CN113266947B - 空气能热泵热水器及其杀菌控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气能热泵热水器及其杀菌控制方法，在热泵热水器的单次杀菌进程中，通过水温达到特定有效杀菌温度后累计水温大于该温度的时间，并通过判断累计的时间是否达到系统设定的杀菌时间，控制热泵系统是否停止，在保证杀菌效果的前提下，尽可能地减少热泵系统的运行时间，尽可能减少能量的浪费，为用户节省电费；同时，采用日期（‑年‑月‑日）和时刻（‑时‑分‑秒）单独记录并比较的方式，使热泵热水器开启进行杀菌的时间设置在峰谷电的谷电时间段，尽可能为用户节省电费。

Description

空气能热泵热水器及其杀菌控制方法

技术领域

本发明涉及热泵热水器控制方法，特别涉及一种空气能热泵热水器及其杀菌控制方法。

背景技术

目前循环式空气能热泵热水器为保证用户的热水使用需求，都采用一定容量的水箱通过循环加热的方式，将水箱内的水加热到客户需要的温度。由于水箱的直径远大于进出水管的直径，因此水箱内的热水在用户使用的时候流速极低，同时无法做到水箱内的水像水管内的水一样，随着使用不停的由旧水变成新水。因此水箱使用一段时间后，水中的残留微生物会大量繁殖，其中可能就有“集团菌”，会对人体造成较大危害。根据世界卫生组织公布的相关信息，“集团菌”在50℃以上且经过一定时间，90%以上的“集团菌”就会死亡，且温度越高，死亡时间越短。

现有技术一般采用对水箱中的“集团菌”采用定时杀菌的方式，具体为满足杀菌时间段、水温满足杀菌启动温度就进行加热杀菌，此方法未按照有效杀菌温度越高杀菌所需时越短的原则，忽视了较低温度下通过较长时间也可以实现杀菌的事实，存在过度杀菌、不节能的缺点。因为通过固定时间段的方式会导致每时间段都进行一次杀菌，并且空气能热泵热水器水温越高运行时能效越低、越耗电，而有效杀菌温度一般都在60度以上。

发明内容

为了解决上述问题，发明目的在于发明目的在于提供一种控制热泵热水器的热泵开启时刻及开启持续时间的热水器杀菌控制方法，尽可能减少能量的浪费，为用户节省电费。

为了达到上述目的，采用了以下技术方案：空气能热泵热水器杀菌控制方法，包括以下步骤：空气能热泵热水器杀菌控制方法，包括以下步骤：

热泵热水器初次上电，机组记录初次上电日期到D0，设定杀菌开始时刻Y0及杀菌周期D1；

控制系统实时记录并保存当前日期D与当前时刻Y，并根据杀菌周期D1、杀菌开始时刻Y0、当前时刻Y和D0判断进入杀菌进程；

进入杀菌进程；

杀菌进程中，通过水温传感器检测热水温度T，并通过控制热泵系统启停保证杀菌进程中水温大于最小有效杀菌温度Tmin；

杀菌进程中，分别记录热水温度T大于系统设定的多个有效杀菌温度的累计时间；

当热水温度T大于任一有效杀菌温度的时间达到该温度下的系统设定的杀菌持续时间，退出杀菌进程。本方案通过在热泵热水器的单次杀菌进程中，通过水温达到特定有效杀菌温度后累计水温大于该温度的时间，并通过判断累计的时间是否达到系统设定的杀菌时间，控制热泵系统是否停止，在保证杀菌效果的前提下，尽可能地减少热泵系统的运行时间，从而达到节能省电的效果。控制系统中对于时间采用万年历方式：年-月-日-小时-分，通过初次上电时用户进行设置，控制系统显示的时间与当前的时间保持一致，同时记录开机日期并将其保存到D0中。当机组出现异常停电时时时间系统可继续正常运作，从而确保停电这段时间也计入杀菌周期内。避免由于长期停电导致实际杀菌周期加长，水箱内集团菌过多，对用户健康造成影响。同时，本方案中采用日期（-年-月-日）和时刻（-时-分-秒）单独记录并比较的方式，目的是为了使热泵热水器开启进行杀菌的时间设置在峰谷电的谷电时间段，尽可能为用户节省电费。

进一步地，根据杀菌周期及杀菌开始时刻判断进入杀菌进程时包括以下步骤：

机组上电运行期间，控制系统根据当前的日期D与机组初次上电的日期D0进行比较；

如果满足D-D0≥D1(杀菌周期)则进入下一步骤；

当前时刻Y与Y0(杀菌开始时刻)进行比较；

如果满足Y≥Y0，则进入杀菌进程。本方案中当前时刻Y与Y0(杀菌开始时刻)进行比较，将Y≥Y0作为杀菌条件，这样可在用户不使用热水且处于谷电（电费较低）时进行杀菌，就不影响用户使用热水，同时可为用户节省电费。

进一步地，杀菌进程中维持水温时包括以下步骤：

杀菌进程中，通过热水温度T与Tmin+△T（T为杀菌启动温差）的比较控制热泵系统是否启动；

如果T≥Tmin+△T，热泵系统不启动；

如果T＜Tmin+△T，热泵系统启动。本方案中T为杀菌启动温差，用于防止热泵还未完全准备好加热，温度就降到最小有效杀菌温度Tmin以下，用于维持水温。

进一步地，在累计特定温度下的杀菌时间时包括以下步骤：

杀菌进程中，判断热水温度T与系统设定有效杀菌温度Tmin、T1、T2的大小；并且

如果T≥Tmin，则开始累计T大于Tmin的持续时间并保存到S0，否则S0清零；

如果T≥T1， 则开始累计T大于T1的持续时间并保存到S1，否则S1清零；

如果T≥T2， 则开始累计T大于T2的持续时间并保存到S2，否则S2清零。本方案中如果T≥Tmin则开始累计T大于Tmin的持续时间并保存到S0，否则S0清零，如果T≥T1则开始累计T大于T1的持续时间并保存到S1，否则S1清零，如果T≥T2则开始累计T大于T2的持续时间并保存到S2，否则S2清零，这样可以解决杀菌过程中一旦出现用户使用热水导致水温下降，水温满足大于相应的有效杀菌温度但持续时间不足所导致杀菌不彻底的问题。

进一步地，在确定是否完成一次杀菌周期时包括以下步骤：

如果满足S0≥K0(K0为系统设定的Tmin温度下的杀菌持续时间)，则杀菌结束，热泵系统停止运行，将当前日期保存到D0，S0、S1、S2全部清零；

如果满足S1≥K1(K1为系统设定的T1温度下的杀菌持续时间)， 则杀菌结束，热泵系统停止运行，将当前日期保存到D0，S0、S1、S2全部清零；

如果满足S2≥K2(K2为系统设定的T2温度下的杀菌持续时间)， 则杀菌结束，热泵系统停止运行，将当前日期保存到D0，S0、S1、S2全部清零。本方案中通过热水温度T在不同设定有效杀菌温度Tmin、T1、T2下的持续时间的累积值S0、S1、S2与杀菌结束条件K0、K1、K2的判定，解决采用单一有效杀菌温度T2、连续累积持续时间K2导致的杀菌时间过长，能源浪费的问题，实现节能，为用户节省电费。如果满足S0≥K0(K0为系统设定的Tmin温度下的杀菌持续时间)，则杀菌结束，热泵系统停止运行，将当前日期保存到D0，S0、S1、S2全部清零。如果满足S1≥K1(K1为系统设定的T1温度下的杀菌持续时间)， 则杀菌结束，热泵系统停止运行，将当前日期保存到D0，S0、S1、S2全部清零。如果满足S2≥K2(K2为系统设定的T2温度下的杀菌持续时间)， 则杀菌结束，热泵系统停止运行，将当前日期保存到D0，S0、S1、S2全部清零。杀菌结束将当前的日期保存到D0，解决D0值保持不变，导致杀菌结束后立即再次满足杀菌周期，而一直杀菌的问题。S0、S1、S2全部清零，解决杀菌进入后，大于等于设定的有效杀菌温度Tmin、T、1T2时间重新累积的要求，避免水温满足大于相应的有效杀菌温度但持续时间不足所导致杀菌不彻底的问题。

一种空气能热泵热水器，执行上述的空气能热泵热水器杀菌控制方法。

技术效果：本发明通过在热泵热水器的单次杀菌进程中，通过水温达到特定有效杀菌温度后累计水温大于该温度的时间，并通过判断累计的时间是否达到系统设定的杀菌时间，控制热泵系统是否停止，在保证杀菌效果的前提下，尽可能地减少热泵系统的运行时间，尽可能减少能量的浪费，为用户节省电费；同时，采用日期（-年-月-日）和时刻（-时-分-秒）单独记录并比较的方式，目的是为了使热泵热水器开启进行杀菌的时间设置在峰谷电的谷电时间段，尽可能为用户节省电费。

附图说明

图1为本发明信号传递关系图。

图2为本发明程序图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，能够是固定连接，也能够是可拆卸连接，或一体地连接；能够是机械连接，也能够是电连接；能够是直接相连，也能够通过中间媒介间接相连，能够是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，能够根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点能够在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

实施例1：本实施例的具体控制方法如下：

步骤1 热泵热水器初次上电，控制系统提醒用户设定当前的时间，年月日以及24小时制的时间，并记录当前的日期，将其保存到D0。

步骤2 机组上电运行期间，控制系统根据当前的日期D与机组初次上电的日期D0进行比较，如果满足D-D0≥D1(杀菌周期)则进入下一步骤，否则回到步骤2。

步骤3 当前时刻Y与Y0(杀菌开始时刻)进行比较，如果满足Y≥Y0，杀菌启动并进入下一步骤，否则回到步骤2。

步骤4 通过水温传感器检测热水温度T，与常数Tmin、T1、T2、△T（Tmin、T1、T2为系统设定的不同有效杀菌温度，且T2＞T1＞Tmin，△T为杀菌启动温差）进行比较：

步骤5 如果T≥Tmin+△T， 则直接进入步骤6，否则启动热泵系统并进入步骤6；

步骤6 如果T≥Tmin，则开始累计T大于Tmin的持续时间并保存到S0，否则S0清零。

如果T≥T1，则开始累计T大于T1的持续时间并保存到S1，否则S1清零。

如果T≥T2， 则开始累计T大于T2的持续时间并保存到S2，否则S2清零。

步骤7 如果满足S0≥K0(K0为系统设定的Tmin温度下的杀菌持续时间)，则杀菌结束，热泵系统停止运行，将当前日期保存到D0，S0、S1、S2全部清零；

如果满足S1≥K1(K1为系统设定的T1温度下的杀菌持续时间)， 则杀菌结束，热泵系统停止运行，将当前日期保存到D0，S0、S1、S2全部清零；

如果满足S2≥K2(K2为系统设定的T2温度下的杀菌持续时间)， 则杀菌结束，热泵系统停止运行，将当前日期保存到D0，S0、S1、S2全部清零。

本实施例有以下几个特点：本实施例中的控制系统中对于时间采用万年历方式：年-月-日-小时-分，通过初次上电时用户进行设置，控制系统显示的时间与当前的时间保持一致，同时记录开机日期并将其保存到D0中。当机组出现异常停电时时时间系统可继续正常运作，从而确保停电这段时间也计入杀菌周期内。避免由于长期停电导致实际杀菌周期加长，水箱内集团菌过多，对用户健康造成影响。

当前时刻Y与Y0(杀菌开始时刻)进行比较，将Y≥Y0作为杀菌条件，这样可在用户不使用热水且处于谷电（电费较低）时进行杀菌，就不影响用户使用热水，同时可为用户节省电费；满足杀菌条件后，控制系统时时检测热水温度T，第一步通过热水温度T与控制系统中默认的有效杀菌温度Tmin进行比较，当T≥Tmin+△T，则在不启动热泵系统的情况下通过热水温度T在不同设定有效杀菌温度Tmin、T1、T2下的持续时间的累积值S0、S1、S2与杀菌结束条件K0、K1、K2的判定，避免了启动热泵系统加热水箱对能源的浪费，实现节能，为用户节省电费。当T＜Tmin+△T时热泵系统启动，通过热水温度T在不同设定有效杀菌温度Tmin、T1、T2下的持续时间的累积值S0、S1、S2与杀菌结束条件K0、K1、K2的判定，解决采用单一有效杀菌温度T2、连续累积持续时间K2导致的杀菌时间过长，能源浪费的问题，实现节能，为用户节省电费。如果T≥Tmin则开始累计T大于Tmin的持续时间并保存到S0，否则S0清零。如果T≥T1则开始累计T大于T1的持续时间并保存到S1，否则S1清零。如果T≥T2则开始累计T大于T2的持续时间并保存到S2，否则S2清零。这样可以解决杀菌过程中一旦出现用户使用热水导致水温下降，水温满足大于相应的有效杀菌温度但持续时间不足所导致杀菌不彻底的问题。本实施例中，D1、Y0为用户可设置选项，确保杀菌的周期和杀菌开始的时间点符合用户的要求。

下面通过实施的案例对本实施例作进一步的详细说明。控制系统默认的Tmin为50℃，T1为55℃，T2为60℃，△T为3℃，K0为130分钟，K1为60分钟，K2为10分钟，D1为7天，Y0为00：30。

案例一：热泵热水器初次上电，用户设定当前的时间为2021年2月2日13：13，控制系统记录当前的日期，将其保存到D0=2月2日；

机组开机到时间到2月9日00：01分， 则2月9日-2月2日=7满足D-D0≥D1(7天)的条件；

机组开机到时间到2月9日00：30，则00：30≥00：30=0满足Y≥Y0(杀菌开始时刻00:30)的条件，杀菌启动；

当前水温T为54℃，54℃≥50℃+3℃满足T≥Tmin+△T，则热泵系统不启动。

54℃≥50℃满足T≥Tmin(50℃)，则开始累计T大于Tmin的持续时间并保存到S0。

假定2月9日00：30以后用户未使用水，2月9日02：40时，水温T为53℃，则此时S0=02:40-00:30=130分钟，满足SO≥K0（130分钟），则杀菌结束，热泵系统停止运行，将当前日期保存到D0（D0=2月9日），S0、S1、S2全部清零；

从上面的案例可以看出，杀菌运行启动时水温在53℃以上，就不需要启动热泵系统进行加热，从而节省电费，实现节能。

案例二：热泵热水器初次上电，用户设定当前的时间为2021年2月2日13：13，控制系统记录当前的日期，将其保存到D0=2月2日；

机组开机到时间到2月9日00：01分， 则2月9日-2月2日=7满足D-D0≥D1(7天)的条件；

机组开机到时间到2月9日00：30，则00：30≥00：30=0满足Y≥Y0(杀菌开始时刻00:30)的条件，杀菌启动；

当前水温T为52℃，52℃＜50℃+3℃满足T＜Tmin+△T，则热泵系统启动，对水箱内的水进行加热；

52℃≥50℃满足T≥Tmin(50℃)，则开始累计T大于Tmin的持续时间并保存到S0。

2月9日01：20水温T为55℃，55℃≥55℃满足T≥T1(51℃)则开始累计T大于T1的持续时间并保存到S1。

2月9日02：20水温T为57℃，02：20-00：30=110分钟，不满足SO≥K0（130分钟）。02:20-01:20=60分钟，满足S1≥K1（60分钟），则杀菌结束，热泵系统停止运行，将当前日期保存到D0（D0=2月9日），S0、S1、S2全部清零；

从案例二可以看出，如果杀菌时水温在53℃以下，杀菌时热泵启动运行的时间减短，且杀菌运行时达到的最高水温降低，从而节省电费，实现节能。

实施例2：一种空气能热泵热水器，执行实施例1中的空气能热泵热水器杀菌控制方法。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，能够理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内能够对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.空气能热泵热水器杀菌控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

热泵热水器初次上电，机组记录初次上电日期到D0，设定杀菌开始时刻Y0及杀菌周期D1；

控制系统实时记录并保存当前日期D与当前时刻Y，并根据杀菌周期D1、杀菌开始时刻Y0、当前时刻Y和D0判断进入杀菌进程；

进入杀菌进程；

杀菌进程中，通过水温传感器检测热水温度T，并通过控制热泵系统启停保证杀菌进程中水温大于最小有效杀菌温度Tmin；

杀菌进程中，分别记录热水温度T大于系统设定的多个有效杀菌温度的累计时间；

当热水温度T大于任一有效杀菌温度的时间达到该温度下的系统设定的杀菌持续时间，退出杀菌进程；

根据杀菌周期及杀菌开始时刻判断进入杀菌进程时包括以下步骤：机组上电运行期间，控制系统根据当前的日期D与机组初次上电的日期D0进行比较；如果满足D-D0≥D1则进入下一步骤，D1为杀菌周期；当前时刻Y与Y0进行比较；如果满足Y≥Y0，则进入杀菌进程，Y0为杀菌开始时刻；

杀菌进程中维持水温时包括以下步骤：杀菌进程中，通过热水温度T与Tmin+△T的比较控制热泵系统是否启动，△T为杀菌启动温差；如果T≥Tmin+△T，热泵系统不启动；如果T＜Tmin+△T，热泵系统启动；

在累计特定温度下的杀菌时间时包括以下步骤：杀菌进程中，判断热水温度T与系统设定有效杀菌温度Tmin、T1、T2的大小；并且如果T≥Tmin，则开始累计T大于Tmin的持续时间并保存到S0，否则S0清零；如果T≥T1， 则开始累计T大于T1的持续时间并保存到S1，否则S1清零；如果T≥T2， 则开始累计T大于T2的持续时间并保存到S2，否则S2清零。

2.根据权利要求1所述的空气能热泵热水器杀菌控制方法，其特征在于，在确定是否完成一次杀菌周期时包括以下步骤：

如果满足S0≥K0，其中的K0为系统设定的Tmin温度下的杀菌持续时间，则杀菌结束，热泵系统停止运行，将当前日期保存到D0，S0、S1、S2全部清零；

如果满足S1≥K1，其中的K1为系统设定的T1温度下的杀菌持续时间， 则杀菌结束，热泵系统停止运行，将当前日期保存到D0，S0、S1、S2全部清零；

如果满足S2≥K2，其中的K2为系统设定的T2温度下的杀菌持续时间， 则杀菌结束，热泵系统停止运行，将当前日期保存到D0，S0、S1、S2全部清零。

3.一种空气能热泵热水器，其特征在于执行权利要求1或2所述的空气能热泵热水器杀菌控制方法。

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