权利要求1所述的水箱组件，其特征在于：所述第一换热机构(2)具有第一冷媒入口(21)，所述第二换热机构(4)具有第二冷媒入口(41)，所述第一冷媒入口(21)通过第一通断机构(81)与所述冷媒换热循环连通，所述第二冷媒入口(41)通过第二通断机构(82)与所述冷媒换热循环连通。

5.根据权利要求4所述的水箱组件，其特征在于：所述第一换热机构(2)具有第一冷媒入口(21)，所述第二换热机构(4)具有第二冷媒出口(42)，所述第二冷媒出口(42)与所述第一冷媒入口(21)和所述第一通断机构(81)之间的管路连通。

6.根据权利要求1所述的水箱组件，其特征在于：所述第二换热机构(4)具有第二冷媒出口(42)，且所述第二冷媒出口(42)处设置有单向阀(9)。

7.一种供热系统，其特征在于：包括权利要求1至6中任一项所述的水箱组件。

8.根据权利要求7所述的供热系统，其特征在于：所述供热系统还包括压缩机(100)、蒸发器(101)和四通阀(102)，所述压缩机(100)的排气口与所述四通阀(102)的D连通口连通，所述压缩机(100)的吸气口与所述四通阀(102)的S连通口连通，所述第一换热机构(2)的第一冷媒入口(21)和所述第二换热机构(4)的第二冷媒入口(41)均与所述四通阀(102)的C连通口连通，所述蒸发器(101)的第一出入口与所述四通阀(102)的E连通口连通，且所述第一换热机构(2)的第一冷媒出口和所述第二换热机构(4)的第二冷媒出口(42)均通过节流机构(103)与所述蒸发器(101)的第二出入口连通；或者，所述第二换热机构(4)的第二冷媒出口(42)与所述第一冷媒入口(21)连通，所述第一换热机构(2)的第一冷媒出口通过节流机构(103)与所述蒸发器(101)的第二出入口连通。

9.一种权利要求8所述的供热系统的控制方法，其特征在于：所述第一换热机构(2)具有第一冷媒入口(21)，所述第二换热机构(4)具有第二冷媒入口(41)，所述第一冷媒入口(21)通过第一通断机构(81)与所述冷媒换热循环连通，所述第二冷媒入口(41)通过第二通断机构(82)与所述冷媒换热循环连通，所述控制方法包括：

除霜模式，所述第一通断机构(81)处于开启状态，所述第二通断机构(82)处于关闭状态，所述四通阀(102)的D连通口与E连通口连通。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括：

储热制热模式，所述第一通断机构(81)处于开启状态，所述第二通断机构(82)处于关闭状态，所述四通阀(102)的D连通口与C连通口连通；

直热制热模式，所述第一通断机构(81)处于关闭状态，所述第二通断机构(82)处于开启状态，所述四通阀(102)的D连通口与C连通口连通。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于：还包括：

检测出水口处是否存在水流；

若是，则供热系统切换至直热制热模式；

若否，则供热系统切换至储热制热模式。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于：在供热系统切换至直热制热模式之后还包括：

获取设定温度T0和储热水箱(1)内的水温T1，比较T0和T1；

若T1＜T0-a，则第一通断机构(81)切换至开启状态，第二通断机构(82)切换至关闭状态；

若T1≥T0-a，则保持第一通断机构(81)的工作状态和第二通断机构(82)的工作状态不变；

a为计算常数。

13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于：在供热系统切换至储热制热模式之后还包括：

获取设定温度T0和出水口的水温T2，比较T0和T2；

若T2＜T0-b，则第一通断机构(81)切换至关闭状态，第二通断机构(82)切换至关开启状态；

若T1≥T0-b，则保持第一通断机构(81)的工作状态和第二通断机构(82)的工作状态不变；

b为计算常数。

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