CN106288402B - 热泵热水装置及其防冻结方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热泵热水装置及其防冻结方法。本发明提供了一种热泵热水装置的防冻结方法，包括：在确定水循环管路需要防冻时，检测水箱内的水温，得到第一温度检测值；判断第一温度检测值是否小于第一预设值，若是，则执行第一防冻结模式；若否，则执行第二防冻结模式；且第一防冻结模式和第二防冻结模式均配置成使水循环管路的管内水温或管壁温度达到预设温度。此外，本发明还提供了一种采用上述防冻结方法的热泵热水装置。本发明的热泵热水装置及其防冻结方法中因为在确定水循环管路需要防冻时，需要检测水箱内的水温，以在利用水箱内的水进行防冻操作时，选择合适的防冻结模式，显著降低了热泵热水装置的防冻结损耗。

Description

热泵热水装置及其防冻结方法

技术领域

本发明涉及热泵领域，特别是涉及一种热泵热水装置及其防冻结方法。

背景技术

热泵热水装置一般性可包括外机、水箱、水循环管路和循环泵，其中外机主要由压缩机、热交换器、节流装置和蒸发器等几大部件组成，其工作原理是由压缩机工作产生高压高温的制冷剂气体进入热交换器后被冷凝降温，然后到节流装置进行节流膨胀，后进入蒸发器吸收空气的热量蒸发成低压蒸汽，低压制冷剂蒸汽被吸入压缩机重新被压缩成高温高压气体。水循环管路可配置成将水箱内的水引入热交换器内，被热交换器内的制冷剂加热后引流返回水箱，以使水箱的冷水由低温变为高温。

热泵热水装置的外机一般安置于室外，当室外环境比较低时，流经外机的热交换器和水循环管路中的水的水极易结冻，造成热泵热水装置一些部件冻裂，限制了热泵热水装置的推广使用。传统的热泵热水装置的防冻结方法主要有两种：第一种是由循环泵来实现，即当室外空气是零度以下时，热泵热水装置使循环泵和外机运转。第二种是在水循环管路外面缠绕发热电缆来实现的，即当室外空气是零度以下时，给发热电缆通电。然而，传统的防冻结方法使外机的压缩机启动过于频繁，或者非常耗电、不节能。

发明内容

本发明第一方面的一个目的旨在克服现有的热泵热水装置的防冻结方法的至少一个缺陷，提供一种新颖的热泵热水装置的防冻结方法，显著降低了热泵热水装置的防冻结损耗。

本发明第一方面的一个进一步的目的是要减少压缩机的启动频次，提高热泵热水装置的使用寿命。

本发明第二方面的一个目的是提供了一种采用上述防冻结方法的热泵热水装置。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种热泵热水装置的防冻结方法，所述热泵热水装置包括热交换器、水箱和水循环管路，所述水循环管路配置成将所述水箱内的水引入所述热交换器内，被所述热交换器内的制冷剂加热后引流返回所述水箱；其中，所述防冻结方法包括：

在确定所述水循环管路需要防冻时，检测所述水箱内的水温，得到第一温度检测值；

判断所述第一温度检测值是否小于第一预设值，若是，则执行第一防冻结模式；若否，则执行第二防冻结模式；且

所述第一防冻结模式和所述第二防冻结模式均配置成使所述水循环管路的管内水温或管壁温度达到预设温度。

可选地，所述第一防冻结模式包括：

步骤A：进入一级防冻状态，在所述一级防冻状态中，所述热泵热水装置使其内的水在所述水箱、所述水循环管路和所述热交换器内循环流动，并实时检测所述水循环管路的管内水温或管壁温度，得到第二温度检测值；

步骤B：判断所述第二温度检测值是否达到所述预设温度，若是，则退出所述第一防冻结模式；若否，则进入步骤C；

步骤C：判断所述热泵热水装置内的水是否已循环流动预设时间；若是，则进入步骤D；若否，则返回所述步骤A；

步骤D：进入二级防冻状态，在所述二级防冻状态中，所述热泵热水装置使其内的水在所述水箱、所述水循环管路和所述热交换器内循环流动，且所述热泵热水装置使所述热交换器对流经所述热交换器的水进行加热，并实时检测检测所述水循环管路的管内水温或管壁温度，得到第三温度检测值；

步骤E：判断所述第三温度检测值是否达到所述预设温度，若是，则退出所述第一防冻结模式；若否，则返回所述步骤D。

可选地，所述第二防冻结模式包括：

步骤A'：进入一级防冻状态，在所述一级防冻状态中，所述热泵热水装置使其内的水在所述水箱、所述水循环管路和所述热交换器内循环流动，并实时检测所述水循环管路的管内水温或管壁温度，得到第四温度检测值；

步骤B'：判断所述第四温度检测值是否达到所述预设温度，若是，则退出所述第二防冻结模式；若否，则返回所述步骤A'。

可选地，所述热泵热水装置的水在所述水箱、所述水循环管路和所述热交换器内的循环流动是先从所述水箱的下部流入所述热交换器，再流回所述水箱的中部或下部。

可选地，在所述检测所述水箱内的水温之前还包括：

实时检测所述水循环管路的管内水温或管壁温度，得到第五温度检测值，且在所述第五温度检测值小于第二预设值时，确定所述水循环管路需要防冻。

可选地，所述第一预设值为15℃至30℃；所述第二预设值为0℃至6℃；所述预设温度为6℃至15℃。

可选地，所述水循环管路的管内水温或管壁温度为所述水循环管路的位于所述水箱的下部和所述热交换器的进水侧之间的管段的管壁温度。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种热泵热水装置，包括热交换器、水箱和水循环管路，所述水循环管路配置成将所述水箱内的水引入所述热交换器内，被所述热交换器内的制冷剂加热后引流返回所述水箱；其中，所述热泵热水装置配置成：在确定所述水循环管路需要防冻时，检测所述水箱内的水温，得到第一温度检测值；且在所述第一温度检测值小于第一预设值时，执行第一防冻结模式；在所述第一温度检测值大于或等于所述第一预设值时，执行第二防冻结模式；所述第一防冻结模式和所述第二防冻结模式均配置成使所述水循环管路的管内水温或管壁温度达到预设温度。

可选地，所述热泵热水装置进一步包括：循环泵，安装于所述水循环管路的位于所述水箱的下部和所述热交换器的进水侧之间的管段，配置成使水在所述水箱、所述水循环管路和所述热交换器内循环流动。

可选地，所述水循环管路的位于所述热交换器的出水侧和所述水箱之间的管段包括连接于所述热交换器的出水总管段、连接于所述水箱上部的第一出水支管段和连接于所述水箱下部的第二出水支管段；且

所述出水总管段通过三通阀与所述第一出水支管段和所述第二出水支管段相连通，以使所述热泵热水装置在执行所述第一防冻结模式或所述第二防冻结模式时，将所述出水总管段与所述第二出水支管段导通。

本发明的热泵热水装置及其防冻结方法中因为在确定所述水循环管路需要防冻时，需要检测水箱内的水温，以执行与水箱内的水温相对应的防冻结模式，以在利用水箱内的水进行防冻操作时，选择合适的防冻结模式，显著降低了热泵热水装置的防冻结损耗。

进一步地，由于本发明的热泵热水装置及其防冻结方法中在水箱内的水温较低时，先进行一级防冻状态，再进行二级防冻状态，可显著降低了热泵热水装置的防冻结损耗，且明显降低了压缩机的启动频次。

进一步地，由于本发明的热泵热水装置及其防冻结方法中在水箱内的水温较高时，仅进行一级防冻状态，显著降低了热泵热水装置的防冻结损耗。

进一步地，由于本发明的热泵热水装置及其防冻结方法中，根据水循环管路的管内水温或管壁温度，可准确地得知水循环管路是否需要防冻。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的热泵热水装置的示意性结构图；

图2是根据本发明一个实施例的热泵热水装置的防冻结方法的示意性流程图；

图3是根据本发明一个实施例的热泵热水装置的防冻结方法的示意性流程图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的热泵热水装置的示意性结构图。如图1所示，本发明实施例提供了一种热泵热水装置。热泵热水装置一般性可包括外机、水箱21、水循环管路22和循环泵23。外机可包括利用制冷剂配管依次连接成闭环回路的压缩机11、热交换器12、节流装置13和蒸发器14。水循环管路22配置成将水箱21内的水引入热交换器12内，被热交换器12内的制冷剂加热后引流返回水箱21。具体地，水循环管路22可包括：连接在水箱21的下部与热交换器12的进水侧之间的进水配管；连接在热交换器12的出水侧和水箱21之间的出水配管。循环泵23可安装于水循环管路22的位于水箱21的下部和热交换器12的进水侧之间的管段，即该循环泵23可安装于进水配管，配置成使水在水箱21、水循环管路22和热交换器12内循环流动。水箱21配置成储存经过热交换器12加热后的热水。

当热泵热水装置运转制热水时，从压缩机11排出的高温高压制冷剂流经热交换器12与热交换器12内的水进行换热，以对水进行加热，后经过节流装置13的降压节流，然后进入蒸发器14以吸收外界热源(如空气)的热量，最循环流回到压缩机11。循环泵23与压缩机11同时运转，以使水箱21内的温度较低的水循环流入热交换器12内以被加热，然后循环流回水箱21，直至水箱21内的水温达到预设温度。在本发明实施例中，制冷剂配管内的制冷剂优选采用二氧化碳，不会对环境造成破坏。由本领域技术人员所习知的，制冷剂配管内的制冷剂也可采用传统的氟利昂工质，如R22、R410A、R134A等。

为了防止在热泵热水装置处于待机状态时水循环管路22、热交换器12和/或循环泵23内的水结冰，本发明实施例的热泵热水装置需要执行防冻结模式。具体地，该热泵热水装置可配置成：在确定水循环管路22需要防冻时，检测水箱21内的水温，得到第一温度检测值；且在第一温度检测值小于第一预设值时，执行第一防冻结模式；在第一温度检测值大于或等于第一预设值时，执行第二防冻结模式。第一防冻结模式和第二防冻结模式均配置成使水循环管路22的管内水温或管壁温度达到预设温度。也就是说，该热泵热水装置可配置成：在确定水循环管路22需要防冻时，检测水箱21内的水温，得到第一温度检测值；且执行与第一温度检测值相对应的防冻结模式，以使水循环管路22的管内水温或管壁温度达到预设温度，从而防止水循环管路22、热交换器12和循环泵23内的水结冰。该热泵热水装置在利用水箱21内的水进行防冻状态时，选择与水箱21内的水温相适应的防冻结模式，显著降低了热泵热水装置的防冻结损耗。进一步地，水循环管路22的管内水温或管壁温度优先使用水循环管路22的位于水箱21的下部和热交换器12的进水侧之间的管段的管壁温度，即水循环管路22的管内水温或管壁温度为进水配管的管壁温度。

在本发明的一些实施例中，热泵热水装置内可预置有一级防冻状态和二级防冻状态。在一级防冻状态中，热泵热水装置使其内的水在水箱21、水循环管路22和热交换器12内循环流动，并实时检测水循环管路22的管内水温或管壁温度。在二级防冻状态中，热泵热水装置使其内的水在水箱21、水循环管路22和热交换器12内循环流动，且热泵热水装置使热交换器12对流经热交换器12的水进行加热，并实时检测检测水循环管路22的管内水温或管壁温度。第一防冻结模式可包括：首先进入一级防冻状态，且在进入一级防冻状态预设时间后，若水循环管路22的管内水温或管壁温度仍未达到预设温度，则进入二级防冻状态。第二防冻结模式包括仅仅进入一级防冻状态。在一级防冻状态和二级防冻状态中，若当第二温度检测值达到预设温度时，则退出一级防冻状态和二级防冻状态，以使热泵热水装置退出相应的防冻结模式。

为了防止热泵热水装置在执行第一防冻结模式或第二防冻结模式时，为了防止循环水对水箱21上部的热水产生影响，在本发明实施例中，水循环管路22的位于热交换器12的出水侧和水箱21之间的管段，即出水配管，包括连接于热交换器12的出水总管段、连接于水箱21上部的第一出水支管段和连接于水箱21下部的第二出水支管段。出水总管段通过三通阀24与第一出水支管段和第二出水支管段相连通，以使热泵热水装置在执行第一防冻结模式或第二防冻结模式时，将出水总管段与第二出水支管段导通，从而使热泵热水装置的水在水箱21、水循环管路22和热交换器12内的循环流动是先从水箱21的下部流入热交换器12，再流回水箱21的中部或下部，可防止循环水对水箱21上部热水造成影响。图1中虚线箭头可表示热泵热水装置在执行第一防冻结模式或第二防冻结模式时水的流向，图1中实线箭头可表示热泵热水装置在制造热水时水的流向。

图2是根据本发明一个实施例的热泵热水装置的防冻结方法的示意性流程图。如图2所示，本发明实施例还提供了一种热泵热水装置的防冻结方法，其可包括：

在确定水循环管路22需要防冻时，检测水箱21内的水温，得到第一温度检测值。具体地，可在检测水箱21内的水温之前，实时检测水循环管路22的管内水温或管壁温度，得到第五温度检测值，且在第五温度检测值小于第二预设值时，确定水循环管路22需要防冻。所述第二预设值为0℃至6℃。水循环管路22的管内水温或管壁温度可为水循环管路22的位于水箱21的下部和热交换器12的进水侧之间的管段的管壁温度。

判断第一温度检测值是否小于第一预设值，若是，则执行第一防冻结模式；若否，则执行第二防冻结模式。第一防冻结模式和第二防冻结模式均配置成利用水箱21内的水使水循环管路22的管内水温或管壁温度达到预设温度，从而防止热交换器12、水循环管路22和循环泵23内结冰。所述第一预设值为15℃至30℃，所述预设温度为6℃至15℃。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，第一防冻结模式包括：

步骤A：进入一级防冻状态，在一级防冻状态中，热泵热水装置使其内的水在水箱21、水循环管路22和热交换器12内循环流动，并实时检测水循环管路22的管内水温或管壁温度，得到第二温度检测值。可通过开启循环泵23使水进行循环流动，也即是说，步骤A可为：开启循环泵23和检测水循环管路22的管内水温或管壁温度，得到第二温度检测值。

步骤B：判断第二温度检测值是否达到预设温度，若是，则退出第一防冻结模式；若否，则进入步骤C。可通过关闭循环泵23退出所述第一防冻结模式。

步骤C：判断热泵热水装置内的水是否已循环流动预设时间；若是，则进入步骤D；若否，则返回步骤A。

步骤D：进入二级防冻状态，在二级防冻状态中，热泵热水装置使其内的水在水箱21、水循环管路22和热交换器12内循环流动，且热泵热水装置使热交换器12对流经热交换器12的水进行加热，并实时检测检测水循环管路22的管内水温或管壁温度，得到第三温度检测值。由于由步骤C进入所述步骤D，未关闭循环泵23，需进入二级防冻状态时，仅开启热泵热水装置的压缩机11即可。也就是说步骤D可为：开启热泵热水装置的压缩机11。

步骤E：判断第三温度检测值是否达到预设温度，若是，则退出第一防冻结模式；若否，则返回步骤D。在步骤E中，可通过关闭循环泵23和压缩机11退出第一防冻结模式。在本发明实施例中，热泵热水装置的水在水箱21、水循环管路22和热交换器12内的循环流动是先从水箱21的下部流入热交换器12，再流回水箱21的中部或下部。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，第二防冻结模式包括：

步骤A'：进入一级防冻状态，在一级防冻状态中，热泵热水装置使其内的水在水箱21、水循环管路22和热交换器12内循环流动，并实时检测水循环管路22的管内水温或管壁温度，得到第四温度检测值。

步骤B'：判断第四温度检测值是否达到预设温度，若是，则退出第二防冻结模式；若否，则返回步骤A'。在本发明实施例中，热泵热水装置的水在水箱21、水循环管路22和热交换器12内的循环流动是先从水箱21的下部流入热交换器12，再流回水箱21的中部或下部。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (8)

1.一种热泵热水装置的防冻结方法，所述热泵热水装置包括热交换器、水箱和水循环管路，所述水循环管路配置成将所述水箱内的水引入所述热交换器内，被所述热交换器内的制冷剂加热后引流返回所述水箱；其中，所述防冻结方法包括：

在确定所述水循环管路需要防冻时，检测所述水箱内的水温，得到第一温度检测值；

判断所述第一温度检测值是否小于第一预设值，若是，则执行第一防冻结模式；若否，则执行第二防冻结模式；且

所述第一防冻结模式和所述第二防冻结模式均配置成使所述水循环管路的管内水温或管壁温度达到预设温度；其中，

所述第一防冻结模式包括：

步骤A：进入一级防冻状态，在所述一级防冻状态中，所述热泵热水装置使其内的水在所述水箱、所述水循环管路和所述热交换器内循环流动，并实时检测所述水循环管路的管内水温或管壁温度，得到第二温度检测值；

步骤B：判断所述第二温度检测值是否达到所述预设温度，若是，则退出所述第一防冻结模式；若否，则进入步骤C；

步骤C：判断所述热泵热水装置内的水是否已循环流动预设时间；若是，则进入步骤D；若否，则返回所述步骤A；

步骤D：进入二级防冻状态，在所述二级防冻状态中，所述热泵热水装置使其内的水在所述水箱、所述水循环管路和所述热交换器内循环流动，且所述热泵热水装置使所述热交换器对流经所述热交换器的水进行加热，并实时检测检测所述水循环管路的管内水温或管壁温度，得到第三温度检测值；

步骤E：判断所述第三温度检测值是否达到所述预设温度，若是，则退出所述第一防冻结模式；若否，则返回所述步骤D；

所述第二防冻结模式包括：

步骤A'：进入一级防冻状态，在所述一级防冻状态中，所述热泵热水装置使其内的水在所述水箱、所述水循环管路和所述热交换器内循环流动，并实时检测所述水循环管路的管内水温或管壁温度，得到第四温度检测值；

步骤B'：判断所述第四温度检测值是否达到所述预设温度，若是，则退出所述第二防冻结模式；若否，则返回所述步骤A'。

2.根据权利要求1所述的防冻结方法，其中，

所述热泵热水装置的水在所述水箱、所述水循环管路和所述热交换器内的循环流动是先从所述水箱的下部流入所述热交换器，再流回所述水箱的中部或下部。

3.根据权利要求1所述的防冻结方法，其中，在所述检测所述水箱内的水温之前还包括：

实时检测所述水循环管路的管内水温或管壁温度，得到第五温度检测值，且在所述第五温度检测值小于第二预设值时，确定所述水循环管路需要防冻。

4.根据权利要求3所述的防冻结方法，其中，

所述第一预设值为15℃至30℃；

所述第二预设值为0℃至6℃；

所述预设温度为6℃至15℃。

5.根据权利要求1所述的防冻结方法，其中，

所述水循环管路的管内水温或管壁温度为所述水循环管路的位于所述水箱的下部和所述热交换器的进水侧之间的管段的管壁温度。

6.一种热泵热水装置，其运行权利要求1至5中任一项所述的防冻结方法，包括热交换器、水箱和水循环管路，所述水循环管路配置成将所述水箱内的水引入所述热交换器内，被所述热交换器内的制冷剂加热后引流返回所述水箱；其中，所述热泵热水装置配置成：

在确定所述水循环管路需要防冻时，检测所述水箱内的水温，得到第一温度检测值；且

在所述第一温度检测值小于第一预设值时，执行第一防冻结模式；

在所述第一温度检测值大于或等于所述第一预设值时，执行第二防冻结模式；

所述第一防冻结模式和所述第二防冻结模式均配置成使所述水循环管路的管内水温或管壁温度达到预设温度。

7.根据权利要求6所述的热泵热水装置，进一步包括：

循环泵，安装于所述水循环管路的位于所述水箱的下部和所述热交换器的进水侧之间的管段，配置成使水在所述水箱、所述水循环管路和所述热交换器内循环流动。

8.根据权利要求7所述的热泵热水装置，其中，

所述水循环管路的位于所述热交换器的出水侧和所述水箱之间的管段包括连接于所述热交换器的出水总管段、连接于所述水箱上部的第一出水支管段和连接于所述水箱下部的第二出水支管段；且

所述出水总管段通过三通阀与所述第一出水支管段和所述第二出水支管段相连通，以使所述热泵热水装置在执行所述第一防冻结模式或所述第二防冻结模式时，将所述出水总管段与所述第二出水支管段导通。