CN112556179A - 一种空气能热水器及其控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种空气能热水器及其控制方法和装置。其中，该方法包括：压缩机、四通阀、室外换热器、水箱、第一换热器和第二换热器；水箱包括第一箱体和第二箱体；第一换热器用于与第一箱体内的水进行换热，第一箱体上设置有热水出口；第一换热器的第一端连接至四通阀的第一接口，第一换热器的第二端依次通过第一阀门和节流装置连接至室外换热器；第一换热器的第二端还连接至第二换热器的第一端，第二换热器的第二端通过节流装置连接至室外换热器，第二换热器用于与第二箱体内的水进行换热。本发明可以仅利用第一换热器冷凝散热，快速加热第一箱体内的水，且第一箱体内的水离热水出口较近，满足快速热水供应和高峰用水需求。

Description

一种空气能热水器及其控制方法和装置

技术领域

本发明涉及热水器技术领域，具体而言，涉及一种空气能热水器及其控制方法和装置。

背景技术

目前，空气能热水器一般使用闭式承压水系统，加热方案是在水箱下部加热，水箱内部依重力自然分层，热水在上部，取水口位于水箱上部。使用时需要将整箱水加热完成，水温升高缓慢，若用水量较大时，会出现热水的供水量不足的情况。

发明内容

本发明实施例提供一种空气能热水器及其控制方法和装置，以至少解决现有技术中空气能热水器水温升高缓慢导致高峰用水时供水量不足的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种空气能热水器，包括压缩机、四通阀和室外换热器，还包括：水箱、第一换热器和第二换热器；所述水箱包括第一箱体和第二箱体；所述第一换热器用于与所述第一箱体内的水进行换热，所述第一箱体上设置有热水出口；所述第一换热器的第一端连接至所述四通阀的第一接口，所述第一换热器的第二端依次通过第一阀门和节流装置连接至所述室外换热器；所述第一换热器的第二端还连接至所述第二换热器的第一端，所述第二换热器的第二端通过所述节流装置连接至所述室外换热器，所述第二换热器用于与所述第二箱体内的水进行换热。

可选的，所述第一阀门与所述节流装置之间还设置有第一单向阀，所述第一单向阀的进口连接至所述第一阀门，所述第一单向阀的出口连接至所述节流装置。

可选的，所述空气能热水器还包括：第二阀门，连接至所述四通阀的第一接口与所述第二换热器的第一端之间。

可选的，所述第二箱体上设置有冷水进口。

可选的，所述第一箱体内设置有第一温度传感器，所述第二箱体内设置有第二温度传感器。

可选的，所述第一箱体和所述第二箱体是针对一个完整的水箱划分出来的不同部分；或者，所述第一箱体和所述第二箱体是两个独立的水箱，所述第一箱体和所述第二箱体相串联；或者，所述第一箱体和所述第二箱体是位于同一水箱内的相串联的两个内胆。

本发明实施例还提供了一种空气能热水器控制方法，应用于本发明实施例所述的空气能热水器，所述方法包括：接收第一加热指令；开启第一阀门和节流装置，以利用第一换热器加热第一箱体内的水。

可选的，还包括：接收第二加热指令；关闭所述第一阀门，开启所述节流装置，以利用所述第一换热器加热所述第一箱体内的水以及利用第二换热器加热第二箱体内的水。

可选的，在接收第一加热指令或者接收第二加热指令之后，还包括：关闭第二阀门，其中，所述第二阀门连接至四通阀的第一接口与第二换热器的第一端之间。

可选的，还包括：接收化霜指令；关闭所述第一阀门，开启所述节流装置和第二阀门，以使从室外换热器出来的冷媒经第二换热器回到压缩机，其中，所述第二阀门连接至四通阀的第一接口与所述第二换热器的第一端之间。

本发明实施例还提供了一种空气能热水器控制装置，应用于本发明实施例所述的空气能热水器，所述装置包括：第一接收模块，用于接收第一加热指令；第一控制模块，用于开启第一阀门和节流装置，以利用第一换热器加热第一箱体内的水。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如本发明实施例所述的方法。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如本发明实施例所述的方法。

应用本发明的技术方案，在水箱处设置第一换热器和第二换热器，分别与第一箱体内的水及第二箱体内的水进行换热，在需要快速制热水时，仅利用第一换热器冷凝散热，快速加热第一箱体内的水，且第一箱体内的水离热水出口较近，由此能够满足快速热水供应和高峰用水需求，提高热水产水量，解决了空气能热水器水温升高缓慢导致高峰用水时供水量不足的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的空气能热水器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的空气能热水器的另一结构示意图；

图3是本发明实施例提供的空气能热水器控制方法的流程图；

图4是本发明实施例提供的空气能热水器控制装置的结构框图；

附图标记说明：

压缩机1、四通阀2、室外换热器3、水箱4、热水出口41、冷水进口42、第一温度传感器43、第二温度传感器44、第一换热器5、第二换热器6、第一阀门7、节流装置8、第一单向阀9、第二阀门10。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例提供的空气能热水器的结构示意图，如图1所示，空气能热水器包括：压缩机1、四通阀2、室外换热器3、水箱4、第一换热器5和第二换热器6。

水箱4包括第一箱体和第二箱体，水箱可以是承压式水箱。具体的，第一箱体和第二箱体可以是针对一个完整的水箱划分出来的不同部分，例如，将一个水箱划分为水箱上部(相当于第一箱体)和水箱下部(相当于第二箱体)；或者，第一箱体和第二箱体可以是两个独立的水箱，第一箱体和第二箱体相串联；或者，第一箱体和第二箱体还可以是位于同一水箱内的相串联的两个内胆。本实施例对第一箱体和第二箱体的相对位置关系不作限定，可以根据实际工程情况进行设置，例如，第一箱体和第二箱体上下设置，第一箱体位于上部，第二箱体位于下部。本实施例主要是针对冷媒系统的改进，水箱具体可以根据第一换热器和第二换热器的情况进行设置。

第一换热器5可以设置在第一箱体内，用于与第一箱体内的水进行换热，第一箱体上设置有热水出口41。第一换热器5的第一端连接至四通阀2的第一接口，第一换热器5的第二端依次通过第一阀门7和节流装置8连接至室外换热器3。四通阀2包括四个接口，分别连接压缩机排气口、压缩机吸气口、室外换热器和第一换热器，用于实现冷媒流向的控制。

第一换热器5的第二端还连接至第二换热器6的第一端，第二换热器6的第二端通过节流装置8连接至室外换热器3。第二换热器6可以设置在第二箱体内，用于与第二箱体内的水进行换热。第二箱体上设置有冷水进口42。

在用水高峰时段，需要快速加热，此时可以开启第一阀门7和节流装置8，使得压缩机1排出的冷媒经四通阀2进入第一换热器5进行冷凝散热，对第一箱体内的水进行加热，从第一换热器5流出的冷媒，面对并联的两条支路：第一阀门7所在的支路，以及，第二换热器6所在的支路，依靠阻力控制两条支路中冷媒流量的分配，阻力小则流量大，由于第二换热器6所在支路的阻力较大，所以只有少量冷媒会进入第二换热器6放热，大部分冷媒都经第一阀门7和节流装置8进入室外换热器3吸热，再回到压缩机1中，由此能够快速加热第一箱体内的水，使得第一箱体内的水温迅速升高，并且第一箱体内的水离热水出口较近，能够较快满足用户热水需求，快速持续供给高温热水。在快速加热时，压缩机排出的冷媒极少进入第二换热器6，第二箱体内的水温基本不变。

本实施例的空气能热水器在水箱处设置第一换热器和第二换热器，分别与第一箱体内的水及第二箱体内的水进行换热，在需要快速制热水时，仅利用第一换热器冷凝散热，快速加热第一箱体内的水，且第一箱体内的水离热水出口较近，由此能够满足快速热水供应和高峰用水需求，提高热水产水量，解决了空气能热水器水温升高缓慢导致高峰用水时供水量不足的问题。

第一阀门7可以是电磁阀。节流装置8可以是电子膨胀阀、毛细管、节流短管、热力膨胀阀等节流器件。节流装置8关闭时，对应管路的冷媒流量为零。

需要说明的是，根据实际工程需求，也可以使用三个或三个以上的箱体及对应的换热器来为用户提供温度恒定的热水。

在一个实施方式中，第一阀门7与节流装置8之间可以设置有第一单向阀9，第一单向阀9的进口连接至第一阀门7，第一单向阀9的出口连接至节流装置8。通过设置第一单向阀9与第一阀门7串联，能够避免在实际使用中第一阀门发生反向泄露。

在一个实施方式中，如图2所示，空气能热水器还可以包括：第二阀门10，连接至四通阀2的第一接口与第二换热器6的第一端之间。第二阀门10可以是电磁阀或单向阀等，如果第二阀门10是单向阀，其进口连接至第二换热器6的第一端，其出口连接至四通阀2的第一接口。通过设置第二阀门10，能够使得第二箱体中的水提供热量以进行化霜。

第一箱体内设置有第一温度传感器43，用于检测第一箱体内的水温；第二箱体内设置有第二温度传感器44，用于检测第二箱体内的水温。

本发明实施例还提供了一种空气能热水器控制方法，应用于上述实施例所述的空气能热水器，图3是本发明实施例提供的空气能热水器控制方法的流程图，如图3所示，该方法包括以下步骤：

S301，接收第一加热指令。

S302，开启第一阀门和节流装置，以利用第一换热器加热第一箱体内的水。

第一加热指令对应于快速加热功能，是在用户用水需求量比较大的情况下发出的用于快速加热的指令。响应于第一加热指令，开启第一阀门和节流装置，使得压缩机排出的冷媒经四通阀进入第一换热器进行冷凝散热，对第一箱体内的水进行加热，冷凝后的冷媒大部分经第一阀门和节流装置进入室外换热器吸热，再回到压缩机中，由此能够快速加热第一箱体内的水，使得第一箱体内的水温迅速升高，并且第一箱体内的水离热水出口较近，能够较快满足用户热水需求，快速持续供给高温热水。在快速加热时，压缩机排出的冷媒极少进入第二换热器，第二箱体内的水温基本不变。

如果节流装置是开度可调的节流器件，在节流装置开启的情况下，节流装置的开度可以自主调节，具体可以通过系统压力、温度或其他参数自动控制节流装置的开度，这是较为常规的节流装置的开度调节方式，本实施例对此不进行详细描述。

本实施例的空气能热水器控制方法，在水箱处设置第一换热器和第二换热器，分别与第一箱体内的水及第二箱体内的水进行换热，在需要快速制热水时，仅利用第一换热器冷凝散热，快速加热第一箱体内的水，且第一箱体内的水离热水出口较近，由此能够满足快速热水供应和高峰用水需求，提高热水产水量，解决了空气能热水器水温升高缓慢导致高峰用水时供水量不足的问题。

在一个实施方式中，上述方法还可以包括：接收第二加热指令；关闭第一阀门，开启节流装置，以利用第一换热器加热第一箱体内的水以及利用第二换热器加热第二箱体内的水。

第二加热指令对应于常规的整箱加热的功能，在用户用水需求量不大的时候，可以使用第二加热指令来启动常规加热。响应于第二加热指令，关闭第一阀门，开启节流装置，使得压缩机排出的冷媒经四通阀先进入第一换热器，再进入第二换热器，冷媒经过第一换热器和第二换热器充分放热后，进入节流装置进行节流，节流后的冷媒经室外换热器回到压缩机，由此利用第一换热器和第二换热器对第一箱体和第二箱体内的水同时加热，两部分水温同时升高，水温升高较慢，但是由于第一换热器和第二换热器一起进行冷凝，冷凝换热面积较大，冷凝换热能力较强，排气压力低，压缩机功耗小，从而较为节能，能够提高整机能效。

进一步的，在接收第一加热指令或者接收第二加热指令之后，还包括：关闭第二阀门，其中，第二阀门连接至四通阀的第一接口与第二换热器的第一端之间。在第一加热指令和第二加热指令下，关闭第二阀门，能够保证冷媒流向正确，以顺利实现加热。如果第二阀门是单向阀，则在加热过程中无需对第二阀门进行控制。

考虑到现有技术中热水器化霜时直接从水箱中吸热，会导致供水温度忽高忽低，用户体验差。在一个实施方式中，上述方法还可以包括：接收化霜指令；关闭第一阀门，开启节流装置和第二阀门，以使从室外换热器出来的冷媒经第二换热器回到压缩机。

化霜指令对应于化霜功能，响应于化霜指令，关闭第一阀门，开启节流装置和第二阀门，使得压缩机排出的冷媒经室外换热器冷凝散热(融化霜层)后，经节流装置进行节流，然后进入第二换热器吸热，从第二换热器流出的冷媒，面对并联的两条支路：第二阀门10所在的支路，以及，第一换热器5所在的支路，依靠阻力控制两条支路中冷媒流量的分配，阻力小则流量大，由于第一换热器5所在的支路阻力较大，所以只有少量冷媒会进入第一换热器5吸热，大部分冷媒都经第二阀门10所在的支路回到压缩机1，实现对室外换热器的化霜。并且由于化霜时间短，冷媒在第一箱体处的吸热可以忽略。

在化霜过程中，只利用第二箱体中的水进行换热，第二箱体内的水温降低，为化霜提供热量，第一箱体内的水温保持不变，避免影响供水温度，保证用户供水温度恒定，改善化霜时用户的用水体验。并且，用低温水化霜，压缩机的吸气压力降低，不易出现高压保护，避免了化霜高压保护等可靠性问题。此外，由于水有传热，所以第一箱体与第二箱体内水的温差不会无限增大，第二箱体内的水温不会过低，能够为化霜提供热量。

参考图2，以第一阀门7为电磁阀、第二阀门10为单向阀、节流装置8为电子膨胀阀、承压式水箱分为水箱上部(相当于第一箱体)和水箱下部(相当于第二箱体)为例进行说明，本发明实施例的速热型空气能热水器，具有常规加热、快速加热和自主化霜三种功能。

常规加热功能：第一阀门7关闭，冷媒先后经过第一换热器5和第二换热器6充分放热后进入节流装置8进行节流，水箱中的水被第一换热器5和第二换热器6同时加热。该加热方式是对整箱水加热，第一箱体内的水温和第二箱体内的水温同时升高，水温升高较慢，但由于冷凝换热面积大，压缩机排气压力低，较为节能，能够提高整机能效。

快速加热功能：第一阀门7开启，冷媒经第一换热器5放热后，经过第一阀门7、第一单向阀9进入节流装置8进行节流，由于阻力差别较大，只有少量冷媒会进入第二换热器6放热，主要加热第一箱体内的水。该加热方式可以快速加热第一箱体内的水，第一箱体内的水温快速升高，第二箱体内的水温不变。由于热水一直在水箱上部，离热水出口近，可以较快满足用户热水需求，快速持续供给高温热水。

自主化霜功能：热水器进入化霜后，四通阀得电换向，第一阀门7关闭，冷媒经过室外换热器冷凝散热后，经节流装置8节流后在第二换热器6吸热，之后经第二阀门10、四通阀2回到压缩机1。由于阻力差别较大，只有少量冷媒会进入第一换热器5吸热，由于化霜时间短，冷媒在第一箱体的吸热可以忽略。化霜过程中第二箱体内的水温降低，第一箱体内的水温保持不变，保证用户供水温度恒定，改善用户的用水体验。

需要说明的是，上述承压式水箱也可以设计为两个加热水箱串联或水箱的两个内胆串联，分别与第一换热器、第二换热器换热，其中，与第一换热器换热的水箱给用户供水，与第二换热器换热的水箱用于化霜。

本发明实施例提出的速热型空气能热水器，在水箱处设置第一换热器和第二换热器，分别与第一箱体内的水及第二箱体内的水进行换热，并设置相应的阀门和节流装置，通过控制阀门的通断和四通阀的换向，实现对冷媒流向和加热区域的控制，从而实现常规加热、快速加热和自主化霜三种功能，满足不同的热水需求，解决了普通热水器烧水慢、高峰用水时间供水量不足的问题，提高热水产水量，并解决了化霜过程中出现供水温度降低、末端忽冷忽热的问题，同时可以避免化霜时出现高压保护等可靠性问题。

基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种空气能热水器控制装置，应用于上述实施例所述的空气能热水器，可以用于实现上述实施例所述的空气能热水器控制方法。该装置可以通过软件和/或硬件实现，该装置一般可集成于空气能热水器的控制器中。

图4是本发明实施例提供的空气能热水器控制装置的结构框图，如图4所示，该装置包括：

第一接收模块401，用于接收第一加热指令；

第一控制模块402，用于开启第一阀门和节流装置，以利用第一换热器加热第一箱体内的水。

可选的，上述装置还可以包括：

第二接收模块，用于接收第二加热指令；

第二控制模块，用于关闭第一阀门，开启节流装置，以利用第一换热器加热第一箱体内的水以及利用第二换热器加热第二箱体内的水。

可选的，上述装置还包括：阀门控制模块，用于在接收第一加热指令或者接收第二加热指令之后，关闭第二阀门，其中，第二阀门连接至四通阀的第一接口与第二换热器的第一端之间。

可选的，上述装置还可以包括：

第三接收模块，用于接收化霜指令；

第三控制模块，用于关闭第一阀门，开启节流装置和第二阀门，以使从室外换热器出来的冷媒经第二换热器回到压缩机。

上述装置可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例提供的方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例所述的空气能热水器控制方法。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现如上述实施例所述的空气能热水器控制方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种空气能热水器，包括压缩机、四通阀和室外换热器，其特征在于，还包括：水箱、第一换热器和第二换热器；

所述水箱包括第一箱体和第二箱体；

所述第一换热器用于与所述第一箱体内的水进行换热，所述第一箱体上设置有热水出口；

所述第一换热器的第一端连接至所述四通阀的第一接口，所述第一换热器的第二端依次通过第一阀门和节流装置连接至所述室外换热器；

所述第一换热器的第二端还连接至所述第二换热器的第一端，所述第二换热器的第二端通过所述节流装置连接至所述室外换热器，所述第二换热器用于与所述第二箱体内的水进行换热。

2.根据权利要求1所述的空气能热水器，其特征在于，所述第一阀门与所述节流装置之间还设置有第一单向阀，所述第一单向阀的进口连接至所述第一阀门，所述第一单向阀的出口连接至所述节流装置。

3.根据权利要求1所述的空气能热水器，其特征在于，所述空气能热水器还包括：第二阀门，连接至所述四通阀的第一接口与所述第二换热器的第一端之间。

4.根据权利要求1所述的空气能热水器，其特征在于，所述第二箱体上设置有冷水进口。

5.根据权利要求1所述的空气能热水器，其特征在于，所述第一箱体内设置有第一温度传感器，所述第二箱体内设置有第二温度传感器。

6.根据权利要求1所述的空气能热水器，其特征在于，

所述第一箱体和所述第二箱体是针对一个完整的水箱划分出来的不同部分；或者，

所述第一箱体和所述第二箱体是两个独立的水箱，所述第一箱体和所述第二箱体相串联；或者，

所述第一箱体和所述第二箱体是位于同一水箱内的相串联的两个内胆。

7.一种空气能热水器控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至6中任一项所述的空气能热水器，所述方法包括：

接收第一加热指令；

开启第一阀门和节流装置，以利用第一换热器加热第一箱体内的水。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

接收第二加热指令；

关闭所述第一阀门，开启所述节流装置，以利用所述第一换热器加热所述第一箱体内的水以及利用第二换热器加热第二箱体内的水。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在接收第一加热指令或者接收第二加热指令之后，还包括：

关闭第二阀门，其中，所述第二阀门连接至四通阀的第一接口与第二换热器的第一端之间。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

接收化霜指令；

关闭所述第一阀门，开启所述节流装置和第二阀门，以使从室外换热器出来的冷媒经第二换热器回到压缩机，其中，所述第二阀门连接至四通阀的第一接口与所述第二换热器的第一端之间。

11.一种空气能热水器控制装置，其特征在于，应用于权利要求1至6中任一项所述的空气能热水器，所述装置包括：

第一接收模块，用于接收第一加热指令；

第一控制模块，用于开启第一阀门和节流装置，以利用第一换热器加热第一箱体内的水。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求7至10中任一项所述的方法。

13.一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其特征在于，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求7至10中任一项所述的方法。

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