CN101846391A - 具有错峰用电功能的热泵型智能电开水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有错峰用电功能的热泵型智能电开水器，包括智能控制器、电加热装置、开水器水箱和热泵，所述热泵和所述开水器水箱连接，所述开水器水箱内安装有电加热装置，所述电加热装置及热泵和所述智能控制器连接；所述热泵包括一个循环管路，所述循环管路通过热泵循环管路上的热水出水口和热泵循环管路上的冷水进水口和开水器水箱连接，所述循环管路上安装有水泵、冷凝器、储液罐、膨胀阀、蒸发器和压缩机。本发明能有效缩短电加热时间、节约能源、减轻电网负荷、避免阴阳水现象并延长电加热元件的使用寿命。

Description

具有错峰用电功能的热泵型智能电开水器

技术领域

本发明涉及一种具有错峰用电功能的热泵型智能电开水器。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，安全、卫生、健康的概念正逐渐深入人心，在医院、学校、银行、军队、宾馆、商超、娱乐、餐饮等服务行业及企事业单位，电开水器的应用越来越普遍。

目前，市面上浮球式电开水器是使用较多的电开水器，在其水箱顶部有一个浮球开关，当开水从水龙头流出，顶部的浮球就下降，开关阀随即打开，外面的生水就直接流进水箱，灌满水箱使浮球继续浮在顶部。这样，生水与饮用水混合在一起就变成了阴阳水，流出的开水不到100℃，打开龙头喝水的人永远喝的就是半生半熟的水。这种没烧开的水里有多种微生物、病原体及大量细菌，人体长期喝这种水容易感染细菌，严重的甚至会引发中毒、致癌等。全国电开水器质量抽查显示，90％的浮球式电开水器存在混合水及阴阳水的现象。因此，使生、热水彻底分离、保温层保温效果显著，达到节能及满足人们绿色保健的需要，是电开水器市场的必然趋势。

现有的电热开水器的加热形式几乎都是单独地采用电加热元件加热。对于小容量的开水器来说，电加热开水器具有一定的优势，但对于一般商业用大容积(大于300L)的电开水器，为了满足一定数量的人员对开水供应快捷性的需求，单独采用电加热方式将需要消耗相当大的电能。这不仅会给客户带来高成本的支出，还将带来增大电网负荷、缩短电加热元件的使用寿命等问题。

为了平衡电网的波峰波谷现象，国家出台了波峰波谷用电价格不同的政策。所以对于电开水器，利用电网的波谷实现节能和节省开支的目的就显得尤为重要，具体操作就是在用电高峰，即电费高的时候减少用电量；波谷的时候，即夜间，用电少的时候用水作为载体积攒电能，以备白天之用。这样一方面可以降低用户的用电费用，另一方面还可以部分平衡电网的波峰波谷，有利于整体电网的健康运行。

鉴于此，如何使已有技术中的热泵加热方式与具有错峰用电加热方式、以及逐层加热、步进补水等技术合理整合而藉以全面解决目前业界存在的节能、饮水安全等技术问题就成了当前一个非常紧迫的问题了。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有错峰用电功能的热泵型智能电开水器，它是一种综合空气源热泵加热技术、错峰用电技术、逐层加热、以及步进补水等技术的智能电开水器。能有效缩短电加热时间、节约能源、减轻电网负荷、避免阴阳水现象并延长电加热元件的使用寿命。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种具有错峰用电功能的热泵型智能电开水器，包括智能控制器、电加热装置、开水器水箱和热泵，所述热泵和所述开水器水箱连接，所述开水器水箱内安装有电加热装置，所述电加热装置及热泵和所述智能控制器连接；所述热泵包括一个循环管路，所述循环管路通过热泵循环管路上的热水出水口和热泵循环管路上的冷水进水口和开水器水箱连接，所述循环管路上安装有水泵、冷凝器、储液罐、膨胀阀、蒸发器和压缩机。

所述智能控制器包括电开水器控制微处理器，所述微处理器连接有进水执行电路、加热执行电路、水温检测电路和水位检测电路，所述水温检测电路和水位检测电路信号输入微处理器，微处理器信号输出给进水执行电路和加热执行电路；所述微处理器连接有人机接口电路、热泵运行控制电路和实时时钟电路，所述人机接口电路、热泵运行控制电路和实时时钟电路与微处理器之间实现信号双向输入。

所述开水器水箱内壁采用聚氨酯保温材料。

本发明与已有技术相比，其优点和积极效果表现为：

本发明电开水器在微处理器的统一协调控制下，将独立应用的空气源热泵加热技术、错峰用电技术、逐层加热，以及步进补水等技术有机结合起来，全面地解决了现有电开水器存在的电能消耗高及存在饮水安全等问题。

本发明开水器的水箱内壁采用高效的聚氨酯保温材料，一旦水烧开后，如长时间未用完，本发明会自动加热保温，在短暂的保温时段消耗的能量微乎其微。

因而，与现有电开水器相比，本发明能有效缩短电加热时间、节约能源、减轻电网负荷、避免阴阳水现象并延长电加热元件的使用寿命，是一种真正意义上的智能电开水器。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中：水箱1、热泵循环管路上的热水出水口2、压缩机3、智能控制器4、电加热管5、热泵循环管路上的冷水进水口6、水泵7、冷凝器8、储液罐9、膨胀阀10、蒸发器11，热泵12。

图2为本发明所述微处理器结构框图。

图3为本发明所述微处理器控制流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明是一种具有错峰用电功能的热泵型智能电开水器，包括智能控制器4、电加热装置5、开水器水箱1和热泵12，所述热泵和所述开水器水箱连接，所述开水器水箱内安装有电加热装置，所述电加热装置及热泵和所述智能控制器连接；所述热泵包括一个循环管路，所述循环管路通过热泵循环管路上的热水出水口2和热泵循环管路上的冷水进水口6和开水器水箱连接，循环管路上设置有水泵7、冷凝器8、储液罐9、膨胀阀10、蒸发器11和压缩机3。

所述智能控制器包括电开水器控制微处理器，如图2所示，所述微处理器连接有进水执行电路、加热执行电路、水温检测电路和水位检测电路，所述水温检测电路和水位检测电路信号输入微处理器，微处理器信号输出给进水执行电路和加热执行电路；所述微处理器连接有人机接口电路、热泵运行控制电路和实时时钟电路，所述人机接口电路、热泵运行控制电路和实时时钟电路与微处理器之间实现信号双向输入。

所述开水器水箱内壁采用聚氨酯保温材料。

本发明开水器水箱分别与热泵循环管路上的热水出水口、热泵循环管路上的冷水进水口相连通，在热泵的驱动下，冷水从水箱经热泵循环管路上的冷水进水口进入冷凝器，冷水获得加热然后经过热泵循环管路上的热水出水口进入水箱。智能控制器通过当前时间及预设参数进行智能判断，在合适的时段利用波谷低价电进行加热，发出指令驱动电加热装置工作或启动压缩机。

本发明运用逆卡诺循环原理，通过压缩机做功使工质产生相变(气态-液态-气态)。蒸发器吸取环境中的能量，然后经冷凝器放出能量、再经过储液罐、膨胀阀进行热力循环，将环境中的热量转移到加热对象中，从而使加热对象的温度达到使用范围。

本发明的任务是这样来完成的，电开水器采用全自动微处理器控制，进水执行电路、加热执行电路、水温检测电路和水位检测电路，所述水温检测电路和水位检测电路信号输入微处理器，微处理器信号输出给进水执行电路和加热执行电路；所述微处理器连接有人机接口电路、热泵运行控制电路和实时时钟电路，所述人机接口电路、热泵运行控制电路和实时时钟电路与微处理器之间实现信号双向输入。

本发明在硬件电路及软件功能模块的协调控制下，自动完成生产开水的任务。其中，实时时钟电路负责给***提供标准的时间，用来控制波谷时段和预设提前加热时段；人机接口电路实现用户与微处理器的数据交换，主要包含按钮及界面显示部分，完成例如时间设定、加热温度设定以及温度显示等功能；水温检测电路、水位检测电路实现将模拟量转换为数字量，为微处理器的自动加热控制提供反馈数据；在微处理器的控制下，根据当前时间以及预先设定的参数，向加热执行电路输出启动信号，即启动热泵加热或电加热，某个时刻两种加热不能同时输出。

下面将结合图3微处理器控制流程图进行详细描述。

1)接通水电后，开水器开始工作并处于自动控制模式。***首先判断当前时刻是否在预设的加热时段内，如果时间已经到达加热时段，则执行加热动作。如果当前时刻还未到达预设加热时段内，但已经到达预设的波谷用电时段，则***首先检测水箱中的水位，如果还没有达到低水位，为了达到快速制取开水的功能，这种情况下不启动热泵加热，而是进入单纯电加热模式。提前利用波谷低价电进行加热，一方面可以降低用户的用电费用，另一方面还可以部分平衡电网的波峰波谷。此模式主要是为了满足客户对开水器全自动运行及低成本运行的需求，完全可以做到无人值守，不需要每天上下班的接通或关断水电。当时间到达大批人员集中饮用开水时段，满箱的开水已准备好，从而获得最好的节能效果及最优的供水服务。

2)如果检测到水箱中的水位达到了低水位以上，并且水温低于55℃，则先启动热泵加热模式获得55℃左右的水温，而后再进入单纯电热加热模式。这种模式在水箱中水满、但温度较低的情况下可以充分发挥热泵加热的优势，并获得最好的节能效果。其实在实际的应用中，这种情况出现的频率是最高的。在预设的加热时段，采用热泵及电加热技术先将水预先烧开并进行保温。开水器水箱内壁还采用了高效的聚氨酯保温材料，一旦水烧开后，如长时间未用完，本发明会自动加热保温，在短暂的保温时段消耗的能量微乎其微。

3)在电加热模式下，***具有先进的步进补水、逐层加热技术。完全由电脑操作完成，首先从水箱低部通过电磁阀进入冷水进行加热，沸腾后再进一层水，完全实现了冷热分离。

电脑控温，避免重复加热，取水后逐层加热，为了保证一定的开水稳定，通过水温检测电路、水位检测电路精确获得脉冲信号，通过微处理器控制电加热管及进水电磁阀的开停，协调水箱的温度和进水量。进一层水，加热一层，逐层加热，逐层沸腾。可以达到连续供应95度以上的开水。解决了传统开水器等待整水箱水烧开后才能打水的等待时间。避免了千沸水和阴阳水的问题。实现了真正意义上的智能型开水器。

4)在任何时间，只要按下手动/自动切换按钮，***将进入手动加热模式。为了达到快速制取开水的功能，这种情况下不再启动热泵加热，也不再考虑是否在加热时段，而是直接进入单纯电热加热模式。再次按下手动/自动切换按钮，***将转换为自动加热模式。

从以上的描述中可以看出，本发明开水器在微处理器的统一协调控制下，提供了一种将空气源热泵加热技术、错峰用电技术、逐层加热，以及步进补水等技术有机结合的产品，具有全自动及手动模式并能自由切换，是一种真正意义上的智能电开水器。

与同容积的电开水器相比，本发明能有效缩短电加热时间、节约能源、减轻电网负荷、延长电加热元件的使用寿命，具有很大的优势。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种具有错峰用电功能的热泵型智能电开水器，其特征在于：包括智能控制器、电加热装置、开水器水箱和热泵，所述热泵和所述开水器水箱连接，所述开水器水箱内安装有电加热装置，所述电加热装置及热泵和所述智能控制器连接；所述热泵包括一个循环管路，所述循环管路通过热泵循环管路上的热水出水口和热泵循环管路上的冷水进水口和开水器水箱连接，所述循环管路上安装有水泵、冷凝器、储液罐、膨胀阀、蒸发器和压缩机。

2.如权利要求1所述的具有错峰用电功能的热泵型智能电开水器，其特征在于：所述智能控制器包括电开水器控制微处理器，所述微处理器连接有进水执行电路、加热执行电路、水温检测电路和水位检测电路，所述水温检测电路和水位检测电路信号输入微处理器，微处理器信号输出给进水执行电路和加热执行电路；所述微处理器连接有人机接口电路、热泵运行控制电路和实时时钟电路，所述人机接口电路、热泵运行控制电路和实时时钟电路与微处理器之间实现信号双向输入。

3.如权利要求1或2所述的具有错峰用电功能的热泵型智能电开水器，其特征在于：所述开水器水箱内壁采用聚氨酯保温材料。

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