热泵热水机水路系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种热泵热水机水路系统领域，尤其涉及一种热泵热水机水路系统及其控制方法。

背景技术：

传统热泵热水机分为循环式热水机及直热式热水机，采用传统的热泵热水机水路系统结合这两类热水机加热用水时存在以下问题：

1、循环式热水机通过不断抽取储水装置底部的冷水进入热泵机组进行加热，经热泵机组加热后的热水通过出水管路进入储水装置顶部，用户从储水装置顶部抽取储水装置中的水进行使用。加热后的热水进入储水装置顶部后与储水装置中的冷水混合后，水温被降低，达不到用户的需求温度，因此需要多次循环加热后，储水装置中水的水温均达到用户的需求温度时，用户才可以大流量的使用热水。

如此，在用户不断使用热水时，若开启热泵机组，冷水不断注入储水装置底部，热泵机组抽取储水装置底部最低温的冷水进行加热(一次加热不能达到储水装置顶部经过多次加热的热水的温度)后注入水温最高的储水装置顶部，使储水装置顶部的水温降低，从而造成储水装置内部冷热混水，使得用户使用的储水装置顶部的水达不到需求的温度，影响用户体验；但，若不开启热水机组，则用户可使用的热水将越来越少，水温也会随着热损失逐渐降低，若用户需求的用水量较大，此时储水装置中的热水将不能满足用户的用水需求。

2、直热式热水机通过在热泵机组内不断进行加热达到用户需求水温后，可直接流入用户端进行使用，但其热水流量较小，不能满足用户用水高峰期大流量用水的需求。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种同时拥有直热和循环加热两种加热模式以更好地满足客户用水需求的热泵热水机水路系统。

还有必要提供一种该热泵热水机水路系统的控制方法。

一种热泵热水机水路系统，其具有可相互切换的直热模式和循环加热模式，所述热泵热水机水路系统包括：

热泵机组；

储水装置，包括热水进水口及冷水出水口；以及

切换阀，包括进水端、均与所述进水端连通的出水端和旁通端以及阀门；

其中，所述进水端和所述出水端依次连接于所述热泵机组出水口与所述热水进水口之间，并与所述热泵机组出水口和所述热水进水口连通形成一条热水管路；所述冷水出水口与所述热泵机组进水口连通形成一条冷水管路；所述旁通端的第一端连接于所述进水端和所述出水端之间，所述旁通端的第二端连接于所述冷水出水口和所述热泵机组进水口之间并形成一条旁通管路；所述阀门用于可调节地控制所述旁通端的旁通量；

当所述热泵热水机水路系统处于直热模式时，所述阀门开启所述旁通端，所述旁通管路连通于所述热水管路和所述冷水管路之间；当所述热泵热水机水路系统处于循环模式时，所述阀门闭合所述旁通端，所述旁通管路断开与所述热水管路和所述冷水管路之间的连通。

在其中一个实施例中，所述热泵热水机水路系统包括水泵，所述水泵设置于所述热泵机组进水口和所述冷水出水口之间，所述旁通端的第二端连接于所述冷水出水口和所述水泵之间。

在其中一个实施例中，所述热泵热水机水路系统包括控制器，所述控制器用于在第一预设时间段内切换并保持所述热泵热水机水路系统至所述直热模式。

在其中一个实施例中，所述储水装置包括热水出水口，所述热泵热水机水路系统包括出水感应器；所述出水感应器设置于所述热水出水口，用于检测是否出水；所述控制器用于在与所述第一预设时间段不同的第二预设时间段内当检测到所述热水出水口出水时控制所述热泵热水机水路系统切换至所述直热模式。

在其中一个实施例中，所述热泵热水机水路系统包括设置于所述热泵机组出水口的第一水温传感器，所述第一水温传感器用于获取所述热泵机组出水口的出水温度；所述控制器用于在直热模式下当所述热泵机组出水口的出水温度低于预设最低出水温度时，根据所述预设最低出水温度对应的目标步数与所述阀门的当前步数之间的差值确定所述阀门的增大步数；所述控制器还用于在直热模式下当所述热泵机组出水口的出水温度高于预设最高出水温度时，根据所述预设最低出水温度对应的目标步数与所述阀门的当前步数之间的差值确定所述阀门的减小步数。

在其中一个实施例中，所述热泵热水机水路系统包括设置于所述热泵机组进水口的第二水温传感器，所述第二水温传感器用于获取所述热泵机组进水口的进水温度；所述控制器根据检测到的所述热泵机组进水口的进水温度判断进水温度变化趋势并计算得到所述热泵机组的进水温度变化速率，以根据所述热泵机组进水口的进水温度变化速率对所述阀门的当前步数进行调节。

在其中一个实施例中，所述切换阀为连接于所述热泵机组与所述储水装置之间的三通阀，或者为连接于所述热泵机组与所述储水装置之间的三通管和设置于所述三通管上的二通阀，所述三通管的旁通出口连接于所述冷水出水口和所述热泵机组进水口之间并形成所述旁通管路，所述二通阀设置于所述旁通管路上。

一种热泵热水机水路系统控制方法，所述热泵热水机水路系统包括可相互切换的直热模式和循环加热模式，其包括以下步骤：

检测储水装置的热水出水口是否出水；

若是，切换热泵热水机水路系统至直热模式，开启阀门使旁通管路连通于热水管路和冷水管路之间，并根据检测的热泵机组出水口的出水温度对应调节所述阀门的当前步数。

在其中一个实施例中，还包括以下步骤：

所述控制器还根据检测到的所述热泵机组进水口的进水温度判断进水温度变化趋势并计算得到所述热泵机组的进水温度变化速率，对应调节所述阀门的当前步数。

在其中一个实施例中，当检测所述储水装置的热水出水口未出水时，判断当前是否为第一预设时间段；若是，切换并保持所述热泵热水机水路系统至直热模式；若否，切换并保持所述热泵热水机水路系统至循环加热模式。

本发明热泵热水机水路系统在热水机水系统上通过切换阀旁通管路，使得热泵机组同时拥有直热和循环加热两种加热模式，更好地满足了客户用水的需求。其次，用户使用热水时，热泵机组采用直热式制热模式，使得热泵机组在用户用水的时候能保持不间断的制热，消除了用户用水时热泵机组开启造成储水装置内部冷热混水的负面影响，大大地增加了储水装置的一次性可用水量，而在用户不使用水时，热泵机组采用循环加热模式，不断加热储水装置中的水，使储水装置中大部分水维持在一个较合适的温度值，储存热水，为用户需要大量使用水做好准备。

附图说明

图1为本发明热泵热水机水路系统的结构示意图；

图2为本发明另一实施例中热泵热水机水路系统的结构示意图；

图3为图1所示热泵热水机水路系统的模块示意图；

图4为图1所示热泵热水机水路系统的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1，本发明较佳实施例中，热泵热水机水路系统100具有可相互切换的直热模式和循环加热模式，其包括热泵机组10、储水装置30、水泵50以及切换阀70。热泵机组10与储水装置30连接并相互配合，使储水装置30内冷水经水泵50泵入至热泵机组10中加热后，重新流回至储水装置30中供用户使用。切换阀70设置于热泵机组10和储水装置30之间，以控制热泵热水机水路系统100于直热模式和循环加热模式之间切换。

储水装置30包括热水进水口31、冷水出水口33、热水出水口35以及冷水进水口37。其中，外部冷水通过冷水进水口37存入储水装置30内，并在水泵50的作用下经冷水出水口33通过热泵机组10进水口泵入热泵机组10内加热，加热后的热水经热泵机组10出水口和热水进水口31流至储水装置30内，供用户使用。其中，水泵50在本具体实施例中为独立于热泵机组10外，并设置于热泵机组10进水口和冷水出水口33之间。可以理解地，在其它一些实施例中，水泵50集成设置于热泵机组10内部亦可，在此不作限定。

切换阀70包括进水端71、均与进水端71连通的出水端73和旁通端75以及阀门(图未示)。

其中，进水端71和出水端73依次连接于热泵机组10出水口与热水进水口31之间，并与热泵机组10出水口和热水进水口31连通形成一条热水管路。冷水出水口33与热泵机组10进水口连通形成一条冷水管路。

旁通端75的第一端连接于进水端71和出水端73之间，旁通端75的第二端连接于冷水出水口33和热泵机组10进水口之间并形成一条旁通管路。在本具体实施例中，由于水泵50外置于热泵机组10外，旁通端75的第二端连接于冷水出水口33和水泵50之间。

阀门用于可调节地控制旁通端75的旁通量，以当热泵热水机水路系统100处于不同加热模式时对应连通或断开旁通端75与热水管路和冷水管路之间的连接。

具体地，当热泵热水机水路系统100处于直热模式时，阀门开启旁通端75，旁通管路连通于热水管路和冷水管路之间，由热泵机组10出水口流出的热水于切换阀70处被分为两条水路，其中一条热水路经出水端73流入储水装置30供用户直接使用，另一条热水路经旁通端75重新回到热泵机组10内再次加热。由于采用已加热的热水再次加热，如此提高热泵机组10的出水温度，使由储水装置30热水进水口31进入的水达到较高的水温，热水进入储水装置30内与储水装置30中的温水混合后仍能满足用户的用水温度需求，且不会出现储水装置30内部冷热混水的现象。

当热泵热水机水路系统100处于循环加热模式时，阀门闭合旁通端75，旁通管路被截断，储水装置30中的冷水经水泵50泵入热泵机组10内加热后，由热泵机组10出水口流出并直接经进水端71、出水端73以及热水进水口31全部流入储水装置30内，同时还不断抽取储水装置30底部的冷水进行加热，使储水装置30中大部分水维持在一个较合适的温度值，储存热水，为用户在需要使用大量水时做准备。

请一并参看图2，在其中一个实施例中，切换阀70为连接于热泵机组10与储水装置30之间的三通阀；在另一个实施例中，切换阀70还可为连接于热泵机组10与储水装置30之间的三通管和设置于三通管上的二通阀77。三通管的旁通出口连接于冷水出水口33和热泵机组10进水口之间并形成旁通管路，二通阀77设置于旁通管路上。可以理解地，在其它一些实施例中，切换阀70亦可为其它连接结构，只需保证具有可连通或断开地连接于热水管路和冷水管路之间旁通管路即可，在此均不作限定。

请参看图3，热泵热水机水路系统100包括出水感应器80及控制器81，出水感应器80设置于储水装置30的热水出水口35，用于检测是否出水。控制器81用于在第一预设时间段内切换并保持热泵热水机水路系统100至直热模式，且还用于在与第一预设时间段不同的第二预设时间段内当检测到热水出水口35出水时，控制热泵热水机水路系统100切换至直热模式。其中，第一预设时间段在本具体实施例中为用水高峰期，例如早上8点至10点和/或晚上8点至12点；第二预设时间段为用水高峰期以外的非用水高峰期。如此，当处于用水高峰时间段时，热泵热水机水路系统100将自动切换至直热模式，以供用户使用；而当处于非用水高峰时间段时，热泵热水机水路系统100将自动切换至循环加热模式，以为用户存储大量热水；并同时在检测到热水出水口出水时，由原来的循环加热模式切换至直热模式，以供用户使用。

进一步地，热泵热水机水路系统100包括设置于热泵机组10出水口的第一水温传感器82，第一水温传感器82用于获取热泵机组10出水口的出水温度，控制器81用于在直热模式下当热泵机组10出水口的出水温度低于预设最低出水温度时，根据阀门的预设最低出水温度对应的目标步数与当前步数之间的差值确定阀门的增大步数。控制器81还用于在直热模式下当热泵机组10出水口的出水温度低于预设最高出水温度时，根据阀门的预设最低出水温度对应的目标步数与当前步数之间的差值确定阀门的减小步数，以保证热泵热水机水路系统100最大用水量的同时也保证储水装置30中水维持在一个较合适的温度值。

具体地，控制器81内存储有预设出水温度范围，该预设出水温度范围对应阀门的目标步数。当检测热泵机组10出水口的出水温度处于预设出水温度范围内时，保持阀门步数不变，即阀门的步数不变；当检测热泵机组10出水口的出水温度低于预设出水温度范围的最低值时，计算得到目标步数与当前步数之间的差值，并朝正方向进行一次调节，以增大阀门的当前步数；且还当检测热泵机组10出水口的出水温度高于预设出水温度范围的最高值时，计算得到目标步数与当前步数之间的差值，并朝反方向进行一次调节，以减小阀门的当前步数。

在上述实施例提供的方式中，预设出水温度范围的最高值和最低值可以是一种经验值并在出厂时进行设置，亦可为用户根据自身需要自行设定的值，在此不作限定。另外，目标步数与当前步数之间的差值大于0时，确定阀门朝正方向进行调节；当目标步数与当前步数之间的差值小于0时，确定阀门朝反方向进行调节。

例如，预设出水温度范围为20-26度，对应地，阀门目标步数为5步；第一水温传感器82检测热泵机组10出水口的当前出水温度为16度，对应地，阀门当前步数为2步。此时，控制器81计算得到预设最低出水温度与当前步数之间的差值为3，并将阀门由当前步数2步朝正方向增大3步，使得阀门调节后的步数为5步。同理，例如，当第一水温传感器82检测热泵机组10出水口的当前出水温度为32度，对应地阀门当前步数为8步。此时，控制器81计算得到预设最高出水温度与当前步数之间的差值为-3，并将阀门由当前步数8步朝反方向减小3步，使得阀门调节后的步数为5步。

在其中一个实施例中，热泵热水机水路系统100还包括第二水温传感器83，第二水温传感器83设置于热泵机组10进水口，控制器81根据检测到的热泵机组10进水口的进水温度判断进水温度变化趋势并计算得到热泵机组10的进水温度变化速率，对应调节阀门的步数。如此，通过预先对热泵机组10进水口的进水温度变化趋势进行判断，以在阀门根据热泵机组10出水口的出水温度对应调节后进行补偿和辅助调节，保证热泵机组10出水口的出水温度精确性。

具体地，通过在连续时间内，间隔预定的周期获取第二水温传感器83检测到的热泵机组10进水口的两个温度值，根据两个温度值的差值判断进水温度的变化趋势，并同时将两个温度值带入变化率计算模块，得到热泵机组10进水口的进水温度变化速率，以对应调节阀门的步数。其中，根据热泵机组10的进水温度变化速率对应调节阀门的具体步数，可以根据实际需要进行出厂设置，在此不作限定。

在当前进水温度变化趋势为升高时，由于进水温度升高时出水温度将对应升高，此时控制器81仅根据检测到的热泵机组10出水口的出水温度对阀门进行对应调节，避免因同时根据进水和出水进行两次调节后而出现偏差。在当前进水温度变化趋势为下降时，控制器81根据热泵机组10进水口的进水温度变化速率及当前热泵机组10出水口的出水温度对阀门进行叠加调节。

例如，当检测到热泵机组10出水口的当前出水温度为32度且阀门当前步数为8时，控制器81将阀门由当前步数8步朝反方向减小3步，使得阀门调节后的步数为5，以减小旁通管路的流量，降低进入热泵机组10内再次加热的水的温度。此时，若热泵机组10进水口当前进水温度变化趋势为下降时，控制器81根据当前热泵机组10进水口的进水温度变化速率确定阀门的调节步数为1，且为正方向。至此，阀门的整个调节过程为先减小步数为3，再增大步数为1，即阀门的步数相对于初始步数为减小，使整个热泵热水机水路系统100的出水温度保持稳定。

本发明热泵热水机水路系统100在热水机水系统上通过切换阀70旁通管路，通过控制切换阀70中阀门的步数使得热泵机组10同时拥有直热和循环加热两种加热模式，更好地满足了客户用水的需求。其次，用户使用热水时，热泵机组10采用直热式制热模式，使得热泵机组10在用户用水的时候能保持不间断的制热，消除了用户用水时热泵机组10开启造成储水装置30内部冷热混水的负面影响，大大地增加了储水装置30的一次性可用水量，而在用户不使用水时，热泵机组10采用循环加热模式，不断加热储水装置30中的水，使储水装置30中大部分水维持在一个较合适的温度值，储存热水，为用户需要大量使用水做好准备。另外，通过调节切换阀70中阀门的步数，使得热泵热水机水路系统100在直热和循环加热模式间自由切换，既保证了热泵热水机水路系统100的最大用水量，同时也保证热泵热水机水路系统100在循环升温工况下能维持高能效的运行。

请参看图4，本发明还提供一种热泵热水机水路系统100的控制方法，其包括以下步骤：

s10：检测储水装置30的热水出水口35是否出水，若是，执行步骤s20；若否，继续执行步骤s10。

s20：切换热泵热水机水路系统100至直热模式，此时开启阀门使旁通管路连通于热水管路和冷水管路之间，并根据检测的热泵机组10出水口的出水温度对应调节阀门的步数。具体地，控制器81内存储有预设出水温度范围，当检测热泵机组10出水口的出水温度处于预设出水温度范围内时，保持阀门步数不变；当检测热泵机组10出水口的出水温度低于预设出水温度范围的最低预设出水温度值时，增大阀门的步数；且还当检测热泵机组10出水口的出水温度高于最高预设出水温度值时，减小阀门的步数。

进一步地，热泵热水机水路系统100在执行步骤s20的同时，还包括以下步骤：

s30：在直热模式时，控制器81还根据检测到的热泵机组10进水口的进水温度判断进水温度变化趋势并计算得到热泵机组10的进水温度变化速率，对应调节阀门的步数。具体地，在当前进水温度变化趋势为升高时，控制器81仅根据检测到的热泵机组10出水口的出水温度对阀门进行对应调节，避免因同时根据进水和出水进行两次调节后而出现偏差。在当前进水温度变化趋势为下降时，控制器81根据热泵机组10进水口的进水温度变化速率及当前热泵机组10出水口的出水温度对阀门进行叠加调节。

进一步地，热泵热水机水路系统100的控制方法在步骤s10之前还包括以下步骤：

s40：判断当前是否为第一预设时间段，若是，切换并保持热泵热水机水路系统100至直热模式，此时开启阀门使旁通管路连通于热水管路和冷水管路之间，并根据检测的热泵机组10出水口的出水温度对应调节阀门的步数；若否，切换并保持热泵热水机水路系统100至循环加热模式，以执行步骤s10。具体地，第一预设时间段在本具体实施例中为用水高峰期，例如早上8点至10点和/或晚上8点至12点，此时热泵热水机水路系统100将自动切换至直热模式，以供用户使用。而当处于非用水高峰时间段时，热泵热水机水路系统100将自动切换至循环加热模式，以为用户存储大量热水；并同时执行步骤s10，以在检测到热水出水口出水时，由原来的循环加热模式切换至直热模式，以供用户使用。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。