复合式热泵热水机组及其控制方法与流程

本发明涉及热水器技术领域，特别涉及一种复合式热泵热水机组的控制方法以及一种复合式热泵热水机组。

背景技术：

热泵热水机组在室外环境温度降低后，机组的能效变差，而且水箱的水温越高，能效越低，同时低温环境下，热泵热水机组的制热能力下降，因而需要增加辅助热源来保证机组的制热能力。

相关技术中，根据设定温度控制热泵热水机组中热泵主机的启停，当热泵主机的制热能力不足时，自动开启辅助热源，但是该方式的能效仍然比较低。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种复合式热泵热水机组的控制方法，通过根据当前的室外环境温度和水箱的水温来控制热泵主机和辅助热源启停，使得机组的能效提高，达到节能的目的。

本发明的另一个目的在于提出一种复合式热泵热水机组。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种复合式热泵热水机组的控制方法，所述复合式热泵热水机组包括热泵主机、辅助热源、水箱和水泵，所述方法包括以下步骤：获取当前室外环境温度，并获取所述水箱的水温；以及根据所述当前室外环境温度和所述水箱的水温对所述热泵主机和所述辅助热源进行启停控制。

根据本发明实施例的复合式热泵热水机组的控制方法，通过根据当前室外环境温度和水箱的水温对热泵主机和辅助热源进行启停控制，使得机组的能效提高，达到节能的目的。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述当前室外环境温度和所述水箱的水温对所述热泵主机和所述辅助热源进行启停控制，包括：判断所述当前室外环境温度是否小于第一预设温度；如果所述当前室外环境温度小于所述第一预设温度，则进一步判断所述水箱的水温是否小于第二预设温度；如果所述水箱的水温小于所述第二预设温度，则控制所述辅助热源开启，并控制所述热泵主机处于停机状态。

根据本发明的一个实施例，所述根据所述当前室外环境温度和所述水箱的水温对所述热泵主机和所述辅助热源进行启停控制，还包括：如果所述当前室外环境温度大于等于所述第一预设温度，则进一步判断所述水箱的水温是否小于第三预设温度；如果所述水箱的水温小于所述第三预设温度，则控制所述热泵主机开启，并控制所述辅助热源处于关闭状态。

根据本发明的一个实施例，上述的复合式热泵热水机组的控制方法，还包括：判断当前是否有水流信号；如果当前有所述水流信号，则控制所述辅助热源开启，并实时判断热泵热水机组的出水口处的水温是否大于等于第四预设温度；如果所述热泵热水机组的出水口处的水温大于等于所述第四预设温度，则控制所述水泵开启以旁通所述辅助热源的出水口处的水至所述水箱。

根据本发明的一个实施例，所述辅助热源可以为燃气炉或电加热器。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出的一种复合式热泵热水机组，包括：热泵主机；辅助热源；水箱；水泵；温度获取单元，用于获取当前室外环境温度，并获取所述水箱的水温；控制单元，所述控制单元分别与所述热泵主机、所述辅助热源和所述温度获取单元相连，所述控制单元用于根据所述当前室外环境温度和所述水箱的水温对所述热泵主机和所述辅助热源进行启停控制。

根据本发明实施例的复合式热泵热水机组，控制单元通过根据当前室外环境温度和水箱的水温对热泵主机和辅助热源进行启停控制，使得机组的能效提高，达到节能的目的。

根据本发明的一个实施例，所述控制单元根据所述当前室外环境温度和所述水箱的水温对所述热泵主机和所述辅助热源进行启停控制时，其中，所述控制单元判断所述当前室外环境温度是否小于第一预设温度，如果所述当前室外环境温度小于所述第一预设温度，所述控制单元则进一步判断所述水箱的水温是否小于第二预设温度，如果所述水箱的水温小于所述第二预设温度，所述控制单元则控制所述辅助热源开启，并控制所述热泵主机处于停机状态。

根据本发明的一个实施例，所述控制单元根据所述当前室外环境温度和所述水箱的水温对所述热泵主机和所述辅助热源进行启停控制时，其中，如果所述当前室外环境温度大于等于所述第一预设温度，所述控制单元则进一步判断所述水箱的水温是否小于第三预设温度，如果所述水箱的水温小于所述第三预设温度，所述控制单元则控制所述热泵主机开启，并控制所述辅助热源处于关闭状态。

根据本发明的一个实施例，上述的复合式热泵热水机组，还包括：水流检测单元，所述水流检测单元与所述控制单元相连，所述水流检测单元用于判断当前是否有水流信号，其中，如果当前有所述水流信号，所述控制单元则控制所述辅助热源开启，并实时判断热泵热水机组的出水口处的水温是否大于等于第四预设温度，并在所述热泵热水机组的出水口处的水温大于等于所述第四预设温度时，控制所述水泵开启以旁通所述辅助热源的出水口处的水至所述水箱。

根据本发明的一个实施例，所述辅助热源为燃气炉或电加热器。

附图说明

图1是根据本发明实施例的复合式热泵热水机组的控制方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的复合式热泵热水机组的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的复合式热泵热水机组的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的复合式热泵热水机组的控制方法以及复合式热泵热水机组。

图1是根据本发明实施例的复合式热泵热水机组的控制方法的流程图。

在本发明的实施例中，复合式热泵热水机组可包括热泵主机、辅助热源、水箱和水泵。其中，辅助热源可以为燃气炉或电加热器等。

如图1所示，该复合式热泵热水机组的控制方法可包括以下步骤：

S1，获取当前室外环境温度，并获取水箱的水温。

S2，根据当前室外环境温度和水箱的水温对热泵主机和辅助热源进行启停控制。

具体而言，不管是在低温环境下还是高温环境下，如果仅根据水箱的设定温度控制热泵热水机组中热泵主机的启停，当热泵主机的制热能力不足时，自动开启辅助热源，那么，由于低温环境下，热泵热水机组的制热能力低，能效低，因此很容易造成能源的浪费。而不同环境温度下，不同的水箱温度下，辅助热源的加热效率基本不变，所以，可以根据室外环境温度以及水箱的水温来控制热泵主机和辅助热源的启停，使得控制更加合理，从而提高机组的能效，达到节能的目的。

根据本发明的一个实施例，根据当前室外环境温度和水箱的水温对热泵主机和辅助热源进行启停控制，包括：判断当前室外环境温度是否小于第一预设温度；如果当前室外环境温度小于第一预设温度，则进一步判断水箱的水温是否小于第二预设温度；如果水箱的水温小于第二预设温度，则控制辅助热源开启，并控制热泵主机处于停机状态。

需要说明的是，第一预设温度T4bstart是指热泵主机不运行，而辅助热源可以运行时所对应的室外环境温度，该值的范围一般为-7～7℃。第二预设温度T2是指辅助热源的停机温度T5bstop与辅助热源的开机回差温度Trb之间的差值，其中，辅助热源的停机温度T5bstop一般为30～40℃。

具体而言，在热泵热水机组开启时，先判断当前室外环境温度是否小于第一预设温度T4bstart(如5℃)，如果是，则说明环境温度比较低，此时不启动热泵主机。然后，判断水箱的水温T5是否小于辅助热源的停机温度T5bstop(如35℃)-辅助热源的开机回差温度Trb，如果是，则说明水箱的水温T5过低，此时控制辅助热源启动，直至水箱的水温T5达到辅助热源的停机温度T5bstop，控制辅助热源停止运行。从而在低温环境下，当水箱水温较低时，直接控制辅助热源开启，由于辅助热源在低温环境和较低水温下的加热效率基本不变，因而有效提高了热泵热水机组的能效，达到节能的目的。

进一步地，根据本发明的一个实施例，根据当前室外环境温度和水箱的水温对热泵主机和辅助热源进行启停控制，还包括：如果当前室外环境温度大于等于第一预设温度，则进一步判断水箱的水温是否小于第三预设温度；如果水箱的水温小于第三预设温度，则控制热泵主机开启，并控制辅助热源处于关闭状态。

需要说明的是，第三预设温度T3是指设定温度TS和热泵主机在不同室外环境温度下对应的停机温度Tstop之间的较小值与热泵主机在不同室外环境温度下的开机回差温度Tr之间的差值，即T3＝MIN(TS,Tstop)-Tr。其中，设定温度TS一般为38-70℃，热泵主机在不同室外环境温度下对应的停机温度Tstop可以通过实验测试获得。

具体而言，在热泵热水机组开启时，先判断当前室外环境温度是否小于第一预设温度T4bstart(如5℃)，如果否，则说明当前环境温度比较高，此时无需启动辅助热源，通过开启热泵主机即可满足需求。然后，根据当前室外环境温度T4获取热泵主机的停机温度Tstop，并判断水箱的水温T5是否小于MIN(TS,Tstop)-Tr，如果是，则开启热泵主机，直至水箱的水温T5达到MIN(TS,Tstop)，控制热泵主机停机。

因此，根据本发明实施例的复合式热泵热水机组的控制方法，通过设置合理的热泵主机的停机温度以及辅助热源的停机温度，并根据室外环境温度和水箱的水温对热泵主机和辅助热源进行启停控制，使得热泵热水机组的能效达到最大，从而实现节能的目的。

根据本发明的一个实施例，上述的复合式热泵热水机组的控制方法，还包括：判断当前是否有水流信号；如果当前有水流信号，则控制辅助热源开启，并实时判断热泵热水机组的出水口处的水温是否大于等于第四预设温度；如果热泵热水机组的出水口处的水温大于等于第四预设温度，则控制水泵开启以旁通辅助热源的出水口处的水至水箱。其中，第四预设温度是指用户设置的水温。

具体而言，当用户使用热水时，为了使得热泵热水机组的出水口处的水温快速达到用户设置的水温，在热泵热水机组开启时，还实时判断是否有水流信号。如果有水流信号，则开启辅助热源进行加热。同时，实时判断热泵热水机组的出水口处的水温T6是否大于第四预设温度T6S。如果是，则控制水泵开启，以使辅助热源的水返回至水箱中，直至热泵热水机组的出水口处的水温略小于第四预设温度T6S，从而防止水温过高而烫伤用户。如果没有水流信号，则直接控制辅助热源停止运行，并保持水泵处于关闭状态。从而通过控制辅助热源来使热泵热水机组的水温快速达到用户所需水温，而无需每时每刻都保证水箱内的水温达到用户所需水温，大大降低了热泵主机和辅助热源的运行时长，进而达到了节能的目的。

为使本领域技术人员更清楚的了解本发明，下面结合本发明的一个具体示例来进一步说明。

具体地，如图2所示，复合式热泵热水机组可包括热泵主机、辅助热源、水箱、水泵以及止回阀。其中，热泵主机与水箱并联，辅助热源的一端与水箱的出水口相连，辅助热源的另一端分别与热泵热水机组的出水口、水泵的进水口相连，止回阀的一端与水泵的出水口相连，止回阀的另一端分别与水箱的进水口和热泵热水机组的进水口相连。

如图3所示，该复合式热泵热水机组的控制方法可包括以下步骤：

S101，热泵热水机组开机。

S102，判断T4＜T4bstart是否成立。如果是，执行步骤S103；如果否，执行步骤S107。

S103，判断T5＜T5bstop-Trb是否成立。如果是，执行步骤S104；如果否，继续判断。

S104，开启辅助热源和水泵，以通过辅助热源和水泵对水箱内的水进行循环加热。

S105，判断T5≥T5bstop是否成立。如果是，执行步骤S106；如果否，继续通过辅助热源和水泵对水箱内的水进行循环加热。

S106，水箱内的水温T5已经达到辅助热源的停机温度T5bstop，辅助热源和水泵停止工作。

S107，判断T5＜MIN(TS,Tstop)-Tr是否成立。如果是，执行步骤S108；如果否，继续判断。

S108，开启热泵主机，以通过热泵主机对水箱内的水进行加热。

S109，判断T5≥MIN(TS,Tstop)是否成立。如果是，执行步骤S110；如果否，继续通过热泵主机对水箱内的水进行加热。

S110，水箱内的水温T5已经达到热泵主机的停机温度Tstop或者设定温度TS，热泵主机停止工作。

S111，判断是否检测到有水流信号。如果是，执行步骤S112；如果否，实时判断。

S112，控制辅助热源开启，以将从水箱中流出的水进行快速加热，使得热泵热水机组的出水口处的水温快速达到用户所需水温，在此过程中，水泵处于停机状态。

S113，判断T6≥T6S是否成立。如果是，执行步骤S114；如果否，继续判断。

S114，热泵热水机组的出水口处的水温T6达到用户所需水温T6S，控制水泵开启，以将高温的水返回至水箱中。

S115，判断T6＜T6S-T6r是否成立，其中，T6r为水泵的开机回差温度。如果是，执行步骤S116；如果否，水泵一直处于开启状态。

S116，控制水泵停止运行。

S117，判断当前无水流信号。如果是，执行步骤S118；如果否，实时判断。

S118，当前用户停止使用热水，辅助热源无需继续加热，此时控制辅助热源停止运行，同时控制水泵处于停机状态。

综上所述，根据本发明实施例的复合式热泵热水机组的控制方法，通过环境温度来选择是启动热泵主机，还是启动辅助热源，如果需要启动热泵主机，则进一步根据室外环境温度确定当前热泵主机的停机温度，并根据停机温度、设定温度和水箱的水温来控制热泵主机的启停；如果需要启动辅助热源，则进一步根据水箱的水温来控制辅助热源的启停，以保证水箱内的水温不会太低。而当用户需要使用热水时，直接控制辅助热源进行加热，保证热泵热水机组的出水口处的水温满足用户需求。从而通过合理控制，不仅可以使得水温快速达到用户需求，而且能够提高机组的能效，达到节能的目的。

下面详细描述本发明的复合式热泵热水机组的实施例。

如图2所示，复合式热泵热水机组可包括：热泵主机1、辅助热源2、水箱3、水泵4、温度获取单元和控制单元(图中未具体示出)。

其中，温度获取单元用于获取当前室外环境温度，并获取水箱3的水温，例如，温度获取单元可以包括两个温度传感器，其中，一个温度传感器用于检测室外环境温度，另一个温度传感器用于检测水箱3的水温。控制单元分别与热泵主机1、辅助热源2和温度获取单元相连，控制单元用于根据当前室外环境温度和水箱3的水温对热泵主机1和辅助热源2进行启停控制。其中，辅助热源2可以为燃气炉或电加热器等。

具体而言，不管是在低温环境下还是高温环境下，如果仅根据水箱3的设定温度控制热泵热水机组中热泵主机1的启停，当热泵主机1的制热能力不足时，自动开启辅助热源2，那么，由于低温环境下，热泵热水机组的制热能力低，能效低，因此很容易造成能源的浪费。而不同环境温度下，不同的水箱温度下，辅助热源2的加热效率基本不变，所以，可以根据室外环境温度以及水箱3的水温来控制热泵主机1和辅助热源2的启停，使得控制更加合理，从而提高机组的能效，达到节能的目的。

根据本发明的一个实施例，控制单元根据当前室外环境温度和水箱3的水温对热泵主机1和辅助热源2进行启停控制时，其中，控制单元判断当前室外环境温度是否小于第一预设温度，如果当前室外环境温度小于第一预设温度，控制单元则进一步判断水箱3的水温是否小于第二预设温度，如果水箱3的水温小于第二预设温度，控制单元则控制辅助热源2开启，并控制热泵主机1处于停机状态。

需要说明的是，第一预设温度T4bstart是指热泵主机1不运行，而辅助热源2可以运行时所对应的室外环境温度，该值的范围一般为-7～7℃。第二预设温度T2是指辅助热源2的停机温度T5bstop与辅助热源2的开机回差温度Trb之间的差值，其中，辅助热源2的停机温度T5bstop一般为30～40℃。

具体而言，在热泵热水机组开启时，控制单元先判断当前室外环境温度是否小于第一预设温度T4bstart(如5℃)，如果是，则说明环境温度比较低，此时不启动热泵主机1。然后，控制单元判断水箱3的水温T5是否小于辅助热源2的停机温度T5bstop(如35℃)-辅助热源2的开机回差温度Trb，如果是，则说明水箱3的水温T5过低，此时控制单元控制辅助热源2启动，直至水箱3的水温T5达到辅助热源2的停机温度T5bstop，控制单元控制辅助热源2停止运行。从而在低温环境下，当水箱水温较低时，直接控制辅助热源开启，由于辅助热源在低温环境和较低水温下的加热效率基本不变，因而有效提高了热泵热水机组的能效，达到节能的目的。

进一步地，根据本发明的一个实施例，控制单元根据当前室外环境温度和水箱3的水温对热泵主机1和辅助热源2进行启停控制时，其中，如果当前室外环境温度大于等于第一预设温度，控制单元则进一步判断水箱3的水温是否小于第三预设温度，如果水箱3的水温小于第三预设温度，控制单元则控制热泵主机1开启，并控制辅助热源2处于关闭状态。

需要说明的是，第三预设温度T3是指设定温度TS和热泵主机1在不同室外环境温度下对应的停机温度Tstop之间的较小值与热泵主机1在不同室外环境温度下的开机回差温度Tr之间的差值，即T3＝MIN(TS,Tstop)-Tr。其中，设定温度TS一般为38-70℃，热泵主机1在不同室外环境温度下对应的停机温度Tstop可以通过实验测试获得。

具体而言，在热泵热水机组开启时，控制单元先判断当前室外环境温度是否小于第一预设温度T4bstart(如5℃)，如果否，则说明当前环境温度比较高，此时无需启动辅助热源2，通过开启热泵主机1即可满足需求。然后，控制单元根据当前室外环境温度T4获取热泵主机1的停机温度Tstop，并判断水箱3的水温T5是否小于MIN(TS,Tstop)-Tr，如果是，控制单元则开启热泵主机1，直至水箱3的水温T5达到MIN(TS,Tstop)，控制热泵主机1停机。

因此，根据本发明实施例的复合式热泵热水机组，通过设置合理的热泵主机的停机温度以及辅助热源的停机温度，并根据室外环境温度和水箱的水温对热泵主机和辅助热源进行启停控制，使得热泵热水机组的能效达到最大，从而实现节能的目的。

根据本发明的一个实施例，上述的复合式热泵热水机组，还包括：水流检测单元(图中未具体示出)，水流检测单元与控制单元相连，水流检测单元用于判断当前是否有水流信号，其中，如果当前有水流信号，控制单元则控制辅助热源2开启，并实时判断热泵热水机组的出水口处的水温是否大于等于第四预设温度，并在热泵热水机组的出水口处的水温大于等于第四预设温度时，控制水泵4开启以旁通辅助热源2的出水口处的水至水箱3。

具体而言，当用户使用热水时，为了使得热泵热水机组的出水口处的水温快速达到用户设置的水温，在热泵热水机组开启时，控制单元还通过水流检测单元(如水流量计)实时判断是否有水流信号。如果有水流信号，控制单元则开启辅助热源2进行加热。同时，控制单元实时判断热泵热水机组的出水口处的水温T6是否大于第四预设温度T6S。如果是，控制单元则控制水泵4开启，以使辅助热源2的水返回至水箱3中，直至热泵热水机组的出水口处的水温略小于第四预设温度T6S，从而防止水温过高而烫伤用户。如果没有水流信号，控制单元则直接控制辅助热源2停止运行，并保持水泵4处于关闭状态。从而通过控制辅助热源来使热泵热水机组的水温快速达到用户所需水温，而无需每时每刻都保证水箱内的水温达到用户所需水温，大大降低了热泵主机和辅助热源的运行时长，进而达到了节能的目的。

综上，根据本发明实施例的复合式热泵热水机组，通过环境温度来选择是启动热泵主机，还是启动辅助热源，如果需要启动热泵主机，则进一步根据室外环境温度确定当前热泵主机的停机温度，并根据停机温度、设定温度和水箱的水温来控制热泵主机的启停；如果需要启动辅助热源，则进一步根据水箱的水温来控制辅助热源的启停，以保证水箱内的水温不会太低。而当用户需要使用热水时，直接控制辅助热源进行加热，保证热泵热水机组的出水口处的水温满足用户需求。从而通过合理控制，不仅可以使得水温快速达到用户需求，而且能够提高机组的能效，达到节能的目的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。