CN111678254A - 空气源热泵机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种空气源热泵机组，包括有：水箱；主机组；子机组，设置有多个，与主机组通讯连接，多个子机组并联到所述水箱上；第一温度检测元件；主控器，与主机组通讯连接，在其内设有水箱设定水温，获取各个机组的制热量，将制热量排序，将机组的制热量按照编号从小到大顺序逐一累加求和，并对每次累积求和值和水箱加热所需热量的比较，在累积求和值大于水箱加热所需热量时，停止累加并确定参与累加求和的机组，通过参与累加求和机组的压缩机数量之和得需开启的压缩机数量；根据压缩机累计运行时间或所有机组的编号，判定要开启的压缩机。通过本发明解决了现有技术空气源热泵机组存在的对电网冲击对***性能影响大且热量有效利用率低的问题。

Description

空气源热泵机组

技术领域

本发明涉及空调设备技术领域，尤其涉及一种空气源热泵机组结构的改进。

背景技术

现有的空气源热泵机组一般设置有主机组和多个子机组，通过主机组和多个子机组与水箱连接，对水箱中的水进行供热，以使得水箱可提供热水，每个子机组中对应的设置有1个或2个压缩机，当需要机组工作制取热水时，控制所有机组中的压缩机同时开机，当实际水温达到水箱设定水温时，所有机组中的压缩机同时停机。

采用此种方式控制机组运行增加了单位时间内所有机组的启动次数及停机次数，容易造成所有机组单位时间内频繁启动、停止。机组频繁的启动、停止会造成对电网的冲击次数增加，对电网冲击大；机组可能存在有没有达压缩机最小运行时间要求就停机的情况，压缩机中冷冻机油进入***中的油多，而回油少，造成压缩机缺油，压机内部缺油会造成压缩机内部部件磨损，导致压缩机运行效率降低，机组性能下降，压缩机寿命降低；非实时使用热水需求时，所有机组依次开启后同时工作，很快到达水箱设定水温后，保温时间较长，热量损失较大，热量利用率低。

发明内容

为解决现有技术中空气源热泵机组在使用时存在的对电网冲击对***性能影响大且热量有效利用率低的问题，本发明提供一种空气源热泵机组，其可根据水箱水温在使用时，控制机组中的部分压缩机启动，无需将所有压缩机均开启，避免了因机组全部压缩机频繁开启导致的对电网冲击大且损坏机组性能，热量有效利用率低的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种空气源热泵机组，包括有：

水箱；

主机组，与水箱连接；

子机组，设置有多个，与主机组通讯连接，多个子机组并联到所述水箱上且与所述主机组并联；

第一温度检测元件，设在所述水箱中，用于检测所述水箱的温度；

主控器，与主机组通讯连接，在其内部预设有水箱设定水温，其配置为：在检测到水箱实际水温小于水箱设定水温时，获取各个机组的制热量，将机组制热量按照大小顺序或者按照机组在主控器中预存的编号进行排序；

根据制热量的排序顺序逐一累加，并在每次累加一个机组制热量后判断累加求和值与水箱加热所需要热量的大小，在检测到累加求和值大于水箱加热所需热量时，停止累加，得出参与累加求和的机组；

通过参与累加求和的机组对应的压缩机数量之和获得需开启的压缩机的数量；

根据压缩机累计运行时间或所有机组的编号，判断要开启的压缩机。

进一步的，所述水箱加热所需热量为Q_水箱，通过以下公式获得：Q_水箱=1.163×（Ts-Tr）×V,其中，Tr为水箱实际水温，控制器设定的水箱设定水温Ts，T为水箱容积，水箱加热所需热量与机组制热量累积求和值应满足如下公式：Q1+ Q2+ Q3+……+ Qn≥1.163×V×（Ts-Tr）。

进一步的，主控器配置为：与主机组通讯，获取到所有机组对应的压缩机的累计运行时间，在压缩机的累积运行时间不同时，控制所有机组中的压缩机按照压缩机的累计运行时间从小到大顺序开启，且在检测到部分机组中的压缩机累计运行时间相同时，控制此部分机组按照预存到主控器中的编号依次开启压缩机。

进一步的，主控器配置为：与主机组通讯，获取到所有机组对应的压缩机的累计运行时间，在压缩机的累积运行时间全部相同时，控制机组按照预存到主控器中的编号依次开启机组中的压缩机。

进一步的，主控器根据机组制热量从小到大顺序累积求和的值是否大于水箱加热所需热量来判定参与累加求和的机组。

进一步的，主控器配置为：

获取第一温度检测元件检测到的水箱实际水温，并根据水箱实际水温和水箱设定水温的大小控制机组的压缩机的启停。

进一步的，还包括有：

第二温度检测元件，用于检测水箱周围的环境温度，与所述主控器通讯连接；

所述主控器配置为：在检测到环境温度小于预设环境温度，水箱温度小于第一预设水箱温度时，与主机组通讯，获取主机组和各个子机组中的压缩机的累计运行时间，根据各个机组的压缩机累计运行时间，按照主控器中预设启动压缩机台数，控制机组中的压缩机依次开启；

并在获取到水箱中水温达到第二水箱预设温度时，控制启动的压缩机中的部分压缩机停机。

进一步的，所述主控器配置为：在检测到环境温度小于预设环境温度，水箱温度小于水箱防冻温度时，将机组制热量按照大小顺序或者按照机组在主控器中预存的编号进行排序；

根据制热量的排序逐一累加，并在每次累加一个机组制热量后判断累加求和值与水箱防冻所需要热量的大小，在检测到累加求和值大于水箱防冻所需热量时，停止累加，得出参与累加求和的机组；

并根据所有参与累加求和的机组中的压缩机数量之和获得需要开启的压缩机数量，按照压缩机累计运行时间或机组的编号，控制压缩机开启，直至达到需要开启压缩机台数。

进一步的，水箱防冻所需热量为Q_防冻，Q_防冻= 4.187×（Tz-Th_防冻）/V/3.6,其中，Tz为主控器内部预存的第三预设水箱温度，Th_防冻为水箱防冻温度，V为水箱的容器。

进一步的，机组制热量与水箱防冻所需热量应满足如下公式：Q1+ Q2+ Q3+……+Qn ≥4.187×（Tz-Th_防冻）/V/3.6。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

本发明提出的空气源热泵机组，机组在使用时通过将机组制热量排序后按照顺序逐一累加并对每次累加求和值均和水箱加热所需热量进行比较，在大于水箱加热所需热量时，停止累加并获取到参与累加的机组，根据参与累加的机组中对应的压缩机数量，获得需要刚好需要开启的压缩机数量，无需全部将机组中的所有压缩机全部开启，避免了所有压缩机频繁开启导致的对电网冲击大的问题；

同时，由于机组在使用时，无需频繁开启所有压缩机，而只是开启部分压缩机，避免压缩机被频繁开启导致压缩机缺油，寿命低进而导致***性能低的问题产生；

主控制器通过计算获取到刚好需要开启的压缩机个数，避免了因开启多余压缩机导致给整个水箱提供的热量过多，热量损失大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明空气源热泵机组的结构示意图；

图2为本发明空气源热泵机组控制压缩机开启的控制流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。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。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明提供了一种空气源热泵机组的实施例，包括有：

水箱100，水箱100内部放置有水，被加热后可供用户使用；

主机组200，与水箱100连接；

子机组300，设置有多个，与主机组200通讯连接，多个子机组300并联到所述水箱100上且与所述主机组200并联，每个子机组300包含的压缩机数量和主机组200包含的压缩机数量相同；主机组200和子机组300在出厂时，其对应的内部结构完全相同，在使用时，可通过拨码设置的方式设定其中一个机组为主机组200。

主机组200和子机组300均包括有：

蒸发器、压缩机和换热器，其压缩机对应和蒸发器、换热器连接形成冷媒循环回路，在与水箱100连接时，可对应设置一盘管换热器，其对应的设置在换热器侧，用于吸收换热器侧散发出的热量，盘管换热器包括有冷水进水口和热水出水口，冷水进入经过盘管换热器吸收换热器侧热量后流出到水箱100内，使得进入到水箱100中的水为被加热的热水，在水箱100上连接用户用水终端，使得用户可以从水箱100使用热水。

在主机组200和子机组300中的每个机组中均可包括有至少一个压缩机，即其可以对应的设置有2个或3个等多个压缩机，且主机组200中压缩机数量和所有子机组300的压缩机数量可以相同，也可以不同，具体结构可参考现有技术中带有多个不同数量压缩机的空气源热泵机组结构，在此不做赘述。

在设置时，为实现将水箱100中的水快速变热，在设置时，可对应的设置有多个机组，即其结构可设置成包括有一个主机组200和多个子机组300的结构方式，在连接时，将主机组200和多个子机组300均并联连接到水箱100上，以为水箱100提供热量。

主控器，与主机组200通讯连接，具体设置时，主机组200通过线控器对应的和主控器通讯连接，可用于传递信号给主控器，各个子机组300上设置有辅助控制板，在主机组200上对应也设置有主控板，辅助控制板对应和主机组200上的主控制板通讯连接，主控制板通过线控器对应和主控制器通讯连接，各个子机组300中的压缩机累积运行时间等信号主要传输到主机组200的主控板上，然后通过主控板传输到主控制器上，通过主机组200来实现子机组300和主控器之间的通讯。

第一温度检测元件，设在所述水箱100中，用于检测所述水箱100的温度；

在主控器内部预设有水箱设定水温，其配置为：在检测到水箱实际水温小于水箱设定水温时，获取各个机组的制热量，将制热量按照大小或者按照机组在主控器中预存的编号排序，根据制热量的排序顺序逐一累加，并在每次累加一个机组制热量后判断累加求和值与水箱100加热所需要热量的大小，在检测到累加求和值大于水箱100加热所需热量时，停止累加，得出参与累加求和的机组；

通过参与累加求和的机组对应的压缩机数量之和获得需开启的压缩机的数量；

具体的，主控器主要根据机组制热量按顺序累积求和的值是否大于水箱100加热所需热量来判定参与累加求和的机组。

通过参与累加求和的机组对应的压缩机数量之和获得需开启的压缩机的数量。

根据压缩机累计运行时间或所有机组的编号，判断要开启的压缩机。

为方便描述，本实施例中设所述水箱100加热所需热量为Q_水箱，通过以下公式获得：Q_水箱=1.163×（Ts-Tr）×V, 其中，Tr为水箱实际水温，控制器设定的水箱设定水温Ts，V为水箱100容积。

水箱100加热所需热量与机组制热量累积求和值应满足如下公式：Q1+ Q2+ Q3+……+ Qn≥1.163×V×（Ts-Tr）。

假设本实施例中的主机组200和子机组300数量之和为n，每个机组对应一个制热量，制热量为在及其出厂时通过实验测定得出的数据值，均标定在机组上。

若所有机组的制热量均相同时，则按照机组预存在主控器中的编号将所有的机组制热量依次排序，使得每个机组制热量对应一个序列号。

若所有机组制热量不同时，将制热量按照从小到大的顺序依次排序。

设无论根据主控器中预存编号或者制热量大小排序后获得的n个机组的对应的制热量排序为Q1、Q2、Q3……Qn ，那么在确定参与累加求和的机组时则根据不等式：Q1+ Q2+Q3+……+ Qn≥1.163×V×（Ts-Tr）获得。

根据排序将将机组的制热能力按照序号依次套入上公式中进行计算，并确定不等式左边的数值是否大于等于不等式右边的数值，如，当n取3时，Q1+ Q2+ Q3小于1.163×V×（Ts-Tr），不满足需求，此时，则需要继续累加， n取4，若当n取4时，Q1+ Q2+ Q3+ Q4大于1.163×T×（Ts-Tr），满足了大于1.163×V×（Ts-Tr），即一旦机组制热量累积求和大于水箱100加热所需热量，则停止累加，此时，则可确定参与累加求和的机组为制热量编号对应为Q1、 Q2、Q3、 Q4对应的机组，此时，根据对应制热量的机组中的压缩机之和获取需要开启的压缩机数量。

设Q1、 Q2、Q3、 Q4对应机组包含的压缩机数量分别为m1、m2

m3 、m4，需要开启的压缩机数量为m, 则m= m1+m2+m3+m4。

具体的，主控器配置为：与主机组200通讯，获取到所有机组对应的压缩机的累计运行时间，在压缩机的累积运行时间不同时，控制所有机组中的压缩机按照压缩机的累计运行时间从小到大顺序开启，且在检测到部分机组中的压缩机累计运行时间相同时，控制此部分机组按照预存到主控器中的编号依次开启其内部对应的全部压缩机。

在压缩机的累积运行时间全部相同时，控制机组按照预存到主控器中的编号依次开启机组中的所有压缩机。

当主控器检测到水箱设定水温和水箱实际水温的差值大于等于零时，则控制机组的压缩机的停机。控制机组中的压缩机停机时，可根据压缩机启动时的顺序依次停机，且保证相邻的两压缩机停机的时间间隔在设定的停机时间范围内，如设置停机时间间隔大于5s等。

若检测到水箱设定水温和水箱实际水温差值不大于零，则继续控制机组保持运行状态。

由于用户在将空气源热泵机组和水箱100配合使用时，用户可选取不同容积的水箱100与其配合使用，水箱100的容积可能为未知，本实施例中水箱100容器的获取方式有以下几种：

如果控制器中可以进行水箱100容积设定，则把现场实际水箱100容积T输入到主控器中；

如果控制器中无法进行水箱100容积的设定，则需要机组通过实际加热过程自动计算水箱100容积V。

具体计算过程如下：

P台机组（P≥1）开机，运行TY1时间（TY1＞0分钟），机器稳定后，此时实际水温为Tr3，再运行TY2时间（TY2＞0，单位：h），水温上升至Tr4，其中Tr4 - Tr3≥1℃，则水箱100容积V计算如下公式：

V=P×Q×TY2 /（Tr4 - Tr3）/ 1.163

此外，水箱100容积V的实现也可以通过在主机组200上的主控板上拨码实现设定。

本实施例中空气源热泵机组还可以实现对水箱100的防冻保护，作为本实施例中水箱100防冻主控器对应的一种控制方式为：

设置第二温度检测元件，用于检测水箱100周围的环境温度，所述主控器通过与第二温度检测元件通讯连接，获取到水箱100周围环境的温度值。

主控器配在检测到环境温度小于预设环境温度，水箱100温度小于水箱防冻温度时，与主机组200通讯，获取主机组200和各个子机组300中的压缩机的累计运行时间，根据各个机组的压缩机累计运行时间，按照主控器中预设启动压缩机台数，控制机组中的压缩机依次开启，即需要开启的压缩机台数为预先在主控器中设置，需要开启的压缩机可根据压缩机累计运行时间依次开启。

并在获取到水箱100中水温达到第二水箱预设温度时，控制启动的压缩机中的部分压缩机停机，此时，只留存部分压缩机运行，保证水箱100温度即可，当水箱100中的水温达到水箱100设定温度时，则控制所有压缩机停机。

作为本实施例中水箱100防冻主控器对应的另一种控制方式为：

所述主控器在检测到环境温度小于预设环境温度，水箱100温度小于水箱防冻温度时，和主机组200通讯，获取各个机组的制热量，将制热量按照大小或者按照机组在主控器中预存的编号排序，根据制热量的排序顺序逐一累加，并在每次累加一个机组制热量后判断累加求和值与水箱100加热所需要热量的大小，在检测到累加求和值大于水箱100加热所需热量时，停止累加，得出参与累加求和的机组；

并根据参与累加求和的机组中的压缩机数量之和获得需要开启的压缩机数量，按照压缩机累计运行时间或机组的编号，控制压缩机开启，直至达到需要开启压缩机台数。

设水箱100防冻所需热量为Q_防冻，其可通过公式 Q_防冻= 4.187×（Tz-Th_防冻）/V/3.6计算获得,其中，Tz为主控器内部预存的第三预设水箱100温度，Th_防冻为水箱防冻温度，V为水箱100的容器。

机组制热量与水箱100防冻所需热量应满足如下公式：Q1+ Q2+ Q3+……+ Qn ≥4.187×（Tz-Th_防冻）/V/3.6。

同样的，将制热量按顺序排列后逐一累加求和，每累积一次均对应和水箱100防冻所需热量比较，若大于水箱100防冻所需热量时，则可对应得出参与累加求和的机组，并根据所有的参与累加求和的机组中的压缩机数量之和求得要开启的压缩机数量。

需要开启的压缩机的数量可根据上述实施方式中所述的根据压缩机的累计运行时间或者机组在主控器中预存的编号获得。

本发明提出的空气源热泵机组，机组在使用时通过将机组制热量排序后按照顺序逐一累加并对每次累加求和值均和水箱100加热所需热量进行比较，在大于水箱100加热所需热量时，停止累加并获取到参与累加的机组，根据参与累加的机组中对应的压缩机数量，获得需要刚好需要开启的压缩机数量，无需全部将机组中的所有压缩机全部开启，避免了所有压缩机频繁开启导致的对电网冲击大的问题；

同时，由于机组在使用时，无需频繁开启所有压缩机，而只是开启部分压缩机，避免压缩机被频繁开启导致压缩机缺油，寿命低进而导致***性能低的问题产生；

主控制器通过计算获取到刚好需要开启的压缩机个数，避免了因开启多余压缩机导致给整个水箱100提供的热量过多，热量损失大的问题。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种空气源热泵机组，包括有：

水箱；

主机组，与水箱连接；

子机组，设置有多个，与主机组通讯连接，多个子机组并联到所述水箱上且与所述主机组并联；

第一温度检测元件，设在所述水箱中，用于检测所述水箱的温度；

主控器，与主机组通讯连接，在其内部预设有水箱设定水温，其配置为：在检测到水箱实际水温小于水箱设定水温时，获取各个机组的制热量，将机组制热量按照大小顺序或者按照机组在主控器中预存的编号进行排序；

根据制热量的排序顺序逐一累加，并在每次累加一个机组制热量后判断累加求和值与水箱加热所需要热量的大小，在检测到累加求和值大于水箱加热所需热量时，停止累加，得出参与累加求和的机组；

通过参与累加求和的机组对应的压缩机数量之和获得需开启的压缩机的数量；

根据压缩机累计运行时间或所有机组预存在主控器中的编号，判定要开启的压缩机。

2.根据权利要求1所述的空气源热泵机组，其特征在于，所述水箱加热所需热量为Q_水箱通过以下公式获得：Q_水箱=1.163×（Ts-Tr）×V,其中，Tr为水箱实际水温，控制器设定的水箱设定水温Ts，T为水箱容积，水箱加热所需热量与机组制热量累积求和值应满足如下公式：Q1+ Q2+ Q3+……+ Qn≥1.163×V×（Ts-Tr）。

3.根据权利要求1所述的空气源热泵机组，其特征在于，主控器配置为：与主机组通讯，获取到所有机组对应的压缩机的累计运行时间，在压缩机的累积运行时间不同时，控制所有机组中的压缩机按照压缩机的累计运行时间从小到大顺序开启，且在检测到部分机组中的压缩机累计运行时间相同时，控制此部分机组按照预存到主控器中的编号依次开启压缩机。

4.根据权利要求1所述的空气源热泵机组，其特征在于，主控器配置为：与主机组通讯，获取到所有机组对应的压缩机的累计运行时间，在压缩机的累积运行时间全部相同时，控制机组按照预存到主控器中的编号依次开启机组中的压缩机。

5.根据权利要求1所述的空气源热泵机组，其特征在于，主控器在检测到累积求和值小于水箱加热所需热量时，继续将机组制热量进行累加。

6.根据权利要求1所述的空气源热泵机组，其特征在于，主控器配置为：

获取第一温度检测元件检测到的水箱实际水温，并根据水箱实际水温和水箱设定水温的大小控制机组的压缩机的启停。

7.根据权利要求1所述的空气源热泵机组，其特征在于，还包括有：

第二温度检测元件，用于检测水箱周围的环境温度，与所述主控器通讯连接；

所述主控器配置为：在检测到环境温度小于预设环境温度，水箱温度小于水箱防冻温度时，与主机组通讯，获取主机组和各个子机组中的压缩机的累计运行时间，根据各个机组的压缩机累计运行时间，按照主控器中预设启动压缩机台数，控制机组中的压缩机依次开启；

并在获取到水箱中水温达到第二水箱预设温度时，控制启动的压缩机中的部分压缩机停机。

8.根据权利要求1所述的空气源热泵机组，其特征在于，所述主控器配置为：在检测到环境温度小于预设环境温度，水箱温度小于水箱防冻温度时，将机组制热量按照大小顺序或者按照机组在主控器中预存的编号进行排序；

根据制热量的排序逐一累加，并在每次累加一个机组制热量后判断累加求和值与水箱防冻所需要热量的大小，在检测到累加求和值大于水箱防冻所需热量时，停止累加，得出参与累加求和的机组；

根据所有参与累加求和的机组中的压缩机数量之和获得需要开启的压缩机数量，按照压缩机累计运行时间或机组的编号，控制压缩机开启，直至达到需要开启压缩机台数。

9.根据权利要求8所述的空气源热泵机组，其特征在于，水箱防冻所需热量为Q_{防冻 ，} Q_防冻= 4.187×（Tz-Th_防冻）/V/3.6,其中，Tz为主控器内部预存的第三预设水箱温度，Th_防冻为水箱防冻温度，V为水箱的容器。

10.根据权利要求8所述的空气源热泵机组，其特征在于，机组制热量与水箱防冻所需热量应满足如下公式：Q1+ Q2+ Q3+……+ Qn ≥4.187×（Tz-Th_防冻）/V/3.6。

Images