双热源热水器及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种双热源热水器，包括热泵系统和水侧系统，所述热泵系统包括电机和风机、热泵加热子系统、卸压子系统以及除霜子系统；所述水侧系统包含电加热系统，所述电加热系统包含MCU以及分别与MCU电连接的进水温度传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、端子台以及可控硅组件，所述热泵加热子系统、卸压子系统、除霜子系统分别对应地通过工作第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀与MCU电连接，所述MCU用于根据进水温度信号、热泵出水温度信号、总出水温度信号及水流量信号控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀的通断以及通过可控硅组件控制发热体组件的功率输出。本发明还公开了一种双热源热水器控制方法。
【专利说明】双热源热水器及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热水器领域，尤其涉及一种双热源热水器及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 传统的空气源热泵热水器一般由主机部分和水箱部分组成，对于家用型水箱来 说，容量一般在150L到320L，体积庞大，安装时需占据很大的空间，即使有的水箱使用支架 安装于墙外，由于水箱本身加水的重量很重，此类安装方式具有一定的危险性；另外，水箱 内胆本身所采用的材料及工艺，不管是不锈钢的还是搪瓷的内胆，总是难以避免的会出现 漏水，且在水质较差地区，水箱内部的换热管容易被腐蚀并穿孔，导致冷媒泄漏；进一步地， 由于储水式热泵的特性，将水温升至较高温度所耗的时间较长，不能满足即时用水的需求， 并且到用水后期，水温波动较大，影响使用的舒适性；在用水时一般都需要混水，水箱里面 的热水使用率不高，在保温过程中水温不可避免的出现下降，增加能耗。传统带水箱的机组 长期在高冷凝温度和高冷凝压力下运行，对压缩机的寿命也是一个很大的考验。
【发明内容】
[0003] 本发明主要解决的技术问题是提供带有大功率的双热源、能够恒温出水的热水器 及其控制方法，一方面能提高用水的舒适度，另一方面通过智能控制保证用电安全。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
[0005] 提供一种双热源热水器，包括热泵系统和水侧系统，所述热泵系统包括电机和风 机、热泵加热子系统、卸压子系统以及除霜子系统；所述水侧系统由依次相连的进水接头、 进水温度传感器、水流开关、板式换热器、水流量计、水流量调节阀、电加热系统、以及出水 接头组成，其中，所述电加热系统包括依次相连的发热体组件出水管、发热体组件以及发热 体组件进水管，所述发热体组件出水管与出水接头相连通，所述发热体组件进水管与所述 水流量调节阀相连；该电加热系统还包括MCU以及分别与MCU电连接的第一温度传感器、第 二温度传感器、端子台以及可控硅组件，可控娃组件与所述发热体组件电连接，第一温度传 感器用于检测发热体组件出水管的总出水温度并将总出水温度信号发送至MCU，第二温度 传感器用于检测发热体组件进水管的热泵出水温度并将热泵出水温度信号发送至MCU，所 述进水温度传感器、水流量计以及水流量调节阀分别与MCU电连接，所述进水温度传感器 用于检测进水温度并将进水温度信号发送至MCU，所述水流量计用于检测水流量并将水流 量信号发送至MCU;所述热泵加热子系统、卸压子系统、除霜子系统分别对应地通过第一电 磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀与MCU电连接，所述MCU用于根据进水温度信号、热泵出水温 度信号、总出水温度信号及水流量信号控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀的通断以 及通过可控硅组件控制发热体组件的功率输出。
[0006] 其中，所述MCU用于根据进水温度信号判断进水温度是否低于启动温度，根据热 泵出水温度信号判断热泵出水温度是否达到设定温度，以及根据总出水温度信号判断总出 水温度是否达到设定温度；所述MCU还用于当判定进水温度低于启动温度时，接通第一电 磁阀启动热泵加热子系统；当判定进水温度未低于启动温度时，切断第一电磁阀关闭热泵 加热子系统；当判定总出水温度达到设定温度时，通过可控硅组件控制发热体组件不输出； 当判定总出水温度未达到设定温度时，根据总出水温度通过可控硅组件控制发热体组件输 出相应的电加热功率以及控制水流量调节阀的调节幅度以使总出水温度达到设定温度。
[0007] 其中，当判定进水温度低于启动温度、总出水温度未达到设定温度且热泵出水温 度未达到设定温度时，通过可控硅组件控制发热体组件输出数值低于发热体全功率的70% 的电加热功率以及控制水流量调节阀调节幅度以使总出水温度达到设定温度。
[0008] 其中，所述MCU还用于判断总出水温度是否高于最大设定温度，并当判定进水温 度低于启动温度且总出水温度高于最大设定温度时接通第二电磁阀开启卸压子系统。
[0009] 其中，所述热泵加热子系统是由压缩机、所述第一电磁阀、所述板式换热器、过滤 器、膨胀阀、蒸发器、气液分离器以及所述压缩机顺次连接组成的闭环系统，所述热泵加热 子系统用于对通过板式换热器的水进行加热；所述卸压子系统是由所述压缩机、所述第二 电磁阀、卸压冷凝器、卸压毛细管、所述蒸发器、所述气液分离器以及所述压缩机顺次连接 组成的闭环系统；所述除霜子系统是由所述压缩机、所述第三电磁阀、除霜毛细管、蒸发器、 气液分离器以及压缩机顺次连接组成的闭环系统。
[0010] 其中，所述热泵系统和水侧系统集成于箱体内。
[0011] 本发明采用的另一技术方案是：
[0012] 提供一种双热源热水器控制方法，运行于所述的双热源热水器中，包括
[0013] MCU根据进水温度信号判断进水温度是否低于启动温度，根据热泵出水温度信号 判断热泵出水温度是否达到设定温度，以及根据总出水温度信号判断总出水温度是否达到 设定温度；当判定进水温度低于启动温度时，MCU启动热泵加热子系统；当判定进水温度未 低于启动温度时，MCU关闭热泵加热子系统；当判定总出水温度达到设定温度时，MCU通过 可控硅组件控制发热体组件不输出；当判定总出水温度未达到设定温度时，MCU根据总出 水温度通过可控硅组件控制发热体组件输出相应的电加热功率以及控制水流量调节阀的 调节幅度以使总出水温度达到设定温度。
[0014] 其中，所述一种双热源热水器控制方法，还包括：当判定进水温度低于启动温度、 总出水温度未达到设定温度且热泵出水温度未达到设定温度时，MCU通过可控硅组件控制 发热体组件输出数值低于发热体全功率的70%的电加热功率，以及MCU控制水流量调节阀 的调节幅度以使总出水温度达到设定温度。
[0015] 其中，所述一种双热源热水器控制方法，还包括：MCU判断总出水温度是否高于最 大设定温度；当判定总出水温度高于最大设定温度时MCU开启卸压子系统。
[0016] 本发明的有益效果是：1、采用无水箱化设计，节省安装空间，安装方便和使用安 全；2、实现空气能热泵与大功率电加热的灵活切换，能够扬长避短，避免机组在使用时超出 电线的负载；3、减少了使用连接管的环节，极大的降低了冷媒泄漏的机率；4、可做到即开 即用，省去等待热水的时间，保证恒温出水和用水的可持续性，提高用水的舒适性，机组在 此用水情况下能效更高，有利于热泵机组安全稳定的运行，从而保障机组的使用寿命；5、通 过使用卸压冷凝器，避免总出水温度过高的同时还可以降低机组的运行负荷，大大降低了 机组能耗，符合国家节能减排的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是本发明一实施方式中双热源热水器的结构示意图；
[0018] 图2是本发明一实施方式中电加热系统的结构示意图。
[0019] 主要元件符号说明：
[0020] 1、压缩机；2、第一电磁阀；3、板式换热器；4、水流量调节阀；
[0021] 6、电加热系统；8、出水接头；9、进水接头；10、水流开关；11、过滤器；
[0022] 12、膨胀阀；13、第三电磁阀；14、除霜毛细管；15、第二电磁阀；
[0023] 16、卸压毛细管；17、风机；18、电机；19、蒸发器；20、卸压冷凝器；
[0024] 21、气液分离器；22、水流量计；61、发热体组件出水管；
[0025] 62、发热体组件；63、第一温度传感器；64、箱体；65、第二温度传感器；
[0026] 66、端子台；67、可控硅组件；68、发热体组件进水管。
【具体实施方式】
[0027] 为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式 并配合附图详予说明。
[0028] 请参阅图1，是本发明一实施方式中一种双热源热水器的结构示意图。该双热源热 水器包括热泵系统和水侧系统，集成于箱体64内。所述热泵系统包括电机18和风机17、热 泵加热子系统、卸压子系统以及除霜子系统。
[0029] 所述热泵加热子系统是由压缩机1、第一电磁阀2、板式换热器3、过滤器11、膨胀 阀12、蒸发器19、气液分离器21以及压缩机1顺次连接组成的闭环系统，所述热泵加热子 系统用于对通过板式换热器3的水进行加热。所述卸压子系统是由压缩机1、第二电磁阀 15、卸压冷凝器20、卸压毛细管16、蒸发器19、气液分离器21以及压缩机1顺次连接组成的 闭环系统。所述除霜子系统是由压缩机1、第三电磁阀13、除霜毛细管14、蒸发器19、气液 分离器21以及压缩机1顺次连接组成的闭环系统。所述热泵系统运行时，电机18和风机 17根据需求开启或关闭。
[0030] 所述水侧系统由依次相连的进水接头9、进水温度传感器（图未示)、水流开关10、 板式换热器3、水流量计22、水流量调节阀4、电加热系统6、以及出水接头8组成。请参阅 图2,是本发明一实施方式中电加热系统的结构示意图。该电加热系统6包括依次相连的发 热体组件出水管61、发热体组件62以及发热体组件进水管68,所述发热体组件出水管61 与出水接头8相连通，所述发热体组件进水管68与所述水流量调节阀4相连。
[0031] 该电加热系统6还包括MCU (图未示）以及分别与MCU电连接的第一温度传感器 63、第二温度传感器65、端子台66以及可控硅组件67,可控硅组件67与所述发热体组件62 电连接，第一温度传感器63用于检测发热体组件出水管61的总出水温度并将总出水温度 信号发送至MCU，第二温度传感器65用于检测发热体组件进水管68的热泵出水温度并将热 泵出水温度信号发送至MCU。所述压缩机1及电机18、风机17、水流量计22、进水温度传感 器以及水流量调节阀4分别与MCU电连接，所述水流量计22用于检测水流量并将水流量信 号发送至MCU。所述热泵加热子系统、卸压子系统、除霜子系统分别对应地通过工作第一电 磁阀2、第二电磁阀15、第三电磁阀13与MCU电连接，所述MCU用于根据进水温度信号、热 泵出水温度信号、总出水温度信号及水流量信号控制第一电磁阀2、第二电磁阀15、第三电 磁阀13的通断以及通过可控硅组件控制发热体组件的功率输出。
[0032] 具体地，所述MCU用于根据进水温度信号判断进水温度是否低于启动温度，根据 热泵出水温度信号判断热泵出水温度是否达到设定温度以及根据总出水温度信号判断总 出水温度是否达到设定温度。以及是否高于最大设定温度；所述MCU还用于当判定进水温 度低于启动温度时，接通第一电磁阀2并开启热泵加热子系统，即启动压缩机1、风机17以 及电机18等热泵加热子系统部件，具体地，在本实施方式中，所述MCU用于当判定进水温度 低于启动温度且压缩机1处于停机保护期间未上电工作时，即压缩机关机后1?5分钟内 不能再启动期间，通过可控硅组件控制发热体组件可以在全动率的〇?100%之间输出电加 热功率，当压缩机1解除停机保护并启动，通过可控硅组件控制发热体组件可以在全动率 的0?70%之间输出电加热功率。
[0033] 所述MCU还用于当判定进水温度未低于启动温度时，关闭压缩机1、风机17以及 电机18,切断第一电磁阀2并关闭热泵加热子系统；所述MCU还用于当判定总出水温度达 到设定温度时，通过可控硅组件67控制发热体组件62不输出；所述MCU还用于当判定总出 水温度未达到设定温度时，根据总出水温度通过可控硅组件67控制发热体组件62输出相 应的电加热功率以及控制水流量调节阀4的调节幅度以使总出水温度达到设定温度；所述 MCU还用于当判定进水温度低于启动温度、总出水温度未达到设定温度且热泵出水温度未 达到设定温度时，通过可控硅组件67控制发热体组件62输出数值低于发热体全功率的70% 的电加热功率，同时所述MCU还用于控制水流量调节阀4的调节幅度以使总出水温度达到 设定温度；保证电线的负荷不至于超过其所能承受的负载。所述MCU还用于当判定总出水 温度高于最大设定温度时接通第二电磁阀15开启卸压子系统；所述MCU还用于当判定进水 温度高于启动温度且总出水温度未达到设定温度时，通过可控硅组件67控制发热体组件 62可以在全动率的0?100%之间输出电加热功率，以使总出水温度达到设定温度；
[0034] 本发明一实施方式中一种双热源热水器控制方法运行于上述双热源热水器中，该 方法包括如下步骤：
[0035] 步骤S101、MCU根据进水温度信号判断进水温度是否低于启动温度；
[0036] 步骤S102、MCU根据热泵出水温度信号判断热泵出水温度是否达到设定温度；
[0037] 步骤S103、MCU根据总出水温度信号判断总出水温度是否达到设定温度；
[0038] 步骤S104、当判定进水温度未低于启动温度时，MCU关闭压缩机、风机17以及电机 18从而关闭热泵加热子系统；
[0039] 步骤S105、当判定总出水温度达到设定温度时，MCU通过可控硅组件67控制发热 体组件62不输出；
[0040] 步骤S106、当判定进水温度低于启动温度时，MCU启动压缩机、风机17以及电机18 从而开启热泵加热子系统；具体地，在本实施方式中，当判定进水温度低于启动温度且压缩 机处于停机保护期间时，MCU通过可控硅组件67控制发热体组件62输出发热体全功率0? 100%的电加热功率，当压缩机解除停机保护时，MCU通过可控硅组件67控制发热体组件62 输出发热体全功率〇?70%的电加热功率。
[0041] 步骤S107、当判定总出水温度未达到设定温度时，MCU根据总出水温度通过可控 硅组件67控制发热体组件62输出相应的电加热功率以及控制水流量调节阀4的调节幅度 以使总出水温度达到设定温度；
[0042] 步骤S108、当判定进水温度低于启动温度、热泵出水温度未达到设定温度且总出 水温度未达到设定温度时，MCU通过可控硅组件67控制发热体组件62输出数值低于发热 体全功率的70%的电加热功率，保证电线的负荷不至于超过其所能承受的负载，同时MCU控 制水流量调节阀4的调节幅度以使总出水温度达到设定温度；
[0043] 步骤S109、当判定进水温度高于启动温度，且总出水温度未达到设定温度时，MCU 通过可控硅组件67控制发热体组件62输出发热体全功率0?100%的电加热功率。
[0044] 其中，所述双热源热水器控制方法还包括步骤：
[0045] MCU判断总出水温度是否高于最大设定温度；
[0046] 当判定总出水温度高于最大设定温度时MCU开启卸压子系统。
[0047] 本发明的有益效果是：1、采用无水箱化设计，节省安装空间，安装方便和使用安 全；2、实现空气能热泵与大功率电加热的灵活切换，能够扬长避短，避免机组在使用时超出 电线的负载；3、减少了使用连接管的环节，极大的降低了冷媒泄漏的机率；4、可做到即开 即用，省去等待热水的时间，保证恒温出水和用水的可持续性，提高用水的舒适性，机组在 此用水情况下能效更高，有利于热泵机组安全稳定的运行，从而保障机组的使用寿命；5、通 过使用卸压冷凝器，避免总出水温度过高的同时还可以降低机组的运行负荷，大大降低了 机组能耗，符合国家节能减排的要求。
[〇〇48] 以上所述仅为本发明的实施例，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. 一种双热源热水器，其特征在于：包括热泵系统和水侧系统，所述热泵系统包括电 机和风机、热泵加热子系统、卸压子系统以及除霜子系统；所述水侧系统由依次相连的进水 接头、进水温度传感器、水流开关、板式换热器、水流量计、水流量调节阀、电加热系统、以及 出水接头组成，其中，所述电加热系统包括依次相连的发热体组件出水管、发热体组件以及 发热体组件进水管，所述发热体组件出水管与出水接头相连通，所述发热体组件进水管与 所述水流量调节阀相连； 所述电加热系统还包括MCU以及分别与MCU电连接的第一温度传感器、第二温度传感 器、端子台以及可控硅组件，可控硅组件与所述发热体组件电连接，第一温度传感器用于检 测发热体组件出水管的总出水温度并将总出水温度信号发送至MCU，第二温度传感器用于 检测发热体组件进水管的热泵出水温度并将热泵出水温度信号发送至MCU，所述进水温度 传感器、水流量计以及水流量调节阀分别与MCU电连接，所述进水温度传感器用于检测进 水温度并将进水温度信号发送至MCU，所述水流量计用于检测水流量并将水流量信号发送 至 MCU ; 所述热泵加热子系统、卸压子系统、除霜子系统分别对应地通过工作第一电磁阀、第二 电磁阀、第三电磁阀与MCU电连接，所述MCU用于根据进水温度信号、热泵出水温度信号、总 出水温度信号及水流量信号控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀的通断以及通过可 控硅组件控制发热体组件的功率输出。
2. 根据权利要求1所述的双热源热水器，其特征在于： 所述MCU用于根据进水温度信号判断进水温度是否低于启动温度，根据热泵出水温度 信号判断热泵出水温度是否达到设定温度，以及根据总出水温度信号判断总出水温度是否 达到设定温度，所述启动温度低于设定温度； 所述MCU还用于当判定进水温度低于启动温度时，接通第一电磁阀并开启热泵加热子 系统；当判定进水温度未低于启动温度时，切断第一电磁阀并关闭热泵加热子系统；当判 定总出水温度达到设定温度时，通过可控硅组件控制发热体组件不输出；当判定总出水温 度未达到设定温度时，根据总出水温度通过可控硅组件控制发热体组件输出相应的电加热 功率以及控制水流量调节阀的调节幅度以使总出水温度达到设定温度。
3. 根据权利要求2所述的双热源热水器，其特征在于： 所述MCU还用于当判定进水温度低于启动温度、热泵出水温度未达到设定温度且总出 水温度未达到设定温度时，通过可控硅组件控制发热体组件输出数值低于发热体全功率的 70%的电加热功率以及控制水流量调节阀调节幅度以使总出水温度达到设定温度。
4. 根据权利要求2所述的双热源热水器，其特征在于： 所述MCU还用于判断总出水温度是否高于最大设定温度，并当判定总出水温度高于最 大设定温度时接通第二电磁阀并开启卸压子系统。
5. 根据权利要求1所述的双热源热水器，其特征在于： 所述热泵加热子系统是由压缩机、所述第一电磁阀、所述板式换热器、过滤器、膨胀阀、 蒸发器、气液分离器以及所述压缩机顺次连接组成的闭环系统，所述热泵加热子系统用于 对通过板式换热器的水进行加热； 所述卸压子系统是由所述压缩机、所述第二电磁阀、卸压冷凝器、卸压毛细管、所述蒸 发器、所述气液分离器以及所述压缩机顺次连接组成的闭环系统； 所述除霜子系统是由所述压缩机、所述第三电磁阀、除霜毛细管、蒸发器、气液分离器 以及压缩机顺次连接组成的闭环系统。
6. 根据权利要求1所述的双热源热水器，其特征在于：热泵系统和水侧系统集成于一 箱体内。
7. -种双热源热水器控制方法，运行于权利要求1-6任意一项所述的双热源热水器 中，其特征在于，包括 ： MCU根据总出水温度信号判断进水温度是否低于启动温度，根据总出水温度信号判断 总出水温度是否达到设定温度，以及根据热泵出水温度信号判断热泵出水温度是否达到设 定温度； 当判定进水温度低于启动温度时，MCU开启热泵加热子系统； 当判定进水温度未低于启动温度时，MCU关闭热泵加热子系统； 当判定总出水温度达到设定温度时，MCU通过可控硅组件控制发热体组件不输出； 当判定总出水温度未达到设定温度时，MCU根据进总出水温度通过可控硅组件控制发 热体组件输出相应的电加热功率以及控制水流量调节阀的调节幅度以使总出水温度达到 设定温度。
8. 根据权利要求7所述一种双热源热水器控制方法，其特征在于，还包括： 当判定进水温度低于启动温度、总出水温度未达到设定温度且热泵出水温度未达到设 定温度时，MCU通过可控硅组件控制发热体组件输出数值低于发热体全功率的70%的电加 热功率，以及MCU控制水流量调节阀的调节幅度以使总出水温度达到设定温度。
9. 根据权利要求7所述一种双热源热水器控制方法，，其特征在于，还包括： MCU判断总出水温度是否高于最大设定温度； 当判定总出水温度高于最大设定温度时MCU开启卸压子系统。
【文档编号】F24H4/02GK104101088SQ201310116290
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月3日 优先权日:2013年4月3日
【发明者】陈建亮 申请人:福州斯狄渢电热水器有限公司