一种热泵热水机的变频控制方法以及变频热水机系统与流程

1.本发明属于热泵热水机技术领域，具体涉及一种热泵热水机的变频控制方法以及变频热水机系统。


背景技术：

2.近年来，市场对商用热水产品节能的要求愈发强烈，伴随着热泵技术的逐渐成熟，热泵热水机作为一种高效节能环保的设备，近年来在国内外获得了日益广泛的应用。随着变频技术的发展，变频热泵热水机已崭露头角；商用热水产品已逐步从使用定频压缩机转向变频压缩机，变频压缩机整体使用效果好，低温制热时压缩机高频运行保证机组能力衰减小，高温制热时压缩机低频运行保证机组高能效，耗电低。
3.现有的热泵热水机虽采用了变频控制逻辑，但目的大多都是快速制热水，压缩机高频运行，达不到节能效果；另外，除了第一次制热是将水箱中的水从低温加热到目标温度(一般为15～55℃)，从第二次加热开始，都是水箱内水温低于设定水温差之后即开机加热(一般为45～55℃)，目前的逻辑均没有针对性控制优化，导致同样无法达到节能效果。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供了一种热泵热水机的变频控制方法以及变频热水机系统；保证机组按需输出，既能满足用水量大的用户快速制热的需求，又能满足用水量小的用户节能的需求。
5.为达上述目的，本发明的主要技术解决手段是一种热泵热水机的变频控制方法，其特征在于，包括以下步骤：热泵主机得电，满足机组开机条件后开机，检测水箱设定温度tset和热泵主机的水箱温度tsx,并计算得出两者差值
△
t；根据水箱设定温度tset与水箱温度tsx的差值和预先设定温差值t
sdwc
比较形成不同触发条件，并对压缩机的频率进行控制。
6.在一些实例中，所述在满足开机条件后需要判断其是否为初次加热，若为初次加热，机组的运行频率fn基于标准制热频率调节控制；并检测到
△
t≤0时，并保持5s后，机组到温停机，并记录第一次到温压缩机频率fn-1；热泵机组首次加热，压缩机根据环境温度+水箱温度tsx的不同，设定不同的运行频率，具体查表所得。
7.在一些实例中，所述若判定为不是初次加热，当再次检查到
△
t＞设定温差t，并保持5s后，记录水箱的实际保温时间s
bw
；并通过实际保温时间s
bw
与标准保温时间s0作差后，其差值落入于不同的常数区间，不同常数区间对应不同的压缩机运行频率fn，其中所述常数区间由两个临界值为a、b形成；其中，从第二次加热开始，压缩机根据用户实际用水情况来设定不同的运行频率，具体为用户用水量大时压缩机高频运行，用水量小时压缩机低频运行。
8.在一些实例中，其具体的压缩机频率控制为：
9.若检测sbw-s0≥a，表示用水量比目标用水量小，则fn＝fn-1-k1*(sbw-s0)；
10.若检测a＞sbw-s0≥b，表示用水量适中，则fn＝fn-1；
11.若检测sbw-s0＜b，表示用水量比标准用水量大，则fn＝fn-1+k2*(s0-sbw)。
12.在一些实例中，所述机组开机条件为首次检测到
△
t＞设定温差t并保持5s。
13.在一些实例中，所述水箱标准保温时间常数s0＝60；系数常数k1＝0.2,k2＝0.1；常数a＝10，b＝-10。
14.在一些实例中，预先设定温差值t
sdwc
的范围在于2℃至10摄氏度之间，优选为5℃。
15.在一些实例中，若所述机组可运行频率大于小于或等于所述机组最高运行频率，则将所述机组运行最大频率赋值于机组运行频率；若所述机组可运行频率小于或等于所述机组最低运行频率，则将所述机组运行最小频率赋值于机组运行频率；压缩机通过修改后的机组运行频率进行。
16.在一些实例中，机组最高运行频率fmin＝35；所述机组最低运行频率fmax＝70。
17.还提供了一种变频热水机系统，所述变频热水机系统采用了所述的变频控制方法。
18.本发明由于采用了以上的技术方案，以实现以下效果：
19.热泵机组首次加热，压缩机根据环境温度+水箱温度tsx的不同，设定不同的运行频率，具体查表所得；从第二次加热开始，压缩机根据用户实际用水情况来设定不同的运行频率，具体为用户用水量大时压缩机高频运行，用水量小时压缩机低频运行。
附图说明
20.图1是本发明一实施例的结构示意图。
具体实施方式
21.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
22.本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“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是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
23.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
24.实施例一：
25.参考本发明说明书附图之图1所示，根据本发明一优选实施的一种热泵热水机的变频控制方法；热泵主机得电，满足机组开机条件后开机，检测水箱设定温度tset和热泵主机的水箱温度tsx,并计算得出两者差值
△
t；根据水箱设定温度tset与水箱温度tsx的差值和预先设定温差值t
sdwc
比较形成不同触发条件，并对压缩机的频率进行控制；其中，所述开
机条件为首次检测到
△
t＞设定温差t并保持5s；本技术方案的创新点在于水箱设定温度tset与水箱温度tsx的差值和预先设定温差值t
sdwc
比较形成不同触发条件，以精确控制压缩机运行频率，既能满足用水量大的用户快速制热的需求，又能满足用水量小的用户节能的需求；其中预先设定温差值t
sdwc
优选为5℃，但其范围可以在2℃至10℃之间调节。
26.具体而言，在满足开机条件后需要判断其是否为初次加热，因此本技术方案具体创新点在于进行两次加热检测，通过分别判断首次加热和非首次加热来设置不同运行频率，热泵机组首次加热，压缩机根据环境温度+水箱温度tsx的不同，设定不同的运行频率，具体查表所得；从第二次加热开始，压缩机根据用户实际用水情况来设定不同的运行频率，具体为用户用水量大时压缩机高频运行，用水量小时压缩机低频运。
27.具体地，若为初次加热，机组的运行频率fn基于标准制热频率调节控制；并检测到
△
t≤0时，并保持5s后，机组到温停机，并记录第一次到温压缩机频率fn-1；
28.而标准制热频率基于下表所示，单位(hz)：
[0029][0030][0031]
上表中频率根据室外负荷来拟定，环境温度高时，机组从空气中吸热量多，压缩机需要热量小，此时低频运行可保证机组的高能效，节能省电；环境温度低时，从空气中吸热量变少，压缩机需要制热量增多，此时需要高频运行以保证用户使用需求。
[0032]
若判定为不是初次加热，当再次检查到
△
t＞设定温差t，并保持5s后，记录水箱的实际保温时间s
bw
；并通过实际保温时间s
bw
与标准保温时间s0作差后，其差值落入于不同的常数区间，不同常数区间对应不同的压缩机运行频率fn，其中所述常数区间由两个临界值为a、b形成，在本实施例中，标准保温时间s0＝60，a＝10、b＝-10；而fn通过不同公式来赋予其数值；具体如下：
[0033]
若检测s
bw-s0≥a，表示用水量比目标用水量小，则fn＝fn-1-k1*(s
bw-s0)；
[0034]
若检测a＞s
bw-s0≥b，表示用水量适中，则fn＝fn-1；
[0035]
若检测s
bw-s0＜b，表示用水量比标准用水量大，则fn＝fn-1+k2*(s0-s
bw
)。
[0036]
其中，上述实际保温时间s
bw
与标准保温时间s0相比较，可以反应用户用水量的大小，若实际保温时间s
bw
＞标准保温时间s0，则认为用户用水量小，下次制热则将压缩机频率调低，达到节能效果；若实际保温时间s
bw
＜标准保温时间s0，则认为用户用水量大，下次制热则将压缩机频率调高，满足用户使用需求。
[0037]
当上述经过计算得到一fn值，再将该fn值进行修改，修改过程为所述机组可运行频率fn大于或等于所述机组最高运行频率fmax，则将所述机组最高运行频率fmax赋值于机组运行频率fn；若所述机组可运行频率fn小于或等于所述机组最低运行频率fmin，则将所述机组最低运行频率fmin赋值于机组运行频率fn；压缩机通过修改后的机组运行频率fn进行；其中在本实施例中，机组最高运行频率fmin＝35；所述机组最低运行频率fmax＝70；将
机组运行频率fn控制在机组最高运行频率fmax和机组最低运行频率fmin之间，避免出现超范围运行。
[0038]
以下一具体的例子：
[0039]
设定初次开机环境温度20℃，水箱设定温度t水箱设定为50℃，水箱实际温度t水箱为20℃，t设定温差为5℃；频率限值常数fmin＝35，fmax＝70；系数常数k1＝0.2，k2＝0.1；水箱标准保温时间常数s0＝60，常数a＝10，b＝-10。
[0040]
1、机组上电，
△
t＝t
sdwc-t
sx
＝50℃-20℃＝30℃＞t设定温差，机组开机，压缩机按照表格频率运行，第一次到温停机时压缩机频率fn-1＝50；当再次检测到
△
t＞t设定温差并保持5s后，水箱保温时间s保温＝42(此时用水量大)，满足s保温-s0＝42-60＝-18＜b(-10)，机组开机，压缩机频率按照公式fn＝fn-1+k2*(s0-s保温)＝50+0.1(60-42)＝52(计算结果进1取整)；因为52满足在fmin(35)和fmax(70)之间，所以压缩机频率按照52hz运行，当机组再次到温停机时，记录fn-1＝52；当再次检测到
△
t＞t设定温差并保持5s后，水箱保温时间s保温＝65(此时用水量适中)，满足a(10)＞s保温-s0＝65-60＝5≥b(-10)，机组开机，压缩机频率按照公式fn＝fn-1＝52；因为52满足在fmin(35)和fmax(70)之间，所以压缩机频率按照52hz运行，过一段时间后，机组再次到温停机时，记录fn-1＝52，如此不停循环，直到用户关机位置。
[0041]
实施例二：
[0042]
提供了一种变频热水机系统，本变频热水机系统采用了实施例一阐述的热泵热水机的变频控制方法。
[0043]
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。
[0044]
本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。