一种适用于变频热泵热水器的变频水泵控制方法与流程

本发明涉及空调系统的技术领域，尤其是指一种适用于变频热泵热水器的变频水泵控制方法。

背景技术：

目前市场上很多带有变频功能的热泵热水器基本匹配只能手动调节的水泵，并且因为外观原因通常这些水泵安装于室外机或者室内机中，一次调整之后很难再次根据热泵的能力做出相应的调整。并且，水流量参数在热泵的运行中是一个极其重要的参数，调整不当在热泵的运行中容易出现以下问题：

1）在热泵运行制冷模式时，热泵的水流量过少容易造成结冰，堵塞甚至冻坏换热器的后果；

2）热泵的水流量过大则热泵的进出水温差变小。在同样的出水温度下，进出水温差变小会导致冷媒和水的平均热交换温差减小，使热泵的能效更差。

因此，在变频热泵热水器上应用变频水泵，可以根据热泵热水器负荷特性，自动对管路水流量进行调节，提高热泵热水器的能效，降低管路的噪音。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于变频热泵热水器的变频水泵控制方法。

为了实现上述的目的，本发明所提供的一种适用于变频热泵热水器的变频水泵控制方法，包括水侧换热器以及与水侧换热器和采暖末端连通的变频水泵，预先将变频水泵按输出能力递增分为若干级能力档位，其中，每一级能力档位对应设有升档温度值和降挡温度值，控制方法具体包括有以下步骤：

在热泵热水器稳定运行期间启用动态监测模式，在动态监测模式下，实时监测水侧换热器处的进水温度t1、出水温度t2及水流量q，其中，仅当实时监测的水流量q大于预定的最小水流量qmin时，方计算确定进水温度t1与出水温度t2之间的温差绝对值|δt|，从而将实时计算确定的温差绝对值|δt|与变频水泵当前所处能力档位的升档温度值ta和降挡温度值tb作比对判断，随后基于判断结果相应地调整变频水泵的能力档位。

根据权利要求1所述的一种适用于变频热泵热水器的变频水泵控制方法，其特征在于：在热泵热水器稳定运行期间，若监测到水流量q小于或等于最小水流量qmin时，则退出动态监测模式，随后令变频水泵以当前能力档位为基础，上调一级能力档位并限制能力档位下调。

进一步，在热泵热水器稳定运行期间，一旦温差绝对值|δt|大于或等于预定的最大温差值|δt|max时，则退出动态监测模式，随后令变频水泵以当前能力档位为基础，上调一级能力档位并限制能力档位下调。

进一步，在变频水泵上调一级能力档位后，在预定的监测时间段t4内持续监测水流量q，其中，若再次出现水流量q小于或等于最小水流量qmin时，则将变频水泵的档位恢复至默认档位，并按以默认能力档位持续运行预定的重置时间段t5后再重新启用动态监测模式。

进一步，在变频水泵上调一级能力档位后，在预定的监测时间段t4内持续监测的进水温度t1和出水温度t2，并实时计算温差绝对值|δt|，其中，若再次出现温差绝对值|δt|大于或等于最大温差值|δt|max时，则将变频水泵的档位恢复至默认档位，并按以默认能力档位持续运行预定的重置时间段t5后再重新启用动态监测模式。

进一步，在热泵热水器刚启动时，变频水泵先以默认能力档位运行预定的初始时间段t1后，对水流量q以及压缩机的压机频率f进行监测判断，其中，当水流量q大于预定的最小水流量qmin且压机频率f大于或等于预定的默认频率，方认定此时的热泵热水器处于稳定运行，随后启动动态监测模式。

进一步，在动态监测模式下，当温差绝对值|δt|大于变频水泵当前所处能力档位的升档温度值ta时，则变频水泵以当前能力档位为基础上调一级能力档位，并以上调后的能力档位持续运行预定的调整时间段t2后，再次根据实时监测的进水温度t1和出水温度t2，重新计算确定新的温差绝对值|δt|，随后将新的温差绝对值|δt|与上调后的能力档位相对应的升档温度值ta作比对判断，其中，新的温差绝对值|δt|依旧大于相对应的升档温度值ta时，则继续上调一级能力档位，如此循环重复，直至温差绝对值|δt|不大于对应的升档温度值ta或变频水泵达到最大能力档位后，则不再上调变频水泵的能力档位。

进一步，在动态监测模式下，当温差绝对值|δt|小于变频水泵当前所处能力档位的降挡温度值tb时，则变频水泵以当前能力档位为基础下调一级能力档位，并以下调后的能力档位持续运行预定的调整时间段t2后，再次根据实时监测的进水温度t1和出水温度t2，重新计算确定新的温差绝对值|δt|，随后将新的温差绝对值|δt|与下调后的能力档位相对应的降挡温度值tb作比对判断，其中，新的温差绝对值|δt|依旧大于相对应的降挡温度值tb时，则继续下调一级能力档位，如此循环重复，直至温差绝对值|δt|不小于对应的降挡温度值tb或变频水泵达到最小能力档位后，则不再下调变频水泵的能力档位。

进一步，在动态监测模式下，当温差绝对值|δt|介于变频水泵当前所处能力档位的升档温度值ta和降挡温度值tb之间时，则变频水平保持当前能力档位持续运行。

进一步，各级能力档位均对应设定有一压机频率，其中，在变频水泵调整能力档位后，压缩机相应地调整至与当前能力档位所对应的压机频率。

本发明采用上述的方案，其有益效果在于：（1）提高热泵热水器的能效，充分发挥热泵热水器的能力；（2）降低因水流量过大管路的噪音，提高舒适性；（3）可以进一步降低水泵所需能耗；（4）确保热泵热水器可靠运行。

附图说明

图1为实施例的温差绝对值的判断示意图。

图2为实施例的热泵热水器的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面参照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方式。但是，本发明可以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。

参见附图1所示，在本实施例中，一种适用于变频热泵热水器，包括有室外换热器1、水侧换热器2、压缩机3、变频水泵4、流量计5、出水感温探头6和进水感温探头7，其中，水侧换热器2的冷媒流路与室外换热器1和压缩机3相连通，水侧换热器2的水利流路与变频水泵4和采暖末端相连通，出水感温探头6和进水感温探头7分别位于水侧换热器2的出水口和进水口，流量计5位于水侧换热器2出水口至采暖末端之间。

在本实施例中，进水感温探头7用于实时监测得到水侧换热器2的进水温度t1；出水感温探头6用于实时监测得到水侧换热器2的出水温度t2；流量计5用于实时监测得到水流量q。

结合上述的变频热泵热水器以对变频水泵的控制方法作出解释说明。

参见附图2所示，本实施例的一种适用于变频热泵热水器的变频水泵控制方法，根据实际的热泵热水器类型以将变频水泵按输出能力递增分为若干级能力档位，其中，第n档为最高档，变频水泵的输出能力最好；第1档为最低档，变频水泵的输出能力最次。每挡能力档位均预先定义有升档温度值ta和降挡温度值tb，其中，升档温度值ta大于降挡温度值tb。

在热泵热水器刚启动时，各项元件处于初始状态，因此，此时的变频水泵先以默认能力档位运行预定的初始时间段t1后，对水流量q以及压缩机的压机频率f进行监测判断，其中，当水流量q大于预定的最小水流量qmin（q＞qmin）且压机频率f大于或等于预定的默认频率（f≥默认频率），方认定此时的热泵热水器处于稳定运行状态，随后启动动态监测模式。反之，当水流量q小于或等于预定的最小水流量qmin（q≤qmin）且压机频率f小于预定的默认频率（f＜默认频率），则认定此时的热泵热水器处于不稳定运行状态，从而令热泵热水器在持续运行一段初始时间段t1后，再次对水流量q以及压缩机的压机频率f进行监测判断，若依旧处于不稳定运行状态，则意味着热泵热水器出现故障，随后按照预定的故障处理程序发出警报信息或终止运行，此故障处理程序可根据实际热泵热水器类型进行适应性设定，此处不作限定。

在热泵热水器稳定运行期间启用动态监测模式，在动态监测模式下，实时监测水侧换热器2的进水温度t1、出水温度t2及水流量q，其中，仅当实时监测的水流量q大于预定的最小水流量qmin时（q＞qmin），方计算确定进水温度t1与出水温度t2之间的温差绝对值|δt|，从而将实时计算确定的温差绝对值|δt|与变频水泵当前所处能力档位的升档温度值ta和降挡温度值tb作比对判断，即，在热泵热水器运行期间，根据水流量q来检测判断是否处于稳定运行状态，仅在热泵热水器稳定运行状态下对变频水泵的输出能力进行调整。因此，在动态监测模式下，基于进水温度t1与出水温度t2之间的温差绝对值|δt|（即，|δt|=|t1-t2|），与变频水泵当前所处能力档位的升档温度值ta和降挡温度值tb作比对判断，从而基于判断结果相应地调整变频水泵的能力档位，为了便于理解，以下对判断结果的三种情况分别进行解释说明。

情况一：当温差绝对值|δt|大于变频水泵当前所处能力档位的升档温度值ta时，即，|δt|＞当前的升档温度值ta，则表示末端设备的需求量增加导致变频水泵此时的输出能力不足以及引起水流量q减小了，需要增大变频水泵的输出能力，因此，变频水泵以当前能力档位为基础上调一级能力档位，并以上调后的能力档位持续运行预定的调整时间段t2，确保热泵热水器获得足够时间进行调整过渡，便于准确获取后续的各项检测参数。

另外，热泵热水器在运行调整时间段t2后，再次根据实时监测的进水温度t1和出水温度t2，重新计算确定新的温差绝对值|δt|，随后将新的温差绝对值|δt|与上调后的能力档位相对应的升档温度值ta作比对判断，其中，若新的温差绝对值|δt|依旧大于相对应的升档温度值ta时则继续上调一级能力档位，如此循环重复，直至温差绝对值|δt|不大于对应的升档温度值ta（即，|δt|≤升档温度值ta）或变频水泵达到最大能力档位后，则不再上调变频水泵的能力档位。

情况二：当温差绝对值|δt|小于变频水泵当前所处能力档位的降挡温度值tb时，即，|δt|＜当前的升档温度值ta，则表示末端设备的需求量减小导致变频水泵此时的输出能力过剩以及引起水流量q增大了，需要减小变频水泵的输出能力，因此，变频水泵以当前能力档位为基础下调一级能力档位，并以下调后的能力档位持续运行预定的调整时间段t2，确保热泵热水器获得足够时间进行调整过渡，便于准确获取后续的各项检测参数。

另外，热泵热水器在运行调整时间段t2后，再次根据实时监测的进水温度t1和出水温度t2，重新计算确定新的温差绝对值|δt|，随后将新的温差绝对值|δt|与下调后的能力档位相对应的降挡温度值tb作比对判断，其中，若新的温差绝对值|δt|依旧大于相对应的降挡温度值tb时，则继续下调一级能力档位，如此循环重复，直至温差绝对值|δt|不小于对应的降挡温度值tb（|δt|≥升档温度值tb）或变频水泵达到最小能力档位后，则不再下调变频水泵的能力档位。

情况三：在动态监测模式下，当温差绝对值|δt|介于变频水泵当前所处能力档位的升档温度值ta和降挡温度值tb之间时，即，当前的升档温度值tb≤|δt|≤当前的升档温度值ta，则表示此时的末端设备的需求量与变频水泵此时的输出能力相对应，无需对变频水泵的输出能力进行调节，因此，变频水平保持当前能力档位持续运行。

通过上述所列举的三种情况，以便于根据温差绝对值|δt|与当前能力档位的升档温度值ta和降挡温度值tb进行比对判断，从而实现对变频水泵的能力档位进行动态调节，在满足末端设备的需求量前提下，自动选用最节能的输出方式。

在本实施例中，在启用动态监测模式期间，若监测到水流量q小于或等于最小水流量qmin时（q≤qmin），此时表示变频水泵在当前能力档位下的出水量不足，需要提高输出能力，因此，热泵热水器则退出动态监测模式，随后令变频水泵以当前能力档位为基础，上调一级能力档位并限制能力档位下调。另外，在变频水泵上调一级能力档位后，在预定的监测时间段t4内持续监测水流量q，其中，若再次出现水流量q小于或等于最小水流量qmin时（q≤qmin），则将变频水泵的档位恢复至默认档位，并按以默认能力档位持续运行预定的重置时间段t5后再重新启用动态监测模式，通过这样的方式，相当于对变频水泵的输出能力进行重置，随后由默认档位重新进行调整。

在本实施例中，各级能力档位均对应设定有一压机频率，其中，在变频水泵调整能力档位后，压缩机相应地调整至与当前能力档位所对应的压机频率，通过这样的方式，可有效地避免压缩机的输出能力过剩或不足的情况，并且压缩机压机频率与变频水泵的能力档位之间呈正比关系进行同步调整。

另外，为了进一步保证热泵热水器的稳定运行，设定一个最大温差值|δt|max以供实时计算确定的温差绝对值|δt|进行比对判断，即，在热泵热水器稳定运行期间，一旦温差绝对值|δt|大于或等于预定的最大温差值|δt|max时（|δt|≥|δt|max），则退出动态监测模式，随后令变频水泵以当前能力档位为基础，上调一级能力档位并限制能力档位下调，通过这样的方式，解决了在末端设备需求量超过当前档位的能力需求时，而未及时比对判断温差绝对值|δt|与升档温度值ta之间关系而对变频水泵进行调整，以实现强制上调变频水泵的输出档位。另外，在变频水泵上调一级能力档位后，在预定的监测时间段t4内持续监测的进水温度t1和出水温度t2，并实时计算温差绝对值|δt|，其中，若再次出现温差绝对值|δt|大于或等于最大温差值|δt|max时，则将变频水泵的档位恢复至默认档位，并按以默认能力档位持续运行预定的重置时间段t5后再重新启用动态监测模式。通过这样的方式，相当于对变频水泵的输出能力进行重置，随后由默认档位重新进行调整。

综上所述，通过在热泵热水器稳定运行期间，监测是否出现q≤qmin或|δt|≥|δt|max的情况，从而能够及时对变频水泵的输出档位进行调节，确保了热泵热水器的运行稳定可靠。

进一步，为了便于理解，上述的控制方法具体包括有以下步骤：

s1.在热泵热水器刚启动时，变频水泵先以默认能力档位运行预定的第一时间段t1，随后对水侧换热器2的进水温度t1、出水温度t2及水流量q作实时监测；

s2.实时判断水流量q是否大于预定的最小水流量qmin，其中，仅当水流量q大于最小水流量qmin时，才计算确认进水温度t1与出水温度t2之间的温度差的绝对值|δt|；

s3.根据变频水泵当前所处能力档位对应的升档温度值和降挡温度值与当前的温度差的绝对值|δt|进行比较判断，从而相应地对变频水泵作上调或下调能力档位。

以上所述之实施例仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改均为本发明的等效实施例。故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之思路所做的等同等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。