CN113531880A - 家庭热水系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种家庭热水系统及其控制方法，其中家庭热水控制系统包括：热水器，包括水箱以及设于所述水箱的电加热装置，所述电加热装置用于对水箱内的水进行加热；以及，单模式空调，所述单模式空调仅具有制冷模式，所述单模式空调包括依次串联的蒸发器、压缩机以及冷凝器；其中，所述冷凝器包括并联的水冷式冷凝器以及空冷式冷凝器，所述水冷式冷凝器设于所述水箱内，所述空冷式冷凝器用于设于室外。本发明提供的家庭热水系统及其控制方法，通过回收空调制冷时冷凝器散发的热量，对家庭用水进行加热，能够达到节能减排的效果。

Description

家庭热水系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及热水系统领域，尤其涉及一种家庭热水系统及其控制方法。
背景技术
空调冷凝器的传统散热方法是通过室外机的轴流风扇与冷凝器强制换热，将冷凝器散热排放到大气中。虽然室内的温度会降低，但是冷凝器散发的热量很容易造成热岛效应，且不利节能减排。此外，在家庭用水中热水占很大一部分，传统技术中多使用燃气或者电加热热水，不利于节约能源。若将空调冷凝器的散热回收，应用到家庭用水的加热中，能够有效降低热岛效应，达到节能减排的效果。
发明内容
本发明提供一种家庭热水系统及其控制方法，用以解决现有技术中空调冷凝器散热无法回收利用，容易造成热岛效应的问题。
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种家庭热水系统，包括：
热水器，包括水箱以及设于所述水箱的电加热装置，所述电加热装置用于对水箱内的水进行加热；以及，
单模式空调，所述单模式空调仅具有制冷模式，所述单模式空调包括依次串联的蒸发器、压缩机以及冷凝器；
其中，所述冷凝器包括并联的水冷式冷凝器以及空冷式冷凝器，所述水冷式冷凝器设于所述水箱内，所述空冷式冷凝器用于设于室外。
根据本发明提供的一种家庭热水系统，所述压缩机与所述水冷式冷凝器以及所述空冷式冷凝器通过电子三通阀连通。
根据本发明提供的一种家庭热水系统，所述家庭热水系统还包括温度检测装置，所述温度检测装置包括第一温度检测结构和第二温度检测结构，所述第一温度检测结构设于所述水箱内，用于检测水箱内水的温度，所述第二温度检测结构设于所述压缩机上，用于检测所述压缩机的顶盖排气温度。
根据本发明提供的一种家庭热水系统，所述水冷式冷凝器以及所述空冷式冷凝器均包括冷媒入口以及冷媒出口，各所述冷媒出口处均设有止回阀。
根据本发明提供的一种家庭热水系统，所述水冷式冷凝器具有换热管以及散热片，所述换热管以及所述散热片上均涂布有特氟龙防腐蚀层。
基于上述家庭热水系统，本发明还提供了一种家庭热水系统控制方法，包括：
获取空调工作状态；
若空调处于工作状态，连通蒸发器、压缩机以及水冷式冷凝器；
获取用户设定水箱温度；
每间隔预设时间，获取一次实际水箱温度；
若所述实际水箱温度超过所述设定水箱温度，连通所述蒸发器、所述压缩机以及所述空冷器冷凝器；
若空调处于关闭状态，打开热水器的电加热装置。
根据本发明提供的一种家庭热水系统控制方法，在“若所述实际水箱温度超过所述设定水箱温度，连通所述蒸发器、所述压缩机以及所述空冷器冷凝器”之前还包括：
每间隔预设时间获取一次空调的工作状态；
若空调处于关闭状态、且所述实际水箱温度小于所述设定水箱温度，打开热水器的电加热装置。
根据本发明提供的一种家庭热水系统控制方法，在所述“打开热水器的电加热装置”之后还包括：
每间隔预设时间，获取一次实际水箱温度；
若所述实际水箱温度超过所述设定水箱温度，关闭所述电加热装置。
根据本发明提供的一种家庭热水系统控制方法，在“每间隔预设时间，获取一次实际水箱温度”之后还包括：
每间隔预设时间，获取一次压缩机出气口温度；
计算所述实际水箱温度与所述压缩机出气口温度的第一温度差值；
获取空调实际温度以及设定温度；
计算所述空调实际温度以及所述设定温度的第二温度差值；
根据所述第一温度差值和所述第二温度差值调节压缩机的功率。
根据本发明提供的一种家庭热水系统控制方法，所述“根据所述第一温度差值和所述第二温度差值调节压缩机的功率”包括：
若所述第一温度差值小于第一预设值，第二温度差值大于第二预设值，增大所述压缩机的功率。
本发明提供的家庭热水系统，通过设置不同的水冷式冷凝器以及空冷式冷凝器，在空调制冷时，空调采用水冷式冷凝器散热，水箱可以吸收水冷式冷凝器的散热，达到对家庭用水加热的效果；在热水达到设定温度后，空调采用空冷式冷凝器散热，切断对水箱的加热的情况下保证空调的正常运行。本发明提供的家庭热水系统有效利用了空调的散热，达到了节能减排的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的家庭热水系统的结构示意图；
图2是本发明提供的家庭热水系统控制方法的流程示意图；
图3是本发明提供的电子设备的结构示意图。
附图标记：
1：处理器； 2：通信接口； 3：存储器；
4：通信总线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
下面结合图1-图3描述本发明的家庭热水系统及其控制方法。
请参阅图1，本发明提供一种家庭热水系统，需要说明的是，在一些热带或者亚热带地区，气温常年较高，市面上针对这些地区提供了单模式空调，即此种空调仅具有制冷模式，本发明提供的家庭热水系统也基于此空调。
具体地，家庭热水系统包括：热水器，热水器包括水箱以及设于水箱的电加热装置，电加热装置用于对水箱内的水进行加热；以及，单模式空调，仅具有制冷模式，单模式空调包括依次串联的蒸发器、压缩机以及冷凝器.其中，冷凝器包括并联的水冷式冷凝器以及空冷式冷凝器，水冷式冷凝器设于水箱内，空冷式冷凝器用于设于室外。需要说明的是，在本发明提供的技术方案中，空调由于只具有制冷模式，因此冷凝器只存在散热情况。水冷式冷凝器置于水箱内，利用水箱内的水进行换热，空冷式冷凝器置于室外，如传统技术中的冷凝器一样，利用空气进行换热。在本发明提供的技术方案中，通过设置不同的水冷式冷凝器以及空冷式冷凝器，在空调制冷时，空调采用水冷式冷凝器散热，水箱可以吸收水冷式冷凝器的散热，达到对家庭用水加热的效果；在热水达到设定温度后，空调采用空冷式冷凝器散热，切断对水箱的加热的情况下保证空调的正常运行，该家庭热水系统有效利用了空调的散热，达到了节能减排的效果。
进一步地，由于存在线路的切换，在需要加热热水时，压缩机需要与水冷式冷凝器连通，在不需要加热热水时，压缩机与空冷式冷凝器连通，因此在本发明提供的技术方案中，压缩机与水冷式冷凝器以及空冷式冷凝器通过电子三通阀连通。电子三通阀具有三个接点，一个连通压缩机，一个连通水冷式冷凝器，一个连通空冷式冷凝器；形成两条回路，一个是压缩机连通水冷式冷凝器，一个是压缩机连通空冷式冷凝器。
更进一步地，由于家庭热水温度不宜超过75℃，在本发明提供的技术方案中，还需要对系统的温度进行监控。因此，家庭热水系统还包括温度检测装置，温度检测装置包括第一温度检测结构和第二温度检测结构，第一温度检测结构设于水箱内，用于检测水箱内水的温度，所述第二温度检测结构设于压缩机上，用于检测压缩机的顶盖排气温度。需要说明的是，压缩机的顶盖排气温度接近于冷凝器的温度，一般情况下，为了保证较好的换热效率，冷凝器与热水的温度差应该保持在10℃以上。通过检测压缩机的顶盖排气温度以及水箱温度，一方面保证水箱温度在用户预设的温度范围内，另一方面通过监控两个温度之间的温度差，在两者温度差较小时能够及时通过调节压缩机功率增大两者的温度差，达到良好的换热效果。
由于本发明提供的技术方案中，冷媒流动包括两个回路，为了防止冷媒在两个冷凝器之间串流，水冷式冷凝器以及空冷式冷凝器均包括冷媒入口以及冷媒出口，各冷媒出口处均设有止回阀。进一步地，由于水冷式冷凝器设于水箱内，冷凝器直接与水箱接触，为了防止冷凝器长时间浸泡于水中被腐蚀，冷凝器的换热管以及散热片上均涂布有特氟龙防腐蚀层。
基于上述家庭热水系统，本发明还提供了一种家庭热水系统控制方法，包括：
S10、获取空调工作状态；
S20、若空调处于工作状态，连通蒸发器、压缩机以及水冷式冷凝器；
S30、获取用户设定水箱温度；
S40、每间隔预设时间，获取一次实际水箱温度；
S50、若所述实际水箱温度超过所述设定水箱温度，连通所述蒸发器、所述压缩机以及所述空冷器冷凝器；
S60、若空调处于关闭状态，打开热水器的电加热装置。
如前所述，本发明提供的空调为单模式空调，只进行制冷模式。由于日常生活中，家中需要常备热水，因此在空调工作的时候，水箱中的水吸收冷凝器散发的温度进行加热，空调在不工作的时候，水箱中的水依靠热水器自身的加热装置进行加热。具体地，若空调处于工作状态，此时依靠水冷式冷凝器进行散热，冷媒经过蒸发器、压缩机以及水冷式冷凝器组成的回路。在空调工作的过程中，水温会持续升高，一般情况下，水温会升高到用户设定温度便不再继续升高。因此在本发明提供的技术方案中，会获取用户设定的水箱温度，若实际水箱温度超过设定水箱温度，则需要关闭发热源，即切换冷媒循环回路，使用空冷式冷凝器对空调进行散热。当空调未开启时，则使用热水器自带的电加热装置对水箱中的水进行加热。
由于空调并不是处于常开状态，在室内温度下降到一定程度时，用户会选择关闭空调。在本发明提供的技术方案中，在S50、“若所述实际水箱温度超过所述设定水箱温度，连通所述蒸发器、所述压缩机以及所述空冷器冷凝器”之前还包括：
S41、每间隔预设时间获取一次空调的工作状态；
S42、若空调处于关闭状态、且所述实际水箱温度小于所述设定水箱温度，打开热水器的电加热装置。
需要说明的是，热水器中的热水需要保证在一定的温度区间内，若热水器中的热水没有达到需要的温度，而此时空调又处于关闭状态，则需要打开热水器的电加热装置对水加热，防止热水温度不够的情况发生。
进一步地，在S42、“打开热水器的电加热装置”之后还包括：
S43、每间隔预设时间，获取一次实际水箱温度；
S44、若所述实际水箱温度超过所述设定水箱温度，关闭所述电加热装置。
如前所述，热水器中的热水温度不适宜超过75℃，一般情况会以用户设定的温度为准，若用户未设定温度，则以75℃为加热温度。与利用水冷式冷凝器加热水的步骤相似，在热水温度超过设定温度后，需要关闭电加热装置，防止水温超过热水器温度上限。
根据本发明提供的一种家庭热水系统控制方法，在S40、“每间隔预设时间，获取一次实际水箱温度”之后还包括：
S45、每间隔预设时间，获取一次压缩机出气口温度；
S46、计算所述实际水箱温度与所述压缩机出气口温度的第一温度差值；
S47、获取空调实际温度以及设定温度；
S48、计算所述空调实际温度以及所述设定温度的第二温度差值；
S49、根据所述第一温度差值和所述第二温度差值调节压缩机的功率。
如前所述，压缩机顶盖排气温度与冷凝器温度近似，而水冷式冷凝器与水箱中水的温度差又决定了两者之间的换热效率，一般情况下在10℃以上为最佳。而受到环境因素的影响以及用户设定空调参数的影响，两者之间的温度差有时会偏小，此时并不利于水温的提升。若要提高两者之间的温差，可通过提高压缩机的功率进行，一般情况下，提升压缩机的功率，可提高冷凝器的散热温度。但是提高压缩机的功率，也需要考虑到室内气温以及空调设定温度的对比，若室温已经达到了空调设定温度，此时再提高压缩机功率，势必会造成温度的继续下降，引起用户的不适。因此，在本发明提供的技术方案中，每间隔预设时间，获取一次压缩机出气口温度，计算实际水箱温度与压缩机出气口温度的第一温度差值，再获取空调实际温度以及设定温度，计算空调实际温度以及设定温度的第二温度差值；根据第一温度差值和第二温度差值调节压缩机的功率。如此设置，既满足了换热效率的要求，又不影响到用户的空调使用体验。
更进一步地，S49、“根据所述第一温度差值和所述第二温度差值调节压缩机的功率”包括：
S491、若所述第一温度差值小于第一预设值，第二温度差值大于第二预设值，增大所述压缩机的功率。
可以理解的是，第一预设值可以设为10，当第一温度差值小于10时，即换热效率较低，需要考虑调整压缩机功率。此时若第二效率大于第一预设值，第一预设值可以设为3-5，此时实际温度与空调设定温度差距还较大，可以在不影响用户使用体验的前提下提高压缩机的功率。
本发明还提供了一种电子设备，图3示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1、通信接口(CommunicationsInterface)2、存储器(memory)3和通信总线4，其中，处理器1，通信接口2，存储器3通过通信总线4完成相互间的通信。处理器1可以调用存储器3中的逻辑指令，以执行家庭热水系统控制方法，该方法包括：
S10、获取空调工作状态；
S20、若空调处于工作状态，连通蒸发器、压缩机以及水冷式冷凝器；
S30、获取用户设定水箱温度；
S40、每间隔预设时间，获取一次实际水箱温度；
S50、若所述实际水箱温度超过所述设定水箱温度，连通所述蒸发器、所述压缩机以及所述空冷器冷凝器；
S60、若空调处于关闭状态，打开热水器的电加热装置。
此外，上述的存储器3中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的家庭热水系统控制方法，该方法包括：
S10、获取空调工作状态；
S20、若空调处于工作状态，连通蒸发器、压缩机以及水冷式冷凝器；
S30、获取用户设定水箱温度；
S40、每间隔预设时间，获取一次实际水箱温度；
S50、若所述实际水箱温度超过所述设定水箱温度，连通所述蒸发器、所述压缩机以及所述空冷器冷凝器；
S60、若空调处于关闭状态，打开热水器的电加热装置。
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。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
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 (10)

1.一种家庭热水系统，其特征在于，包括：
热水器，包括水箱以及设于所述水箱的电加热装置，所述电加热装置用于对水箱内的水进行加热；以及，
单模式空调，所述单模式空调仅具有制冷模式，所述单模式空调包括依次串联的蒸发器、压缩机以及冷凝器；
其中，所述冷凝器包括并联的水冷式冷凝器以及空冷式冷凝器，所述水冷式冷凝器设于所述水箱内，所述空冷式冷凝器用于设于室外。
2.根据权利要求1所述的家庭热水系统，其特征在于，所述压缩机与所述水冷式冷凝器以及所述空冷式冷凝器通过电子三通阀连通。
3.如权利要求1所述的家庭热水系统，其特征在于，所述家庭热水系统还包括温度检测装置，所述温度检测装置包括第一温度检测结构和第二温度检测结构，所述第一温度检测结构设于所述水箱内，用于检测水箱内水的温度，所述第二温度检测结构设于所述压缩机上，用于检测所述压缩机的顶盖排气温度。
4.根据权利要求1所述的家庭热水系统，其特征在于，所述水冷式冷凝器以及所述空冷式冷凝器均包括冷媒入口以及冷媒出口，各所述冷媒出口处均设有止回阀。
5.根据权利要求1所述的家庭热水系统，其特征在于，所述水冷式冷凝器具有换热管以及散热片，所述换热管以及所述散热片上均涂布有特氟龙防腐蚀层。
6.一种基于权利要求1-5任一项所述的家庭热水系统的家庭热水系统控制方法，其特征在于，包括：
获取空调工作状态；
若空调处于工作状态，连通蒸发器、压缩机以及水冷式冷凝器；
获取用户设定水箱温度；
每间隔预设时间，获取一次实际水箱温度；
若所述实际水箱温度超过所述设定水箱温度，连通所述蒸发器、所述压缩机以及所述空冷器冷凝器；
若空调处于关闭状态，打开热水器的电加热装置。
7.根据权利要求6所述的家庭热水系统控制方法，其特征在于，在“若所述实际水箱温度超过所述设定水箱温度，连通所述蒸发器、所述压缩机以及所述空冷器冷凝器”之前还包括：
每间隔预设时间获取一次空调的工作状态；
若空调处于关闭状态、且所述实际水箱温度小于所述设定水箱温度，打开热水器的电加热装置。
8.如权利要求7所述的家庭热水系统控制方法，其特征在于，在所述“打开热水器的电加热装置”之后还包括：
每间隔预设时间，获取一次实际水箱温度；
若所述实际水箱温度超过所述设定水箱温度，关闭所述电加热装置。
9.根据权利要求6所述的家庭热水系统控制方法，其特征在于，在“每间隔预设时间，获取一次实际水箱温度”之后还包括：
每间隔预设时间，获取一次压缩机出气口温度；
计算所述实际水箱温度与所述压缩机出气口温度的第一温度差值；
获取空调实际温度以及设定温度；
计算所述空调实际温度以及所述设定温度的第二温度差值；
根据所述第一温度差值和所述第二温度差值调节压缩机的功率。
10.根据权利要求9所述的家庭热水系统控制方法，其特征在于，所述“根据所述第一温度差值和所述第二温度差值调节压缩机的功率”包括：
若所述第一温度差值小于第一预设值，第二温度差值大于第二预设值，增大所述压缩机的功率。
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