家用常压热泵热水器及其控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种家用常压热泵热水器及其控制方法，其结构包括保温水箱、换热器、热泵系统、电动三通调节阀、水泵、流量传感器和水位传感器；电动三通调节阀设有a、b、c端口，a端口与保温水箱的出水孔连通，b端口通过水泵与水流通道的进口连通，c端口与进水管连通；流量传感器设置在b端口处；所述水位传感器位于保温水箱内；所述保温水箱的出水孔与a端口之间还设有压力开关和水流开关及热水出水管。此款家用常压热泵热水器可以结合水位、水压和水流来控制水泵、实现循环加热运行；亦可通过电动三通调节阀控制水流速度，以直接将进入换热器的水加热至设定温度、并存放至保温水箱，使得出水温度和水压恒定。
【专利说明】家用常压热泵热水器及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热泵热水器【技术领域】，特别是一种家用常压热泵热水器及其控制方法。
【背景技术】
[0002]中国专利号CN201020209345.5于2011年1月26日公开一种热泵热水器，包括主机、加热水箱、储水箱，所述主机与加热水箱间相互连接有出水管、进水管，其中出水管上接有循环水泵，进水管上接有三通阀，所述储水箱通过连接管与三通阀连接，当主机出水口的温度达到设定温度后，加热水箱中的水一边被主机加热，同时被泵送至储水箱。该结构的不足在于体积大，成本高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种结构简单、合理，体积小、具有直热运行和循环加热，出水温度和水压恒定的家用常压热泵热水器及其控制方法。
[0004]本发明的目的是这样实现的:
一种家用常压热泵热水器，包括保温水箱、换热器和热泵系统，换热器设有相互换热的冷媒通道和水流通道，冷媒通道与热泵系统连接成回路，水流通道设有进口和出口，进口和出口处分别设有进水温度传感器和出水温度传感器，保温水箱设有进水孔和出水孔，进水孔与水流通道的出口连通；其特征在于:还包括电动三通调节阀、水泵、流量传感器和水位传感器；所述电动三通调节阀设有a端口、b端口和c端口，a端口与保温水箱的出水孔连通，b端口通过水泵与水流通道的进口连通，c端口与进水管连通；所述流量传感器设置在电动三通调节阀的b端口处；所述水位传感器位于保温水箱内；所述保温水箱的出水孔与电动三通调节阀的a端口之间还设有压力开关和水流开关及热水出水管。保温水箱内对应水位传感器所处高度位置为相应的储水量，当水箱水位低于下水位(下水位所处高度位置的储水量大于或等于水流通道储水量)时，停止水泵供水，避免水泵里面进入空气。
[0005]本发明的目的还可以采用以下技术措施解决:
作为更具体的一种方案，所述水位传感器包括从上至下设置的第一水位传感器、第二水位传感器、第三水位传感器、下水位传感器和公共水位传感器；所述进水孔和出水孔分别设置在保温水箱的顶部和下部，公共水位传感器位于出水孔所在平面下方。
[0006]所述保温水箱的出水孔与一三通管的一端连接，三通管的另外两端形成两条支路，其中，一支路通过止回阀与所述热水出水管连通，另一支路与电动三通调节阀的a端口连通。
[0007]所述热水出水管上设有所述压力开关、水流开关和储压罐。
[0008]所述保温水箱的顶部和底部分别设有溢流口和排污口，溢流口与排水管连通。
[0009]所述热泵系统包括压缩机、蒸发器、电子膨胀阀和四通阀，四通阀设的四个端口分别与压缩机的排气口、压缩机的回气口、蒸发器的一端和换热器冷媒通道的一端连接，换热器冷媒通道的另一端通过所述电子膨胀阀与蒸发器的另一端连接；所述蒸发器旁设有风机。
[0010]所述压缩机的排气口处设有排气温度传感器和高压开关，压缩机的回气口处设有回气温度传感器和低压开关。
[0011]一种家用常压热泵热水器的控制方法，其特征在于:具有直热运行状态和循环加热状态两种加热模式；所述直热运行状态下，电动三通调节阀的b端口和C端口连通，启动热泵系统，根据环境温度及设定温度计算应达到的经验计算水流量，另电动三通调节阀根据经验计算水流量调节其开度，以控制实际水流量与经验计算水流量相近，从而实现通过控制水流速度来调节出水温度；当下水位传感器探测到其所处位置有水时，循环加热状态才能启动，启动热泵系统，此时电动三通调节阀的a端口和b端口连通，结合水流、水压来控制水泵启停，同时，热泵系统中电子膨胀阀根据压缩机排气口温度来调节电子膨胀阀的开度，以实现对保温水箱的水进行循环加热；当下水位传感器探测到其所处位置无水时，水泵停止、并不受命于水流及水压驱动。
[0012]本发明的有益效果如下:
(1)此款家用常压热泵热水器可以结合水位、水压和水流来控制水泵、实现循环加热运行；亦可通过电动三通调节阀控制水流速度，以直接将进入换热器的水加热至设定温度、并存放至保温水箱，使得出水温度和水压恒定；
(2)此款家用常压热泵热水器的水泵还能具有加压作用，当水压过低时，启动水泵实现加压。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明一实施例结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
[0015]参见图1所示，一种家用常压热泵热水器，包括保温水箱1、换热器9 (换热套管)和热泵系统，换热器9设有相互换热的冷媒通道和水流通道，冷媒通道通过冷媒管10与热泵系统连接成回路，水流通道设有进口 92和出口 93，进口 92和出口 93处分别设有进水温度传感器91和出水温度传感器94，保温水箱1设有进水孔14和出水孔12，进水孔14与水流通道的出口 93连通；其特征在于:还包括电动三通调节阀3、水泵4、流量传感器LC和水位传感器；所述电动三通调节阀3设有a端口、b端口和c端口，a端口与保温水箱1的出水孔12连通，b端口通过水泵4与水流通道的进口 92连通，c端口与进水管31连通；所述流量传感器LC设置在电动三通调节阀3的b端口处；所述水位传感器位于保温水箱1内，保温水箱内对应水位传感器所处高度位置为相应的储水量；所述保温水箱1的出水孔12与电动三通调节阀3的a端口之间还设有压力开关YL、水流开关SL和热水出水管22。
[0016]所述保温水箱1内设有从上至下第一水位传感器SW1、第二水位传感器SW2、第三水位传感器SW3、下水位传感器SW4和公共水位传感器SW5 ;所述进水孔14和出水孔12分别设置在保温水箱1的顶部和下部，保温水箱1内对应下水位传感器SW4所处高度位置的储水量大于或等于水流通道储水量，公共水位传感器SW5位于出水孔12所在平面下方。
[0017]所述保温水箱1的出水孔12与一三通管2的一端连接，三通管2的另外两端形成两条支路，其中，一支路通过止回阀21与所述热水出水管22连通，另一支路与电动三通调节阀3的a端口连通。
[0018]所述热水出水管22上设有所述压力开关YL、所述水流开关SL和储压罐23。
[0019]所述保温水箱1的顶部和底部分别设有溢流口 15和排污口 11，溢流口 15与排水管16连通。
[0020]所述热泵系统包括压缩机5、蒸发器7、电子膨胀阀6和四通阀8，四通阀8设的四个端口分别与压缩机5的排气口 51、压缩机5的回气口 52、蒸发器7的一端和换热器9冷媒通道的一端连接，换热器9冷媒通道的另一端通过所述电子膨胀阀6与蒸发器7的另一端连接；所述蒸发器7旁设有风机。
[0021]所述压缩机5的排气口 51处设有压排温度传感器53和高压开关GY，压缩机5的回气口 52处设有压回温度传感器54和低压开关DY。
[0022]图1中A箭头方向为出热水方向，B箭头方向为进自来水方向。
[0023]一种家用常压热泵热水器的控制方法，其具有直热运行状态和循环加热状态两种加热模式。
[0024]所述直热运行状态下，电动三通调节阀3的b端口和c端口连通，启动热泵系统，根据环境温度及设定温度计算应达到的经验计算水流量，另电动三通调节阀3根据经验计算水流量调节其开度，以控制实际水流量(当前流量)与经验计算水流量相近，从而实现通过控制水流速度来调节出水温度。
[0025]在直热运行状态下，风机先开5秒，接着压缩机5开启。当T2=TS_12时，根据各种机型在不同环温及设定温度下计算应达到的流量，电动三通调节阀3开大至LC=L计±0.1，30秒后，检测T2=TS+1~-2°C时，电动三通调节阀3不调节(前二次T2水温不超TS，不作调节);T2 超过即用公式 LAn=[LA(n-l)*(T2-Tl)]+ { (TS-T1)- [T2n_T2 (n_l) ] }计算流量，当LAn小于最小流量时，按最小流量；当当次计算小于0.1时，按0.1。压缩机5运行3分钟后的任何时候，压缩机5的排气温度> 85°C时，立即开大电子膨胀阀8B (压缩机5的排气温度>90°C时，立即开大电子膨胀阀16B，排气温度>95°C时，立即开大电子膨胀阀24B)。压缩机5的排气温度<65°C时，立即关小电子膨胀阀8B。超温调节周期为45秒。排气温度在65-85之间调节周期为90秒，调节步阀为4B ;排气温度在82_85°C之间不调。当电子膨胀阀调节脉冲< 80Hz后，调节步阀为2B ;排气温度在65-80°C之间不调。
[0026]上述L计:经验计算水流量(单位L/min) ；LAn:当前计算流量后将要调至的流量(单位L/min) ;n为计算的次数；LA(n_l):当前计算流量中的上次计算流量，第一次计算时以L计为计算单位(单位L/min) ；LC:当前流量(单位L/min) ；T2n:当前测得的出水温度，Τ2(η-1)上次测得的出水温度，Τ2η-Τ2(η-1)即本区段的温升；TS:设定温度；T1:进水温度；T2:出水温度。当前流量通过流量传感器LC测得，出水温度通过出水温度传感器94测得，进水温度通过进水温度传感器91测得。排气温度由压排温度传感器53测得。
[0027]当下水位传感器SW4探测到其所处位置有水时，循环加热状态才能启动，启动热泵系统，此时电动三通调节阀3的a端口和b端口连通，结合水流、水压来控制水泵4启停，同时，热泵系统中电子膨胀阀根据压缩机5排气口 51温度来调节电子膨胀阀的开度，以实现对保温水箱1的水进行循环加热；当下水位传感器SW4探测到其所处位置无水时，水泵4停止、并不受命于水流及水压驱动。
[0028]在循环加热状态下，风机先开5秒，接着压缩机5开启。30分钟内水泵4可以由水流、水压开关控制启动。运行压缩机5运行3分钟后的任何时候，压缩机5的排气温度>85°C时，立即开大电子膨胀阀8B (压缩机5的排气温度>90°C时，立即开大电子膨胀阀16B,排气温度> 95°C时，立即开大电子膨胀阀24B)。压缩机5的排气温度< 65°C时，立即关小电子膨胀阀8B。超温调节周期为45秒。排气温度在65-85之间调节周期为90秒，调节步阀为4B ;排气温度在82-85°C之间不调。当电子膨胀阀调节脉冲< 80Hz后，调节步阀为2B ;排气温度在65-80°C之间不调。若下水位传感器SW4探测到其所处位置无水时，水泵4即刻停止运行。
【权利要求】
1.一种家用常压热泵热水器，包括保温水箱、换热器和热泵系统，换热器设有相互换热的冷媒通道和水流通道，冷媒通道与热泵系统连接成回路，水流通道设有进口和出口，进口和出口处分别设有进水温度传感器和出水温度传感器，保温水箱设有进水孔和出水孔，进水孔与水流通道的出口连通； 其特征在于:还包括电动三通调节阀、水泵、流量传感器和水位传感器； 所述电动三通调节阀设有a端口、b端口和c端口，a端口与保温水箱的出水孔连通，b端口通过水泵与水流通道的进口连通，c端口与进水管连通； 所述流量传感器设置在电动三通调节阀的b端口处； 所述水位传感器位于保温水箱内； 所述保温水箱的出水孔与电动三通调节阀的a端口之间还设有压力开关和水流开关及热水出水管。
2.根据权利要求1所述家用常压热泵热水器，其特征在于:所述水位传感器包括从上至下设置的第一水位传感器、第二水位传感器、第三水位传感器、下水位传感器和公共水位传感器； 所述进水孔和出水孔分别设置在保温水箱的顶部和下部，公共水位传感器位于出水孔所在平面下方。
3.根据权利要求1所述家用常压热泵热水器，其特征在于:所述保温水箱的出水孔与一三通管的一端连接，三通管的另外两端形成两条支路，其中，一支路通过止回阀与所述热水出水管连通，另一支路与电动三通调节阀的a端口连通。
4.根据权利要求1所述家用常压热泵热水器，其特征在于:所述热水出水管上设有所述压力开关、所述水流开关和储压罐。
5.根据权利要求1所述家用常压热泵热水器，其特征在于:所述保温水箱的顶部和底部分别设有溢流口和排污口，溢流口与排水管连通。
6.根据权利要求1所述家用常压热泵热水器，其特征在于:所述热泵系统包括压缩机、蒸发器、电子膨胀阀和四通阀，四通阀设的四个端口分别与压缩机的排气口、压缩机的回气口、蒸发器的一端和换热器冷媒通道的一端连接，换热器冷媒通道的另一端通过所述电子膨胀阀与蒸发器的另一端连接；所述蒸发器旁设有风机。
7.根据权利要求6所述家用常压热泵热水器，其特征在于:所述压缩机的排气口处设有排气温度传感器和高压开关，压缩机的回气口处设有回气温度传感器和低压开关。
8.一种根据权利要求7所述家用常压热泵热水器的控制方法，其特征在于:具有直热运行状态和循环加热状态两种加热模式； 所述直热运行状态下，电动三通调节阀的b端口和c端口连通，启动热泵系统，根据环境温度及设定温度计算应达到的经验计算水流量，另电动三通调节阀根据经验计算水流量调节其开度，以控制实际水流量与经验计算水流量相近，从而实现通过控制水流速度来调节出水温度； 当高水位传感器探测到其所处位置有水时，循环加热状态才能启动，启动热泵系统，此时电动三通调节阀的a端口和b端口连通，结合水流、水压来控制水泵启停，同时，热泵系统中电子膨胀阀根据压缩机排气口温度来调节电子膨胀阀的开度，以实现对保温水箱的水进行循环加热；当下水位传感器探测到其所处位置无水时，水泵停止、并不受命于水流及水压驱动。
【文档编号】F24H4/02GK104296372SQ201410527073
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】巫宗进 申请人:广东碧涞节能设备有限公司