專利名稱：一種速熱式熱泵熱水機及加熱控制方法
技術領域：
本發明提出了一種速熱式熱泵熱水機，并提出了對這種熱水機實現速熱的加熱控制方法，屬于空氣能熱泵熱水機技術領域。
背景技術：
現有的空氣源熱泵熱水機都需要配置一個儲水式水箱，水箱的安裝空間和較高的承重要求限制了熱泵熱水機的推廣和使用。
發明內容
本發明的目的在于克服現有熱泵熱水機水箱的安裝問題，提供一個不需要水箱的速熱式熱泵熱水機的技術方案，并提供系統高效可靠運行的速熱式熱泵熱水機的加熱控制方法。速熱式熱泵熱水機技術方案是一種速熱式熱泵熱水機，包括壓縮機、壓縮機的排氣管及回氣管、主四通閥、室外換熱器、節流閥、蓄熱裝置、水流開關、蓄熱裝置的進水管、總進水管及總出水管，其中排氣管與主四通閥的d端連通，回氣管與主四通閥的s端連通，主四通閥的e端與室外換熱器的一端連通，室外換熱器的另一端與節流閥的一端連通；水流開關的入水口與總進水管連通；其特征在于還包括輔助四通閥、單向閥、制冷劑與水的換熱器、換熱器的制冷劑出口處的第一溫度傳感器、換熱器的出水口處的第二溫度傳感器、換熱器的進水管、三通閥、蓄熱裝置出口處的第三溫度傳感器及輔助節流毛細管，其中輔助節流毛細管的一端與回氣管連通，另一端與輔助四通閥的s端連通；輔助四通閥的e端通過單向閥與換熱器的制冷劑進口連通，其d端與主四通閥的c端連通，其c端與蓄熱裝置的制冷劑入口連通；蓄熱裝置的制冷劑出口及換熱器的制冷劑出口均與節流閥的另一端連通，蓄熱裝置的進水管與三通閥的一出口連通，換熱器的進水管與三通閥的另一出口連通，三通閥的入水口與水流開關的出口連通；總出水管與換熱器及蓄熱裝置的出水口連通。在所述蓄熱裝置內安裝有溫度傳感器及輔助電加熱。一種速熱式熱泵熱水機的加熱控制方法，其特征在于包括以下步驟步驟一、水流開關檢測到用戶有用水需求后，熱泵上電，壓縮機經過2 4分鐘延時后啟動；主四通閥處于斷電狀態，輔助四通閥處于通電狀態；三通閥控制進水經過蓄熱裝置后進行加熱，以提供熱水，Tm為蓄熱裝置的溫度，TPCM為蓄熱裝置中的蓄熱體材質的相變溫度，此時如果 Tm〈TPCM，則蓄熱裝置內的輔助電加熱上電運行，當Tm彡TPCM后輔助電加熱停止運行；
步驟二、壓縮機啟動后，如果水流開關檢測到有用水需求，主四通閥保持斷電狀態，輔助四通閥保持通電狀態，當檢測到換熱器的制冷劑出口處的第一溫度傳感器的制冷劑溫度達到設定溫度數值TRO后，三通閥控制進水經過換熱器對進水進行加熱；壓縮機啟動后，如果水流開關檢測到沒有用水需求，主四通閥保持斷電狀態，輔助四通閥轉變成斷電狀態，制冷劑通過蓄熱裝置對蓄熱體進行加熱，并檢測蓄熱裝置的溫度Tm，把Tm和TPCM進行比較， 如果Tm ^ TPCM +A Tl，則壓縮機停止工作，熱泵停機，等待下一次用水需求；步驟三、壓縮機沒有開機并且沒有用水需求時，需要檢測蓄熱裝置的溫度Tm，如果 TmCTPCM-Λ T2，壓縮機開啟工作，給蓄熱裝置蓄熱以備下次開機熱水需求，此時主四通閥和輔助四通閥保持斷電狀態；在蓄熱裝置蓄熱過程中，如果水流開關檢測到有熱水需求，則退出蓄熱模式，轉由按照步驟二的控制邏輯進行控制；
步驟四、當檢測到外機需要除霜時，如果這時水流開關檢測到有熱水需求，則三通閥控制水往蓄熱裝置方向流動，此時主四通閥上電，輔助四通閥維持斷電狀態，蓄熱裝置內的輔助電加熱上電運行，制冷劑從蓄熱裝置吸收熱量，除霜完成Λ τ分鐘后輔助電加熱停止工作；當檢測到外機需要除霜時，而這時水流開關沒有檢測到有熱水需求，則三通閥維持將總進水管和蓄熱裝置連通的位置，此時主四通閥上電，輔助四通閥維持斷電狀態，制冷劑從蓄熱裝置吸收熱量，如果蓄熱裝置的溫度TmCTPCM- Δ Τ2，則輔助電加熱上電運行，除霜完成Λ τ分鐘后，輔助電加熱停止工作；如果在除霜期間水流開關檢測到有熱水需求，三通閥連接總進水管和蓄熱裝置，通過蓄熱裝置給水進行加熱，同時輔助電加熱上電，除霜結束 Δ τ分鐘后或者Tm > TPCM后輔助電加熱斷電；Λ τ的范圍為3 40分鐘。步驟五、為了保證水流開關發生故障時，出現沒有熱水使用的問題，三通閥通常默認位置為與蓄熱裝置連通。本發明與現有技術相比的優點為把蓄熱供熱水和直熱供熱水結合，熱泵熱水機可以不需要水箱，解決了水箱安裝問題，并能夠實現速熱式供熱水；可以直接提供使用的熱水，比常規熱泵熱水機的能效高，滿足速熱的需求，解決了除霜期間出現的供熱水問題。
圖I為本發明一種原理示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述。參見圖1，一種速熱式熱泵熱水機，包括壓縮機I、壓縮機的排氣管2及回氣管5、主四通閥3、室外換熱器4、節流閥6、蓄熱裝置15、水流開關21、蓄熱裝置15的進水管14、總進水管20及總出水管17，其中排氣管2與主四通閥3的d端連通，回氣管5與主四通閥3 的s端連通，主四通閥3的e端與室外換熱器4的一端連通，室外換熱器4的另一端與節流閥6的一端連通；水流開關21的入水口與總進水管20連通；本發明特點是還包括輔助四通閥9、單向閥8、制冷劑與水的換熱器11、換熱器11的制冷劑出口處的第一溫度傳感器7、換熱器11的出水口處的第二溫度傳感器10、換熱器11的進水管12、三通閥13、蓄熱裝置15 出口處的第三溫度傳感器16及輔助節流毛細管22，其中輔助節流毛細管22的一端與回氣管5連通，輔助節流毛細管22的另一端與輔助四通閥9的s端連通；輔助四通閥9的e端通過單向閥8與換熱器11的制冷劑進口連通，輔助四通閥9的d端與主四通閥3的c端連通，輔助四通閥9的c端與蓄熱裝置15的制冷劑入口連通；蓄熱裝置15的制冷劑出口及換熱器11的制冷劑出口均與節流閥6的另一端連通，蓄熱裝置15的進水管14與三通閥13 的一出口連通，換熱器11的進水管12與三通閥13的另一出口連通，三通閥13的入水口與水流開關21的出口連通；總出水管17與換熱器11及蓄熱裝置15的出水口連通。工作時，水流開關21用于檢測是否用戶有用水需求；三通閥13用于控制進水的流向，即流向蓄熱裝置15還是流向換熱器11 ;蓄熱裝置15的出水口處的第三溫度傳感器16和換熱器11的出水口處的第二溫度傳感器10用于檢測輸出熱水的溫度；輔助四通閥9用于控制制冷劑的流向，斷電狀態制冷劑流向蓄熱裝置15，上電狀態流向換熱器11。在本實施例中，在所述蓄熱裝置15內安裝有溫度傳感器18及輔助電加熱19。一種速熱式熱泵熱水機的加熱控制方法，其特征在于包括以下步驟
步驟一、水流開關13檢測到用戶有用水需求后，熱泵上電，壓縮機I經過2 4分鐘延時后啟動；主四通閥3處于斷電狀態，輔助四通閥9處于通電狀態；三通閥13控制進水經過蓄熱裝置15后進行加熱，以提供熱水，Tm為蓄熱裝置15的溫度，TPCM為蓄熱裝置15中的蓄熱體材質的相變溫度，此時如果Tm〈TPCM，則蓄熱裝置15內的輔助電加熱19上電運行，當 Tm ^ TPCM后，輔助電加熱19停止運行；本實施例中，壓縮機I經過3分鐘延時后啟動。步驟二、壓縮機I啟動后，如果水流開關21檢測到有用水需求，主四通閥3保持斷電狀態，輔助四通閥9保持通電狀態，當檢測到換熱器11的制冷劑出口處的第一溫度傳感器7的制冷劑溫度達到設定溫度數值TRO后，三通閥13控制進水經過換熱器11對進水進行加熱；壓縮機I啟動后，如果水流開關13檢測到沒有用水需求，主四通閥3保持斷電狀態， 輔助四通閥9轉變成斷電狀態，制冷劑通過蓄熱裝置15對蓄熱體進行加熱，并檢測蓄熱裝置15的溫度Tm，把Tm和TPCM進行比較，如果Tm彡TPCM +Δ Tl，則壓縮機I停止工作，熱泵停機，等待下一次用水需求；
步驟三、壓縮機I沒有開機并且沒有用水需求時，需要檢測蓄熱裝置15的溫度Tm，如果TmCTPCM- Δ T2，壓縮機I開啟工作，給蓄熱裝置15蓄熱以備下次開機熱水需求，此時主四通閥3和輔助四通閥9保持斷電狀態；在蓄熱裝置15蓄熱過程中，如果水流開關21檢測到有熱水需求，則退出蓄熱模式，轉由按照步驟二的控制邏輯進行控制；
步驟四、當檢測到外機需要除霜時，如果這時水流開關21檢測到有熱水需求，則三通閥13控制水往蓄熱裝置15方向流動，此時主四通閥3上電，輔助四通閥9維持斷電狀態， 蓄熱裝置15內的輔助電加熱19上電運行，制冷劑從蓄熱裝置15吸收熱量，除霜完成Λ τ 分鐘后輔助電加熱19停止工作；當檢測到外機需要除霜時，而這時水流開關21沒有檢測到有熱水需求，則三通閥13維持將總進水管20和蓄熱裝置15連通的位置，此時主四通閥3 上電，輔助四通閥9維持斷電狀態，制冷劑從蓄熱裝置15吸收熱量，如果蓄熱裝置15的溫度TmCTPCM- Δ Τ2，則輔助電加熱19上電運行，除霜完成后Λ τ分鐘后，輔助電加熱19停止工作；如果在除霜期間水流開關13檢測到有熱水需求，三通閥13連接總進水管20和蓄熱裝置15，通過蓄熱裝置15給水進行加熱，同時輔助電加熱19上電，除霜結束Λ τ分鐘后或者Tm彡TPCM后輔助電加熱19斷電；Λ τ的范圍為3 40分鐘。步驟五、為了保證水流開關21發生故障時，出現沒有熱水使用的問題，三通閥13 通常默認位置為與蓄熱裝置15連通。本實施例中，蓄熱裝置15內測量蓄熱體溫度的溫度傳感器18可以是一個，也可以是多個。
權利要求
1.一種速熱式熱泵熱水機，包括壓縮機(I)、壓縮機的排氣管(2)及回氣管(5)、主四通閥(3)、室外換熱器(4)、節流閥(6)、蓄熱裝置(15)、水流開關(21)、蓄熱裝置(15)的進水管(14)、總進水管(20)及總出水管(17)，其中排氣管(2)與主四通閥(3)的d端連通，回氣管(5)與主四通閥(3)的s端連通，主四通閥(3)的e端與室外換熱器(4)的一端連通，室外換熱器(4)的另一端與節流閥(6)的一端連通；水流開關(21)的入水口與總進水管(20)連通；其特征在于還包括輔助四通閥(9)、單向閥(8)、制冷劑與水的換熱器(11)、換熱器(11) 的制冷劑出口處的第一溫度傳感器(7)、換熱器(11)的出水口處的第二溫度傳感器(10)、 換熱器(11)的進水管(12)、三通閥(13)、蓄熱裝置(15)出口處的第三溫度傳感器(16)及輔助節流毛細管(22)，其中輔助節流毛細管(22)的一端與回氣管(5)連通，另一端與輔助四通閥(9)的s端連通；輔助四通閥(9)的e端通過單向閥(8)與換熱器(11)的制冷劑進口連通，其d端與主四通閥(3)的c端連通，其c端與蓄熱裝置(15)的制冷劑入口連通；蓄熱裝置(15)的制冷劑出口及換熱器(11)的制冷劑出口均與節流閥(6)的另一端連通，蓄熱裝置(15)的進水管(14)與三通閥(13)的一出口連通，換熱器(11)的進水管(12)與三通閥(13)的另一出口連通，三通閥(13)的入水口與水流開關(21)的出口連通；總出水管(17) 與換熱器(11)及蓄熱裝置(15)的出水口連通。
2.根據權利要求I所述的一種速熱式熱泵熱水機，其特征在于在所述蓄熱裝置(15)內安裝有溫度傳感器(18)及輔助電加熱(19)。
3.一種速熱式熱泵熱水機的加熱控制方法，其特征在于包括以下步驟步驟一、水流開關(13)檢測到用戶有用水需求后，熱泵上電，壓縮機(I)經過2 4分鐘延時后啟動；主四通閥(3)處于斷電狀態，輔助四通閥(9)處于通電狀態；三通閥(13)控制進水經過蓄熱裝置(15)后進行加熱，以提供熱水，Tm為蓄熱裝置(15)的溫度，TPCM為蓄熱裝置(15)中的蓄熱體材質的相變溫度，此時如果Tm〈TPCM，則蓄熱裝置(15)內的輔助電加熱(19)上電運行，當Tm彡TPCM后輔助電加熱(19)停止運行； 步驟二、壓縮機(I)啟動后，如果水流開關(21)檢測到有用水需求，主四通閥(3)保持斷電狀態，輔助四通閥(9)保持通電狀態，當檢測到換熱器(11)的制冷劑出口處的第一溫度傳感器(7)的制冷劑溫度達到設定溫度數值TRO后，三通閥(13)控制進水經過換熱器(11)對進水進行加熱；壓縮機(I)啟動后，如果水流開關(13)檢測到沒有用水需求，主四通閥(3)保持斷電狀態，輔助四通閥(9)轉變成斷電狀態，制冷劑通過蓄熱裝置(15)對蓄熱體進行加熱，并檢測蓄熱裝置(15)的溫度Tm，把Tm和TPCM進行比較，如果Tm ^ TPCM + A Tl,則壓縮機(I)停止工作，熱泵停機，等待下一次用水需求；步驟三、壓縮機(I)沒有開機并且沒有用水需求時，需要檢測蓄熱裝置(15)的溫度Tm， 如果Tm〈TPCM- A T2，壓縮機(I)開啟工作，給蓄熱裝置(15)蓄熱以備下次開機熱水需求， 此時主四通閥(3)和輔助四通閥(9)保持斷電狀態；在蓄熱裝置(15)蓄熱過程中，如果水流開關(21)檢測到有熱水需求，則退出蓄熱模式，轉由按照步驟二的控制邏輯進行控制； 步驟四、當檢測到外機需要除霜時，如果這時水流開關(21)檢測到有熱水需求，則三通閥(13)控制水往蓄熱裝置(15)方向流動，此時主四通閥(3)上電，輔助四通閥(9)維持斷電狀態，蓄熱裝置(15)內的輔助電加熱(19)上電運行，制冷劑從蓄熱裝置(15)吸收熱量， 除霜完成A T分鐘后輔助電加熱(19)停止工作；當檢測到外機需要除霜時，而這時水流開關(21)沒有檢測到有熱水需求，則三通閥(13)維持將總進水管(20)和蓄熱裝置(15)連通的位置，此時主四通閥(3)上電，輔助四通閥(9)維持斷電狀態，制冷劑從蓄熱裝置(15)吸收熱量，如果蓄熱裝置(15)的溫度Tm〈TPCM- A T2，則輔助電加熱(19)上電運行，除霜完成 A T分鐘后，輔助電加熱(19)停止工作；如果在除霜期間水流開關(13)檢測到有熱水需求，三通閥(13)連接總進水管(20)和蓄熱裝置(15)，通過蓄熱裝置(15)給水進行加熱，同時輔助電加熱(19)上電，除霜結束A T分鐘后或者Tm > TPCM后輔助電加熱(19)斷電； A T的范圍為3 40分鐘；步驟五、為了保證水流開關(21)發生故障時，出現沒有熱水使用的問題，三通閥(13) 通常默認位置為與蓄熱裝置(15)連通。
全文摘要
本發明涉及一種速熱式熱泵熱水機及其加熱控制方法，包括壓縮機、主四通閥、室外換熱器、節流閥、蓄熱裝置及水流開關；特點是還包括輔助四通閥、單向閥、換熱器、第一至三溫度傳感器、三通閥及輔助節流毛細管，輔助節流毛細管的一端與回氣管連通，另一端與輔助四通閥的s端連通；輔助四通閥的e端通過單向閥與換熱器的制冷劑進口連通，其d、c端分別與主四通閥的c端及蓄熱裝置的制冷劑入口連通；蓄熱裝置及換熱器的制冷劑出口均與節流閥的另一端連通，蓄熱裝置及換熱器的進水管分別與三通閥的的兩出口連通，三通閥的入水口與水流開關的出口連通；總出水管與換熱器及蓄熱裝置的出水口連通。其把蓄熱和直熱供熱水結合，實現了速熱功能，很好的解決了除霜過程的熱水供給和常規熱泵需要儲水式水箱的問題。
文檔編號F24H9/20GK102607169SQ201210058628
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月8日 優先權日2012年3月8日
發明者饒榮水 申請人:廣東美的電器股份有限公司