专利名称：一种热泵热水机及其运行控制方法
技术领域：
本发明涉及一种热泵热水机及其运行控制方法。
背景技术：
工程用热泵热水机按制热方式分类，目前有一次加热式、循环加热式 和分体非微承压保温水箱式。
一次加热式热泵热水机，热水机本身配有冷凝器，冷水流过热泵热水
机一次就被加热到设定终止温度，其具有如下不足之处。(1)该热泵热
水机安装一般都需配水管、水泵和复杂的冷水控制系统，安装造价高。(2) 热泵热水机在冬季制热水时，除霜系统设计复杂且除霜困难。(3)在酒 店等类工程中，热水系统需设置热水循环回水以保证热水管网中一直为热 水，但因存在回水温度远高于冷水温度，由于回水的存在而导致热泵热水 机运行工况频繁且大幅度波 动，影响该种热泵热水机的使用寿命且回水控 制复杂、回水困难。
循环加热式热泵热水机，热水机本身配有冷凝器，水通过水泵多次流 过热泵热水机逐渐被加热到设定终止温度，该热泵热水机具有如下不足之 处。(1)该热泵热水机安装必须配循环水管和水泵等，安装造价高。(2) 由于水泵的循环会导致水箱中的水充分混合，因此该热泵热水机单水箱工 作方式只适合于每天一个时段供应热水；当需要每天多个时段或24小时 供应热水时，为降低能耗，充分利用热水温度越低热泵制热能效比越高的 特点，就必须采用大、小水箱的工作方式，即水先在小保温水箱加热到设 定温度，然后保存到大保温水箱，小保温水箱重新加入冷水重新加热，这 样避免了热泵一直在高热水温度低制热能效比工况下工作，但同时导致了 水管路系统复杂、控制复杂、工程造价高。
分体非微承压保温水箱式热泵热水机，热泵冷凝器直接位于保温水箱 中，热泵热水机安装费低、造价低、工程简单，但存在如下不足当工程为改造工程，原来已有大量保温水箱时，热泵热水机很难利用原有保温水
箱，或利用时造价高、工程复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工程安装简单、造价低廉、性能 稳定、故障率低、热效率高的热泵热水机及其运行控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案实现
一种热泵热水机，包括通过管路相互连通的压縮机、四通换向阀、保 温水箱、过滤器、节流装置、蒸发器及气液分离装置，压縮机和所述各部 件及装置接收并按照中央控制器的指令动作，保温水箱下部开有冷水进 口，冷水进口管道装接有热水保存电磁阀，保温水箱上方设有热水出口， 所述保温水箱内胆底部设有冷凝器，蒸发器为从外界环境吸放热用热交换 器；装配时，具体的管路连通依次为压縮机、四通换向阀D口、四通换向 阀C口、冷凝器、过滤器、节流装置、蒸发器、四通换向阀E口、四通换 向阀S 口 、气液分离装置返回压縮机。
所述保温水箱为微承压保温水箱，水箱的顶端还开设有入孔，为了便 于控制水箱内水的温度，保温水箱内设置有检测水箱内水温的两个温度传 感器， 一个位于保温水箱的下部，另一个位于保温水箱的中上部，两温度 传感器均与中央控制器连接。所述的冷凝器为盘管式换热器或列管式换热 器或翅片管式换热器，蒸发器为壳管换热器或套管换热器或风机+翅片管 换热器。当热泵热水机制热启动时，高温的制冷剂气体流经冷凝器，在冷 凝器内冷凝放热变为液体，制冷剂冷凝释放的热量利用自然对流把整箱水 加热到设定温度。当蒸发器是从存在因结霜而恶化换热的外界环境中吸收 热量时可采用四通换向阀换向除霜，否则可不需要四通换向阀，用管道连 通即可。
所述热泵热水机的运行控制方法包括启停控制方法及热水保存控制 方法。启停控制方法为，热泵热水机的启动受热泵热水机的状态、热泵热
水机热水设定温度T、热泵热水机启动温差ATon和位于保温水箱下部的 温度传感器位置处的水温Tl的控制，热泵热水机热水的设定温度T还可
5手动调整，也可根据外界环境温度自动调整，气温高时自动降低，气温低
时自动升高。T可设为55。C， ATon为5。C， AToff为2。C，当然，T也还 可以为58。C或6(TC， ATon也可为3。C或6。C， AToff也可为1"C或3°C， 都可根据实际需要设置。当热泵热水机在制热状态并且Tl《T-ATon时热 泵热水机启动制热运行；热泵热水机的停止受热泵热水机的状态、热泵 热水机热水设定温度T、位于保温水箱下部的温度传感器位置处的水温Tl、 位于保温水箱中上部的温度传感器位置处的水温T2和热泵热水机停止温 差AToff的控制。当热泵热水机有关机要求或TDT+AToff或T2^T时 热泵热水机停止制热运行。当热泵热水机不满足所述启动或停止的条件 时，热泵热水机保持原来的状态，即原为制热运行状态则保持制热运行状 态，原为停止运行状态就保持停止运行状态。
所述热泵热水机的热水保存控制方法为，热泵热水机热水保存的启动 受压縮机运行状态、外界保温水箱中的水位、热泵热水机热水设定温度T、 位于保温水箱下部的温度传感器位置处的水温Tl、位于保温水箱中上部的 温度传感器位置处的水温T2、热泵热水机启动温差ATon和热水保存启动 温差ATwon的控制，ATwon可设为2或3。C，根据实际情况而定。压縮机 运行时，当外界保温水箱缺水且T2^T-ATwon时开启热水保存电磁阀， 冷水进入微承压保温水箱，把热水由上部热水出口压出至外界保温水箱中 把热水保存起来；压縮机不运行时，当外界保温水箱缺水且TDT-ATon 时开启热水保存电磁阀把热水保存起来。
热水保存的停止受压縮机运行状态、外界保温水箱中的水位、热泵热 水机热水设定温度T、位于保温水箱下部的温度传感器位置处的水温Tl、 位于保温水箱中上部的温度传感器位置处的水温T2、热泵热水机启动温差 △Ton和热水保存停止温差ATwoff的控制，ATwoff可设为4。C或5°C， 当然，也可以为其他数值，根据实际情况而设定。压縮机运行时，当外界 保温水箱水满或T2《T-ATwoff时关闭热水保存电磁阀结束热水保存；压 縮机不运行时，当外界保温水箱水满或T1<T-ATon时关闭热水保存电磁 阀。当热水保存电磁阀不满足所述启动或停止的条件时，则保持原来的状态，即原为开启状态则保持开启状态，原为关闭状态就保持关闭状态。 本发明相对于现有技术，具有以下优点
1. 热泵热水机现场安装，把冷水管道接至热泵热水机冷水进水口管 上，把热水出水口接至外界保温水箱，把电源接至热泵热水机电控箱即可， 整个安装非常简单；热泵热泵热水机可直接取代原有热水锅炉系统，并能 充分利用原有保温水箱。
2. 本热泵热水机由于热泵热水机自带有微承压保温水箱，微承压保温
水箱中储存有大量的水，相当于储存有大量能量，方便于系统的除霜运行， 使热泵热水机系统简单、故障率低、性能稳定。
3. 热泵热水机采用微承压保温水箱，水箱造价低，使热泵热水机造价
不高，且工程安装非常简单，工程造价非常低，因此降低了整个热水工程
的造价。
附图1为本发明各部件的管路连通关系示意图。
具体实施例方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图与具体实施例对本发
明作进一步的说明
如附图1所示，为本发明较佳的一种实现方案，该方案包括通过管路
相互连通的压縮机、四通换向阀、保温水箱l、过滤器2、节流装置3、蒸 发器及气液分离装置4，压縮机和所述各部件及装置接收并按照中央控制
器的指令动作，保温水箱l下部开有冷水进口，冷水进口装接有热水保存
电磁阀5，保温水箱1上方设有热水出口，所述保温水箱1内胆底部设有 冷凝器6，蒸发器为从外界环境吸放热用热交换器。具体装配时，管路的 连通依次为压縮机、四通换向阀D口、四通换向阀C口、冷凝器6、过滤 器2、节流装置3、蒸发器、四通换向阀E 口、四通换向阀S 口、气液分 离装置4然后返回压縮机。保温水箱1为微承压保温水箱，其顶端开有入 孔，为了便于控制保温水箱l内水的温度，保温水箱1内还设置有检测水 箱内水的温度传感器7及温度传感器8，温度传感器7设于保温水箱1的
7下部，温度传感器8位于保温水箱1的中上部，各温度传感器均与中央控 制器连接。本实施例中的冷凝器6为翅片管式换热器，当然，冷凝器还可 为盘管式换热器或列管式换热器。当热泵热水机制热启动时，高温的制冷 剂气体流经冷凝器，在冷凝器内冷凝放热变为液体，制冷剂冷凝释放的热 量利用自然对流把整箱水加热到设定温度。本实施例中的蒸发器选为风机 +翅片管换热器，当然，蒸发器也还可是壳管换热器或套管换热器。当蒸 发器是从存在因结霜而恶化换热的外界环境(如空气)中吸收热量时可采 用四通换向阀换向除霜，否则可不需要四通换向阀而直接采用管道连接即 可。
本实施例还公开了一种热泵热水机启停的控制方法，热泵热水机的启 动受热泵热水机的状态、热泵热水机热水设定温度T、热泵热水机启动温 差ATon和温度传感器7位置处的水温Tl的控制，热泵热水机热水的设定 温度可手动调整，也可根据外界环境温度自动调整，气温高时自动降低， 气温低时自动升高，T可设为55。C， ATon为5"， AToff为2'C，当然， T也还可以为58。C或60°C， ATon也可为3'C或6°C， AToff也可为1°C 或3°C，都可根据实际需要设置。当热泵热水机在制热状态过程中，中央 控制器同时控制保温水箱1内的温度传感器7位置处的水温Tl《T-ATon 时热泵热水机启动制热运行；热泵热水机的停止受热泵热水机的状态、 热泵热水机热水设定温度T、温度传感器7位置处的水温T1、温度传感器 8位置处的水温T2和热泵热水机停止温差AToff的控制。当热泵热水机 有关机要求时热泵热水机停止制热运行；或保温水箱中的温度传感器7检 测到其位置处的水温Tl^T+AToff热泵热水机停止制热运行；或温度传 感器8检测到其位置处的水温T2》T时热泵热水机停止制热运行。当热泵 热水机不满足所述启动或停止制热运行的条件时，热泵热水机保持原来的 状态，即原为制热运行状态则保持制热运行状态，原为停止运行状态就保 持停止运行状态。
本实施例还公开了一种热泵热水机热水保存的控制方法，热水保存的 启动受压縮机运行状态、外界保温水箱中的水位、热泵热水机热水设定温度T、温度传感器7位置处的水温T1、温度传感器8位置处的水温T2、热 泵热水机启动温差ATon和热水保存启动温差ATwon的控制，ATwon可设 为2或3。C，根据实际情况而定。压縮机运行时，当外界保温水箱缺水同 时中央控制器通过保温水箱1内的温度传感器8检测保温水箱1内的水温， 温度传感器8检测到其位置处的水温T2》T-ATwon时开启热水保存电磁 阀5，冷水进入保温水箱，把热水由热水出口压出至外界保温水箱中并保 存起来；压縮机不运行时，当外界保温水箱缺水且温度传感器7检测到其 位置处的水温Tl^T-ATon时开启热水保存电磁阀5把热水保存起来。热
水保存的停止受压縮机运行状态、外界保温水箱中的水位、热泵热水机热 水设定温度T、温度传感器7位置处的水温T1、温度传感器8位置处的水 温T2、热泵热水机启动温差ATon和热水保存停止温差ATwoff的控制， △Twoff可设为4'C或5。C，当然，也可以为其他数值，根据实际情况而设 定。压縮机运行时，当外界保温水箱水满时关闭热水保存电磁阀5结束热 水保存，或当保温水箱l内的温度传感器8检测到其位置处的水温T2《T-△TWoff 时关闭热水保存电磁阀5结束热水保存；压縮机不运行时，当外 界保温水箱水满时关闭热水保存电磁阀5结束热水保存，或当温度传感器7 检测到其位置处的水温TKT-ATon时关闭热水保存电磁阀5结束热水保 存。当热水保存电磁阀不满足启动或停止的条件时，则保持原来状态，即 原为开启状态则保持开启状态，原为关闭状态就保持关闭状态。
上述实施例为本发明较佳的实现方式之一，需要说明的是，在没有脱 离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明保护范围之内，都
属于侵权之行为。
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权利要求
1. 一种热泵热水机，包括通过管路相互连通的压缩机、四通换向阀、保温水箱(1)、过滤器(2)、节流装置(3)、蒸发器及气液分离装置(4)，压缩机和所述各部件、装置接收并按照中央控制器的指令动作，保温水箱下部开有冷水进口，冷水进口管道装接有热水保存电磁阀(5)，保温水箱上方设有热水出口，其特征在于所述保温水箱内胆底部设有冷凝器(6)，蒸发器为从外界环境吸放热用热交换器；具体的管路连通依次为压缩机、四通换向阀D口、四通换向阀C口、冷凝器、过滤器、节流装置、蒸发器、四通换向阀E口、四通换向阀S口、气液分离装置返回压缩机。
2. 根据权利要求1所述的热泵热水机，其特征在于所述保温水箱内 还设置有检测水箱内水温的温度传感器(7、 8)，各温度传感器均与中央 控制器连接。
3. 根据权利要求2所述的热泵热水机，其特征在于所述的保温水箱 为微承压保温水箱，保温水箱顶端还开有入孔。
4. 根据权利要求1或2或3所述的热泵热水机，其特征在于所述冷 凝器为盘管式换热器或列管式换热器或翅片管式换热器，蒸发器为壳管换 热器或套管换热器或风机+翅片管换热器。
5. —种根据权利要求4所述热泵热水机的运行控制方法，其特征在于 热泵热水机的启动受热泵热水机的状态、热泵热水机热水设定温度(T)、 热泵热水机启动温差(ATon)和温度传感器(7)位置处的水温(Tl)的 控制；热泵热水机的停止受热泵热水机的状态、热泵热水机热水设定温度 (T)、温度传感器(7)位置处的水温(Tl)、温度传感器(8)位置处 的水温(T2)和热泵热水机停止温差(AToff)的控制。
6. 根据权利要求5所述热泵热水机的运行控制方法，其特征在于当 热泵热水机处于制热状态过程中，中央控制器同时通过保温水箱中的温度传感器(7)检测保温水箱中的水温，当温度传感器(7)检测到其位置处 的水温T1《T-ATon时热泵热水机启动制热运行；当热泵热水机有关机要 求或温度传感器(7)位置处的水温Tl》T+AToff或温度传感器(8)位 置处的水温T2》T时热泵热水机停止制热运行。
7. —种根据权利要求4所述热泵热水机的运行控制方法，其特征在于 热水保存的启动受压縮机运行状态、外界保温水箱中的水位、热泵热水机 热水设定温度(T)、温度传感器(7)位置处的水温(Tl)、温度传感器(8)位置处的水温(T2)、热泵热水机启动温差(ATon)和热水保存启 动温差(ATwon)的控制；热水保存的停止受压縮机运行状态、外界保温水箱中的水位、热泵热 水机热水设定温度(T)、温度传感器(7)位置处的水温(Tl)、温度传 感器(8)位置处的水温(T2)、热泵热水机启动温差(ATon)和热水保 存停止温差(ATwoff)的控制。
8. 根据权利要求7所述热泵热水机的运行控制方法，其特征在于压 縮机运行时，当外界保温水箱缺水，同时中央控制器控制保温水箱中的温 度传感器(8)检测保温水箱内的水温，当温度传感器(8)检测到其位置 处的水温T2》T-ATwon时开启热水保存电磁阀，冷水进入保温水箱，保 温水箱中的热水由热水出口流出至外界保温水箱中并保存起来，当外界保 温水箱水满或温度传感器(8)位置处的水温T2《T-ATwoff时关闭热水 保存电磁阀结束热水保存;压縮机不运行时，当外界保温水箱缺水且温度传感器(7)检测到其 位置处的水温Tl》T-ATon时开启热水保存电磁阀使保温水箱的热水流到 外界保温水箱中并保存起来，当外界保温水箱水满或TKT-ATon时关闭 热水保存电磁阀。
全文摘要
一种热泵热水机及其运行控制方法，热泵热水机包括通过管路相互连通的压缩机、四通换向阀、保温水箱、过滤器、节流装置、蒸发器及气液分离装置，压缩机和所述各部件及装置接收并按照中央控制器的指令动作，管路的连通依次为压缩机、四通换向阀D口、四通换向阀C口、冷凝器、过滤器、节流装置、蒸发器、四通换向阀E口、四通换向阀S口、气液分离装置返回压缩机。控制方法是利用所述各部件及装置的状态对热泵热水机的启动、停止与热水的保存进行控制。本发明自带有保温水箱，可储存有大量的水，相当于储存有大量的能量，方便了系统的除霜，使热泵热水机故障率低、性能稳定；现场安装非常简单，造价低廉。
文档编号F24H4/04GK101476777SQ20091003683
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月17日 优先权日2009年1月17日
发明者张加振 申请人:东莞市康源节能科技有限公司