CN114234445A - 变频热泵恒温供水控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种变频热泵恒温供水控制方法，包括步骤：机组以额定频率F₀制热运行，进行第一判断程序，若R‑T＞n₁，则进行第一操作：将机组频率升高至F_max；当加热至T＝R时，将机组频率降低至额定频率F₀，运行时间t₁后进行第二判断程序及相应的第二操作：若T‑R＞n₂，则将机组频率降低至

运行；若T‑R＜‑n₂，则将机组频率升高至

运行；若‑n₂≤T‑R≤n₂，则机组维持额定频率F₀运行；其中，R为目标温度；T为当前水温；t₁为第一设定时间；n₁为第一设定温差；n₂为第二设定温差；F_max为机组最高运行频率；F_min为机组最低运行频率。本方法能够对频率进行合理调整以避免能力不足或能力过剩，实现对供水温度的稳定控制，优化体验效果，具有节约能耗的优点。

Description

变频热泵恒温供水控制方法

技术领域

本申请涉及热泵控制的技术领域，尤其涉及一种变频热泵恒温供水控制方法。

背景技术

在现有技术中，游泳池的热泵一般直接采用回水温度控制方案，即给游泳池的热泵设置一个目标回水温度，当回水温度大于设定温度时，热泵系统加热停止；当回水温度小于设定温度时，热泵系统再次开始加热。随着科学技术的发展，变频热泵由于其节能高效等优点，常规热泵已逐步被变频热泵替代。

然而，传统变频热泵在调频时多采用线性关系控制频率，如制热时，水温越低，频率越大，水温越高，频率越低；此控制方法有加热快的优点，但是在控制水温时稳定性差，直接影响体验效果。

发明内容

本发明实施例的目的在于：提供一种变频热泵恒温供水控制方法，其能够解决现有技术中存在的上述问题。

为达上述目的，本申请采用以下技术方案：

一种变频热泵恒温供水控制方法，包括步骤：

机组以额定频率F₀制热运行，进行第一判断程序，若R-T＞n₁，则进行第一操作：

将机组频率升高至F_max；

当加热至T＝R时，将机组频率降低至额定频率F₀，运行时间t₁后进行第二判断程序及相应的第二操作：

若T-R＞n₂，则将机组频率降低至

运行；

若T-R＜-n₂，则将机组频率升高至

运行；

若-n₂≤T-R≤n₂，则机组维持额定频率F₀运行；

其中，R为目标温度；T为当前水温；t₁为第一设定时间；n₁为第一设定温差；n₂为第二设定温差；F_max为机组最高运行频率；F_min为机组最低运行频率。

可选的，在进行所述第一判断程序中，若R-T≤n₁，则进行第三判断程序及相应的第三操作：

若R-T＞n₃，则将机组频率升高至F₀+F_a；

若R-T＜n₃，则机组维持额定频率F₀运行；

其中，n₃为第三设定温差，且n₃＜n₁；F_a为设定频率。

可选的，在执行所述第二操作或所述第三操作时间间隔t₂后进行第四判断程序及相应的第四操作：

当T＞R+n₄时，若S＞S₀，则机组频率降低F_a；若-S₀≤S≤S₀，则机组频率降低F_a；若S＜-S₀，则机组频率不变；

当R-n₄≤T≤R+n₄时，若S＞S₀，则机组频率降低F_a；若-S₀≤S≤S₀，则机组频率不变；若S＜-S₀，则机组频率升高F_a；

当T＜R-n₄时，若S＞S₀，则机组频率不变；若-S₀≤S≤S₀，则机组频率升高F_a；若S＜-S₀，则机组频率升高F_a；

其中，t₂为第二设定时间；S为水温变化速率；S₀为设定水温变化速率；n₄为第四设定温差。

可选的，当在连续时间t₃内检测到T＞R+n₅时，机组进入恒温停机状态；

其中，t₃为第三设定时间，n₅为第五设定温度温差，且n₅＞n₄。

可选的，在恒温停机状态下，当检测到T＜R时，机组以额定频率F₀制热运行。

可选的，在机组开机后，机组以额定频率F₀制热运行t₄时长后进行所述第一判断程序；

其中，t₄为第四设定时间。

可选的，所述t₄的设定范围为3～5min；所述n₁的设定范围为4～6℃。

可选的，所述t₁的设定范围为30～50min；所述n₂的设定范围为0.2～0.5℃。

可选的，所述n₃的设定范围为0.5～1℃；所述F_a的设定范围为4～8Hz。

可选的，所述t₃的设定范围为8～15min，所述n₅的设定范围为1～1.5℃。

本申请的有益效果为：本发明提供了一种变频热泵恒温供水控制方法，在开机稳定运行一定时间后，当判断实际温度与目标温度温差过大时，可自动升频以加快升温效率，且加热至目标温度后能够及时调回额定频率工作以实现对水温的稳定控制；此外，在稳定运行过程中，本方法还可自动判断当前运行频率能力是否满足恒温控制的需求，当能力不足时可自动升高频率以增大供热，当能力不足时可自动降低频率以减小供热同时降低能耗；同时，本方法在调频时采用二分法取折中频率，有助于快速找到合适的频率点。因此，本方案提供的控制方法能够对频率进行合理调整以避免能力不足或能力过剩，实现对供水温度的稳定控制，优化体验效果，具有节约能耗的优点。

附图说明

下面根据附图和实施例对本申请作进一步详细说明。

图1为本申请实施例的一种变频热泵恒温供水控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本申请解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本申请实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实施例提供了一种变频热泵恒温供水控制方法，适用于对各种场景使用的提供恒温热水的热泵的控制，尤其适用于泳池热泵。作为泳池热泵具体工作时，热泵机组将泳池中的池水抽至热泵机组内加热，经过加热后的池水再排放回泳池中，从而实现了对泳池水的持续加热的过程。

参照图1，一种变频热泵恒温供水控制方法，包括步骤：

S1.机组以额定频率F₀制热运行，进行第一判断程序；

S11.若目标温度R-当前水温T＞第一设定温差n₁，则进行第一操作：

其中，目标温度R为用户设定的需求温度，当前水温T为所测量的实时水温，当前水温T为泳池水的水温，机组的进水水温与泳池水水温相同，因此可于机组的进水口出设置温度传感器以监测当前水温T；第一设定温差n₁为人为设定值，可预设与机组控制系统内；额定频率F₀指压缩机的工作额定频率，下文有关工作频率的描述均指代机组压缩机的工作频率；

S111.将机组频率升高至机组最高运行频率F_max；

作为其中一种实施方式，在机组开机后，机组先以额定频率F₀制热运行第四设定时间t₄后进行所述第一判断程序，即，开机后先以额定频率F₀试运行对泳池水进行加热，通过试运行后判断当前水温T与目标温度R的温差，当该温差值大于第一设定温差n₁时，则判定温差较大，当前以额定频率F₀运行无法快速将泳池水加热至目标温度R，因此需要升高机组运行频率以加快加热效率；进而，当判断出当前频率能力不足时，本实施例直接将机组频率升高至机组最高运行频率F_max，此时可以最快速度将泳池水温提升至目标温度R；

而当判断出目标温度R-当前水温T≤第一设定温差n₁时，则表明以当前制热频率工作基本能够满足快速将温度提升至目标温度R的需求，此时可保持当前工作频率不变或者小幅度提升频率以进一步加快加热效率即可；

S112.当以最高运行频率F_max加热至当前水温T＝目标温度R时，将机组频率降低至额定频率F₀；

具体的，提升至最高运行频率F_max以最快的效率将水温加热至目标温度R后，随即将机组频率降低至额定频率F₀，避免继续高频率加热而使水温升高过快而大幅超过目标温度R，而以额定频率F₀运行基本能够持续加热以维持水温，使水温恒定与目标温度R左右；

需要说明的是，热泵机组的功率一般与泳池的规模配备，在机组以额定频率F₀运行时，基本可将泳池水温维持于常设定的目标温度R(22～26℃)左右，因此当将当前水温T提升至目标温度R后，将机组频率锁定额定频率F₀时，在常规情况下便可将泳池水温维持于目标温度R左右；

但实际运行中，环境温度和实际设定的目标温度R的不同，均会影响实际维持恒定温度的频率，因此，本实施例在以额定频率F₀运行第一设定时间t₁后进行第二判断程序及相应的第二操作：

S112a.若当前水温T-目标温度R＞第二设定温差n₂，则将机组频率降低至

运行；其中F_min为机组最低运行频率，一般为20～40Hz；

具体的，当以额定频率F₀运行第一设定时间t₁后，当前水温T比目标温度R大第二设定温差n₂以上，表明了以额定频率F₀维持当前温度T存在能力过剩，此时需调低频率以避免水温过高，同时降低功耗；本实施例利用二分法取折中的方式快速寻找合适的频率点，额定频率F₀运行能力过剩，则表明维持合适温度的频率在机组最低运行频率F_min和额定频率F₀之间，具体在

左右或为

因此此时直接将频率调至

即为最快速得到的且最靠近适合的频率点的频率；

S112b.若T-R＜-n₂，则将机组频率升高至

运行；其中，F_max为机组最高运行频率，一般为60～90Hz；

同理，当以额定频率F₀运行第一设定时间t₁后，当前水温T比目标温度R小第二设定温差n₂以上，表明了以额定频率F₀维持当前温度T存在能力不足，此时需调高频率以满足供热需求；本实施例利用二分法取折中的方式快速寻找合适的频率点，额定频率F₀运行能力不足，则表明维持合适温度的频率在机组最高运行频率F_max和额定频率F₀之间，具体在

左右或为

因此此时直接将频率调至

即为最快速得到的且最靠近适合的频率点的频率；

S112c.若-n₂≤T-R≤n₂，则机组维持额定频率F₀运行；

具体的，当前水温T和目标温度R的温差在-n₂～n₂之间，则表明以额定频率F₀运行基本能够将泳池水温维持于设定范围幅度内，此时直接维持原有的额定频率F₀运行即可。

其中，第一设定时间t₁为水温提升至目标温度R后，机组以额定频率F₀运行以维持温度的运行时间，厂家或用户可根据实际需求设置，但第一设定时间t₁不能过短，过短则无法体现温度变化，从而无法判定以额定频率F₀运行是否满足需求；同时第一设定时间t₁不能过长，当额定频率F₀运行无法满足需求时，时间过长则会导致最终水温与目标水温R相差过大。

作为本实施例的较佳设定范围，所述t₁的设定范围为30～50min，较佳为40～45min。

第二设定温差n₂用于判定以额定频率F₀运行是否满足维持当前温度的需求，第二设定温差n₂越大则表示容许的偏差范围越大，第二设定温差n₂不能设置过大，设置过大则会导致实际温度与目标温度R差值过大而影响游泳体验；第二设定温差n₂不能设置过小，过小则可能导致实际的适合的频率点偏离折中点

或

过远，进而导致调节后的频率比调节前的频率误差更大。

作为本实施例的较佳设定范围，所述n₂的设定范围为0.2～0.5℃，较佳为0.2～0.3℃。

第四设定时间t₄为开机后试运行的时间，主要为检验以额定频率F₀制热运行是否满足快速制热的需求，第四设定时间t₄不能过长，过长则可能导致水温升温时间过长。

作为本实施例的较佳设定范围，第四设定时间t₄设定范围为3～5min；优选为3min。

第一设定温差n₁为开机试运行后当前水温T与目标温度R之间的差值，由于加热时间较小，其设定不能过小，过小同样可能导致水温升温时间过长。

作为本实施例的较佳设定范围，所述n₁的设定范围为4～6℃，优选为5℃。

基于上述方案，在开机稳定运行一定时间后，当判断实际温度与目标温度温差过大时，可自动升频以加快升温效率，且加热至目标温度后能够及时调回额定频率工作以实现对水温的稳定控制；此外，在稳定运行过程中，本方法还可自动判断当前运行频率能力是否满足恒温控制的需求，当能力不足时可自动升高频率以增大供热，当能力不足时可自动降低频率以减小供热同时降低能耗；同时，本方法在调频时采用二分法取折中频率，有助于快速找到合适的频率点。因此，本方案提供的控制方法能够实现对供水温度的稳定控制，可优化体验效果；同时能够对频率进行合理调整以避免能力不足或能力过剩，具有节约能耗的优点。

进一步的，本实施例的方法还包括以下步骤：

S12.在进行所述第一判断程序中，若目标温度R-当前水温T≤第一设定温差n₁，则进行第三判断程序及相应的第三操作；

其中，当判断出目标温度R-当前水温T≤第一设定温差n₁时，则表明以当前制热频率工作基本能够满足快速将温度提升至目标温度R的需求，此时可保持当前工作频率不变或者小幅度提升频率以进一步加快加热效率即可，具体的，本方法通过第三判断程序对其进一步判断：

S12a.若目标温度R-当前水温T＞第三设定温差n₃，则将机组频率升高至F₀+F_a；其中，n₃＜n₁；F_a为设定频率；

具体的，此条件下，以额定频率F₀运行对泳池水加热的效率尚不能满足需求，但由于温差不大(≤第一设定温差n₁)，因此此时只需小幅度提升机组频率运行即可，则此处将机组频率提升设定频率F_a，可进一步提高加热效率，同时满足升温后将泳池水温维持于目标温度R的需求；

S12b.若目标温度R-当前水温T＜第三设定温差n₃，则机组维持额定频率F₀运行；

具体的，在此条件下，以额定频率F₀运行基本能够满足对泳池水加热的效率以及维持水温的需求，因此只需将机组维持额定频率F₀运行即可。

其中，第三设定温差n₃需小于第一设定温差n₁，优选的设定范围为0.5～1℃。

设定频率F_a为设定值，由于在此条件下以额定频率F₀运行基本能够满足需求，为避免能力过剩，设定频率F_a不宜过大，作为本实施例的较佳设定范围，所述设定频率F_a的设定范围为4～8Hz，优选为5Hz。

因此，在步骤S11中判定出当前水温T与目标温度R的温差不会过大时，步骤S12可对当前水温T进一步判定，以细化温度划分区间，以保证较高的升温效率。

进一步的，本实施例的方法还包括以下步骤：

S2.在执行所述第二操作(步骤S112)或所述第三操作(步骤S12)时间间隔t₂后进行第四判断程序及相应的第四操作,其中，t₂为第二设定时间：

S2a.当T＞R+n₄时，若S＞S₀，则机组频率降低F_a；若-S₀≤S≤S₀，则机组频率降低F_a；若S＜-S₀，则机组频率不变；S为水温变化速率；S₀为设定水温变化速率；n₄为第四设定温差；

具体的，当T＞R+n₄时，即当前水温T超过目标温度R第四设定温差n₄，需将当前水温T降低以趋向目标温度R。①当S＞S₀时，表明此时当前频率运行水温变化速率S大于设定水温变化速率S₀，继续以当前频率运行，水温将进一步升高，因此需降低机组频率以降低水温变化速率S；②当-S₀≤S≤S₀时，表明当前频率运行水温变化速率S趋于平稳，水温基本能保持不变，而由于当前水温T超过目标温度R第四设定温差n₄，因此需降低机组频率以降低水温变化速率S；③当S＜-S₀时，表明此时当前频率运行水温变化速率S低于设定水温变化速率-S₀，继续以当前频率运行，水温将逐步降低，因此以当前机组频率运行即可使水温趋于目标温度R；

S2b.当R-n₄≤T≤R+n₄时，若S＞S₀，则机组频率降低F_a；若-S₀≤S≤S₀，则机组频率不变；若S＜-S₀，则机组频率升高F_a；

具体的，当R-n₄≤T≤R+n₄时，即当前水温T稳定于目标温度R附近，此时只需将当前水温T稳定即可。①当S＞S₀时，表明此时当前频率运行水温变化速率S大于设定水温变化速率S₀，继续以当前频率运行，水温将进一步升高，因此需降低机组频率以降低水温变化速率S；②当-S₀≤S≤S₀时，表明当前频率运行水温变化速率S趋于平稳，水温基本能保持不变，因此以当前机组频率运行即可使水温趋于目标温度R；③当S＜-S₀时，表明此时当前频率运行水温变化速率S低于设定水温变化速率-S₀，继续以当前频率运行，水温将逐步降低，因此需提高机组频率以使水温保持于目标温度R附近；

S2c.当T＜R-n₄时，若S＞S₀，则机组频率不变；若-S₀≤S≤S₀，则机组频率升高F_a；若S＜-S₀，则机组频率升高F_a；

具体的，当T＜R-n₄时，即当前水温T低于目标温度R第四设定温差n₄，此时只升高机组频率使水温趋向于目标温度R。①当S＞S₀时，表明此时当前频率运行水温变化速率S大于设定水温变化速率S₀，继续以当前频率运行，水温将进一步升高，因此保持当前运行频率即可；②当-S₀≤S≤S₀时，表明当前频率运行水温变化速率S趋于平稳，水温基本能保持不变，因此需提高机组频率以使水温趋向于目标温度R；③当S＜-S₀时，表明此时当前频率运行水温变化速率S低于设定水温变化速率-S₀，继续以当前频率运行，水温将逐步降低，因此需提高机组频率以使水温趋向于目标温度R。

为方便阅读理解，步骤S2a-S2c的判断及操作参照下表：

具体的，在持续工作过程中，每经过第二设定时间t₂即进行一次上述步骤S2的判断和操作，以保证持续性对机组频率的调节，实现对水温的稳定控制。

上述的水温变化速率S₀为设定值，以第二设定时间t₂为时间单位，在一个单位第二设定时间t₂内允许水温变化的度数即为设定的S₀。优选的，第二设定时间t₂为45min，在一个单位第二设定时间t₂内允许波动的水温范围为-0.2℃-0.2℃，因此，此时设定水温变化速率S₀为0.2℃/45min。

n₄为第四设定温差，其较佳的设定范围为0.3～0.6℃，优选为0.5℃。

进一步的，本实施例的方法还包括以下步骤：

S3.当在连续时间t₃内检测到T＞R+n₅时，机组进入恒温停机状态；

其中，t₃为第三设定时间，n₅为第五设定温度温差，且n₅＞n₄。

即，在持续的第三设定时间t₃内检测到当前水温T超过目标温度n₅，即表示水温持续过高，此时需快速降温，因此本方法在检测到此情况下时直接令机组进入恒温停机状态，从而使水温快速下降以区域目标温度R。

其中，所述第三设定时间t₃的设定范围为8～15min，所述n₅的设定范围为1～1.5℃。

进一步的，本实施例的方法还包括以下步骤：

S4.在恒温停机状态下，当检测到T＜R时，机组以额定频率F₀制热运行。同时，在持续工作过程中，每经过第二设定时间t₂即进行一次上述步骤S2的判断和操作，以保证持续性对机组频率的调节，实现对水温的稳定控制。

即，当超过保护温度时停机以快速降温，当温度降低至目标温度R以下时，即自动重启机组制热以维持泳池水温。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“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。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本申请的技术原理。这些描述只是为了解释本申请的原理，而不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其它具体实施方式，这些方式都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变频热泵恒温供水控制方法，其特征在于，包括步骤：

机组以额定频率F₀制热运行，进行第一判断程序，若R-T＞n₁，则进行第一操作：

将机组频率升高至F_max；

当加热至T＝R时，将机组频率降低至额定频率F₀，运行时间t₁后进行第二判断程序及相应的第二操作：

若T-R＞n₂，则将机组频率降低至

运行；

若T-R＜-n₂，则将机组频率升高至

运行；

若-n₂≤T-R≤n₂，则机组维持额定频率F₀运行；

其中，R为目标温度；T为当前水温；t₁为第一设定时间；n₁为第一设定温差；n₂为第二设定温差；F_max为机组最高运行频率；F_min为机组最低运行频率。

2.根据权利要求1所述的变频热泵恒温供水控制方法，其特征在于，

在进行所述第一判断程序中，若R-T≤n₁，则进行第三判断程序及相应的第三操作：

若R-T＞n₃，则将机组频率升高至F₀+F_a；

若R-T≤n₃，则机组维持额定频率F₀运行；

其中，n₃为第三设定温差，且n₃＜n₁；F_a为设定频率。

3.根据权利要求2所述的变频热泵恒温供水控制方法，其特征在于，在执行所述第二操作或所述第三操作时间间隔t₂后进行第四判断程序及相应的第四操作：

当T＞R+n₄时，若S＞S₀，则机组频率降低F_a；若-S₀≤S≤S₀，则机组频率降低F_a；若S＜-S₀，则机组频率不变；

当R-n₄≤T≤R+n₄时，若S＞S₀，则机组频率降低F_a；若-S₀≤S≤S₀，则机组频率不变；若S＜-S₀，则机组频率升高F_a；

当T＜R-n₄时，若S＞S₀，则机组频率不变；若-S₀≤S≤S₀，则机组频率升高F_a；若S＜-S₀，则机组频率升高F_a；

其中，t₂为第二设定时间；S为水温变化速率；S₀为设定水温变化速率；n₄为第四设定温差。

4.根据权利要求3所述的变频热泵恒温供水控制方法，其特征在于，

当在连续时间t₃内检测到T＞R+n₅时，机组进入恒温停机状态；

其中，t₃为第三设定时间，n₅为第五设定温度温差，且n₅＞n₄。

5.根据权利要求4所述的变频热泵恒温供水控制方法，其特征在于，在恒温停机状态下，当检测到T＜R时，机组以额定频率F₀制热运行。

6.根据权利要求1所述的变频热泵恒温供水控制方法，其特征在于，

在机组开机后，机组以额定频率F₀制热运行t₄时长后进行所述第一判断程序；

其中，t₄为第四设定时间。

7.根据权利要求6所述的变频热泵恒温供水控制方法，其特征在于，所述t₄的设定范围为3～5min；所述n₁的设定范围为4～6℃。

8.根据权利要求1所述的变频热泵恒温供水控制方法，其特征在于，所述t₁的设定范围为30～50min；所述n₂的设定范围为0.2～0.5℃。

9.根据权利要求3所述的变频热泵恒温供水控制方法，其特征在于，所述n₃的设定范围为0.5～1℃；所述F_a的设定范围为4～8Hz。

10.根据权利要求4所述的变频热泵恒温供水控制方法，其特征在于，所述t₃的设定范围为8～15min，所述n₅的设定范围为1～1.5℃。

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