CN115264959A - 一种预调制式直热热泵系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预调式直热热泵系统及控制方法，属于热泵热水机的水温调节技术领域，为了解决现有技术中水温调控不及时尤其是进水口温度过高时无法及时调控压缩机的技术问题，包括以下具体步骤：获取热泵的预设水温值；检测热泵的进水口温度值，检测热泵的环境温度值；根据进水口温度值、环境温度值和预设水温值，控制恒温调节阀控制进水口的冷热水混合比例，间接使出水口的水温恒定。通过前置温度探测头对进水口的温度进行检测，对于水温具有明显预见性，通过恒温调节阀调节冷热水的混合比例，实现换热器内部流量恒定且充沛。

Description

一种预调制式直热热泵系统及控制方法

技术领域

本发明属于热泵热水机的水温调节技术领域，具体涉及一种预调制式直热热泵系统及控制方法。

背景技术

直热式热泵热水器又称为快速或快热式热泵热水器，直热式热泵热水器的基本原理是：普通热泵(空气源热泵热水器)制备热水时，通过热泵的压缩机向氟/水换热器压入高压气态氟利昂，氟利昂向水侧放出汽化潜热，冷水得以升温，气态氟利昂冷凝成液态。液态氟利昂经节流后排入户外翅片换热器，液态的氟利昂在换热器中吸收户外空气中的热能再次成为气态，气态的氟利昂又经压缩机抽回，再加压送到氟/水换热器中放热，完成逆卡诺循环，实现空气中的热能向水的转移，加热冷水。由于换热器和压缩机的能力固定原因，水温不能一次流经热泵达到使用的要求(温升、流量、恒定、持续)，需反复多次经热泵加热。直热式热泵通过调节进入热泵热水器水流大小，实现水温调节到达直接使用的目的。使用一段时间后户外换热表面的温度低于空气的露点，这时的换热器上会出现霜，霜的存在会影响阻碍换热器的换热从而影响制热，所以必须进行化霜。

现有的热泵都在额定功率下工作，出口热水水温较进口冷水的温升相对固定，一次经过热泵的冷水，所加热的温升不足以直接使用，需多次循环进入热泵反复加热。直热型热泵通过改变流量使水温升高的幅度相应改变，水流小时出水温度高，反之则减小，通过该方法实现出水即可直接使用。当周围环境温度、水温发生变化时，热泵对出口水温变化做出调整响应，目前比较常见的调节水温的方法是通过出水口温度反馈，调节串接在热水水路上的节流阀的开度，控制进入热泵进组的水量大或小，使出水口水温相应地降低或升高，但是这种调节水温有着明显的滞后性，响应不及时，当温度出现极端变化时，使得压缩机频繁调节引起高温保护，恶化润滑油、绕组绝缘容易造成机器永久性破坏的后果。

发明内容

本发明的目的是一种预调式直热热泵控制方法，为了解决现有技术中水温调控不及时尤其是进水口温度过高时无法及时调控压缩机的技术问题，以达到长期安全、稳定、高效运行的目的。

一种预调式直热热泵控制方法，通过检测热泵的进水口温度，控制恒温调节阀调节进水口的冷热水混合比例，实现换热器内部流量恒定且充沛，进而间接控制出水口的温度恒定。

一种预调式直热热泵控制方法，包括以下具体步骤：

S1:获取热泵的预设水温值；

S2:检测热泵的进水口温度值，检测热泵的环境温度值；

S3:根据进水口温度值、环境温度值和预设水温值，控制进水口的冷热水混合比例，使出水口的水温恒定。

本发明的进一步优选，在上述步骤S3中，通过调节恒温调节阀，控制进水口的冷热水混合比例，使得出水口的温度恒定。

本发明的进一步优选，在上述步骤S3中，所述恒温调节阀为分流阀，调节分流阀的冷热水混合比例，现有的热泵都在额定功率下工作，出口热水水温较进口冷水的温升相当固定，一次经过热泵的冷水，加热不足不能直接使用，需多次循环进入热泵反复加热，控制出口水温恒定在设定出水温度略低温度。

本发明的进一步优选，在上述步骤S3中，所述恒温调节阀为旁通阀，调节旁通阀的冷热水混合比例，现有的热泵都在额定功率下工作，出口热水水温较进口冷水的温升相当固定，一次经过热泵的冷水，加热不足不能直接使用，需多次循环进入热泵反复加热，控制出口水温恒定在设定出水温度略低温度。

本发明的进一步优选，所述在上述步骤S2中，在冷水进水口设置温度探测头。

一种预调式直热热泵系统，包括进水管道和出水管道，所述进水管道处设置有温度探测头，所述出水管道上设置有恒温调节阀，所述恒温调节阀与进水管道连通。

本发明的进一步优选，所述恒温调节阀包括分流阀，用于控制进水管道的冷热水混合比例。

本发明的进一步优选，所述恒温调节阀包括旁通阀，所述旁通阀控制进水管道的冷热水混合比例。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明通过前置温度探测头对进水口的温度进行检测，对于水温具有明显预见性，通过恒温调节阀调节冷热水的混合比例，实现换热器内部流量恒定且充沛；通过预设水温，利用恒温调节阀在不改变机内流量条件下，调节冷热水混合比例，调节范围广、精确度较高，使得热泵都能迅速产生需求温度的热水，能够保持长期、稳定的运行；设置化霜器，合理地进入和退出化霜，化霜彻底、高效，可在低环境温度下，下调目标温度的值，保证热泵开机时，提高热泵的制热量或冷凝效果，提高能效，避免压缩机超温超压运行，同时，通过压缩机以额定功率运行，保证预先设定的目标温度，与现有技术相比，在进水口处设置温度探测头，利用恒温调节阀对进水管道的水温进行冷热水占比调节，保持出水口温度与预设温度保持恒定一致，实现了长期稳定、高效地运行。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

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以解释本发明，并不用于限定本发明，即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,本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面对本发明作详细说明。

现有的热泵在周围环境、水源温度、用水量发生变化时，比如夏季温度高，冬季温度低，而通常热泵热水机通常是以额定功率进行运行，在夏季高温的条件下，就可能出现热水过多或者水温过高的现象，无法及时对水温进行有效的调节，目前比较常见的调节水温的方法是通过监控出水口温度，通过调节串接水路上的节流阀的开度，控制进入热泵进组的水量大或小，使出水口水温相应地变大或变小，但是这种调节水温有着明显的滞后性，响应不及时，当进水温度出现极端变化时，此时出口处的感温探头感应的水温还是原温度，节流阀保持原开度，高温的进水涌入使得压缩机内部冷媒压力随之激烈震荡引起高温保护，容易造成机器永久性破坏甚至引起容器管道超压破裂的后果，并且，对于进水口水温有高温扰动时，会引起出水口的水温出现超高温的现象，无法及时调节，容易烫伤用户，并且易触发压缩机高温保护(压缩机过热保护的意思是：当压缩机运行超负荷时，也就是压缩机温度超过固定的温度时，会开启的保护模式，保护压缩机电机)，这种变水流量调节方式要求热泵在宽范的工况下频繁调整，并非长期工作在热泵设计时的最佳工况带(冷媒的选用以及过热度、过冷度等设计)，偏差大，能效下降，这些方式，总结的来说难实现长期安全、稳定、高效运行。

本申请就是为了解决现有技术中水温调控不及时尤其是进水口温度过高时无法及时调控压缩机的技术问题，克服上述的技术问题，以达到长期安全、稳定、高效运行的目的。

实施例一：一种预调式直热热泵控制方法，通过检测热泵的进水口温度，控制恒温调节阀调节进水口的冷热水混合比例，使得换热器内流量很恒定，进而间接控制出水口的温度恒定。通过预设水温，利用恒温调节阀调节冷热水占比，调节范围广、精确度较高，使得热泵都能迅速产生需求温度的热水，能够保持长期、稳定的运行。

本申请的预先调制方法，在极端情况下，即使有股高温水涌入，利用恒温调节阀预先调节进水口的冷热水占比，这样进水口的水温很快被大量的水泵循环的水稀释，也不引起多大的温度波动。这种调节方式使得换热器里的水量是恒定的，热泵的工况是恒定的，这种预先温控的方式，能够保证系统长期安全、稳定、高效运行。

实施例二：一种预调式直热热泵控制方法，包括以下具体步骤：

S1:获取热泵的预设水温值，预设水温值即为用户所需求的温度值；

S2:检测热泵的进水口温度值，检测热泵的环境温度值；

S3:根据进水口温度值、环境温度值和预设水温值，控制进水口的冷热水混合比例，使出水口的水温和预设水温值保持恒定。

当冬季(低环境温度)运行时，设置预设水温为50℃，选择恒温运行；

当热泵出水口水温低于设定温度时，热泵调节进水口前恒温阀，同步调节，该阀接于出口的热水和接于自来水(冷水)的阀门开度，调节冷热水占比，实现进口温度恒温调节，稳定进水口温度45℃。由于此时热泵的制热功率、水流量相对恒定，经热泵加热水的温升相对恒定，出水温度实现了恒定；

恒温运行：当热泵的出水口处温度与设定值有偏差时，如环境温度变化引起制热功率下降等因素，出口温度低于设定温度，控制器计算偏差补偿并校准，热泵通过调节恒温阀，开大热水，减少冷水的方式提高进水温度，补偿偏差，实现恒温运行，使得热泵出水与目标温度值保持一致；

当进水口温度过高时，当进水口温度过高时，则按照上述逻辑逆向调节；

综上，保证系统长期地安全、稳定、高效运行。

在上述实施例的基础上，其中优选方案为：在上述步骤S3中，通过调节恒温调节阀，控制进水口的冷热水混合比例，使得出水口的温度恒定。

在上述实施例的基础上，其中优选方案为：在上述步骤S3中，所述恒温调节阀为分流阀，调节分流阀的冷热水混合比例，控制出口水温恒定在设定出水温度略低温度。

在上述步骤S3中，所述恒温调节阀为旁通阀，调节旁通阀的冷热水混合比例，控制出口水温恒定在设定出水温度略低温度。

所述在上述步骤S2中，在冷水进水口设置温度探测头用于检测进水口的温度。

实施例三：一种采用上述控制方法的预调式直热热泵系统，包括进水管道和出水管道，所述进水管道处设置有温度探测头，所述出水管道上设置有恒温调节阀，所述恒温调节阀与进水管道连通。

所述恒温调节阀包括分流阀，用于控制进水管道的冷热水混合比例。

所述恒温调节阀包括旁通阀，所述旁通阀控制进水管道的冷热水混合比例。

控制热泵热水机以预设水温进行工作的过程中，将实时获取热泵热水机中出水口的水温，并与热泵预设水温进行比较，如果出口水温偏高，调节恒温分流阀，减小热水占比，加大冷水的占比，维持换热器内流量不变的条件下，降低进口水温。若出口水温比预设温度低，则按照上述控制逻辑逆向调节，基于上述步骤，这样根据目标控制热泵热水机的工作。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (9)

1.一种预调式直热热泵控制方法，其特征在于，通过检测热泵的进水口温度，控制恒温调节阀调节进水口冷热水混合比例，实现换热器内部流量恒定且充沛，进而间接控制出水口的温度恒定。

2.一种预调式直热热泵控制方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

S1:获取热泵的预设水温值；

S2:检测热泵的进水口温度值，检测热泵的环境温度值；

S3:根据进水口温度值、环境温度值和预设水温值，控制进水口的冷热水混合比例，使出水口的水温恒定。

3.根据权利要求2所述的预调式直热热泵系统及方法，其特征在于，在上述步骤S3中，通过调节恒温调节阀，控制进水口的冷热水混合比例，使得出水口的温度恒定。

4.根据权利要求3所述的预调式直热热泵系统及方法，其特征在于，所述恒温调节阀为分流阀，调节分流阀的冷热水混合比例，控制出口水温恒定在设定出水温度略低温度。

5.根据权利要求3所述的预调式直热热泵系统及方法，其特征在于，所述恒温调节阀为旁通阀，调节旁通阀的冷热水混合比例，控制出口水温恒定在设定出水温度略低温度。

6.根据权利要求1所述的预调式直热热泵系统及方法，其特征在于，所述在上述步骤S2中，在冷水进水口设置温度探测头。

7.一种采用上述权利要求1所述的控制方法的预调式直热热泵系统，包括进水管道和出水管道，其特征在于，所述进水管道处设置有温度探测头，所述出水管道上设置有恒温调节阀，所述恒温调节阀与进水管道连通。

8.根据权利要求6所述的预调式直热热泵系统，其特征在于，所述恒温调节阀包括分流阀，用于控制进水管道的冷热水混合比例。

9.根据权利要求6所述的预调式直热热泵系统，其特征在于，所述恒温调节阀包括旁通阀，所述旁通阀控制进水管道的冷热水混合比例。