一种稳定调节水温的装置和方法与流程

本发明涉及热泵领域，尤其是一种稳定调节水温的装置和方法。

背景技术：

以往热泵稳定水温的方法通常是根据进水出温差进行pid调节，从而达到稳定水温的目的，这样方法虽然能满足水温稳定的目的，但是在实际调节中还是会存在以下问题：

现有技术中往往根据出水温差进行pid调节，而由于水箱中的水温检测具有一定时间滞后性，容易导致检测不准确，从而使得pid调节频繁，而且会出现大幅波动，从而影响了出水温度稳定；另外，现有的热泵加热系统同在机组断电时无法启用防冻保护，容易导致管路或者套管冻裂。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种避免温度检测滞后性导致水温波动的稳定调节水温的装置。

为了解决上述技术问题，本发明的另一目的是：提供一种避免温度检测滞后性导致水温波动的稳定调节水温的方法。

本发明所采用的技术方案是：一种稳定调节水温的装置，包括有水箱、循环水泵、步进比例三通调节阀、热泵系统和控制电路，所述水箱出口通过循环水泵连通至热泵系统的入水口，所述热泵系统的出水口连通至步进比例三通调节阀的进水口，所述步进比例三通调节阀的第二出水口通过旁通水路连通至热泵系统的入水口，所述步进比例三通调节阀的第一出水口连通至水箱入口，所述控制电路的输出端与步进比例三通调节阀的控制端连接。

进一步，还包括有电源和设置于连通水箱的管路中的管路水温传感器，所述管路水温传感器与控制电路连接。

本发明所采用的另一技术方案是：一种稳定调节水温的方法，包括有以下步骤：

循环水泵开启前将步进比例三通调节阀调节归零；

开启循环水泵，判断热泵系统中换热器出水温度，若出水温度大于42℃，则启动步进比例三通调节阀调节换热器出水温度在42℃以下，然后关闭步进比例三通调节阀；

开启压缩机，根据热泵系统的实时蒸发温度计算温度差值△t，并根据目标出水温度和温度差值△t计算实际出水温度，由实际出水温度与目标出水温度的比值调节步进比例三通调节阀。

进一步，所述根据热泵系统的实时蒸发温度计算温度差值△t的计算公式为：△t=p/(c•v)，其中c为比热容，v为水速，p为机组能力，根据压缩机能力曲线，所述不同实时蒸发温度对应不同的机组能力值。

进一步，当水位调节过程中热泵系统中换热器出水温度低于40℃时，将步进比例三通调节阀调节归零，按照顺序重新执行上述所有步骤。

进一步，当检测到热泵系统断电时，判断管路水温，若水温低于设定防冻点，则开启步进比例三通调节阀，使管路中的水往外排，直至温度上升到安全设定点，关闭步进比例三通调节阀。

本发明的有益效果是：通过旁通水路对水温进行实时调节，避免了pid调节过程中因水温检测与调节过程之间的滞后性导致水温波动以及频繁调节，从而实现对水温的稳定调节；同时还通过自带电源和对管路温度的检测，保证系统停止工作后对管路的保护，避免冻裂情况发生。

本发明的另一有益效果是：通过旁通水路对水温进行实时调节，根据热泵系统内部的实时蒸发温度计算得到，因此计算结果不会出现时滞，所以计算出实际出水温度再进行调节可保证水温波动小，从而实现稳定调节；同时还通过自带电源和对管路温度的检测，保证系统停止工作后对管路的保护，避免冻裂情况发生。

附图说明

图1为本发明装置的管路结构图；

图2为本发明装置中步进比例三通调节阀的整体示意图；

图3为本发明装置中步进比例三通调节阀的剖面示意图；

图4为本发明方法步骤流程图就；

图5为本发明方法中压缩机能力曲线图。

图中：1、水箱；2、循环水泵；3、步进比例三通调节阀；4、热泵系统；5、旁通水路；6、手柄；7、转轴；8、防水外壳；9、步进电机；10、连轴器；11、阀体；12、进水口；13、第一出水口；14、第二出水口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

参照图1，一种稳定调节水温的装置，包括有水箱1、循环水泵2、步进比例三通调节阀3、热泵系统4和控制电路，所述水箱1出口通过循环水泵2连通至热泵系统4的入水口，所述热泵系统4的出水口连通至步进比例三通调节阀3的进水口，所述步进比例三通调节阀3的第二出水口通过旁通水路5连通至热泵系统4的入水口，所述步进比例三通调节阀3的第一出水口连通至水箱1入口，所述控制电路的输出端与步进比例三通调节阀3的控制端连接。

所述步进比例三通调节阀3的具体结构可参照图2以及图3，在阀体11上设置步进电机9，手柄6与步进电机9的转轴7通过连轴器10连接，通过步进电机9控制第一出水口13与第二出水口14的比例。

进一步作为优选的实施方式，还包括有电源和设置于连通水箱1的管路中的管路水温传感器，所述管路水温传感器与控制电路连接。

所述电源可驱动低功率的步进比例三通调节阀，当检测到系统断电时，判断管路水温，若水温低于设定防冻点，则开启步进比例三通调节阀，使管路中的水往外排，直至温度上升到安全设定点再关闭步进比例三通调节阀。

参照图4，一种稳定调节水温的方法，包括有以下步骤：

循环水泵开启前将步进比例三通调节阀调节归零；例如在水泵开启前1分钟进行归零操作，水泵开启后水流不通过旁通管路。

开启循环水泵，判断热泵系统中换热器出水温度，若出水温度大于42℃，则启动步进比例三通调节阀调节换热器出水温度在42℃以下，然后关闭步进比例三通调节阀；调节换热器出水温度在42℃以下可避免压缩机开启时跳高压，使过载保护器断开,导致设备停止运行。

开启压缩机，根据热泵系统的实时蒸发温度计算温度差值△t，并根据目标出水温度和温度差值△t计算实际出水温度，由实际出水温度与目标出水温度的比值调节步进比例三通调节阀；即当实际出水温度小于目标出水温度时，开大步进比例三通调节阀，增大旁通水路5的旁通量，当实际出水温度大于目标出水温度，关小步进比例三通调节阀，减小旁通量。因为温度差值△t根据热泵系统内部的实时蒸发温度计算得到，因此计算结果不会出现时滞，所以计算出实际出水温度再进行调节可保证水温波动小，从而实现稳定调节。

进一步作为优选的实施方式，所述根据热泵系统的实时蒸发温度计算温度差值△t的计算公式为：△t=p/(c•v)，其中c为比热容，v为水速，p为机组能力，根据压缩机能力曲线，所述不同实时蒸发温度对应不同的机组能力值，具体的压缩机能力曲线可参照图5。

进一步作为优选的实施方式，当水位调节过程中热泵系统中换热器出水温度低于40℃时，将步进比例三通调节阀调节归零，按照顺序重新执行上述所有步骤。

进一步作为优选的实施方式，当检测到热泵系统断电时，判断管路水温，若水温低于设定防冻点，则开启步进比例三通调节阀，使管路中的水往外排，直至温度上升到安全设定点，关闭步进比例三通调节阀。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变换或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。