专利名称：一种速热式热泵热水机及加热控制方法
技术领域：
本发明提出了一种速热式热泵热水机，并提出了对这种热水机实现速热的加热控制方法，属于空气能热泵热水机技术领域。
背景技术：
现有的空气源热泵热水机都需要配置一个储水式水箱，水箱的安装空间和较高的承重要求限制了热泵热水机的推广和使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有热泵热水机水箱的安装问题，提供一个不需要水箱的速热式热泵热水机的技术方案，并提供系统高效可靠运行的速热式热泵热水机的加热控制方法。速热式热泵热水机技术方案是一种速热式热泵热水机，包括压缩机、压缩机的排气管及回气管、主四通阀、室外换热器、节流阀、蓄热装置、水流开关、蓄热装置的进水管、总进水管及总出水管，其中排气管与主四通阀的d端连通，回气管与主四通阀的s端连通，主四通阀的e端与室外换热器的一端连通，室外换热器的另一端与节流阀的一端连通；水流开关的入水口与总进水管连通；其特征在于还包括辅助四通阀、单向阀、制冷剂与水的换热器、换热器的制冷剂出口处的第一温度传感器、换热器的出水口处的第二温度传感器、换热器的进水管、三通阀、蓄热装置出口处的第三温度传感器及辅助节流毛细管，其中辅助节流毛细管的一端与回气管连通，另一端与辅助四通阀的s端连通；辅助四通阀的e端通过单向阀与换热器的制冷剂进口连通，其d端与主四通阀的c端连通，其c端与蓄热装置的制冷剂入口连通；蓄热装置的制冷剂出口及换热器的制冷剂出口均与节流阀的另一端连通，蓄热装置的进水管与三通阀的一出口连通，换热器的进水管与三通阀的另一出口连通，三通阀的入水口与水流开关的出口连通；总出水管与换热器及蓄热装置的出水口连通。在所述蓄热装置内安装有温度传感器及辅助电加热。一种速热式热泵热水机的加热控制方法，其特征在于包括以下步骤步骤一、水流开关检测到用户有用水需求后，热泵上电，压缩机经过2 4分钟延时后启动；主四通阀处于断电状态，辅助四通阀处于通电状态；三通阀控制进水经过蓄热装置后进行加热，以提供热水，Tm为蓄热装置的温度，TPCM为蓄热装置中的蓄热体材质的相变温度，此时如果 Tm〈TPCM，则蓄热装置内的辅助电加热上电运行，当Tm彡TPCM后辅助电加热停止运行；
步骤二、压缩机启动后，如果水流开关检测到有用水需求，主四通阀保持断电状态，辅助四通阀保持通电状态，当检测到换热器的制冷剂出口处的第一温度传感器的制冷剂温度达到设定温度数值TRO后，三通阀控制进水经过换热器对进水进行加热；压缩机启动后，如果水流开关检测到没有用水需求，主四通阀保持断电状态，辅助四通阀转变成断电状态，制冷剂通过蓄热装置对蓄热体进行加热，并检测蓄热装置的温度Tm，把Tm和TPCM进行比较， 如果Tm ^ TPCM +A Tl，则压缩机停止工作，热泵停机，等待下一次用水需求；步骤三、压缩机没有开机并且没有用水需求时，需要检测蓄热装置的温度Tm，如果 TmCTPCM-Λ T2，压缩机开启工作，给蓄热装置蓄热以备下次开机热水需求，此时主四通阀和辅助四通阀保持断电状态；在蓄热装置蓄热过程中，如果水流开关检测到有热水需求，则退出蓄热模式，转由按照步骤二的控制逻辑进行控制；
步骤四、当检测到外机需要除霜时，如果这时水流开关检测到有热水需求，则三通阀控制水往蓄热装置方向流动，此时主四通阀上电，辅助四通阀维持断电状态，蓄热装置内的辅助电加热上电运行，制冷剂从蓄热装置吸收热量，除霜完成Λ τ分钟后辅助电加热停止工作；当检测到外机需要除霜时，而这时水流开关没有检测到有热水需求，则三通阀维持将总进水管和蓄热装置连通的位置，此时主四通阀上电，辅助四通阀维持断电状态，制冷剂从蓄热装置吸收热量，如果蓄热装置的温度TmCTPCM- Δ Τ2，则辅助电加热上电运行，除霜完成Λ τ分钟后，辅助电加热停止工作；如果在除霜期间水流开关检测到有热水需求，三通阀连接总进水管和蓄热装置，通过蓄热装置给水进行加热，同时辅助电加热上电，除霜结束 Δ τ分钟后或者Tm > TPCM后辅助电加热断电；Λ τ的范围为3 40分钟。步骤五、为了保证水流开关发生故障时，出现没有热水使用的问题，三通阀通常默认位置为与蓄热装置连通。本发明与现有技术相比的优点为把蓄热供热水和直热供热水结合，热泵热水机可以不需要水箱，解决了水箱安装问题，并能够实现速热式供热水；可以直接提供使用的热水，比常规热泵热水机的能效高，满足速热的需求，解决了除霜期间出现的供热水问题。
图I为本发明一种原理示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。参见图1，一种速热式热泵热水机，包括压缩机I、压缩机的排气管2及回气管5、主四通阀3、室外换热器4、节流阀6、蓄热装置15、水流开关21、蓄热装置15的进水管14、总进水管20及总出水管17，其中排气管2与主四通阀3的d端连通，回气管5与主四通阀3 的s端连通，主四通阀3的e端与室外换热器4的一端连通，室外换热器4的另一端与节流阀6的一端连通；水流开关21的入水口与总进水管20连通；本发明特点是还包括辅助四通阀9、单向阀8、制冷剂与水的换热器11、换热器11的制冷剂出口处的第一温度传感器7、换热器11的出水口处的第二温度传感器10、换热器11的进水管12、三通阀13、蓄热装置15 出口处的第三温度传感器16及辅助节流毛细管22，其中辅助节流毛细管22的一端与回气管5连通，辅助节流毛细管22的另一端与辅助四通阀9的s端连通；辅助四通阀9的e端通过单向阀8与换热器11的制冷剂进口连通，辅助四通阀9的d端与主四通阀3的c端连通，辅助四通阀9的c端与蓄热装置15的制冷剂入口连通；蓄热装置15的制冷剂出口及换热器11的制冷剂出口均与节流阀6的另一端连通，蓄热装置15的进水管14与三通阀13 的一出口连通，换热器11的进水管12与三通阀13的另一出口连通，三通阀13的入水口与水流开关21的出口连通；总出水管17与换热器11及蓄热装置15的出水口连通。工作时，水流开关21用于检测是否用户有用水需求；三通阀13用于控制进水的流向，即流向蓄热装置15还是流向换热器11 ;蓄热装置15的出水口处的第三温度传感器16和换热器11的出水口处的第二温度传感器10用于检测输出热水的温度；辅助四通阀9用于控制制冷剂的流向，断电状态制冷剂流向蓄热装置15，上电状态流向换热器11。在本实施例中，在所述蓄热装置15内安装有温度传感器18及辅助电加热19。一种速热式热泵热水机的加热控制方法，其特征在于包括以下步骤
步骤一、水流开关13检测到用户有用水需求后，热泵上电，压缩机I经过2 4分钟延时后启动；主四通阀3处于断电状态，辅助四通阀9处于通电状态；三通阀13控制进水经过蓄热装置15后进行加热，以提供热水，Tm为蓄热装置15的温度，TPCM为蓄热装置15中的蓄热体材质的相变温度，此时如果Tm〈TPCM，则蓄热装置15内的辅助电加热19上电运行，当 Tm ^ TPCM后，辅助电加热19停止运行；本实施例中，压缩机I经过3分钟延时后启动。步骤二、压缩机I启动后，如果水流开关21检测到有用水需求，主四通阀3保持断电状态，辅助四通阀9保持通电状态，当检测到换热器11的制冷剂出口处的第一温度传感器7的制冷剂温度达到设定温度数值TRO后，三通阀13控制进水经过换热器11对进水进行加热；压缩机I启动后，如果水流开关13检测到没有用水需求，主四通阀3保持断电状态， 辅助四通阀9转变成断电状态，制冷剂通过蓄热装置15对蓄热体进行加热，并检测蓄热装置15的温度Tm，把Tm和TPCM进行比较，如果Tm彡TPCM +Δ Tl，则压缩机I停止工作，热泵停机，等待下一次用水需求；
步骤三、压缩机I没有开机并且没有用水需求时，需要检测蓄热装置15的温度Tm，如果TmCTPCM- Δ T2，压缩机I开启工作，给蓄热装置15蓄热以备下次开机热水需求，此时主四通阀3和辅助四通阀9保持断电状态；在蓄热装置15蓄热过程中，如果水流开关21检测到有热水需求，则退出蓄热模式，转由按照步骤二的控制逻辑进行控制；
步骤四、当检测到外机需要除霜时，如果这时水流开关21检测到有热水需求，则三通阀13控制水往蓄热装置15方向流动，此时主四通阀3上电，辅助四通阀9维持断电状态， 蓄热装置15内的辅助电加热19上电运行，制冷剂从蓄热装置15吸收热量，除霜完成Λ τ 分钟后辅助电加热19停止工作；当检测到外机需要除霜时，而这时水流开关21没有检测到有热水需求，则三通阀13维持将总进水管20和蓄热装置15连通的位置，此时主四通阀3 上电，辅助四通阀9维持断电状态，制冷剂从蓄热装置15吸收热量，如果蓄热装置15的温度TmCTPCM- Δ Τ2，则辅助电加热19上电运行，除霜完成后Λ τ分钟后，辅助电加热19停止工作；如果在除霜期间水流开关13检测到有热水需求，三通阀13连接总进水管20和蓄热装置15，通过蓄热装置15给水进行加热，同时辅助电加热19上电，除霜结束Λ τ分钟后或者Tm彡TPCM后辅助电加热19断电；Λ τ的范围为3 40分钟。步骤五、为了保证水流开关21发生故障时，出现没有热水使用的问题，三通阀13 通常默认位置为与蓄热装置15连通。本实施例中，蓄热装置15内测量蓄热体温度的温度传感器18可以是一个，也可以是多个。
权利要求
1.一种速热式热泵热水机，包括压缩机(I)、压缩机的排气管(2)及回气管(5)、主四通阀(3)、室外换热器(4)、节流阀(6)、蓄热装置(15)、水流开关(21)、蓄热装置(15)的进水管(14)、总进水管(20)及总出水管(17)，其中排气管(2)与主四通阀(3)的d端连通，回气管(5)与主四通阀(3)的s端连通，主四通阀(3)的e端与室外换热器(4)的一端连通，室外换热器(4)的另一端与节流阀(6)的一端连通；水流开关(21)的入水口与总进水管(20)连通；其特征在于还包括辅助四通阀(9)、单向阀(8)、制冷剂与水的换热器(11)、换热器(11) 的制冷剂出口处的第一温度传感器(7)、换热器(11)的出水口处的第二温度传感器(10)、 换热器(11)的进水管(12)、三通阀(13)、蓄热装置(15)出口处的第三温度传感器(16)及辅助节流毛细管(22)，其中辅助节流毛细管(22)的一端与回气管(5)连通，另一端与辅助四通阀(9)的s端连通；辅助四通阀(9)的e端通过单向阀(8)与换热器(11)的制冷剂进口连通，其d端与主四通阀(3)的c端连通，其c端与蓄热装置(15)的制冷剂入口连通；蓄热装置(15)的制冷剂出口及换热器(11)的制冷剂出口均与节流阀(6)的另一端连通，蓄热装置(15)的进水管(14)与三通阀(13)的一出口连通，换热器(11)的进水管(12)与三通阀(13)的另一出口连通，三通阀(13)的入水口与水流开关(21)的出口连通；总出水管(17) 与换热器(11)及蓄热装置(15)的出水口连通。
2.根据权利要求I所述的一种速热式热泵热水机，其特征在于在所述蓄热装置(15)内安装有温度传感器(18)及辅助电加热(19)。
3.一种速热式热泵热水机的加热控制方法，其特征在于包括以下步骤步骤一、水流开关(13)检测到用户有用水需求后，热泵上电，压缩机(I)经过2 4分钟延时后启动；主四通阀(3)处于断电状态，辅助四通阀(9)处于通电状态；三通阀(13)控制进水经过蓄热装置(15)后进行加热，以提供热水，Tm为蓄热装置(15)的温度，TPCM为蓄热装置(15)中的蓄热体材质的相变温度，此时如果Tm〈TPCM，则蓄热装置(15)内的辅助电加热(19)上电运行，当Tm彡TPCM后辅助电加热(19)停止运行； 步骤二、压缩机(I)启动后，如果水流开关(21)检测到有用水需求，主四通阀(3)保持断电状态，辅助四通阀(9)保持通电状态，当检测到换热器(11)的制冷剂出口处的第一温度传感器(7)的制冷剂温度达到设定温度数值TRO后，三通阀(13)控制进水经过换热器(11)对进水进行加热；压缩机(I)启动后，如果水流开关(13)检测到没有用水需求，主四通阀(3)保持断电状态，辅助四通阀(9)转变成断电状态，制冷剂通过蓄热装置(15)对蓄热体进行加热，并检测蓄热装置(15)的温度Tm，把Tm和TPCM进行比较，如果Tm ^ TPCM + A Tl,则压缩机(I)停止工作，热泵停机，等待下一次用水需求；步骤三、压缩机(I)没有开机并且没有用水需求时，需要检测蓄热装置(15)的温度Tm， 如果Tm〈TPCM- A T2，压缩机(I)开启工作，给蓄热装置(15)蓄热以备下次开机热水需求， 此时主四通阀(3)和辅助四通阀(9)保持断电状态；在蓄热装置(15)蓄热过程中，如果水流开关(21)检测到有热水需求，则退出蓄热模式，转由按照步骤二的控制逻辑进行控制； 步骤四、当检测到外机需要除霜时，如果这时水流开关(21)检测到有热水需求，则三通阀(13)控制水往蓄热装置(15)方向流动，此时主四通阀(3)上电，辅助四通阀(9)维持断电状态，蓄热装置(15)内的辅助电加热(19)上电运行，制冷剂从蓄热装置(15)吸收热量， 除霜完成A T分钟后辅助电加热(19)停止工作；当检测到外机需要除霜时，而这时水流开关(21)没有检测到有热水需求，则三通阀(13)维持将总进水管(20)和蓄热装置(15)连通的位置，此时主四通阀(3)上电，辅助四通阀(9)维持断电状态，制冷剂从蓄热装置(15)吸收热量，如果蓄热装置(15)的温度Tm〈TPCM- A T2，则辅助电加热(19)上电运行，除霜完成 A T分钟后，辅助电加热(19)停止工作；如果在除霜期间水流开关(13)检测到有热水需求，三通阀(13)连接总进水管(20)和蓄热装置(15)，通过蓄热装置(15)给水进行加热，同时辅助电加热(19)上电，除霜结束A T分钟后或者Tm > TPCM后辅助电加热(19)断电； A T的范围为3 40分钟；步骤五、为了保证水流开关(21)发生故障时，出现没有热水使用的问题，三通阀(13) 通常默认位置为与蓄热装置(15)连通。
全文摘要
本发明涉及一种速热式热泵热水机及其加热控制方法，包括压缩机、主四通阀、室外换热器、节流阀、蓄热装置及水流开关；特点是还包括辅助四通阀、单向阀、换热器、第一至三温度传感器、三通阀及辅助节流毛细管，辅助节流毛细管的一端与回气管连通，另一端与辅助四通阀的s端连通；辅助四通阀的e端通过单向阀与换热器的制冷剂进口连通，其d、c端分别与主四通阀的c端及蓄热装置的制冷剂入口连通；蓄热装置及换热器的制冷剂出口均与节流阀的另一端连通，蓄热装置及换热器的进水管分别与三通阀的的两出口连通，三通阀的入水口与水流开关的出口连通；总出水管与换热器及蓄热装置的出水口连通。其把蓄热和直热供热水结合，实现了速热功能，很好的解决了除霜过程的热水供给和常规热泵需要储水式水箱的问题。
文档编号F24H9/20GK102607169SQ201210058628
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月8日 优先权日2012年3月8日
发明者饶荣水 申请人:广东美的电器股份有限公司