一种均匀水温的热泵热水器及其控温方法与流程

[0001]
本发明属于热水器领域，尤其是涉及一种均匀水温的热泵热水器及其控温方法。


背景技术：

[0002]
目前市场上的热泵热水器为了解决盘管长期浸于水中所导致的腐蚀及结垢问题，采用水箱内胆外缠绕盘管的方法，为了保证在相同制热量下获得与盘管置于水箱内的机组同样的能效，大部分热泵热水器的盘管缠绕面积基本上都超过了内胆表面积的一半，同时为了进一步提升换热效果，还采用高温高压冷媒上进下出的方式。
[0003]
由于缠绕面积超过内胆表面积一半以及高温高压冷媒上进下出的方式，导致热泵机组加热水箱内的水时，水箱上部的水温高于水箱下部的水温。盘管缠绕面积占内胆表面积一半左右的，水箱上部的水温比水箱下部的水温高5℃。盘管缠绕面积占内胆表面积3/4左右的，水箱上部的水温比水箱下部的水温高8℃。
[0004]
由于水温分层严重，将对用户使用造成以下后果：1）用户用水时水温逐步下降，造成人体不适，不能满足用户需求。2）以上部水温与用户设定水温的差值进行启停控制，那么会导致符合用户设定温度的水容量减小，不能满足用户的需求；3)以中下部水温与用户设定水温的差值进行控制，那么会导致出水口的水温高于用户设定值，造成能源浪费，不符合国家节能要求。


技术实现要素：

[0005]
为了解决现有热泵热水器水箱内水温分布不均的问题，本发明的目的之一在于提供一种均匀水温的热泵热水器；目的之二在于提供一种均匀水温的热泵热水器的控温方法。
[0006]
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：一种均匀水温的热泵热水器，包括水箱内胆及热泵机组，所述水箱内胆上部设有出水管，下部设有进水管，所述热泵机组包含依次连通并构成冷媒环路的蒸发器、压缩机、换热盘管和节流装置，所述换热盘管盘设于所述水箱内胆外周，还包括水泵、温度检测组件、控制器，所述水泵分别通过水泵进水管与水箱内胆下部连通；通过水泵出水管与水箱内胆上部连通，所述温度检测组件安装于水箱内胆内部用以分别检测上层、中层及下层的储水温度，所述控制器分别与热泵机组、温度检测组件及水泵电性连通。
[0007]
进一步地，所述温度检测组件包含靠近出水管装设的第一温度传感器；靠近进水管装设的第三温度传感器及装设于水箱内胆中部的第二温度传感器。
[0008]
进一步地，所述进水管上布设水流开关，所述水流开关与所述控制器电性接通。
[0009]
进一步地，所述蒸发器、压缩机与节流装置安装于所述水箱内胆顶部，所述压缩机与换热盘管顶部入口连通；所述节流装置与所述换热盘管底部出口连通。
[0010]
一种如上所述热泵热水器的控温方法，所述控温方法包含首次加热完成后，根据温度检测组件检测到上层第一温度传感器测定水温t1，中层第二温度传感器测定水温t2，
及下层第三温度传感器测定水温t3的不同情况及进水管侧的水流开关启闭状态进行的如下控制步骤：s1，当ts-t2＞
△
t时，则控制热泵机组启动制热水，所述ts为预设目标温度、所述
△
t为启停温差；s2，当检测到水流开关处于开启状态，若满足条件t1≥ts且t2≥ts，则控制热泵机组停止制热水，反之，继续制热水；s3，当检测到水流开关处于关闭状态，若满足条件t1≥ts，则控制水泵启动循环水；s4，所述水泵运行过程中，若检测到水流开关开启，则控制水泵停止循环水，并按照步骤s2进行制热水控制；s5，所述水泵运行过程中，且水流开关始终处于关闭状态，则满足条件t1+t3=2ts时，控制热泵机组断电停止制热水，以及满足条件t1=t3时，控制水泵断电停止循环水。
[0011]
进一步地，所述热泵热水器首次加热时的控温方法包含如下步骤：控制热泵机组及所述水泵启动，同时进行制热水与循环水控制过程；若满足条件t1+t3=2ts，则控制热泵机组停止制热水；若满足条件t1=t3，则控制水泵断电停止循环水。
[0012]
本发明采用上述技术方案，至少具有如下的有益效果：1）通过温度检测组件分别测定水箱内胆上层、中层及下层的储水温度，可以准确监测水箱内胆中水温的分布情况；2）控制器通过获取的水箱内胆中水温分布数值的不同情况，分别控制热泵机组与水泵的启停，达到均匀水温且节能减耗的目的；3）通过进水管侧装设的水流开关的启闭状态，判断用户的用水情况，既避免了用户用水状态时，进行水箱内胆内水循环导致的出水温度不符合用户需求的情况；又避免了用户获取热水温度低于预设温度造成的使用不适，以及持续制热水导致的多余能耗。实现用户用水状态时能够获取持续稳定的满足用水温度的热水。
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热泵热水器的结构示意图；图2为本发明实施例所述的热泵热水器的控制图。
具体实施方式
[0015]
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。
[0016]
需要说明的是，本文中的术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”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。
[0017]
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。
[0018]
请参阅图1至图2，一种均匀水温的热泵热水器，包括水箱、热泵机组、水泵11、温度检测组件及控制器20，所述水箱内置水箱内胆2，所述水箱内胆2为竖立状态，且上部开设出水口并连接有出水管8，下部开设进水口并连接有进水管15。所述热泵机组包含依次连通并构成冷媒环路的蒸发器5、压缩机3、换热盘管1和节流装置4，对应蒸发器5位置还配置有风机6，所述换热盘管1盘设于所述水箱内胆2外周，且覆盖多半水箱内胆2的外表面。所述水泵11位于所述水箱内胆2的侧边，并通过水泵进水管12与水箱内胆2下部连通，及通过水泵出水管9与水箱内胆2上部连通。所述温度检测组件安装于水箱内胆2内部，包含靠近出水管8装设的第一温度传感器7；靠近进水管15装设的第三温度传感器13及装设于水箱内胆2中部的第二温度传感器10。所述控制器20分别与热泵机组、温度检测组件及水泵11电性连通。用以分别控制热泵机组及水泵11的启停，实现均匀水温的目的。
[0019]
具体的，所述蒸发器5、压缩机3与节流装置4安装于所述水箱内胆2顶部，所述压缩机3与换热盘管1顶部入口连通；所述节流装置4与所述换热盘管1底部出口连通。优选的，所述蒸发器5为翅片式蒸发器，所述冷媒经蒸发器5吸收所述风机6侧空气中的低品位热能，再经所述压缩机3压缩制热后，通过换热盘管1将热量传递至水箱内胆2中的储水，后经所述节流装置4节流降压后流回至所述蒸发器5形成完整的冷媒环路。所述冷媒于所述换热盘管1中采用上进下出的方式，可以有效提高冷媒的换热效率。
[0020]
需要说明的是，所述温度检测组件用以分别检测上层、中层及下层的储水温度，分别获取的温度值可以为单一温度传感器测定水温，也可以是多个温度传感器测定水温的平均值。所述换热盘管1还可以配置为并联设置的多组，只需满足覆盖所述水箱内胆2多半外表面即可。优选的，所述换热盘管1的顶底侧距离对应进出水管的距离基本相等。在另一优选实施方式中，所述换热盘管1的整体高度与进出水管间的距离大致相同。
[0021]
所述进水管15上布设水流开关14，所述水流开关14与所述控制器20电性接通。用以检测用户用水情况，实现用户用水状态时能够获取持续稳定的满足用水温度的热水。
[0022]
一种均匀水温的热泵热水器控温方法，包括如上所述的均匀水温的热泵热水器，根据温度检测组件测定的不同水温以及用户用水情况，具体控温方法为：s0，获取第一温度传感器7测定水温t1，第二温度传感器10测定水温t2，及第三温度传感器13测定水温t3；s1，根据获取的第二温度传感器10测定水温t2与预设目标水温ts计算温度调控误差，当所述温度调控误差大于启停温差δt时，控制热泵机组启动制热水；s2，当检测到水流开关14处于开启状态时，若满足条件t1≥ts且t2≥ts，则控制热泵机组停止制热水，反之，继续制热水；s3，当检测到水流开关14处于关闭状态时，若满足条件t1≥ts，则控制水泵启动循环水；s4，水泵运行过程中，若检测到水流开关开启，则控制水泵停止循环水，并按照步骤s2进行制热水控制；s5，水泵运行过程中，且水流开关始终处于关闭状态，则满足条件t1+t3=2ts时，控制热泵机组断电停止制热水，以及满足条件t1=t3时，控制水泵断电停止循环水。
[0023]
需要说明的是，所述控制器控制热泵机组的启停具体体现在控制压缩机、风机、节流装置的启闭。所述预设目标温度ts及启停温差δt经用户于触摸屏201上设置，所述触摸
屏201与控制器20电性连通，所述第一温度传感器7测定水温t1，第二温度传感器10测定水温t2，及第三温度传感器13测定水温t3均于所述触摸屏201上显示数值。
[0024]
需要说明的是，上述步骤编号仅用于方便描述控温过程，并不能限定控温步骤的前后逻辑顺序，因此不能理解为对本发明的限制。
[0025]
为了进一步明确控温方法步骤，现结合以下热泵热水器控温方法的一具体案例进行详细说明：预设目标温度ts=50℃，启停温差
△
t=5℃。
[0026]
首次上电开机，通过控制器20控制热泵机组及所述水泵11启动同时进行制热水与循环水控制步骤，此时水箱内胆中的储水换热升温，直至第一温度传感器7测定水温t1与第三温度传感器13测定水温t3之和达到100℃时，控制热泵机组断电停止制热水，以及直至满足条件t1=t3时，控制水泵11断电停止循环水，至此，水箱内胆2中水温加热完成，且水温均匀。
[0027]
首次加热完成后，若检测到水流开关14处于开启状态（用户处于用水状态），比较t1与t2同预设目标温度50℃间的大小，随着用户用水时长的增加，当t2值低于50℃时，控制热泵机组启动制热水，直至满足条件t1≥50℃且t2≥50℃时，控制热泵机组断电，起到维持用户用水温度于设定目标温度之上，使之持续稳定输出，同时实现节能减耗的目标。当且仅当检测到水流开关14处于关闭状态时（用户未在用水状态），若满足条件t1≥50℃，则控制水泵11启动循环水，直至满足条件t1=t3时，控制水泵11断电停止循环水。如若于水泵11循环水过程中检测到水流开关14开启（用户开始用水），则需立即控制水泵11断电停止循环水，避免了用户用水状态时进行水循环，导致出水管温度不符合使用要求的情况。当检测到水流开关14处于关闭状态时（用户未在用水状态），根据获取的第二温度传感器10测定水温t2与预设目标水温50℃计算温度调控误差，当所述温度调控误差大于启停温差5℃时，控制热泵机组再次启动制热水，直至第一温度传感器7测定水温t1与第三温度传感器13测定水温t3之和达到100℃时，控制热泵机组断电停止制热水。当且仅当检测到水流开关14处于关闭状态时（用户未在用水状态），同时热泵机组与水泵11均处于断电状态，则水箱内胆2中的水温处于均衡状态，且等于预设目标50℃。根据用户使用情况，上述控制过程可循环执行。
[0028]
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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