空气源热水机系统及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种空气源热水机系统及其控制方法，空气源热水机系统包括冷凝器、四通阀、壳管式换热器、电子膨胀阀、变频压缩机、室外风机、混水器、第一电子流量阀、第二电子流量阀、控制器、第一温度传感器、第二温度传感器、及第三温度传感器；其中第一电子流量阀的一端与冷凝器的出水管连接，另一端与混水器连接；第二电子流量阀的一端与自来水管连接，另一端与混水器连接；控制器用于根据第一温度传感器检测的温度，控制变频压缩机按照与当前环境温度对应的预设频率运行，控制室外风机按照与当前环境温度对应的预设转速运行；控制器还用于根据第二温度传感器检测的温度和第三温度传感器检测的温度，控制第一电子流量阀和第二电流量阀的开度。
【专利说明】空气源热水机系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及加热【技术领域】，特别涉及一种空气源热水机系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，目前市场已有空气源热水机销售，但产品主要两种类型:循环式热水机和直热式热水机。循环式热水机制取热水较长，不能连续供应热水；而现有的直热式热水机在环境温度较低的北方区域应用时，由于进水温度低，同时制热量也较低，但出水温度仍然要保持在55度，因此水流量很小，容易出现热水量不足的情况。另外，现有的直热式热水机的壳管式换热器除霜时为了防止冷凝器冻坏，是需要上下两块壳管式换热器来实现除霜，大大减小壳管式换热器的使用效率。
【发明内容】
[0003]本发明的主要目的在于提供一种空气源热水机系统及其控制方法，旨在解决环境温度低的区域出水量不足和壳管式换热器的使用效率低的技术问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明提供一种空气源热水机系统，所述空气源热水机系统包括冷凝器、四通阀、壳管式换热器、电子膨胀阀、压缩机及室外风机，所述空气源热水机系统还包括混水器、第一电子流量阀、第二电子流量阀、控制器、用于检测环境温度的第一温度传感器、用于检测冷凝器出口的冷媒温度的第二温度传感器、及用于检测混水器出水温度的第三温度传感器；其中第一电子流量阀的一端与所述冷凝器的出水管连接，另一端与所述混水器连接；所述第二电子流量阀的一端与自来水管连接，另一端与所述混水器连接；所述控制器用于根据第一温度传感器检测的温度，控制变频压缩机按照与当前环境温度对应的预设频率运行，控制室外风机按照与当前环境温度对应的预设转速运行；所述控制器还用于根据第二温度传感器检测的温度和第三温度传感器检测的温度，控制第一电子流量阀和第二电流量阀的开度。
[0005]优选地，所述空气源热水机系统还包括一连接管，所述连接管的一端与所述自来水管连接，另一端与所述冷凝器的进水管连接，且所述连接管上设有一供水流从自来水管流向冷凝器的单向阀。
[0006]优选地，所述空气源热水机系统还包括连接于所述单向阀与所述冷凝器的进水管之间的水侧电磁阀、连接在水侧电磁阀两端的增压水泵、及用于检测所述冷凝器的进水管内水压的压力开关
[0007]本发明还提供一种空气源热水机系统的控制方法，所述空气源热水机系统的控制方法包括以下步骤:
[0008]接收用户设置的温度，并检测当前的环境温度；
[0009]控制变频压缩机按照与当前环境温度对应的预设频率运行，控制室外风机按照与当前环境温度对应的预设转速运行；
[0010]当冷凝器出口的温度高于所述用户设置的温度时，控制所述第一电子流量阀打开与当前环境温度对应的预设开度；
[0011]当混水器的出水温度高于所述用户设置的温度时，控制第二电子流量阀打开；
[0012]以第一预置速度逐渐增大所述第二电子流量阀的开度，直到所述混水器的出水温度等于用户设置的温度为止。
[0013]优选地，在执行所述以第一预置速度逐渐增大所述第二电子流量阀的开度，直到所述混水器的出水温度等于用户设置的温度为止的步骤之后还包括:
[0014]判断第二电子流量阀的开度是否小于与所述当前环境温度对应的开度阈值；
[0015]当第二电子流量阀的开度小于开度阈值时，以第二预置速度控制所述第二电子流量阀的开度增大至所述开度阈值，并以第三预置速度控制所述变频压缩机运行的频率增加。
[0016]优选地，在执行所述以第二预置速度控制所述第二电子流量阀的开度增大至所述开度阈值，并以第三预置速度控制所述变频压缩机运行的频率增加的步骤之后还包括:
[0017]保存在第二电子流量阀开度大于开度阈值时第二电子流量阀的开度和所述变频压缩机运行的频率；
[0018]当热水机下一次运行距离上一次运行的时间间隔小于预设时间时，将保存的开度作为热水机下一次运行时第二电子流量阀的开度，将保存的频率作为热水机下一次运行时变频压缩机运行的频率。
[0019]优选地，在执行所述将保存的开度作为热水机下一次运行时第二电子流量阀的开度，将保存的频率作为热水机下一次运行时变频压缩机运行的频率步骤之后还包括:
[0020]根据混水器出水温度和所述用户设置的温度的大小关系调节第二电子流量阀的开度。
[0021]优选地，在执行所述控制所述第一电子流量阀打开预设开度步骤之后还包括:
[0022]判断冷凝器的进水管内水压是否大于水压阈值；
[0023]若是，则控制水侧电磁阀开启，控制增压水泵关闭；
[0024]若否，则控制水侧电磁阀关闭，控制增压水泵开启。
[0025]优选地，在执行所述控制变频压缩机按照与所述当前环境温度对应的预设频率运行，控制室外风机按照与所述当前环境温度对应的预设转速运行步骤之前还包括:
[0026]分析所述当前环境温度所处的温度范围；
[0027]获取所述温度范围对应的预设频率、预设转速、预设开度和开度阈值。
[0028]优选地，所述控制方法进一步包括:加热完成之后检测当前环境温度，如果当前环境温度小于-1度，则对冷凝器进行蓄热；当冷凝器出口的冷媒温度高于50度时，则进行除霜操作，直到冷凝器出口的冷媒温度小于-1度为止。
[0029]相较于现有技术，本发明的空气源热水机系统及其控制方法根据环境温度控制变频压缩机的频率和室外风机的转速，从而可在外界环境温度较低的情况下，通过提高变频压缩机的频率和室外风机的转速，以提高冷凝器的换热能力，从而保证空气源热水机在环境温度较低的区域应用时，也拥有足够的出水量，以满足用户的需求。另外，本发明的空气源热水机系统在自动除霜前先对冷凝器进行蓄热，可有效防止在除霜过程冷凝器冻坏，从而只需一块壳管式换热器即可实现除霜，大大增加了壳管式换热器的使用效率。【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明空气源热水机系统一较佳实施例的结构示意图；
[0031]图2为本发明空气源热水机系统的控制方法第一实施例的流程示意图；
[0032]图3为本发明空气源热水机系统的控制方法第二实施例的流程示意图；
[0033]图4为本发明空气源热水机系统的控制方法第三实施例的流程示意图；
[0034]图5为本发明空气源热水机系统的控制方法第四实施例的流程示意图。
[0035]本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0036]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0037]本发明提供一种空气源热水机系统。
[0038]参照图1，图1为本发明空气源热水机系统一较佳实施例的结构示意图。本实施例提供的空气源热水机系统包括冷凝器10、四通阀26、壳管式换热器11、电子膨胀阀27、变频压缩机12、室外风机13、混水器14、第一电子流量阀15、第二电子流量阀16、控制器(图中未示出)、用于检测环境温度的第一温度传感器17、用于检测冷凝器10出口的冷媒温度的第二温度传感器18、及用于检测混水器14出水温度的第三温度传感器19 ;其中第一电子流量阀15的一端与所述冷凝器10的出水管101连接，另一端与所述混水器14连接；所述第二电子流量阀16的一端与自来水管22连接，另一端与所述混水器14连接；所述控制器用于根据第一温度传感器17检测的温度，控制变频压缩机12按照与当前环境温度对应的预设频率运行，控制室外风机13按照与当前环境温度对应的预设转速运行。所述控制器还用于根据第二温度传感器18检测的温度和第三温度传感器19检测的温度，控制第一电子流量阀15和第二电流量阀16的开度。
[0039]本实施例中，上述第一温度传感器17可设置在壳管式换热器11上。
[0040]工作时，首先由用户启动空气源热水机系统，设置一温度M，此时第一温度传感器17检测当前环境温度，所述控制器将控制变频压缩机12按照与当前环境温度对应的预设频率运行，控制室外风机13按照与当前环境温度对应的预设转速运行，从而使冷凝器10内的水变热，当第二温度传感器18检测到冷凝器10出口的冷媒温度高于用户设置的温度M时，所述第二温度传感器18输出控制信号至控制器，控制器根据该控制信号控制第一电子流量阀15打开与当前环境温度对应的预设开度；当第三温度传感器19检测到出水温度高于用户设置的温度M时，所述控制器将控制第二电子流量阀16打开，并以第一预置速度控制所述第二电子流量阀的开度增大，直到第三温度传感器19检测到的温度等于用户设置的温度M时，所述控制器控制第二电子流量阀16保持当前的开度，从而通过热水和冷水在混水器14中混合达到用户设置的温度M。
[0041]上述空气源热水机系统还包括一连接管20，所述连接管20的一端与所述自来水管22连接，另一端与所述冷凝器10的进水管102连接，且所述连接管20上设有一供水流从自来水管22流向冷凝器10的单向阀21。
[0042]进一步地，上述空气源热水机系统还包括连接于所述单向阀21与所述冷凝器10的进水管102之间的水侧电磁阀23、连接在水侧电磁阀23两端的增压水泵24、及用于检测所述冷凝器10的进水管102内水压的压力开关25。所述水侧压力开关25进一步与所述控制器连接，并当所述压力开关25检测到水压小于水压阈值时，所述控制器控制所述增压水泵24开启，所述水侧电磁阀23关闭；当所述压力开关25检测到水压大于或等于水压阈值时，所述控制器控制所述增压水泵24关闭，所述水侧电磁阀23开启。
[0043]本发明还提供一种应用于上述空气源热水机系统的控制方法，结合图2，图2为本发明空气源热水系统机控制方法第一实施例的流程示意图。本实施例提供的空气源热水机系统控制方法包括以下步骤:
[0044]步骤S10，接收用户设置的温度M，并检测当前的环境温度；
[0045]步骤S11，控制变频压缩机12按照与当前环境温度对应的预设频率运行，控制室外风机13按照与当前环境温度对应的预设转速运行；
[0046]步骤S12，当冷凝器10出口的冷媒温度高于用户设置的温度M时，控制所述第一电子流量阀15打开与当前环境温度对应的预设开度；
[0047]步骤S13，当混水器14的出水温度高于用户设置的温度M时，控制第二电子流量阀16打开；
[0048]步骤S14，以第一预置速度逐渐增大所述第二电子流量阀16的开度，直到所述混水器14的出水温度等于用户设置的温度M为止。
[0049]应当说明的，上述压缩机12的预设频率、室外风机13的预设转速、第一电子流量阀15的预设开度的大小针对不同的环境温度预先设置。在本实施例中，以下以当前的环境温度为26度，用户设置的温度为40度、预设频率为40HZ、预设转速为500r/m、第一电子流量阀15的预设开度为1000步、第一预置速度为8步/秒为例作出详细说明。
[0050]本实施例中，首先由接收用户设置的温度40度，并检测当前的环境温度为26度；然后由该控制器根据检测的环境温度控制变频压缩机12以频率为40HZ进行运行，控制室外风机13以500r/m运行，从而使得水温逐渐升高；当冷凝器10出口的冷媒温度大于40度时，控制器将控制第一电子流量阀15以1000步打开；此时由第三温度传感器19检测混水器14的出水温度，当混水器14的出水温度大于40度时，控制器将控制第二电子流量阀16以打开，并控制第二电子流量阀以8步/秒的速度逐渐增加，此时混水器14的出水温度将逐渐降低，直至混水器14的出水温度等于40度时，控制器停止对第二电子流量阀16的调节，以使第二电子流量阀16按照当前的开度打开。
[0051]相较于现有技术，本发明的空气源热水机系统及其控制方法根据环境温度控制变频压缩机12的频率和室外风机13的转速，从而可在外界环境温度较低的情况下，通过提高变频压缩机12的频率和室外风机13的转速，以提高冷凝器10的换热能力，从而保证空气源热水机在环境温度较低的区域应用时，也拥有足够的出水量，以满足用户的需求。
[0052]结合图3，图3为本发明空气源热水机系统的控制方法第二实施例的流程示意图。进一步地，基于第一实施例，本实施实例中，为了进一步保证提供给用户热水量足够，在执行上述步骤S14之后还包括:
[0053]步骤S15，判断第二电子流量阀16的开度是否小于与所述当前环境温度对应的开度阈值；
[0054]步骤S16，当第二电子流量阀16的开度小于上述开度阈值时，以第二预置速度控制所述第二电子流量阀16的开度增大至所述开度阈值，并以第三预置速度控制所述变频压缩机12运行的频率增加。[0055]应当说明的是，上述开度阈值针对不同的环境温度预先设置好，上述第二预置速度和第三预置速度的大小可根据实际需要进行预先设置，以下以开度阈值为1700步、第二预置速度为24步/秒、第三预置速度为3HZ/min作出详细说明。
[0056]在达到混水器14输出水温为40度恒定后，再次判断第二电子流量阀16是否小于1700步。如果第二电子流量阀16小于1700步，则由控制器控制第二电子流量阀16以24步/秒的速度增大至1700步，在对第二电子流量阀16调节的过程中，为了保证混水器14输出的水温恒定，控制器将控制变频压缩机12以3HZ/min增加变频压缩机12运行的频率。
[0057]结合图4，图4为本发明空气源热水机系统的控制方法第三实施例的流程示意图。进一步地，基于第二实施例，本实施例中，在执行上述步骤S16之后还包括:
[0058]步骤S17，保存在第二电子流量阀16开度大于开度阈值时第二电子流量阀16的开度和所述变频压缩机12运行的频率；
[0059]步骤S18，当热水机下一次运行距离上一次运行的时间间隔小于预设时间时，将保存的开度作为热水机下一次运行时第二电子流量阀16的开度，将保存的频率作为热水机下一次运行时变频压缩机12运行的频率。
[0060]应当说明的是，上述预设时间的大小可根据实际需要进行设置，本实施例中，该预设时间优选为12小时，由于在12小时内环境温度的变化量较小，因此通过保存上次运行时第二电子流量阀16和变频压缩机12的参数，在下次运行时可直接控制第二电子流量阀16和变频压缩机12直接以上次运行的参数进行运行，从而减短了调整时间。
[0061]结合图5，图5为本发明空气源热水机系统的控制方法第四实施例的流程示意图。进一步地，基于第三实施例，本实施例中，上述步骤S18之后还包括:
[0062]步骤S19，根据混水器14出水温度和所述用户设置的温度M的大小关系调节第二电子流量阀16的开度。
[0063]本实施例中，由于热水机再次运行时，可能环境温度存在差异，从而使得水源的温度存在差异，通过对第二电子流量阀16进行调整，从而可进一步保证混水器14的出水温度达到用户设置的温度M。具体地，当混水器14的出水温度高于用户设置的温度M时，则由控制器控制第二电子流量阀16的开度增大；当混水器14的出水温度低于用户设置的温度M时，则由控制器控制第二电子流量阀16的开度减小。
[0064]本发明第五实施例的空气源热水机系统的控制方法相比于上述实施例，区别在于:在执行上述步骤S12与步骤S13之间还包括:
[0065]步骤S20，控制水侧电磁阀23开启，控制增压水泵24关闭；
[0066]步骤S21，检测冷凝器10的进水管102内水压，当检测的水压小于水压阈值时，控制水侧电磁阀23关闭，控制增压水泵24开启。
[0067]本实施例中，由于对冷凝器10的进水管102内水压进行检测，因此可有效保证流入冷凝器10内进行换热的水流量。
[0068]本发明第六实施例的空气源热水机系统的控制方法相比于上述实施例，区别在于:在上述步骤SlO与Sll之间还包括:
[0069]步骤S22，分析所述当前环境温度所处的温度范围；
[0070]步骤S23，获取所述温度范围对应的预设频率、预设转速、预设开度和开度阈值。
[0071]应当说明的是，上述温度范围以及各温度范围对应的预设频率、预设转速、预设开度、开度阈值可根据实际需要进行设置。本实施例中，上述温度范围可分为3段，第一温度范围区间为A，第二温度范围区间为B，第三温度范围区间为V，其中A≥25度，10度> B >25 度，10 度> C。
[0072]对应的，在第一温度范围区间内，上述预设频率为40HZ、预设转速500r/m、预设开度为1000步、开度阈值为1700步；
[0073]在第二温度范围区间内，上述预设频率为55HZ、预设转速800r/m、预设开度为600步、开度阈值为1000步；
[0074]在第三温度范围区间内，上述预设频率为70HZ、预设转速1200r/m、预设开度为600步、开度阈值为1000步。
[0075]本发明第七实施例的空气源热水机系统的控制方法相比于上述实施例，区别在于:如果当前环境温度小于-1度，则在加热完成之后还需要进一步对壳管式换热器进行除霜，包括以下步骤:
[0076]步骤S24，加热完成之后检测当前环境温度，如果当前环境温度小于-1度，则对冷凝器进行蓄热，即变频压缩机12的排气管内冷媒通过四通阀26到冷凝器10，再经电子膨胀阀27到壳管式换热器11 ；
[0077]步骤S25，当冷凝器10出口的冷媒温度高于50度时，则进行除霜操作，即变频压缩机12的排气管内冷媒通过四通阀26到壳管式换热器11，再经电子膨胀阀27节流后流入冷凝器10，直到冷凝器10出口的冷媒温度小于-1度为止。
[0078]应当说明的是，所述步骤S24中，变频压缩机12的频率可为50HZ、室外风机13的转速800r/m、电子膨胀阀27的开度可为200步；步骤S25中，变频压缩机12的频率可为70HZ、室外风机13的转速可为Or/m、电子膨胀阀27的开度可为380步。
[0079]本发明的空气源热水机系统在自动除霜前先对冷凝器10进行蓄热，可有效防止在除霜过程中冷凝器10冻坏，从而只需一块壳管式换热器11即可实现除霜，大大增加了壳管式换热器11的使用效率。
[0080]以上仅为本发明的优选实施例， 并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种空气源热水机系统，包括冷凝器、四通阀、壳管式换热器、电子膨胀阀、压缩机及室外风机，其特征在于，所述空气源热水机系统还包括混水器、第一电子流量阀、第二电子流量阀、控制器、用于检测环境温度的第一温度传感器、用于检测冷凝器出口的冷媒温度的第二温度传感器、及用于检测混水器出水温度的第三温度传感器；其中第一电子流量阀的一端与所述冷凝器的出水管连接，另一端与所述混水器连接；所述第二电子流量阀的一端与自来水管连接，另一端与所述混水器连接；所述控制器用于根据第一温度传感器检测的温度，控制变频压缩机按照与当前环境温度对应的预设频率运行，控制室外风机按照与当前环境温度对应的预设转速运行；所述控制器还用于根据第二温度传感器检测的温度和第三温度传感器检测的温度，控制第一电子流量阀和第二电流量阀的开度。
2.如权利要求1所述的空气源热水机系统，其特征在于，所述空气源热水机系统还包括与一连接管，所述连接管的一端与所述自来水管连接，另一端与所述冷凝器的进水管连接，且所述连接管上设有一供水流从自来水管流向冷凝器的单向阀。
3.如权利要求2所述的空气源热水机系统，其特征在于，所述空气源热水机系统还包括连接于所述单向阀与所述冷凝器的进水管之间的水侧电磁阀、连接在水侧电磁阀两端的增压水泵、及用于检测所述冷凝器的进水管内水压的压力开关。
4.一种基于权利要 求1至3任一项所述的空气源热水机系统的控制方法,其特征在于，包括以下步骤: 接收用户设置的温度，并检测当前的环境温度； 控制变频压缩机按照与当前环境温度对应的预设频率运行，控制室外风机按照与当前环境温度对应的预设转速运行； 当冷凝器出口的冷媒温度高于所述用户设置的温度时，控制所述第一电子流量阀打开与当前环境温度对应的预设开度； 当混水器的出水温度高于所述用户设置的温度时，控制第二电子流量阀打开； 以第一预置速度逐渐增大所述第二电子流量阀的开度，直到所述混水器的出水温度等于用户设置的温度为止。
5.如权利要求4所述的空气源热水机系统的控制方法，其特征在于，在执行所述以第一预置速度逐渐增大所述第二电子流量阀的开度，直到所述混水器的出水温度等于用户设置的温度为止的步骤之后还包括: 判断第二电子流量阀的开度是否小于与所述当前环境温度对应的开度阈值； 当第二电子流量阀的开度小于开度阈值时，以第二预置速度控制所述第二电子流量阀的开度增大至所述开度阈值，并以第三预置速度控制所述变频压缩机运行的频率增加。
6.如权利要求5所述的空气源热水机系统的控制方法，其特征在于，在执行所述以第二预置速度控制所述第二电子流量阀的开度增大至所述开度阈值，并以第三预置速度控制所述变频压缩机运行的频率增加的步骤之后还包括: 保存在第二电子流量阀开度大于开度阈值时第二电子流量阀的开度和所述变频压缩机运行的频率； 当热水机下一次运行距离上一次运行的时间间隔小于预设时间时，将保存的开度作为热水机下一次运行时第二电子流量阀的开度，将保存的频率作为热水机下一次运行时变频压缩机运行的频率。
7.如权利要求6所述的空气源热水机系统的控制方法，其特征在于，在执行所述将保存的开度作为热水机下一次运行时第二电子流量阀的开度，将保存的频率作为热水机下一次运行时变频压缩机运行的频率步骤之后还包括: 根据混水器出水温度和所述用户设置的温度的大小关系调节第二电子流量阀的开度。
8.如权利要求4所述的空气源热水机系统的控制方法，其特征在于，在执行所述控制所述第一电子流量阀打开预设开度步骤之后还包括: 判断冷凝器的进水管内水压是否大于水压阈值； 若是，则控制水侧电磁阀开启，控制增压水泵关闭； 若否，则控制水侧电磁阀关闭，控制增压水泵开启。
9.如权利要求4所述空气源热水机系统的控制方法，其特征在于，在执行所述控制变频压缩机按照与所述当前环境温度对应的预设频率运行，控制室外风机按照与所述当前环境温度对应的预设转速运行步骤之前还包括: 分析所述当前环境温度所处的温度范围； 获取所述温度范围对应的预设频率、预设转速、预设开度和开度阈值。
10.如权利要求4所述空气源热水机系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法进一步包括:加热完成之后检测当前环境温度，如果当前环境温度小于-1度，则对冷凝器进行蓄热；当冷凝器出口的冷媒温度高于50度时，则进行除霜操作，直到冷凝器10出口的冷媒温度小于-1度为止。
【文档编号】F24H9/20GK103528188SQ201310539300
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】梁永醒, 丘永青 申请人:Tcl空调器(中山)有限公司