一种储水型热泵热水器防冻控制方法与流程

[0001]
本发明涉及热泵热水器技术领域，具体涉及一种储水型热泵热水器防冻控制方法。


背景技术：

[0002]
现有热泵热水器，在寒冷的冬季，当热水器机组停止运转后，水泵循环换热模块中的载热介质存在温度降低进而将管路及水侧换热器冻坏的可能，给机组的安全稳定运行造成隐患。


技术实现要素：

[0003]
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种储水型热泵热水器防冻控制方法，用于在机组通电，且压缩机未开启运转时，通过储水箱中的储存热量加热载热介质；亦或是在机组断电时，将载热介质排出，防止冻结情况发生对系统产生破坏。
[0004]
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
[0005]
一种储水型热泵热水器防冻控制方法，该热水器包括热泵加热模块和水泵循环换热模块，所述热泵加热模块具有依次连通形成冷媒回路的压缩机、中部换热器冷媒流路、节流机构及风侧换热器，以及靠近风侧换热器布设的风机；所述水泵循环换热模块具有依次连通形成载热介质回路的水泵、中部换热器载热介质流路以及设置于储水箱内的水侧换热器，所述储水箱内设有用于检测水温的第一温度传感器；所述载热介质回路上设有第二温度传感器和载热介质排出口，靠近载热介质排出口串联布设有机械控制阀门和电动控制阀门；所述控制方法包括如下步骤：对机组断电与否进行判断；并且当判断结果为机组断电时，控制电动控制阀门开启，所述机械控制阀门配置为当所述载热介质温度降至防冻安全温度时自动开启将载热介质经载热介质排出口排出；当判断结果为机组通电时，控制电动控制阀门关闭；在机组通电后，当第二温度传感器测定温度t2相比于载热介质冻结温度t
冻
未超出相应于防冻安全温差α的阈值时，控制水泵开启，通过水泵循环换热模块实现热能由储水箱内储水至载热介质的传递过程；当第一温度传感器测定温度t1未超出目标水温t
目
相应于预设热水温差β的阈值时，控制压缩机与风机开启，通过热泵加热模块进行制热水循环过程的同时加热载热介质。
[0006]
进一步地，所述的通过水泵循环换热模块实现热能由储水箱内储水至载热介质的传递过程的还包括步骤：统计水泵防冻运转时间t；对比防冻运转时间t与预定防冻运转时间δ；并且当防冻运转时间t超出预定防冻运转时间δ时，控制机组停止运行。
[0007]
进一步地，所述的在机组通电后，首先执行如下步骤：依据所述水泵运转状态判断水泵循环换热模块中载热介质是否存在缺失情况；若判断载热介质缺失，则控制水泵循环换热模块自动补充载热介质或者提醒维护人员添加载热介质。
[0008]
进一步地，所述的通过热泵加热模块进行制热水循环过程的同时加热载热介质包括如下步骤：判断第一温度传感器测定温度t1是否达到目标水温t
目
；并且当判断结果为是
时，控制机组停止运行；在机组停止运行后，判断第一温度传感器测定温度t1是否未超出目标水温t
目
相应于预设热水温差β的阈值；并且当判断结果为是时，重复制热水循环过程。
[0009]
进一步地，所述的对机组断电与否进行判断的步骤可设置于防冻结运转的起始或者所述制热水循环过程中。
[0010]
进一步地，所述机械控制阀门的控制部位采用双金属控制片，所述双金属控制片于防冻安全温度下发生机械形变，所述防冻安全温度为载热介质冻结温度t
冻
与防冻安全温差α之和。
[0011]
一种储水型热泵热水器，该热水器包括热泵加热模块、水泵循环换热模块及控制器，所述热泵加热模块具有依次连通形成冷媒回路的压缩机、中部换热器冷媒流路、节流机构及风侧换热器，以及靠近风侧换热器布设的风机；所述水泵循环换热模块具有依次连通形成载热介质回路的水泵、中部换热器载热介质流路以及设置于储水箱内的水侧换热器，所述储水箱内设有用于检测水温的第一温度传感器；所述载热介质回路上设有第二温度传感器和载热介质排出口，靠近载热介质排出口串联布设有机械控制阀门和电动控制阀门，所述控制器用于执行上述控制方法。
[0012]
本发明采用上述技术方案，至少具有如下的有益效果：通过载热介质回路上靠近载热介质排出口串联的机械控制阀门与电动控制阀门，实现如下控制：当热水器机组处于断电状态时，开启电动控制阀门，且配置所述机械控制阀门为依据载热介质冻结温度自行控制启闭，即当水泵循环换热模块中的载热介质存在冻结可能时，机械控制阀门自动开启将载热介质排出，防止系统冻裂；当水泵循环换热模块中的载热介质存在无冻结可能时，机械控制阀门保持关闭不排出载热介质，使得机组兼具可靠性的同时增加了维护的便利性；当热水器机组处于上电状态，且压缩机未开启运转时，通过第二温度传感器测定温度监测到载热介质存有冻结可能时，控制水泵开启，通过水泵循环换热模块实现热能由储水箱内储水至载热介质的传递过程；并且当储水箱的储水温度不足以加热载热介质时，控制压缩机与风机开启，通过热泵加热模块进行制热水循环过程的同时加热载热介质，防止载热介质回路冻裂，毁损机组。
附图说明
[0013]
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0014]
图1为本发明实施例所述的储水型热泵热水器的结构示意图；
[0015]
图2为本发明实施例所述的储水型热泵热水器防冻控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0016]
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0017]
需要说明的，本文中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特
征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0018]
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。
[0019]
请参阅图1，为储水型热泵热水器的结构示意图，所述热泵热水器包括热泵加热模块1、水泵循环换热模块3及控制器4，所述热泵加热模块1具有依次连通形成冷媒回路的压缩机11、中部换热器冷媒流路、节流机构14及风侧换热器13，以及靠近风侧换热器13布设的风机15；所述水泵循环换热模块3具有依次连通形成载热介质回路的水泵23、中部换热器载热介质流路以及设置于储水箱31内的水侧换热器32，所述储水箱31内设有用于检测水温的第一温度传感器；所述载热介质回路上设有第二温度传感器21和载热介质排出口，靠近载热介质排出口串联布设有机械控制阀门24和电动控制阀门25，其中，所述控制器4用于执行下述储水型热泵热水器防冻控制方法。
[0020]
考虑到机组100停止运转后，载热介质会出现冷热分层，冷的在下部，热的在上部，优选的，所述第二温度传感器21设置于所述中部换热器22的入口侧。
[0021]
需要说明的，所述电动控制阀门25与机械控制阀门24既可布设于所述中部换热器22的入口侧，又可布设于中部换热器22的出口侧；且二者的相对位置，既可将机械控制阀门24布置在靠近载热介质排出口位置，又可将电动控制阀门25布置在靠近载热介质排出口位置，仅需满足串联布置既可。
[0022]
显而易见的，所述载热介质为水或者其它能够载热的液态物质。
[0023]
请参阅图2，为储水型热泵热水器防冻控制方法的流程示意图，所述控制方法包括如下具体步骤：
[0024]
步骤s0：防冻结运转开启；用户可自行选择是否进入防冻结运转模式；
[0025]
步骤s1：对机组100断电与否进行判断；并且
[0026]
当判断结果为机组100断电时，进入步骤s13，控制电动控制阀门25开启，所述机械控制阀门24配置为当所述载热介质温度降至防冻安全温度时自动开启，优选的，所述机械控制阀门24的控制部位采用双金属控制片，所述双金属控制片于防冻安全温度下发生明显机械形变，所述防冻安全温度为载热介质冻结温度t
冻
与防冻安全温差α之和。所述载热介质经外部寒冷环境降温至所述防冻安全温度时，所述机械控制阀门24在载热介质自身热量影响下自动开启，将载热介质经载热介质排出口排出，防止冻结情况发生而产生机组破坏现象；
[0027]
当判断结果为机组100通电时，进入步骤s2，控制电动控制阀门25关闭；
[0028]
作为优选的，在机组100通电后，执行步骤s3：依据所述水泵23运转状态判断水泵循环换热模块3中载热介质是否存在缺失情况，此处可通过检测水泵23的运转功率、电流参数进行判断；若判断水泵运转状态异常，则进入步骤s14：系统自动添加载热介质或者通过声音、文字等提示信息将需要添加载热介质的信息提供给维护人员；若判断水泵23运转状态正常，则进入制热水循环过程；
[0029]
所述制热水循环过程，具体包含如下步骤：
[0030]
步骤s4：通过控制压缩机11、风机15及水泵23开启使得机组100运转；
[0031]
在执行步骤s4后，进入步骤s5，所述步骤s5重复执行s1的判断过程，并且当判断结果为机组100通电时，进入步骤s6；
[0032]
步骤s6：判断第一温度传感器测定温度t1是否达到目标水温t
目
；并且当判断结果为是时，进入步骤s7：控制压缩机11、风机15及水泵23关闭，机组100停止运行；
[0033]
在机组100停止运行后，进入步骤s8：判断第一温度传感器测定温度t1是否未超出目标水温t
目
相应于预设热水温差β的阈值；并且当判断结果为是时，重复步骤s4至步骤s8，直至判断结果为否时，退出制热水循环过程，进入步骤s9；
[0034]
步骤s9：判断第二温度传感器21测定温度t2是否未超出载热介质冻结温度t
冻
相应于防冻安全温差α的阈值，并且当判断结果为是时，进入步骤s10；当判断结果为否时，进入步骤s7；
[0035]
步骤s10：控制压缩机11、风机15关闭，水泵(23)开启，同时统计水泵23防冻运转时间t；然后进入步骤s11；
[0036]
步骤s11：判断第一温度传感器测定温度t1是否未超出目标水温t
目
相应于预设热水温差β的阈值；并且当判断结果为是时，进入所述制热水循环过程；当判断结果为否时，进入步骤s12；
[0037]
步骤s12：对比防冻运转时间t与预定防冻运转时间δ；并且当防冻运转时间t超出预定防冻运转时间δ时，返回至步骤s7。
[0038]
在一具体实施例中，设定防冻安全温差α为2℃；预设热水温差β为5℃；预定防冻运转时间δ为3min；目标水温为50℃；载热介质冻结温度t
冻
为0℃
[0039]
当退出制热水循环过程后，若第二温度传感器21测定温度t2小于等于载热介质冻结温度t
冻
与防冻安全温差α之和，即2℃时，控制压缩机11、风机15关闭，水泵23开启，通过水泵循环换热模块3实现热能由储水箱31内储水至载热介质的传递过程，同时统计水泵23防冻运转时间t；当防冻运转时间t超出3min时，控制水泵23关闭；在统计水泵23防冻运转时间t内，若第一温度传感器测定温度t1小于等于目标水温t
目
与预设热水温差β的差值，即45℃时，返回至制热水循环过程，通过热泵加热模块进行制热水循环过程的同时加热载热介质。
[0040]
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，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

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