一种速热式热泵热水器系统技术方案

本发明专利技术涉及一种速热式热泵热水器系统，属于热水器技术领域。该系统包括热泵主机、水箱、控制单元；水箱装有上、下换热器，并分别设置有上、下温度传感器和出水温度传感器；热泵主机的冷媒出管通过三通阀分别与上、下换热器的进管连通；上、下温度传感器和出水温度传感器的信号输出端分别与控制单元智能器件的信号输入端连接，智能器件的相应控制输出端分别接三通阀和热泵主机的受控端。本发明专利技术可以在需要节能为主时，按用户选择的半胆加热以最节能的方式工作，而在用户选择全胆加热后，识别用户实际需要确定是否对水箱及时补热，并进而以尽可能合理的高效节能方式控制不同的换热器工作，从而适应各种因素变化，充分发挥热泵的优势。

A fast heat pump water heater system

The invention relates to a quick heating type heat pump water heater system, which belongs to the technical field of water heaters. The system includes the main engine of the heat pump, the water tank and the control unit, the water tank is equipped with the upper and lower heat exchangers, and the upper and lower temperature sensors and the water temperature sensors are set respectively. The cooling medium of the heat pump is connected with the inlet of the upper and lower heat exchangers through the three valve, and the letter of the upper and lower temperature sensors and the water temperature sensor. The output terminal of the signal is connected with the signal input of the intelligent device of the control unit respectively. The corresponding control output end of the intelligent device is connected with the controlled end of the three valve and the main engine of the heat pump. The invention can work in the most energy saving way when the semi gallbladder is selected by the user, and after the user chooses the whole gallbladder to heat, the user can identify whether the user actually needs to fix the heat of the water tank in time, and then control the different heat exchanger with the most reasonable and efficient energy saving way, so as to adapt to various kinds of heat exchangers. Factors change, give full play to the advantages of the heat pump.

【技术实现步骤摘要】
一种速热式热泵热水器系统
本专利技术涉及一种热泵热水器系统，尤其是一种速热式热泵热水器系统，属于热水器

技术介绍
储水式热泵热水器具有节能环保、水温舒适等优势，因此日渐推广。此类热水系统包含主机和水箱两部分，主机从室外环境吸收热量，水箱将主机所吸收的热量释放至水中，从而加热水箱中的水供用户使用。据了解，现有家用热泵热水器的水箱容量一般为150L，配备热泵制热量约为3kW，当一箱水用完之后，大约需2h才能将整箱水加热完成再次使用（冬季水温15℃，温升至45℃），等待时间较长。并且，现有常规储水式热泵机组换热器基本为从上至下一体式加热，加热效率和主机功耗会随着水箱水温的升高而逐渐降低。实测表明，热泵水箱45℃→50℃比20℃→25℃的加热时间长约40%，主机能耗升高约30%，整机能效降低约50%，因此在水箱高温段不能持续发挥热泵高效节能的优势。为解决再加热等待时间长的问题，申请号为CN201120330412的中国专利申请公开了一种速热式热泵热水器，通过水箱内设置上、下换热盘管和外接两个电磁阀，正常工作时冷媒通过下盘管换热加热水箱，速热时冷媒先通过上盘管、再通过下盘管。理论分析和试验表明，由于此方案速热时上、下盘管串联分散加热整个水箱，速热效果并不明显，并且由于两种下盘管换热和上、下盘管串联换热时的盘管换热面积变化较大，热泵系统无法保持在理想工况下运行，反而容易引起系统的不稳定。申请号为201320263130.5的中国专利申请公开了一种速热式热泵热水器，通过在热泵热水器内设置两个电加热器，结合通过热泵微通道换热器换热，预热内胆中的水，同时启动电加热管，实现快速出热水。由于此方案以电热为主、热泵为辅，因此不能充分发挥热泵的节能优势。尤其实际上，除了希望热水器高效、节能之外，诸如不同季节、不同时段等因素影响着用户对于热水器的具体使用需求，例如日常间断用水希望热水器快速提供热水，洗浴时希望热水器较长时间提供稳定温度的热水，等等。上述现有技术均未能妥善处理在不同影响因素情况下，热泵热水器的适应性控制问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于:针对上述现有技术存在的问题，提出一种可以根据实际需求，综合考虑水温、速热、节能、高效等各种因素，使热泵热水器以理想的适应性状态工作的速热式热泵热水器系统，同时给出相应的控制方法，从而充分发挥热泵的优势。为了达到上述目的，本专利技术的速热式热泵热水器系统包括热泵主机、具有下进水口和上出水口的水箱，以及含有智能器件的控制单元；所述水箱的上部和下部分别装有换热面积基本一致的上换热器和下换热器，并分别设置有上温度传感器和下温度传感器，所述上出水口设置有出水温度传感器；所述热泵主机的冷媒出管通过三通阀分别与上换热器和下换热器的进管连通，所述上换热器和下换热器的出管分别与热泵主机的冷媒回管连通；所述上温度传感器、下温度传感器和出水温度传感器的信号输出端分别与控制单元智能器件的信号输入端连接，所述智能器件的相应控制输出端分别接三通阀和热泵主机的受控端。进一步，所述控制单元具有可选择的半胆加热和全胆加热模式；当选择半胆加热模式时，所述智能器件用以接收上温度传感器探测的温度信号并控制进行温低判断：判断上温度传感器探测的温度信号是否低于设定温度减去第一预定值，如温低判断为否则循环探测上温度传感器探测的温度信号并循环该判断；如温低判断为是则控制三通阀使冷媒出管与上换热器连通并开启热泵主机加热，之后控制进行温高判断：判断上温度传感器探测的信号是否大于设定值，如温高判断为否则保持主机开启，循环该判断；如温高判断为是则控制关闭热泵主机并返回接收上温度传感器的探测信号。更进一步，当选择全胆加热模式时，所述智能器件用以接收上、下温度传感器的探测信号并判断上温度传感器、下温度传感器之一的探测温度下降率是否大于预定速率；如否则进入整胆速热控制流程，如是则进入放水补热控制流程；——进入整胆速热控制流程后，所述智能器件用以接收上、下温度传感器的探测信号并控制进行初始判断：判断上温度传感器探测的温度信号是否小于设定温度减去第一预定值或下温度传感器探测的温度信号是否小于设定温度减去第二预定值；如初始判断为否则循环该判断,如初始判断为是则控制进行双温判断：判断上温度传感器和下温度传感器探测的温度信号是否均小于设定温度减去预定下限阈值；如双温判断为否则控制三通阀使冷媒出管与下换热器连通并开启热泵主机后进行终了判断；如双温判断为是则控制三通阀使冷媒出管与上换热器连通并开启热泵主机加热水箱上部，之后控制进行上温判断：判断上温度传感器探测的信号是否大于设定值减去第二预定值；如上温判断为否则控制则保持三通阀使冷媒出管与上换热器连通，循环该判断，如上温判断为是则控制三通阀使冷媒出管与下换热器连通，之后控制进行终了判断：判断上温度传感器探测的温度信号是否大于设定温度且下温度传感器探测的温度信号是否大于设定温度减去第一预定值；如终了判断为否则返回保持三通阀使冷媒出管与下换热器连通，循环该判断；如终了判断为是则控制关闭热泵主机，之后返回初始判断之前的接收上、下温度传感器的探测信号；——进入放水补热控制流程后，所述智能器件用以控制三通阀使冷媒出管与上换热器连通并控制热泵主机开启加热，接收上、下温度传感器以及出水温度传感器的探测信号并控制进行高温判断：判断上温度传感器探测的温度信号是否大于设定温度加第一预定值；如高温判断为否则保持冷媒出管与上换热器连通,循环该判断；如高温判断为是则控制三通阀使冷媒出管与下换热器连通,之后控制进行低温判断：判断上温度传感器探测的温度信号是否小于设定温度与预定上限阈值之和；如低温判断为是则返回控制三通阀使冷媒出管与上换热器连通；如低温判断为否则返回保持三通阀使冷媒出管与下换热器连通，循环该判断；且在此控制流程的两个循环判断中随时穿插进行转换判断：判断出水温度传感器的探测温度是否在预定时间间隔内出现预定温降或者上温度传感器和下温度传感器探测的温度信号在设定时长内无下降；如转换判断为是则转至整胆速热控制流程,如转换判断为否则返回本控制流程，继续运行。采用本专利技术后，在可以根据用户选择、以十分高效且节能的半胆加热或以可以确保用水便捷舒适的全胆加热方式工作的基础上，科学地根据水温下降速率智能识别用水量需求情况，决定进入整胆速热还是放水补热流程，在识别日常间断性用水进入整胆速热情况下，判断是否需要加热之后，根据水温是否过低决定上换热器换热、从而高效快速提供热水，还是下换热器换热、从而稳定提供充分热水且保证高能效比。由于放水过程中，加热上部区域才能将热量全部补充至所放出热水中，若首先加热已有部分冷水的下部区域，该部分冷水是不能短时间被加热供给用户使用的，因此本专利技术在识别遇到洗浴等临时性大用水而进入放水补热功能时，切换三通阀至上换热器、开启热泵主机加热，及时对水箱上部区域进行补热，确保在大水量放水过程中能及时补充热量，同时检测上部水温是否超出设定的阈值即第一预定值，考虑到超出该阈值会引起用户体感温度明显变化不适、且会引起热泵排气高温高压、能效和可靠性降低，因此及时切换至下换热器加热，而一旦发现上部水温较低则及时恢复到上换热器加热，并且随时不断探测水温下降速率，当发现大量用水结束时，及时切换到整胆速热状态，以便稳定提供充本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种速热式热泵热水器系统，包括热泵主机、具有下进水口和上出水口的水箱，以及含有智能器件的控制单元；其特征在于：所述水箱的上部和下部分别装有换热面积基本一致的上换热器和下换热器，并分别设置有上温度传感器和下温度传感器，所述上出水口设置有出水温度传感器；所述热泵主机的冷媒出管通过三通阀分别与上换热器和下换热器的进管连通，所述上换热器和下换热器的出管分别与热泵主机的冷媒回管连通；所述上温度传感器、下温度传感器和出水温度传感器的信号输出端分别与控制单元智能器件的信号输入端连接，所述智能器件的相应控制输出端分别接三通阀和热泵主机的受控端。

【技术特征摘要】
1.一种速热式热泵热水器系统，包括热泵主机、具有下进水口和上出水口的水箱，以及含有智能器件的控制单元；其特征在于：所述水箱的上部和下部分别装有换热面积基本一致的上换热器和下换热器，并分别设置有上温度传感器和下温度传感器，所述上出水口设置有出水温度传感器；所述热泵主机的冷媒出管通过三通阀分别与上换热器和下换热器的进管连通，所述上换热器和下换热器的出管分别与热泵主机的冷媒回管连通；所述上温度传感器、下温度传感器和出水温度传感器的信号输出端分别与控制单元智能器件的信号输入端连接，所述智能器件的相应控制输出端分别接三通阀和热泵主机的受控端。2.根据权利要求1所述的速热式热泵热水器系统，其特征在于：所述控制单元具有可选择的半胆加热和全胆加热模式；当选择半胆加热模式时，所述智能器件用以接收上温度传感器探测的温度信号并控制进行温低判断：判断上温度传感器探测的温度信号是否低于设定温度减去第一预定值，如温低判断为否则循环探测上温度传感器探测的温度信号并循环该判断；如温低判断为是则控制三通阀使冷媒出管与上换热器连通并开启热泵主机加热，之后控制进行温高判断：判断上温度传感器探测的信号是否大于设定值，如温高判断为否则保持主机开启，循环该判断；如温高判断为是则控制关闭热泵主机并返回接收上温度传感器的探测信号。3.根据权利要求2所述的速热式热泵热水器系统，其特征在于：当选择全胆加热模式时，所述智能器件用以接收上、下温度传感器的探测信号并判断上温度传感器、下温度传感器之一的探测温度下降率是否大于预定速率；如否则进入整胆速热控制流程，如是则进入放水补热控制流程；——进入整胆速热控制流程后，所述智能器件用以接收上、下温度传感器的探测信号并控制进行初始判断：判断上温度传感器探测的温度信号是否小于设定温度减去第一预定值或下温度传感器探测的温度信号是否小于设定温度减去第二预定值；如初始判断为否则循环该判断,如初始判断为是则控制进行双温判断：判断上温度传感器和下温度传感器探测的温度信号是否均小于设定温度减去预定下限阈值；如双温判断为否则控制三通阀使冷媒出管与下换热器连通并开启热泵主机后进行终了判断；如双温判断为是则控制三通阀使冷媒出管与上换热器连通并开启热泵主机加热水箱上部，之后控制进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：施颖，朱庆国，李杰，
申请(专利权)人：江苏迈能高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32