專利名稱：一種熱泵熱水機及其運行控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熱泵熱水機及其運行控制方法。
背景技術：
工程用熱泵熱水機按制熱方式分類，目前有一次加熱式、循環(huán)加熱式 和分體非微承壓保溫水箱式。
一次加熱式熱泵熱水機，熱水機本身配有冷凝器，冷水流過熱泵熱水
機一次就被加熱到設定終止溫度，其具有如下不足之處。(1)該熱泵熱
水機安裝一般都需配水管、水泵和復雜的冷水控制系統(tǒng)，安裝造價高。(2) 熱泵熱水機在冬季制熱水時，除霜系統(tǒng)設計復雜且除霜困難。(3)在酒 店等類工程中，熱水系統(tǒng)需設置熱水循環(huán)回水以保證熱水管網中一直為熱 水，但因存在回水溫度遠高于冷水溫度，由于回水的存在而導致熱泵熱水 機運行工況頻繁且大幅度波 動，影響該種熱泵熱水機的使用壽命且回水控 制復雜、回水困難。
循環(huán)加熱式熱泵熱水機，熱水機本身配有冷凝器，水通過水泵多次流 過熱泵熱水機逐漸被加熱到設定終止溫度，該熱泵熱水機具有如下不足之 處。(1)該熱泵熱水機安裝必須配循環(huán)水管和水泵等，安裝造價高。(2) 由于水泵的循環(huán)會導致水箱中的水充分混合，因此該熱泵熱水機單水箱工 作方式只適合于每天一個時段供應熱水；當需要每天多個時段或24小時 供應熱水時，為降低能耗，充分利用熱水溫度越低熱泵制熱能效比越高的 特點，就必須采用大、小水箱的工作方式，即水先在小保溫水箱加熱到設 定溫度，然后保存到大保溫水箱，小保溫水箱重新加入冷水重新加熱，這 樣避免了熱泵一直在高熱水溫度低制熱能效比工況下工作，但同時導致了 水管路系統(tǒng)復雜、控制復雜、工程造價高。
分體非微承壓保溫水箱式熱泵熱水機，熱泵冷凝器直接位于保溫水箱 中，熱泵熱水機安裝費低、造價低、工程簡單，但存在如下不足當工程為改造工程，原來已有大量保溫水箱時，熱泵熱水機很難利用原有保溫水
箱，或利用時造價高、工程復雜。
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種工程安裝簡單、造價低廉、性能 穩(wěn)定、故障率低、熱效率高的熱泵熱水機及其運行控制方法。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明采取以下技術方案實現(xiàn)
一種熱泵熱水機，包括通過管路相互連通的壓縮機、四通換向閥、保 溫水箱、過濾器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器及氣液分離裝置，壓縮機和所述各部 件及裝置接收并按照中央控制器的指令動作，保溫水箱下部開有冷水進 口，冷水進口管道裝接有熱水保存電磁閥，保溫水箱上方設有熱水出口， 所述保溫水箱內膽底部設有冷凝器，蒸發(fā)器為從外界環(huán)境吸放熱用熱交換 器；裝配時，具體的管路連通依次為壓縮機、四通換向閥D口、四通換向 閥C口、冷凝器、過濾器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、四通換向閥E口、四通換 向閥S 口 、氣液分離裝置返回壓縮機。
所述保溫水箱為微承壓保溫水箱，水箱的頂端還開設有入孔，為了便 于控制水箱內水的溫度，保溫水箱內設置有檢測水箱內水溫的兩個溫度傳 感器， 一個位于保溫水箱的下部，另一個位于保溫水箱的中上部，兩溫度 傳感器均與中央控制器連接。所述的冷凝器為盤管式換熱器或列管式換熱 器或翅片管式換熱器，蒸發(fā)器為殼管換熱器或套管換熱器或風機+翅片管 換熱器。當熱泵熱水機制熱啟動時，高溫的制冷劑氣體流經冷凝器，在冷 凝器內冷凝放熱變?yōu)橐后w，制冷劑冷凝釋放的熱量利用自然對流把整箱水 加熱到設定溫度。當蒸發(fā)器是從存在因結霜而惡化換熱的外界環(huán)境中吸收 熱量時可采用四通換向閥換向除霜，否則可不需要四通換向閥，用管道連 通即可。
所述熱泵熱水機的運行控制方法包括啟停控制方法及熱水保存控制 方法。啟?？刂品椒椋瑹岜脽崴畽C的啟動受熱泵熱水機的狀態(tài)、熱泵熱
水機熱水設定溫度T、熱泵熱水機啟動溫差ATon和位于保溫水箱下部的 溫度傳感器位置處的水溫Tl的控制，熱泵熱水機熱水的設定溫度T還可
5手動調整，也可根據外界環(huán)境溫度自動調整，氣溫高時自動降低，氣溫低
時自動升高。T可設為55。C， ATon為5。C， AToff為2。C，當然，T也還 可以為58。C或6(TC， ATon也可為3。C或6。C， AToff也可為1"C或3°C， 都可根據實際需要設置。當熱泵熱水機在制熱狀態(tài)并且Tl《T-ATon時熱 泵熱水機啟動制熱運行；熱泵熱水機的停止受熱泵熱水機的狀態(tài)、熱泵 熱水機熱水設定溫度T、位于保溫水箱下部的溫度傳感器位置處的水溫Tl、 位于保溫水箱中上部的溫度傳感器位置處的水溫T2和熱泵熱水機停止溫 差AToff的控制。當熱泵熱水機有關機要求或TDT+AToff或T2^T時 熱泵熱水機停止制熱運行。當熱泵熱水機不滿足所述啟動或停止的條件 時，熱泵熱水機保持原來的狀態(tài)，即原為制熱運行狀態(tài)則保持制熱運行狀 態(tài)，原為停止運行狀態(tài)就保持停止運行狀態(tài)。
所述熱泵熱水機的熱水保存控制方法為，熱泵熱水機熱水保存的啟動 受壓縮機運行狀態(tài)、外界保溫水箱中的水位、熱泵熱水機熱水設定溫度T、 位于保溫水箱下部的溫度傳感器位置處的水溫Tl、位于保溫水箱中上部的 溫度傳感器位置處的水溫T2、熱泵熱水機啟動溫差ATon和熱水保存啟動 溫差ATwon的控制，ATwon可設為2或3。C，根據實際情況而定。壓縮機 運行時，當外界保溫水箱缺水且T2^T-ATwon時開啟熱水保存電磁閥， 冷水進入微承壓保溫水箱，把熱水由上部熱水出口壓出至外界保溫水箱中 把熱水保存起來；壓縮機不運行時，當外界保溫水箱缺水且TDT-ATon 時開啟熱水保存電磁閥把熱水保存起來。
熱水保存的停止受壓縮機運行狀態(tài)、外界保溫水箱中的水位、熱泵熱 水機熱水設定溫度T、位于保溫水箱下部的溫度傳感器位置處的水溫Tl、 位于保溫水箱中上部的溫度傳感器位置處的水溫T2、熱泵熱水機啟動溫差 △Ton和熱水保存停止溫差ATwoff的控制，ATwoff可設為4。C或5°C， 當然，也可以為其他數值，根據實際情況而設定。壓縮機運行時，當外界 保溫水箱水滿或T2《T-ATwoff時關閉熱水保存電磁閥結束熱水保存；壓 縮機不運行時，當外界保溫水箱水滿或T1<T-ATon時關閉熱水保存電磁 閥。當熱水保存電磁閥不滿足所述啟動或停止的條件時，則保持原來的狀態(tài)，即原為開啟狀態(tài)則保持開啟狀態(tài)，原為關閉狀態(tài)就保持關閉狀態(tài)。 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術，具有以下優(yōu)點
1. 熱泵熱水機現(xiàn)場安裝，把冷水管道接至熱泵熱水機冷水進水口管 上，把熱水出水口接至外界保溫水箱，把電源接至熱泵熱水機電控箱即可， 整個安裝非常簡單；熱泵熱泵熱水機可直接取代原有熱水鍋爐系統(tǒng)，并能 充分利用原有保溫水箱。
2. 本熱泵熱水機由于熱泵熱水機自帶有微承壓保溫水箱，微承壓保溫
水箱中儲存有大量的水，相當于儲存有大量能量，方便于系統(tǒng)的除霜運行， 使熱泵熱水機系統(tǒng)簡單、故障率低、性能穩(wěn)定。
3. 熱泵熱水機采用微承壓保溫水箱，水箱造價低，使熱泵熱水機造價
不高，且工程安裝非常簡單，工程造價非常低，因此降低了整個熱水工程
的造價。
附圖1為本發(fā)明各部件的管路連通關系示意圖。
具體實施例方式
為了便于本領域技術人員的理解，下面結合附圖與具體實施例對本發(fā)
明作進一步的說明
如附圖1所示，為本發(fā)明較佳的一種實現(xiàn)方案，該方案包括通過管路
相互連通的壓縮機、四通換向閥、保溫水箱l、過濾器2、節(jié)流裝置3、蒸 發(fā)器及氣液分離裝置4，壓縮機和所述各部件及裝置接收并按照中央控制
器的指令動作，保溫水箱l下部開有冷水進口，冷水進口裝接有熱水保存
電磁閥5，保溫水箱1上方設有熱水出口，所述保溫水箱1內膽底部設有 冷凝器6，蒸發(fā)器為從外界環(huán)境吸放熱用熱交換器。具體裝配時，管路的 連通依次為壓縮機、四通換向閥D口、四通換向閥C口、冷凝器6、過濾 器2、節(jié)流裝置3、蒸發(fā)器、四通換向閥E 口、四通換向閥S 口、氣液分 離裝置4然后返回壓縮機。保溫水箱1為微承壓保溫水箱，其頂端開有入 孔，為了便于控制保溫水箱l內水的溫度，保溫水箱1內還設置有檢測水 箱內水的溫度傳感器7及溫度傳感器8，溫度傳感器7設于保溫水箱1的
7下部，溫度傳感器8位于保溫水箱1的中上部，各溫度傳感器均與中央控 制器連接。本實施例中的冷凝器6為翅片管式換熱器，當然，冷凝器還可 為盤管式換熱器或列管式換熱器。當熱泵熱水機制熱啟動時，高溫的制冷 劑氣體流經冷凝器，在冷凝器內冷凝放熱變?yōu)橐后w，制冷劑冷凝釋放的熱 量利用自然對流把整箱水加熱到設定溫度。本實施例中的蒸發(fā)器選為風機 +翅片管換熱器，當然，蒸發(fā)器也還可是殼管換熱器或套管換熱器。當蒸 發(fā)器是從存在因結霜而惡化換熱的外界環(huán)境(如空氣)中吸收熱量時可采 用四通換向閥換向除霜，否則可不需要四通換向閥而直接采用管道連接即 可。
本實施例還公開了一種熱泵熱水機啟停的控制方法，熱泵熱水機的啟 動受熱泵熱水機的狀態(tài)、熱泵熱水機熱水設定溫度T、熱泵熱水機啟動溫 差ATon和溫度傳感器7位置處的水溫Tl的控制，熱泵熱水機熱水的設定 溫度可手動調整，也可根據外界環(huán)境溫度自動調整，氣溫高時自動降低， 氣溫低時自動升高，T可設為55。C， ATon為5"， AToff為2'C，當然， T也還可以為58。C或60°C， ATon也可為3'C或6°C， AToff也可為1°C 或3°C，都可根據實際需要設置。當熱泵熱水機在制熱狀態(tài)過程中，中央 控制器同時控制保溫水箱1內的溫度傳感器7位置處的水溫Tl《T-ATon 時熱泵熱水機啟動制熱運行；熱泵熱水機的停止受熱泵熱水機的狀態(tài)、 熱泵熱水機熱水設定溫度T、溫度傳感器7位置處的水溫T1、溫度傳感器 8位置處的水溫T2和熱泵熱水機停止溫差AToff的控制。當熱泵熱水機 有關機要求時熱泵熱水機停止制熱運行；或保溫水箱中的溫度傳感器7檢 測到其位置處的水溫Tl^T+AToff熱泵熱水機停止制熱運行；或溫度傳 感器8檢測到其位置處的水溫T2》T時熱泵熱水機停止制熱運行。當熱泵 熱水機不滿足所述啟動或停止制熱運行的條件時，熱泵熱水機保持原來的 狀態(tài)，即原為制熱運行狀態(tài)則保持制熱運行狀態(tài)，原為停止運行狀態(tài)就保 持停止運行狀態(tài)。
本實施例還公開了一種熱泵熱水機熱水保存的控制方法，熱水保存的 啟動受壓縮機運行狀態(tài)、外界保溫水箱中的水位、熱泵熱水機熱水設定溫度T、溫度傳感器7位置處的水溫T1、溫度傳感器8位置處的水溫T2、熱 泵熱水機啟動溫差ATon和熱水保存啟動溫差ATwon的控制，ATwon可設 為2或3。C，根據實際情況而定。壓縮機運行時，當外界保溫水箱缺水同 時中央控制器通過保溫水箱1內的溫度傳感器8檢測保溫水箱1內的水溫， 溫度傳感器8檢測到其位置處的水溫T2》T-ATwon時開啟熱水保存電磁 閥5，冷水進入保溫水箱，把熱水由熱水出口壓出至外界保溫水箱中并保 存起來；壓縮機不運行時，當外界保溫水箱缺水且溫度傳感器7檢測到其 位置處的水溫Tl^T-ATon時開啟熱水保存電磁閥5把熱水保存起來。熱
水保存的停止受壓縮機運行狀態(tài)、外界保溫水箱中的水位、熱泵熱水機熱 水設定溫度T、溫度傳感器7位置處的水溫T1、溫度傳感器8位置處的水 溫T2、熱泵熱水機啟動溫差ATon和熱水保存停止溫差ATwoff的控制， △Twoff可設為4'C或5。C，當然，也可以為其他數值，根據實際情況而設 定。壓縮機運行時，當外界保溫水箱水滿時關閉熱水保存電磁閥5結束熱 水保存，或當保溫水箱l內的溫度傳感器8檢測到其位置處的水溫T2《T-△TWoff 時關閉熱水保存電磁閥5結束熱水保存；壓縮機不運行時，當外 界保溫水箱水滿時關閉熱水保存電磁閥5結束熱水保存，或當溫度傳感器7 檢測到其位置處的水溫TKT-ATon時關閉熱水保存電磁閥5結束熱水保 存。當熱水保存電磁閥不滿足啟動或停止的條件時，則保持原來狀態(tài)，即 原為開啟狀態(tài)則保持開啟狀態(tài)，原為關閉狀態(tài)就保持關閉狀態(tài)。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實現(xiàn)方式之一，需要說明的是，在沒有脫 離本發(fā)明構思的前提下任何顯而易見的替換均在本發(fā)明保護范圍之內，都
屬于侵權之行為。
9
權利要求
1. 一種熱泵熱水機，包括通過管路相互連通的壓縮機、四通換向閥、保溫水箱(1)、過濾器(2)、節(jié)流裝置(3)、蒸發(fā)器及氣液分離裝置(4)，壓縮機和所述各部件、裝置接收并按照中央控制器的指令動作，保溫水箱下部開有冷水進口，冷水進口管道裝接有熱水保存電磁閥(5)，保溫水箱上方設有熱水出口，其特征在于所述保溫水箱內膽底部設有冷凝器(6)，蒸發(fā)器為從外界環(huán)境吸放熱用熱交換器；具體的管路連通依次為壓縮機、四通換向閥D口、四通換向閥C口、冷凝器、過濾器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、四通換向閥E口、四通換向閥S口、氣液分離裝置返回壓縮機。
2. 根據權利要求1所述的熱泵熱水機，其特征在于所述保溫水箱內 還設置有檢測水箱內水溫的溫度傳感器(7、 8)，各溫度傳感器均與中央 控制器連接。
3. 根據權利要求2所述的熱泵熱水機，其特征在于所述的保溫水箱 為微承壓保溫水箱，保溫水箱頂端還開有入孔。
4. 根據權利要求1或2或3所述的熱泵熱水機，其特征在于所述冷 凝器為盤管式換熱器或列管式換熱器或翅片管式換熱器，蒸發(fā)器為殼管換 熱器或套管換熱器或風機+翅片管換熱器。
5. —種根據權利要求4所述熱泵熱水機的運行控制方法，其特征在于 熱泵熱水機的啟動受熱泵熱水機的狀態(tài)、熱泵熱水機熱水設定溫度(T)、 熱泵熱水機啟動溫差(ATon)和溫度傳感器(7)位置處的水溫(Tl)的 控制；熱泵熱水機的停止受熱泵熱水機的狀態(tài)、熱泵熱水機熱水設定溫度 (T)、溫度傳感器(7)位置處的水溫(Tl)、溫度傳感器(8)位置處 的水溫(T2)和熱泵熱水機停止溫差(AToff)的控制。
6. 根據權利要求5所述熱泵熱水機的運行控制方法，其特征在于當 熱泵熱水機處于制熱狀態(tài)過程中，中央控制器同時通過保溫水箱中的溫度傳感器(7)檢測保溫水箱中的水溫，當溫度傳感器(7)檢測到其位置處 的水溫T1《T-ATon時熱泵熱水機啟動制熱運行；當熱泵熱水機有關機要 求或溫度傳感器(7)位置處的水溫Tl》T+AToff或溫度傳感器(8)位 置處的水溫T2》T時熱泵熱水機停止制熱運行。
7. —種根據權利要求4所述熱泵熱水機的運行控制方法，其特征在于 熱水保存的啟動受壓縮機運行狀態(tài)、外界保溫水箱中的水位、熱泵熱水機 熱水設定溫度(T)、溫度傳感器(7)位置處的水溫(Tl)、溫度傳感器(8)位置處的水溫(T2)、熱泵熱水機啟動溫差(ATon)和熱水保存啟 動溫差(ATwon)的控制；熱水保存的停止受壓縮機運行狀態(tài)、外界保溫水箱中的水位、熱泵熱 水機熱水設定溫度(T)、溫度傳感器(7)位置處的水溫(Tl)、溫度傳 感器(8)位置處的水溫(T2)、熱泵熱水機啟動溫差(ATon)和熱水保 存停止溫差(ATwoff)的控制。
8. 根據權利要求7所述熱泵熱水機的運行控制方法，其特征在于壓 縮機運行時，當外界保溫水箱缺水，同時中央控制器控制保溫水箱中的溫 度傳感器(8)檢測保溫水箱內的水溫，當溫度傳感器(8)檢測到其位置 處的水溫T2》T-ATwon時開啟熱水保存電磁閥，冷水進入保溫水箱，保 溫水箱中的熱水由熱水出口流出至外界保溫水箱中并保存起來，當外界保 溫水箱水滿或溫度傳感器(8)位置處的水溫T2《T-ATwoff時關閉熱水 保存電磁閥結束熱水保存;壓縮機不運行時，當外界保溫水箱缺水且溫度傳感器(7)檢測到其 位置處的水溫Tl》T-ATon時開啟熱水保存電磁閥使保溫水箱的熱水流到 外界保溫水箱中并保存起來，當外界保溫水箱水滿或TKT-ATon時關閉 熱水保存電磁閥。
全文摘要
一種熱泵熱水機及其運行控制方法，熱泵熱水機包括通過管路相互連通的壓縮機、四通換向閥、保溫水箱、過濾器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器及氣液分離裝置，壓縮機和所述各部件及裝置接收并按照中央控制器的指令動作，管路的連通依次為壓縮機、四通換向閥D口、四通換向閥C口、冷凝器、過濾器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、四通換向閥E口、四通換向閥S口、氣液分離裝置返回壓縮機?？刂品椒ㄊ抢盟龈鞑考把b置的狀態(tài)對熱泵熱水機的啟動、停止與熱水的保存進行控制。本發(fā)明自帶有保溫水箱，可儲存有大量的水，相當于儲存有大量的能量，方便了系統(tǒng)的除霜，使熱泵熱水機故障率低、性能穩(wěn)定；現(xiàn)場安裝非常簡單，造價低廉。
文檔編號F24H4/04GK101476777SQ20091003683
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月17日 優(yōu)先權日2009年1月17日
發(fā)明者張加振 申請人:東莞市康源節(jié)能科技有限公司