热泵热水器的控制方法及其控制装置与流程

本发明涉及热泵热水器，特别是涉及一种热泵热水器的控制方法及其控制装置。

背景技术：

目前热泵热水器多采用空气源，该热水器吸收室外空气的低温热量将冷媒介质气化，之后介质在压缩机内升温增压，最后通过换热器将热量传递给水实现热水供应。其中热泵热水器所在环境的环境温度一般在－15℃至45℃，将自来水温(一般为15℃)加热至目标水温(一般为55℃左右)。随着热泵热水器室外机组所在环境的环境温度的降低，系统蒸发温度随之降低，在冷凝温度不变的情况下使压缩机压缩比增大，导致压缩机输出能力变弱，同时由于结霜等问题使室外机换热器的吸热能力变差，最终都导致热泵热水器制热时间增加。

由于热泵热水器一年四季的制热时间不同，使用户在使用热泵热水器前需要等待不同的时间，带来了一定困扰。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的热泵热水器的控制方法及其控制装置。

本发明的一个目的是要解决热泵热水器制热时间不同的问题。

本发明一个进一步的目的是要提高热泵热水器的效率。

特别地，本发明提供了一种热泵热水器的控制方法，该方法通过检测热泵热水器所在环境的环境温度Te；由环境温度Te计算热泵热水器的实际制热量Q(Te)；获取额定工况下热泵热水器的额定制热量Q₀以及压缩机的额定频率f₀；根据额定频率f₀按照实际制热量Q(Te)与额定制热量Q₀的比例关系计算热泵热水器的运行频率f；驱动压缩机以运行频率f进行工作。

可选地，由环境温度Te计算实际制热量Q(Te)的步骤包括：按照公式1：

Q(Te)＝a·Te³+b·Te²+c·Te+d

计算实际制热量Q(Te)，在公式1中，a、b、c、d分别为对热泵热水 器进行测试得出的计算系数。

可选地，由环境温度Te计算实际制热量Q(Te)的步骤包括：从预设的制热量映射表中查询环境温度Te对应的实际制热量Q(Te)，并且制热量映射表由预先按照公式1：

Q(Te)＝a·Te³+b·Te²+c·Te+d

计算得出的实际制热量Q(Te)与其对应的环境温度Te匹配保存生成，在公式1中，a、b、c、d分别为对热泵热水器进行测试得出的计算系数。

可选地，获取额定制热量Q₀以及额定频率f₀的步骤包括：获取热泵热水器的制热目标水温；查询制热目标水温对应的额定制热量Q₀以及额定频率f₀。

可选地，计算热泵热水器的运行频率f的步骤包括：按照公式2：

计算得出热泵热水器的运行频率f。

特别地，本发明还提供了一种热泵热水器的控制装置，包括：温度检测模块，配置成检测热泵热水器所在环境的环境温度Te；制热量计算模块，配置成由环境温度Te计算热泵热水器的实际制热量Q(Te)；额定工况获取模块，配置成获取额定工况下热泵热水器的额定制热量Q₀以及压缩机的额定频率f₀；频率计算模块，配置成根据额定频率f₀按照实际制热量Q(Te)与额定制热量Q₀的比例关系计算热泵热水器的运行频率f；驱动模块，配置成驱动压缩机以运行频率f进行工作。

可选地，制热量计算模块还配置成：按照公式1：

Q(Te)＝a·Te³+b·Te²+c·Te+d

计算得出实际制热量Q(Te)，在公式1中，a、b、c、d分别为对热泵热水器进行测试得出的计算系数。

可选地，制热量计算模块还配置成：从预设的制热量映射表中查询环境温度Te对应的实际制热量Q(Te)，并且制热量映射表由预先按照公式1：

Q(Te)＝a·Te³+b·Te²+c·Te+d

计算得出的实际制热量Q(Te)与其对应的环境温度Te匹配保存生成，在公式1中，a、b、c、d分别为对热泵热水器进行测试得出的计算系数。

可选地，额定工况获取模块还配置成：获取热泵热水器的制热目标水温；查询制热目标水温对应的额定制热量Q₀以及额定频率f₀。

可选地，频率计算模块还配置成：按照公式2：

计算得出热泵热水器的运行频率f。

本发明的热泵热水器的控制方法及其控制装置，首先检测热泵热水器室外机所在环境的环境温度Te，然后根据环境温度Te计算热泵热水器的实际制热量Q(Te)，并获取该热泵热水器的额定制热量Q₀以及压缩机的额定频率f₀,再根据额定频率f₀按照实际制热量Q(Te)与额定制热量Q₀的比例关系计算热泵热水器的运行频率f，最后驱动该热泵热水器的压缩机以运行频率f进行工作。本发明的热泵热水器通过调节变频压缩机的工作频率f，保证热泵热水器在不同环境温度Te下达到额定制热量Q₀的时间相同，避免了用户在不同季节等待热水的时间不同，提高了热水器的用户体验。

进一步地，本发明的热泵热水器的控制方法及其控制装置，按照公式1：

Q(Te)＝a·Te³+b·Te²+c·Te+d

由环境温度Te计算实际制热量Q(Te)。在公式1中，a、b、c、d分别为对热泵热水器在出厂前进行测试得出的计算系数，环境温度Te在－15℃至45℃范围内，且实际制热量Q(Te)为正数。

进一步地，本发明的热泵热水器的控制方法及其控制装置，按照公式2：

计算热泵热水器的运行频率f，通过调节变频压缩机的频率使热泵热水器在不同环境温度下达到额定制热量Q₀的时间相同，提高了热泵热水器的性能。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的热泵热水器的原理示意图；

图2是根据本发明一个实施例的热泵热水器控制装置的示意图；以及

图3是根据本发明一个实施例的热泵热水器控制方法的示意图。

具体实施方式

图1是本实施例的热泵热水器10的原理示意图，空气源热泵热水器10一般是由一个制冷循环组成，主要包括室外机组、室内换热器两部分。其中室外机组部分一般包括蒸发器300、压缩机200及膨胀阀400等；室内换热器一般包括冷凝器500和水箱600两部分。并且，压缩机200采用变频压缩机，通过调节频率使热泵热水器10在不同环境温度下与额定制热量Q₀的制热时间相同，并提高了热泵热水器10的热效率。

在一些优选实施例中，冷凝器500可以设置于水箱600内部与水进行换热，以提高水温，此实施例结构紧凑，节省空间。

图2是根据本发明一个实施例的热泵热水器控制装置100的示意图，结合图1，本实施例的热泵热水器控制装置100通过调节压缩机200的工作频率f，可以使用户在不同季节等待热水的时间相同，并且该控制装置100包括温度检测模块110、制热量计算模块120、额定工况获取模块130、频率计算模块140以及驱动模块150，在一些可选实施例中，热泵热水器控制装置100可以布置于空气源热泵热水器10的主控板上，以完成压缩机200频率控制的过程。

温度检测模块110配置成检测热泵热水器10所在环境的环境温度Te。具体地，该热泵热水器10的室外机组设置有温度感应器，用于感应室外环境温度Te并将温度信息传至热泵热水器10的主控板，以供主控板进行计算和控制，环境温度Te的范围一般在－15℃至45℃范围内。

制热量计算模块120配置成由环境温度Te计算热泵热水器10的实际制热量Q(Te)。实际制热量Q(Te)取决于环境温度Te及热泵机组性能，在环境温度Te较低时热泵热水器10的实际制热量Q(Te)低于额定制热量Q₀。制热量计算模块120可以按照公式1：

Q(Te)＝a·Te³+b·Te²+c·Te+d

计算得出实际制热量Q(Te)，在公式1中，a、b、c、d分别为对热泵热水器10进行测试得出的计算系数，这些计算系数可以根据对同一型号规格的热泵热水器10的测试结果进行求解得出。采用公式1计算得出的实际制热量Q(Te)可以保证在环境温度Te在－15℃至45℃范围内波动时结果准确，该公式表明实际制热量Q(Te)与环境温度Te成正相关。

在本发明的另一些实施例中，制热量计算模块120还可以配置成从预设的制热量映射表中查询环境温度Te对应的实际制热量Q(Te)。具体地，在该制热量计算模块120进行前预先按照公式1：

Q(Te)＝a·Te³+b·Te²+c·Te+d

计算得出实际制热量Q(Te)与其对应的环境温度Te，并保存生成制热量映射表，在公式1中，a、b、c、d分别为对热泵热水器10进行测试得出的计算系数，利用该种方式可以避免在热泵热水器10中进行复杂计算。

额定工况获取模块130可以配置成获取额定工况下热泵热水器10的额定制热量Q₀以及压缩机200的额定频率f₀。具体地，在该热泵热水器10出厂前对其性能进行测试，将其室外机组布置于额定工况下进行工作，设置该热泵热水器10的目标水温(一般为55℃左右)，并获取其达到额定制热量Q₀时压缩机200的运行频率f，作为该热泵热水器10的额定频率f₀。

在一些优选实施例中，用户可以设定不同的目标水温，并根据目标水温获取在额定工况下热泵热水器10不同的额定制热量Q₀以及额定频率f₀。不同的目标水温对应的额定制热量Q₀以及额定频率f₀不同。

频率计算模块140可以配置成根据额定频率f₀按照实际制热量Q(Te)与额定制热量Q₀的比例关系计算热泵热水器10的运行频率f。具体地，按照公式2：

计算得到热泵热水器10的运行频率f。

频率计算模块140按照前述公式2计算热泵热水器10的运行频率f，其中额定频率f₀及额定制热量Q₀(f₀)在额定工况及相同目标水温下为定值，则运行频率f与实际制热量Q(f)成线性关系，频率计算模块140也可通过热泵热水器10的主控板计算实现。

驱动模块150可以配置成驱动压缩机200以运行频率f进行工作。具体地，该压缩机200为变频压缩机，并设置于该热泵热水器10的室外机内，作为冷媒循环的动力源。在本实施例的热泵热水器控制装置100根据环境温度Te计算出压缩机200的运行频率f后，按照计算得出的压缩机200的运行频率f驱动压缩机200以对应的频率f工作，实现热泵热水器10在不同环境温度下达到额定制热量Q₀的时间相同。

本实施例还提供了一种热泵热水器10的控制方法，图3是根据本发明一个实施例的热泵热水器10控制方法的示意图。该控制方法通过调节压缩机200的频率f，使热泵热水器10在不同环境温度下达到额定制热量Q₀的时间相同，即用户在一年四季等待热水的时间相同，提高了用户体验。并且该控制方法包 括以下步骤：

步骤S302，检测热泵热水器10所在环境的环境温度Te。具体地，检测热泵热水器10室外机组所在环境的环境温度Te，环境温度Te的范围在－15℃至45℃范围内，当环境温度低于零度时，低温将影响该热泵热水器10的制热性能。

步骤S304，由环境温度Te计算热泵热水器10的实际制热量Q(Te)。具体地，实际制热量Q(Te)取决于环境温度Te及热泵机组性能，在环境温度Te较低时热水器的实际制热量Q(Te)低于额定制热量Q₀。实际制热量Q(Te)可以按照公式1：

Q(Te)＝a·Te³+b·Te²+c·Te+d

计算得到，在公式1中，a、b、c、d分别为对热泵热水器10进行测试得出的计算系数，该公式表明实际制热量Q(Te)与环境温度Te成正相关。

在本发明的一些实施例中，计算实际制热量Q还可以从预设的制热量映射表中查询环境温度Te对应的实际制热量Q(Te)。具体地，在该步骤进行前预先按照公式1：

Q(Te)＝a·Te³+b·Te²+c·Te+d

计算得出实际制热量Q(Te)与其对应的环境温度Te，并保存生成制热量映射表，在公式1中，a、b、c、d分别为对热泵热水器10进行测试得出的计算系数。

步骤S306，获取额定工况下热泵热水器10的额定制热量Q₀以及压缩机200的额定频率f₀。具体地，在该热泵热水器10出厂前对其性能进行测试，将其室外机组布置于额定工况下进行工作，设置该热泵热水器10的目标水温(一般为55℃左右)，并获取其达到额定制热量Q₀时压缩机200的运行频率f，作为该热泵热水器10的额定频率f₀。

在一些优选实施例中，用户可以设定目标水温，并根据不同的目标水温获取在额定工况下热泵热水器10不同的额定制热量Q₀以及额定频率f₀。

步骤S308，根据额定频率f₀按照实际制热量Q(Te)与额定制热量Q₀的比例关系计算热泵热水器10的运行频率f。具体地，上述公式1表明实际制热量Q(Te)随着环境温度Te的降低是不断衰减的，公式2表明实际制热量Q(Te)随压缩机200频率的增大是不断递增的。因此，要保证各个环境工况下实际制热量Q(Te)不变，压缩机200运行频率f需随着实际制热量Q(Te)的衰减而递增。

在实现本发明的过程中发现，当环境温度Te不变时，实际制热量Q(Te)和压缩机200的运行频率f有如下关系：

f/f₀＝(Q(f))/(Q₀(f₀))，也就是公式2：

因此实际制热量Q(Te)要保持与额定制热量Q₀相等，则Q(f,Te)转换为额定工况下实际制热量为：

Q(f,Te₀)＝Q₀/(Q/Q₀)＝Q₀²/Q，相应地运行频率f为：f＝f₀(Q₀/Q)，

按照上述公式计算热泵热水器10的运行频率f，其中额定频率f₀及额定频率f₀下的额定制热量Q₀(f₀)在额定工况及相同目标水温下为定值，则运行频率f与实际制热量Q(f)成线性关系。

步骤S310，驱动压缩机200以运行频率f进行工作。具体地，该压缩机200为变频压缩机，并设置于该热泵热水器10的室外机组内。在根据环境温度Te计算压缩机200的运行频率f后，可驱动压缩机200以对应的频率f工作，以实现热泵热水器10在不同环境温度下达到额定制热量Q₀的时间相同。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。