專利名稱：一種熱泵熱水器熱水溫度的智能控制方法
技術領域：
本發明涉及太陽能熱泵熱水器技術領域，特別涉及一種熱泵熱水器熱 水溫度的智能控制方法。
背景技術：
熱泵熱水器是利用熱泵的原理，通過壓縮機消耗少量的電能做功，由 外界環境中吸收大量的熱量，其具有如下兩個特點(1) 同樣氣溫條件下，熱水溫度越低，能效比越高；熱水溫度越高， 能效比越低，單位水量單位溫升能耗越大。(2) 壓縮機都有一定的工作范圍，即對環境溫度和所能制取的熱水 溫度都有一定的限制。如環境溫度不能過高或過低； 一定的環境溫度也都 一個所能制取的最高水溫，超出所能制取的最高水溫容易發生故障或導致 設備使用壽命的縮短。一般熱泵熱水器熱水溫度是人手動設定后一直有效，直到下次設定重 新更改。由此而引起三個問題(1)每次的水溫設定麻煩，且當夏季不需 要高水溫時，往往由于人不設置或不及時設置，使熱水能耗大幅增加；(2) 用于較冷地區，當冬季氣溫低時，若熱泵熱水器運行控制熱水溫度設定較 高，可能會超出壓縮機的工作范圍，容易引起壓縮機的損壞或縮短壓縮機 的使用壽命；(3)熱泵熱水器的輔助加熱手動控制或簡單的定時控制，無 法實現智能控制，可能會在壓縮機運行制熱時輔助加熱也啟動，導致壓縮 機運行能耗的增加，導致熱泵系統能效比的降低、熱泵能耗的增加和輔助 加熱能耗的增加。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種提高系統運行的能 效比、降低系統的能耗、節省管理費用、增長壓縮機使用壽命、減少熱泵 系統的輔助加熱量、熱泵制熱水能效比高的熱泵熱水器熱水溫度的智能控 制方法。為實現上述目的，本發明采用如下技術方案一種熱泵熱水器熱水溫度的智能控制方法，其特征在于其通過以下 控制方法來實現熱泵熱水器熱水溫度的智能控制計算環境溫度小時平均值T環時平和環境溫度天平均值T環平通過一個 環境溫度傳感器實時檢測環境溫度T ^，由T w計算出每天的環境溫度小時 平均值T柳，和環境溫度天平均值T環平；所要求制取熱水溫度TA的智能自動設定可分為熱水手動設定溫度 Tlh和熱水自動設定溫度T2h，熱水設定溫度可選擇是Tlh或T2h， Tlh 為人手動設定，有設定范圍限制，若設置超出設定范圍則設定為默認值， T2h為根據環境溫度自動調整設置的熱水溫度；壓縮機運行所制取熱水溫度的智能自動設定根據環境溫度自動設置的熱水溫度，該溫度優先控制壓縮機的運行，以確保壓縮機在工況范圍內；熱泵熱水器輔助加熱的智能控制由一個熱水溫度傳感器實時檢測 熱水溫度T熱，用其與Th或Tfh比較，以控制壓縮機或輔助加熱的啟停。所述環境溫度小時平均值T ,，的計算方法為根據所檢測到的外界 環境溫度，在每天第(t+l)小時的(t+l): 00算術平均值計算出第t小時的環境溫度平均值T環w平t,計算公式為<formula>formula see original document page 8</formula>式中n——每小時外界環境溫度取樣次數。由每天第t小時的環境溫度平均值T環w平t確定下第(t+l)小時壓縮機運 行所能制取的最高熱水溫度T#。所述環境溫度天平均值T ^計算方法為由每天的典型環境平均溫 度T ^確定第二天的熱水自動設定溫度T2h，根據每小時的環境溫度平均 值T環軒t，在每天的00: 00算術平均值計算出前一天的環境溫度平均值 T環平，計算公式為環時平'由前一天的環境溫度平均值T ^確定當天的所要制取的衛生熱水溫度 化所述所要求制取熱水溫度TA的智能自動設定方法為其通過公式<formula>formula see original document page 9</formula>式中TA——熱水自動設定溫度，'C; TW~~熱水自動設定溫度的下限，'C(該值可調，有效范圍20°C 55°C，默認值48。C); TM——熱水自動設定溫度的上限，°C (該值可調，有效范圍20。C 55。C，默認值55。C); T環平u~~所要求制取熱水溫度的下限所對應的環境平均溫度，25。C;T環平L"一所要求制取熱水溫度的上限所對應的環境平均溫度，18。C。 進行設定。所述壓縮機運行所控制熱水溫度T#的智能自動設定方法為其通過公式式中T#——壓縮機運行控制熱水溫度，°C;TlpA——壓縮機運行保護熱水溫度上限，55°C; T2pA——壓縮機運行保護熱水溫度下限，35°C; Tmaxh——特定環境溫度情況下壓縮機運行最高制取熱水溫度，°C;T環時平u~~壓縮機運行保護熱水溫度上限所對應的小時環境平均
溫度5'C;T環時平L——壓縮機運行保護熱水溫度下限所對應的小時環境平均 溫度，-10°C;進行設定。所述熱泵熱水器輔助加熱的開啟控制方法為當壓縮機運行保護熱水溫度上限所對應的小時環境平均溫度T ^平<-l(TC且熱水溫度T熱〈Th-3。C，制熱水開啟，開啟輔助電加熱；或當5。C 》壓縮機運行保護熱水溫度上限所對應的小時環境平均溫度T W￥》-10 'C且熱水溫度T^〈T/i-5'C且壓縮機停止運行，制熱水開啟，開啟輔助電 加熱。所述熱泵熱水器輔助加熱的關閉控制方法為當關閉制熱或熱水溫 度T^》TA或壓縮機運行保護熱水溫度上限所對應的小時環境平均溫度T 環時平>5°0或壓縮機啟動制熱運行時，熱泵熱水器輔助加熱關閉。本發明的有益效果為 一種熱泵熱水器熱水溫度的智能控制方法，具有熱水溫度的自動設定、壓縮機運行熱水溫度的保護設定、熱泵熱水器 輔助加熱的智能控制的功能。熱水溫度的自動設定可根據環境溫度的不 同，自動確定熱水溫度。該功能在滿足舒適度的情況下，通過降低熱水溫 度，提高能效比，降低能耗。壓縮機運行熱水溫度的保護設定可自動根據環境溫度確定壓縮機的 運行制熱水溫度，當環境溫度過低時壓縮機不運行。熱泵熱水器輔助加熱的智能控制可控制壓縮機在達到壓縮機所能制 取的熱水溫度上限時停止運行，同時啟動輔助加熱裝置把熱水加熱到設定
溫度。該功能降低了系統的輔助加熱能耗，降低了壓縮機制熱水的能耗，同時又保護了壓縮機。
具體實施例方式下面對本發明作進一步的說明， 一種熱泵熱水器熱水溫度的智能控制 方法，控制器須配一個環境溫度傳感器、 一個熱水溫度傳感器，控制器需 有24小時制的時鐘功能。其通過以下控制方法來實現熱泵熱水器熱水溫度的智能控制(1)、計算環境溫度小時平均值T環時平和環境溫度天平均值T環平通過一個環境溫度傳感器實時檢測環境溫度T g，由T w計算出每天的環境溫 度小時平均值T w^和環境溫度天平均值T種。根據所檢測到的外界環境 溫度，在每天第(t+l)小時的(t+l): 00算術平均值計算出第t小時的 環境溫度平均值T環時平t<formula>formula see original document page 11</formula>式中n—每小時外界環境溫度取樣次數。由每天第t小時的環境溫度平均值T環時平t確定下第(t+l)小時壓縮機運行所能制取的最高熱水溫度T^。由每天的典型環境平均溫度T^確定第二天的熱水自動設定溫度T2h。 根據每小時的環境溫度平均值T環時平t,在每天的00: 00算術平均值計算出前一天的環境溫度平均值T環平。<formula>formula see original document page 12</formula>由前一天的環境溫度平均值T環平確定當天的所要制取的衛生熱水溫 度Th。(2)、所要求制取熱水溫度TA的智能自動設定可分為熱水手動設 定溫度Tlh和熱水自動設定溫度T2h，熱水設定溫度可選擇是Tlh或T2h， Tlh為人手動設定，有設定范圍限制，若設置超出設定范圍則設定為默認 值，T2h為根據環境溫度自動調整設置的熱水溫度。根據人體對衛生熱水 溫度的要求特點，根據環境溫度對熱水溫度合理自動設置，在氣溫高時自 動降低所制取的熱水溫度，在氣溫低時自動調高所制取的熱水溫度。由當 天的環境溫度平均值T環平決定第二天所要制取的熱水溫度。其智能自動 設定方法為其通過公式<formula>formula see original document page 12</formula>式中TA——熱水自動設定溫度，'C;TW熱水自動設定溫度的下限，匸(該值可調，有效范圍20°(: 55°C，默認值48。C);TM——熱水自動設定溫度的上限，°C (該值可調，有效范圍20 。C 55。C，默認值55。C); T環平u所要求制取熱水溫度的下限所對應的環境平均溫度，25 °C;T環平t——所要求制取熱水溫度的上限所對應的環境平均溫度，18 °C。進行設定。所要求制取熱水溫度T/z的智能自動設定說明1) 當T環平〉25。C時，天氣較熱，要求制取熱水溫度Th值為最低Thl (默認值48。C);2) 當T環平〈18-C時，天氣較冷，要求制取熱水溫度Th值為最高Thh (默認值55'C);3) 當25X^T環平^18-C時，天氣適中，此時要求制取熱水溫度Th值 為Thl和Thh之間根據環境平均溫度線性對應。4) TA值可手動設置，手動設置值僅當天有效。(3)、壓縮機運行所制取熱水溫度T^的智能自動設定根據環境溫 度自動設置的熱水溫度，該溫度優先控制壓縮機的運行，以確保壓縮機在 工況范圍內。根據環境溫度自動確定壓縮機運行所制取的熱水溫度，環境 溫度越高時壓縮機運行制熱水溫度也越高，環境溫度越低時壓縮機運行制 熱水溫度也越低，使壓縮機只在工況范圍內運行，避免了由于超工作范圍 而導致的壓縮機損壞或壽命縮短。由前一小時的環境溫度平均值T ^時平決 定下一小時壓縮機運行所能制取的最高熱水溫度。其智能自動設定方法 為其通過公式^ ，(T環時平〉T環時平t/ )廣 、7%, 7^" = ，+， x(r環時平-r鵬)，(r環,sr環時平《r環 、 '環時平o(壓縮機不啟動Mr環時平〈r環時平J，=廣minT環時平u — T環時平/ 乂
式中T#——壓縮機運行控制熱水溫度，°C;Tip//——壓縮機運行保護熱水溫度上限，55°C; T2pA——壓縮機運行保護熱水溫度下限，35°C; Tmaxh—特定環境溫度情況下壓縮機運行最高制取熱水溫度，。C;T環時平u~—壓縮機運行保護熱水溫度上限所對應的小時環境平均溫度，5°C;T柳平l——壓縮機運行保護熱水溫度下限所對應的小時環境平均 溫度，-10°C，進行設定。壓縮機運行所制取熱水溫度T#的智能自動設定說明1) 當T柳平〉5。C時，天氣較暖，制取任意自動設定的熱水溫度Th都 不會對壓縮機有不良影響，此時取Tfl^Th;2) 當T柳平〈-1(TC時，天氣過冷，不在適合壓縮機熱泵運行制取熱 水，此時壓縮機停止制取熱水的熱泵運行；3) 當50T環時平》-1(TC時，壓縮機運行最高制取熱水溫度Tmaxh位 于35"C 55'C之間且根據小時環境平均溫度線性對應，此時壓縮機運 行制取熱水溫度Tfh取Th與Tmaxh兩者中的小者。 壓縮機啟停控制說明壓縮機的開啟與關閉僅受熱泵熱水器狀態(開/關)、T^和T^的控制。 1)壓縮機的開啟當有開機請求或在制熱狀態，檢測到T熱〈T^-5。C，開啟壓縮機制熱。
2)壓縮機的關閉 當T熱》Tfh-2。C，關閉壓縮機。3) 其它當Tfh-5X:《T熱〈Tfh-2'C時，壓縮機保持原狀態。4) 、熱泵熱水器輔助加熱的智能控制由一個熱水溫度傳感器實時 檢測熱水溫度T^，用其與Th或Tfh比較，以控制壓縮機或輔助加熱的 啟停。環境溫度低時，壓縮機運行所能制取的最高熱水溫度Tfh會低于所 要求制取熱水溫度Th;此時當壓縮機運行達到壓縮機所能制取的熱水溫 度上限Tfh時，壓縮機停止運行，同時啟動輔助加熱裝置把熱水加熱到設 定溫度Th。熱泵熱水器輔助加熱的開啟與關閉受熱泵熱水器狀態(開/關)、小時 環境溫度平均值T柳"熱水溫度Ta和壓縮機狀態(開/關)的控制。 熱泵熱水器輔助加熱的開啟控制方法為(1) 當T環時平(10。C且T熱〈TA-3。C，制熱水開啟，開啟輔助電加熱；或(2) 當5OT環時平^-10。C且T熱〈TA-5。C且壓縮機停止運行，制熱 水開啟，開啟輔助電加熱。熱泵熱水器輔助加熱的關閉控制方法為當(1)關閉制熱或(2) T 熱》TA或(3) T環w平〉5'C或(4)壓縮機啟動制熱運行時，熱泵熱水器輔 助加熱關閉。非上述開啟與關閉情況，熱泵熱水器輔助加熱保持原狀態。熱泵熱水
器輔助加熱應設置手動開啟/手動關閉功能。手動開啟時，當T^》TA時 也要關閉輔助加熱。以上所述實施例，只是本發明的較佳實例，并非來限制本發明實施范 圍，故凡依本發明申請專利范圍所述的構造、特征及原理所做的等效變化 或修飾，均應包括本發明專利申請范圍內。
權利要求
1、一種熱泵熱水器熱水溫度的智能控制方法，其特征在于其通過以下控制方法來實現熱泵熱水器熱水溫度的智能控制計算環境溫度小時平均值T環時平和環境溫度平均值T環平通過一個環境溫度傳感器實時檢測環境溫度T環，由T環計算出每天的環境溫度小時平均值T環時平和環境溫度平均值T環平；所要求制取熱水溫度Th的智能自動設定可分為熱水手動設定溫度T1h和熱水自動設定溫度T2h，熱水設定溫度可選擇是T1h或T2h，T1h為人手動設定，有設定范圍限制，若設置超出設定范圍則設定為默認值，T2h為根據環境溫度自動調整設置的熱水溫度；壓縮機運行所制取熱水溫度Tfh的智能自動設定根據環境溫度自動設置的熱水溫度，該溫度優先控制壓縮機的運行，以確保壓縮機在工況范圍內；熱泵熱水器輔助加熱的智能控制由一個熱水溫度傳感器實時檢測熱水溫度T熱，用其與Th或Tfh比較，以控制壓縮機或輔助加熱的啟停。
2、 根據權利要求1所述的一種熱泵熱水器熱水溫度的智能控制方 法，其特征在于所述環境溫度小時平均值Ta辨的計算方法為根據所 檢測到的外界環境溫度，在每天第(t+l)小時的(t+l): OO算術平均值 計算出第t小時的環境溫度平均值T環時平t，計算公式為 <formula>formula see original document page 3</formula>式中n~~每小時外界環境溫度取樣次數。 由每天第t小時的環境溫度平均值T環w平t確定下第(t+l)小時壓縮 機運行所能制取的最高熱水溫度T^。
3、 根據權利要求1所述的一種熱泵熱水器熱水溫度的智能控制方 法，其特征在于所述環境溫度平均值T M計算方法為由每天的典型 環境溫度平均值T^確定第二天的熱水自動設定溫度T2h，根據每小時的 環境溫度平均值T環w平t,在每天的00: 00算術平均值計算出前一天的環 境溫度平均值T環平，計算公式為<formula>formula see original document page 3</formula>由前一天的環境溫度平均值T環平確定當天的所要制取的衛生熱水溫度 T/i。
4、 根據權利要求1所述的一種熱泵熱水器熱水溫度的智能控制方 法，其特征在于所述所要求制取熱水溫度TA的智能自動設定方法為 其通過公式<formula>formula see original document page 3</formula>式中TA——熱水自動設定溫度，°C; T/2/熱水自動設定溫度的下限(該值可調，有效范圍20°C 55°C， 默認值48。C)， 。C;T環平——環境溫度平均值；TM——熱水自動設定溫度的上限(該值可調，有效范圍20。C 55 'C,默認值55°0， °C;T環平u~~所要求制取熱水溫度的下限所對應的環境平均溫度，25。C;T壞平l——所要求制取熱水溫度的上限所對應的環境平均溫度，18。C。進行設定。
5、 根據權利要求1所述的一種熱泵熱水器熱水溫度的智能控制方法，其特征在于所述壓縮機運行所制取熱水溫度T^的智能自動設定方 法為其通過公式^ ，(r環時平〉T環時平f/ Jry^'minf771, rmax"r2p/1 + n/ A一—;2^ x(r環時平—r環時平」)，(r環時平sr環時平《r環時平J、 j環時平t; — j環時平/ Jo(壓縮機不啟動乂r環時平〈r環時平丄)式中——壓縮機運行控制熱水溫度，'C;TlpA——壓縮機運行保護熱水溫度上限，55°C; T2/7A~~壓縮機運行保護熱水溫度下限，35'C; Tmaxh~~特定環境溫度情況下壓縮機運行最高制取熱水溫度，。C;T/2——熱水自動設定溫度，'C;T環平——環境溫度平均值，°C;T環時平u壓縮機運行保護熱水溫度上限所對應的小時環境平均溫度，5。C;T環時平L——壓縮機運行保護熱水溫度下限所對應的小時環境平均 溫度，-IO'C;進行設定。
6、 根據權利要求1所述的一種熱泵熱水器熱水溫度的智能控制方 法，其特征在于所述熱泵熱水器輔助加熱的開啟控制方法為-當壓縮機運行保護熱水溫度上限所對應的小時環境平均溫度T環時平〈-l(TC且熱水溫度Ta〈TA-3'C，制熱水開啟，開啟輔助電加熱；或當5。C 》壓縮機運行保護熱水溫度上限所對應的小時環境平均溫度T柳平>-10 'C且熱水溫度Ta〈TA-5。C且壓縮機停止運行，制熱水開啟，開啟輔助電 加熱。
7、 根據權利要求1所述的一種熱泵熱水器熱水溫度的智能控制方法，其特征在于所述熱泵熱水器輔助加熱的關閉控制方法為當關閉制熱或熱水溫度T a》TA或壓縮機運行保護熱水溫度上限所對應的小時環 境平均溫度T柳T〉5'C或壓縮機啟動制熱運行時，熱泵熱水器輔助加熱 關閉。
全文摘要
本發明涉及太陽能熱泵熱水器技術領域，特別涉及一種熱泵熱水器熱水溫度的智能控制方法，其熱水溫度的自動設定根據環境溫度的不同，自動確定熱水溫度，該功能在滿足舒適度的情況下，通過降低熱水溫度，提高能效比，降低能耗，壓縮機運行熱水溫度的保護設定可自動根據環境溫度確定壓縮機的運行制熱水溫度，當環境溫度過低時壓縮機不運行，熱泵熱水器輔助加熱的智能控制可控制壓縮機在達到壓縮機所能制取的熱水溫度上限時停止運行，同時啟動輔助加熱裝置把熱水加熱到設定溫度，該功能降低了系統的輔助加熱能耗，降低了壓縮機制熱水的能耗，同時又保護了壓縮機。
文檔編號F24H4/00GK101149184SQ200710029408
公開日2008年3月26日 申請日期2007年7月27日 優先權日2007年7月27日
發明者張佑振 申請人:東莞市康源節能科技有限公司