CN106958948A - 一种热泵热水器控制方法、控制器及热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵热水器控制方法、控制器及热泵热水器：所述的控制方法如下：S1、接收到开机指令后，控制风机逐渐升速；S2、读取环境温度，当读取的环境温度在允许偏差范围内，开启节流阀；S3、节流阀开启设定时间后，开启压缩机。所述的控制方法、控制器和热泵热水器解决了热泵热水器开机噪音大、环境温度检测不准、初始节流阀开度不准和压缩机启动带压差等问题，延长了热泵热水器的使用寿命，提高了用户的体验，本发明制造成本低，适合生产推广。

Description

一种热泵热水器控制方法、控制器及热泵热水器

技术领域

本发明涉及热水器领域，尤其是热泵热水器，具体是一种热泵热水器控制方法、控制器及热泵热水器。

背景技术

热泵热水器是一种将空气中的低温热量吸收进来，经过氟介质气化，然后通过压缩机压缩后升温增压，再通过换热器转化给水加热，压缩后的高温热能以此来加热水温。由于热泵热水器具有高效节能、环保可靠的特点，得到了市场的广泛推广。

现有热泵热水器采用如下开机时序步骤：S1、收到开机信号；S2、判断符合开机条件；S3、风机开启；S4、节流阀调整到环境温度对应初始步数；S5、压缩机启动。但是该开机时序步骤不适用于所述热泵热水器工作环境，并且也不满足使用变频风机、节流阀等精密元器件的需求，因此采用现用的开机时序会造成热泵热水器产生开机噪音、环境温度检测不准、初始节流阀开度不准和压缩机启动时带压差等问题出现，将会影响热泵热水器的使用寿命、运行安全以及工作效率。

当风机开启后，风机则以最大转速启动，造成风机及壳体较大的振动及噪音，并且从静止到最大转速提升过快更易引发风机与附近结构件共振；现有的开机时序的步骤中一般在风机启动10s后马上启动压缩机，此时环境温度检测装置受蒸发器翅片温度影响，使环境温度检测装置无法检测到真实的环境温度，容易造成超出机组安全运行环境温度范围但依然能启动机组，及机组按照错误环境温度控制风机等部件，严重威胁运行安全；由于环境温度检测不准造成节流阀无法调整到真实环境对应的初始步数，及初始节流阀开度不准确，将影响热泵热水器的运行效率及压缩机运行的可靠性和安全性；并且由于节流阀打开后马上开启压缩机，此时造成压缩机高压侧与低压侧存在的压力差进行平衡时间过短，压缩机启动时刻两侧压力差过大，将造成启动功率过高严重影响运行效率并对家庭电网产生冲击，还将造成启动失败并损伤压缩机。

鉴此提出本申请。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种热泵热水器控制方法、控制器及热泵热水器，实现了对热泵热水器开机进行精确控制，能够更加安全，平稳的启动热泵热水器。

为了实现该目的，根据本发明的一个方面，本发明提供一种热泵热水器控制方法，所述的控制方法如下：

S1、接收到开机指令后，控制风机逐渐升速；

S2、读取环境温度，当读取的环境温度在允许偏差范围内，开启节流阀；

S3、节流阀开启设定时间后，开启压缩机。

进一步的，于步骤S1中还包括读取温度传感器检测的环境温度，该环境温度为第一环境温度Tem1，计算第一环境温度Tem1所对应的风机第一转速N1，并控制风机逐渐升速到第一转速N1，优选的,接收到开机指令后读取第一环境温度Tem1，并开启风机且逐渐升速到第一转速N1。

进一步的，步骤S1中控制风机升速到第一转速N1后，执行步骤S2。

进一步的，于步骤S2中读取温度传感器检测的环境温度，该环境温度为第二环境温度Tem2，并判断在第三预设时间T3内所读取的第二环境温度Tem2是否在允许的偏差范围内，如果在允许的偏差范围内，则开启节流阀；

如果未在允许的偏差范围内，则判断是否到达第一预设时间T1，所述的第一预设时间T1为风机启动到开启节流阀之间所设定的总运行时间；

如果到达第一预设时间T1，则开启节流阀；

如果未到达第一预设时间T1，则再次执行步骤S2。

进一步的，所述的偏差范围是在第三预设时间T3内的读取的所有第二环境温度Tem2中，任一两个第二环境温度Tem2之间的差值小于等于1℃。

进一步的，所述的第一预设时间T1大于第三预设时间T3；优选的，所述的T3为T1时间的1/3-1/4。

进一步的，步骤2)开启节流阀至第二环境温度Tem2对应的预设最佳开度。

进一步的，于步骤S2之后，还包括计算第二环境温度Tem2所对应的风机第二转速N2，并将风机转速调整至第二转速N2。

进一步的，于步骤S3中，所述的设定时间T2大于30s。

为了实现本发明第二发明目的，提供一种热泵热水器的控制器，所述的控制器包括：

控制单元：用于控制风机的升速模式；

接收单元：用于接收温度传感器读取的环境温度信息；

判断单元：用于判断实时读取的环境温度是否在允许偏差范围内，还有判断时间是否在设定的工作时间内；

计时单元：用于设定风机、节流阀和压缩机的工作时间，并监视时间；

发送单元：用于向风机、节流阀和压缩机发送启动指令。

为了实现本发明第三发明目的，还提供一种热泵热水器，所述的热泵热水器包括热水机组、与热水机组连接的热水箱和与热水机组以及热水箱连接的控制器，所述的热水机组还包括由压缩机、节流阀、冷凝器和蒸发器构成封闭的循环***，所述的控制器还分别与压缩机、节流阀、蒸发器和风机连接，并且所述的风机设置于蒸发器内，并与控制器连接。

本发明涉及热泵热水器领域，具体是一种热泵热水器控制方法、控制器及热泵热水器，本发明利用合理的开机时序实现了对热泵热水器的精准控制。

本发明所述的热泵热水器控制方法通过将风机逐渐升速至第一环境温度Tem1对应的第一转速N1，并保持风机以第一转速N1运作一段时间，避免了风机起始转速过大导致风机启动运转时噪音过大并且缩短风机的使用寿命；然后读取环境温度Tem2并判断所读取的环境温度是否在允许偏差范围内，或者风机运转预设时间后读取环境温度Tem2，所述的控制器计算第二环境温度Tem2时节流阀对应的开度和风机所对应的第二转速N2，控制器并控制将节流阀开启到所对应的开度和风机调整至第二转速N2，实现了准确检测环境温度，并风机和节流阀也能够精准的工作运行；最后节流阀开启设定时间后，或者判断压缩机的两侧的不存在压差后，开启压缩机，保证了压缩机的工作安全。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、空气能热泵热水器开机时序控制准确，机组低温下长期运行在最佳区间，减少机组***参数过于恶劣的时间，发挥机组节能性可靠性的优点；

2、避免开机节流阀初始步数不准造成的能源浪费节约能源，提高制热水速度，避免开机带液等危险；

3、避免风机、压机等元器件按不准的环境温度进行调节，保证机组安全性，优化机组运行情况；

4、避免启动过程由于压差过大出现电流过大、启动失败等机组保护，机组运行稳定可靠；

5、对机组改动小，元器件少，易实现。

附图说明

图1是本发明热泵热水器控制方法的时序图；

图2是本发明热泵热水器另一实施例控制方法的时序图；

图3是本发明热泵热水器另一实施例控制方法的时序图；

图4是本发明热泵热水器另一实施例控制方法的时序图；

图5是本发明热泵热水器的控制器示意图；

图6是本发明热泵热水器的工作时序图；

图7是本发明热泵热水器的示意图；

附图中的标号说明：1、压缩机，2、冷凝器，3、节流阀，4、蒸发器，5、水泵，6、热水器，7、四通换向阀，8、热水阀，9、风机，10、冷水水源管，11、热水管，12、温度传感器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明所述的一种热泵热水器控制方法，所述的控制方法如下：

S1、接收到开机指令后，控制风机9逐渐升速；

本实施例中所述的控制器接收到开机指令后，检测当前的第一环境温度Tem1并计算第一环境温度风机9对应的第一转速N1，控制器控制风机9逐步提升到第一转速N1。

S2、读取环境温度，当读取的环境温度在允许偏差范围内，开启节流阀3至第二环境温度Tem2对应的预设最佳开度,并调整风机9到第二环境温度Tem2对应的第二装上N2；

本实施例中所述控制器判断所读取的第二环境温度Tem2在设定的允许范围内，在允许的范围开启节流阀3并将节流阀3开启到第二环境温度Tem2所对应的开度，并将风机9调整至第二环境温度Tem2对应的第二风速N2，避免了风机9启动时，使温度传感器12受蒸发器4中的翅片温度影响，使温度传感器12无法检测到真实的环境温度，从而造成节流阀3初始开度不准。

S3、节流阀3开启设定时间后，开启压缩机1。

本实施例中所述的节流阀3开启的设定时间，使其平衡压缩机1两侧的压差，然后开启压缩机1。

实施例一

如图2所示，本实施例中所述热泵热水器的控制方法如下：

S1、接收到开机指令后，控制风机9逐渐升速；

本实施例中所述的控制器接收到开机指令后，通过温度传感器12检测当前的的环境温度，该环境温度为第一环境温度Tem1并计算第一环境温度风9机对应的第一转速N1，在风机9的零转速和第一转速N1之间设置至少一个中间转速档位，控制器控制风机9逐个提升风机9的中间转速档位，直至达到第一转速N1；或者本实施例中控制器控制风机9在中间转速档位时平稳运行一定时间，进一步保证了风机9的平稳运行，延长其使用寿命。

S2、读取环境温度，当读取的环境温度在允许偏差范围内，开启节流阀3；

本实施例中，通过温度传感器12检测当前的的环境温度，该环境温度为第二环境温度，并由所述控制器判断所读取的第二环境温度Tem2是否在设定的允许偏差范围内，如果在允许的偏差范围开启节流阀3并将节流阀3开启到第二环境温度Tem2所对应的预设最佳开度，同时将风机9调整至第二环境温度Tem2对应的第二风速N2，避免了风机9启动时，由于设置于蒸发器4内的温度传感器12受蒸发器4中的翅片温度影响，使温度传感器12无法检测到真实的环境温度，提高了热泵热水器中温度传感器12检测环境温度的准确性，进而造成节流阀3初始开度不准而导致热泵热水器开机带液的危险。

本实施例中所述的偏差范围是在第三预设时间T3内的读取的所有第二环境温度Tem2中，任一两个第二环境温度Tem2之间的差值小于等于1℃。

如果不在允许的偏差范围内，则继续读取第二环境温度Tem2直至在允许范围内后才能够开启节流阀3；

S3、节流阀3开启设定时间T2后，开启压缩机1，所述的设定时间T2大于30s.

本实施例中所述的节流阀3开启的设定时间，控制器判断节流阀3是否开启设定的时间，如果在设定的时间则开启压缩机1；

如果未在设定的时间则继续开启节流阀3直至到设定时间T2。

或者，控制器开启节流阀3后开始计时，计时结束后开启压缩机1。

所述的设定时间T2经过实验测试能够使压缩机1两侧的压差得到平衡。

或者本实施例中，判断压缩机1两侧的压差，当压缩机1两侧的压差在允许范围内，则开启压缩机1。所述的判断压缩机1两侧压差的传感器分别设置在压缩机1的高压侧和低压侧，控制器计算两侧的压差，并与允许范围对比。

实施例二

如图3所示，本实施例中所述的热泵热水器的控制方法与实施例一的区别技术特征在于，于步骤2中控制器判断第二环境温度Tem2在允许偏差范围内，如果没有在允许偏差范围内，则判断是否到达第一预设时间T1，所述的第一预设时间T1为风机启动到开启节流阀之间所设定的总运行时间；

如果到达第一预设时间T1，则开启节流阀；

如果未到达第一预设时间T1，则再次执行步骤S2，即继续实时读取第二环境温度Tem2。

本实施例中所述的第一预设时间T1为风机9启动到开启节流阀3之间所设定的总运行时间，所述的第一预设时间T1为能够保证风机9温度达到平稳的状态，经过实验测试第一设定时间T1大于30s。

并且本实施例中所述的第一预设时间T1大于第三预设时间T3；优选的，所述的T3为T1时间的1/3-1/4。

实施例三

如图4所示，本实施例中所述的一种热泵热水器控制方法，所述的控制方法如下：

S1、接收到开机指令后，控制风机9逐渐升速；

本实施例中所述的控制器接收到开机指令后，检测当前的第一环境温度Tem1并计算第一环境温度风机9对应的第一转速N1，控制器控制风机9逐步提升到第一转速N1。

S2、风机9开启第一预设时间T1后，读取第二环境温度Tem2并开启节流阀3；

本实施例中控制器控制风机9开启，同时开始计时，并判断是否到达第一预设时间T1，如果到达第一预设时间T1则读取温度传感器检测的环境温度，该环境温度为第二环境温度Tem2并开启节流阀3；如果未到达第一预设时间T1，则风机9继续保持运作。

本实施例中的第一预设时间T1同样能够保证风机9温度达到平稳的状态，经过实验测试第一设定时间T1大于30s。

本实施例中控制器开启节流阀3并将节流阀3开启到第二环境温度Tem2所对应的预设最佳开度，并将风机9调整至第二环境温度Tem2对应的第二风速N2，避免了风机9启动时，使温度传感器12受蒸发器4中的翅片温度影响，使温度传感器12无法检测到真实的环境温度，从而造成节流阀3初始开度不准。

S3、节流阀3开启设定时间T2后，开启压缩机1。

本实施例中所述的节流阀3开启的设定时间，使其平衡压缩机1两侧的压差，然后开启压缩机1。

如图6所示，本实施例所述的热泵热水器按照所述的控制方法实施后的工作时序图，热泵热水器接收到开机信号后，开启风机9并逐渐升速直至第一转速N1，节流阀3和压缩机1则保持关闭状态，风机9以第一转速N1运行第一预设时间T1后读取第二环境温度Tem2，然后开启节流阀3并以第二环境温度Tem2对应的初始开度运行，并将风机9调整至第二环境温度Tem2对应的第二转速N2，保持运行设定时间T2后再开启压缩机1，风机9保持第二环境温度Tem2对应的N2工作，压缩机1和节流阀3按照热泵热水器制热的参数进行运转工作。

实施例四

如图5所示，本发明提供一种热泵热水器的控制器，所述的控制器包括：

控制单元：用于控制风机9的升速模式；

本实施例中，风机9的升速模式包括匀速加速模式和阶梯加速模式，使用是控制单元能够控制风机9的转速，节流阀3的开度等热泵热水器的元器件，能够更加准确的控制风机9转速、节流阀3开度和压缩机1的运行状态等，使热泵热水器的运行更加精确。使用过程中，控制单元智能的对热泵热水器的元器件实现控制，用户使用更加便捷。

接收单元：用于接收温度传感器读取的环境温度信息；

接收单元能够接收所述热泵热水器中个元器件的运行状态信息、温度(压力)传感器等所检测的信息并由控制器内的处理单元进行处理计算各个信息，并由发送单元向元器件发送指令。

判断单元：用于判断实时读取的环境温度是否在允许偏差范围内，还有判断时间是否在设定的工作时间内；

所述的判断单元还需要判断在压缩机1两侧的压差是否在允许的范围之内，所述的判断单元通过预设的范围和时间进行对相应的参数进行判断，能够更加智能的实现对热泵热水器运行过程中参数的监控并实施精准有效的操作。

计时单元：用于设定风机9、节流阀3和压缩机1的工作时间，并监视时间；

所述的计时单元要对在本发明中预设时间的监控，精准的控制热泵热水器各元器件的运行时间，便于更加合理的安排，避免元器件之间运行时序的不合理造成开机噪音，节流阀3开度不准，压缩机1启动带压差等问题；还可以对加热时间的监控，更加优化热泵热水器的加热过程。

发送单元：用于向风机9、节流阀3和压缩机1发送启动指令。

本实施例中的控制器通过控制单元控制各元器件的运行，实现了实时检测各个元器件的运行数据并由接收单元接收数据信息，运用控制器内的处理单元进行数据的计算，判断单元实现对数据更加有效的处理，并由发送单元对各元器件发送指令，实现了更加精确、合理的热控热水器的开机控制，从而解决了开机噪音大、环境温度检测不准、初始节流阀3开度不准和压缩机1启动带压差的问题，提高了热泵热水器的使用寿命，运行过程的安全；并提高了用户使用过程中的体验效果。

实施例五

如图7所示，本发明还提供一种热泵热水器，所述的热泵热水器包括热水机组、与热水机组连接的热水箱和与热水机组以及热水箱连接的控制器，所述的热水机组还包括由压缩机1、节流阀3、冷凝器2和蒸发器4构成封闭的循环***，所述的控制器还分别与压缩机1、节流阀3、蒸发器2和风机9连接，所述的风机9设置于蒸发器4内，并与控制器连接。所述的热泵热水器通过控制器精确的控制了热水器的运行，能够更加准确的检测环境温度，并控制准确的控制节流阀3的初始开度，避免了节流阀3开机运行过程中带液的危险，还能够有效的消除压缩机1两侧的压差，保证了压缩机1运行的效率延长使用寿命。

本实施例中热泵热水器的热水机组以压缩机1、冷凝器2、节流阀3、蒸发器4构成封闭的循环***，循环***中设置用于改变冷媒流向进行化霜的四通换向阀7；本实施例中热泵热水器通过冷凝器2与热水机组连接构成一个完整的热泵热水器，并且所述冷凝器2为热交换器，可以为通过冷水水源管10通过水泵5接入在热水箱6的输入端口，水箱热水出口设有热水管11及热水阀8的形式；也可以为接触在热水箱6外表面的、铜制或铝制的不同材质的接触式热交换器直接对水箱进行加热的形式；所述的热泵热水器还包括温度传感器12，所述的温度传感器12设置在蒸发器4内，并读取环境温度；或者，本实施例中设于蒸发器4的中间位置，贴近室外换热器翅片，或者设置于室外换热器4的进口位置，即靠近室外换热器4与节流阀3的连接处。既能判断进入化霜条件，又能准确感应退出化霜条件；本实施例中的热泵热水器还包括分别与热水箱以及热水机组连接的控制器，并由控制器控制热泵热水器按照上述热泵热水器控制方法进行工作。

同时，本实施例中的热泵热水器改动范围小、元器件小并且容易实现，适合推广。

上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案做出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种热泵热水器控制方法，其特征在于：所述的控制方法如下：

S1、接收到开机指令后，控制风机逐渐升速；

S2、读取环境温度，当读取的环境温度在允许偏差范围内，开启节流阀；

S3、节流阀开启设定时间后，开启压缩机。

2.根据权利要求1所述的一种热泵热水器控制方法，其特征在于：于步骤S1中还包括读取温度传感器检测的环境温度，该环境温度为第一环境温度Tem1，计算第一环境温度Tem1所对应的风机第一转速N1，并控制风机逐渐升速到第一转速N1；

优选的,接收到开机指令后读取第一环境温度Tem1，并开启风机且逐渐升速到第一转速N1。

3.根据权利要求2所述的一种热泵热水器控制方法，其特征在于：步骤S1中控制风机升速到第一转速N1后，执行步骤S2。

4.根据权利要求1所述的一种热泵热水器控制方法，其特征在于：于步骤S2中读取温度传感器检测的环境温度，该环境温度为第二环境温度Tem2，并判断在第三预设时间T3内所读取的第二环境温度Tem2是否在允许的偏差范围内，如果在允许的偏差范围内，则开启节流阀；

如果未在允许的偏差范围内，则判断是否到达第一预设时间T1，所述的第一预设时间T1为风机启动到开启节流阀之间所设定的总运行时间；

如果到达第一预设时间T1，则开启节流阀；

如果未到达第一预设时间T1，则再次执行步骤S2。

5.根据权利要求4所述的一种热泵热水器控制方法，其特征在于：所述的偏差范围是在第三预设时间T3内的读取的所有第二环境温度Tem2中，任一两个第二环境温度Tem2之间的差值小于等于1℃。

6.根据权利要求4所述的一种热泵热水器控制方法，其特征在于：所述的第一预设时间T1大于第三预设时间T3；优选的，所述的T3为T1时间的1/3-1/4。

7.根据权利要求4所述的一种热泵热水器控制方法，其特征在于：步骤2)开启节流阀至第二环境温度Tem2对应的预设开度。

8.根据权利要求4所述的一种热泵热水器控制方法，其特征在于：于步骤S2之后，还包括计算第二环境温度Tem2所对应的风机第二转速N2，并将风机转速调整至第二转速N2。

9.根据权利要求1所述的一种热泵热水器控制方法，其特征在于：于步骤S3中，所述的设定时间T2大于30s。

10.一种具有如权利要求1-9任一所述热泵热水器的控制器，其特征在于：所述的控制器包括：

控制单元：用于控制风机的升速模式；

接收单元：用于接收温度传感器读取的环境温度信息；

判断单元：用于判断实时读取的环境温度是否在允许偏差范围内，并判断时间是否在设定的工作时间内；

计时单元：用于设定风机、节流阀和压缩机的工作时间，并监视工作时间；

发送单元：用于向风机、节流阀和压缩机发送启动指令。

11.一种具有如权利要求1-9任一所述的热泵热水器，其特征在于：所述的热泵热水器包括热水机组、与热水机组连接的热水箱和与热水机组以及热水箱连接的控制器，所述的热水机组还包括由压缩机、节流阀、冷凝器和蒸发器构成封闭的循环***，所述的控制器还分别与压缩机、节流阀、蒸发器和风机连接。