一种直热式双源热泵热水机控制方法及其控制装置制造方法及图纸

一种直热式双源热泵热水机控制方法及其控制装置，涉及带有太阳能集热器并利用热泵的流体加热器及其控制方法，控制装置检测太阳能热水器的出水温度，根据出水温度改变控温策略,当水温处于第一水温控制区间时，通过调节直热式变频热泵的运行频率，改变热泵制热量控制水温；当水温处于第二水温控制区间时，通过改变补水流量调节元件的补水速度控制水温，充分利用太阳能积蓄热量，节省日落前后日照强度降低时段的热泵加热时间，适应不同日照强度，优先和充分利用太阳能，机组进水温度低，运行效率高并且安全可靠，可以避免因出水温度过高导致机组高压保护；可以在满足热水供应的同时降低压缩机功率要求，提高设备的利用率，降低前期投资成本。

【技术实现步骤摘要】
一种直热式双源热泵热水机控制方法及其控制装置
本专利技术涉及带有太阳能集热器并利用热泵的流体加热器及其控制方法，尤其涉及一种直热式双源热泵热水机的控制方法和控制装置。
技术介绍
当前煤炭、石油、天然气等“化石类能源”的不可再生性及全球储量的高速减少，带来了世界性的能源短缺，加上地球生态环境的日益恶化，使得保护生态环境、加速开发和利用可再生能源，成为人类紧迫而艰巨的任务。空气源热泵热水机因为节能、环保等优点越来越得到消费都认可。空气源热泵热水产品主要有直热式、循环加热式、静态加热式，直热式热泵热水机因为安装简单、工程水管路管径小工程成本低、冷水不进储热水箱而热水稳定等诸多优点而得以大量推广。另一方面，太阳能产品因为节能也已经得到广大消费者认可，但是当阴雨天气没有太阳或太阳光照度不强时，太阳能产品就需要使用电加热加热热水，这导致产品运行费用也比较高。因此，太阳能和空气源热泵进行结合加热热水的方式是最节能的。但是，如何将太阳能和热泵热水机有机地结合的技术问题一直没有得到有效的解决。目前主要结合的方案有：第一种结合方式是循环加热式热泵热水机和太阳能同时对储热水箱加热，例如，中国专利技术专利“太阳能辅热地源空调热水一体机”(中国专利技术专利号：ZL201110198359.0，授权公告号：CN102269484B)公开了一种适用于生活空调采暖和热水供应的太阳能辅热地源空调热水一体机，包含地热热泵和太阳能换热器，太阳能热水循环泵，热泵热水循环泵，热水换热器和储热水箱；热水换热器连接在压缩机与换向阀之间的工质循环通道中；热水换热器通过热泵热水循环泵连接到所述的储热水箱，构成热泵热水循环通道，太阳能换热器通过太阳能热水循环泵连接到所述的储热水箱，构成太阳能热水循环通道；使用储热水箱中的热水作为热媒，实现太阳能和地热热泵的直接耦合。该方案的优点是热泵和太阳能两个加热体系互不干扰、独立运行。其缺点是当有太阳时，太阳能和热泵同时加热，产生的热水温度很高，热水容易烫伤人，同时热水温度高，热损失也会很大。另一方面，当用水量大时，大量冷水直接补进水箱，也会降低热水的供水温度，造成水温不稳定。第二种结合方式是直热式热泵热水机和太阳能结合到一起加热热水，太阳能生产的热水作为直热式热泵热水机进水，例如，中国专利技术专利“一种太阳能热泵热水器”(中国专利技术专利号：ZL201010214437.7，授权公告号：CN101865537B)公开了一种太阳能热泵热水器，该热水器将热泵中的冷凝器置于太阳能水箱中，直接对太阳能加热后的水进行加热，该专利技术专利的技术方案把防太阳能真空集热管炸管模块、水箱防冻保护模块、水箱防干烧保护模块、水箱防水溢流保护模块、连接管道防冻保护模块、热泵自动运行模块、热泵经济运行模块以及防雷保护模块多个功能集成在一起。该方式下不管太阳能加热效果如何，太阳能吸收的热量都可能有效地利用，同时又能保证24小时热水需求，其缺点是当太阳能加热的水温高于45度时，热泵出水温度太高，机组容易发生高压保护。另一方面，现有的直热式热泵热水器通常采用恒温调节阀调节水温，不管是机械式还是电子式的恒温调节阀，其基本工作模式是在不改变热泵制热功率的情况下，通过改变阀门开度改变水流量控制水温。然而，由于恒温调节阀流通口径小，执行动力差，还容易被杂质堵塞。尤其是当太阳能加热的水温升高时，由于恒温调节阀调节水流量的动作范围窄，极易出现机组不能控制在设置的出水温度，出水温度太高导致机组发生高压保护问题。除此之外，上述现有技术方案虽然解决了热泵和太阳能的结合问题，因为夏季热水需求量小，加之夏季环境温度高，太阳能的照度好等原因，热泵机组制热水时的制热量大大超出需求，机组工作时间很短，有一大半时间处于待机状态，造成设备利用率低，投资回收期长的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种用于直热式双源热泵热水机运行控制的控制方法，用于解决太阳能热水器和直热式热泵的有机结合的技术问题。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种直热式双源热泵热水机控制方法，用于直热式双源热泵热水机的运行控制，所述的直热式双源热泵热水机包括直热式变频热泵，太阳能热水器，储热水箱，补水流量调节元件和控制装置，其特征在于包括以下步骤：S100：运行参数设定模块获取热水日用量Qwd设定值，加热时长设定值Qht，第一水温设定值Ts1，第二水温设定值Ts2，出水温度允许偏差ΔT，储热水箱的水位上限值Wsx，以及热泵最低运行频率Fzd；S200：水量检测控制模块根据热水日用量Qwd设定值和加热时长设定值Qht，确定预定补水速度Vwh＝Qwd/Qht，启动直热式变频热泵，打开进水电磁阀和补水流量调节元件，按照预定补水速度Vwh补水制取热水；S220：定流量变频加热控温策略：水温检测控制模块通过第二水温传感器实时检测太阳能热水器的出水温度Tcs，根据出水温度Tcs调节直热式变频热泵的运行频率Frb，通过改变热泵制热量，使出水温度Tcs保持在第一水温控制区间Ts1+ΔT≥Tcs≥Ts1-ΔT的范围内；S300：在日照强度高的情况下，随着出水温度Tcs的升高，直热式变频热泵的运行频率Frb不断降低，若运行频率Frb降低到热泵最低运行频率Fzd，则停止直热式变频热泵运行，完全依靠太阳能加热制取热水；S320：定温变流量控温策略：水温检测控制模块通过第二水温传感器实时检测太阳能热水器的出水温度Tcs，当出水温度Tcs升高到第二水温设定值Ts2时，水量检测控制模块通过补水流量控制器，调节补水流量调节元件的补水速度Vw，使出水温度Tcs控制在第二水温控制区间Ts1+ΔT＜Tcs≤Ts2范围内；S340：通过液位传感器检测水箱液位Wyw，若水箱液位Wyw到达水位上限值Wsx，转步骤S400；S380：随着太阳照度的降低，补水速度Vw逐渐调节回复到预定补水速度Vwh，若出水温度Tcs下降到Tcs≤Ts1-ΔT，返回步骤S200，否则，返回步骤S320；S400：停止直热式变频热泵运行，关闭进水电磁阀和补水流量调节元件，停止制取热水。本专利技术的直热式双源热泵热水机控制方法的一种较佳的技术方案，其特征在于还包括以下定时控制操作步骤：在所述的步骤S100和S200之间还包括步骤S120：S120：运行参数设定模块获取起始加热时间Ts和停止加热时间Te，令加热时长设定值Qht＝Te-Ts，启动计时等待到达起始加热时间Ts；在所述的步骤S340和S380之间还包括步骤S360：S360：若运行计时到达停止加热时间Te，转步骤S400。本专利技术的直热式双源热泵热水机控制方法的一种更好的技术方案，其特征在于还包括以下步骤：在步骤S220和步骤S320中，水温检测控制模块还通过第一水温传感器实时检测热泵水温Tc1，计算太阳能热水器进、出水之间的进出水温差ΔTc＝Tcs-Tc1；在步骤S220中，变频热泵控制器根据出水温度Tcs和进出水温差ΔTc确定PID算法的系数，利用PID算法控制直热式变频热泵的运行频率Frb；在步骤S320中，补水流量控制器根据出水温度Tcs和进出水温差ΔTc确定PID算法的系数，利用PID算法控制补水流量调节元件的补水速度Vw。本专利技术的直热式双源热泵热水机控制方法的一种改进的技术方案，其特征在于在步骤S400之后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直热式双源热泵热水机控制方法，用于直热式双源热泵热水机的运行控制，所述的直热式双源热泵热水机包括直热式变频热泵，太阳能热水器，储热水箱，补水流量调节元件和控制装置，其特征在于包括以下步骤：S100：运行参数设定模块获取热水日用量Qwd设定值，加热时长设定值Qht，第一水温设定值Ts1，第二水温设定值Ts2，出水温度允许偏差ΔT，储热水箱的水位上限值Wsx，以及热泵最低运行频率Fzd；S200：水量检测控制模块根据热水日用量Qwd设定值和加热时长设定值Qht，确定预定补水速度Vwh＝Qwd/Qht，启动直热式变频热泵，打开进水电磁阀和补水流量调节元件，按照预定补水速度Vwh补水制取热水；S220：定流量变频加热控温策略：水温检测控制模块通过第二水温传感器实时检测太阳能热水器的太阳能出水温度Tc2，根据太阳能出水温度Tc2调节直热式变频热泵的运行频率Frb，通过改变热泵制热量，使出水温度保持在第一水温控制区间Ts1+ΔT≥Tcs≥Ts1‑ΔT的范围内；S300：在日照强度高的情况下，随着太阳能出水温度Tc2的升高，直热式变频热泵的运行频率Frb不断降低，若运行频率Frb降低到热泵最低运行频率Fzd，则停止直热式变频热泵运行，完全依靠太阳能加热制取热水；S320：定温变流量控温策略：水温检测控制模块通过第二水温传感器实时检测太阳能热水器的太阳能出水温度Tc2，当太阳能出水温度Tc2升高到第二水温设定值Ts2时，水量检测控制模块通过补水流量控制器，调节补水流量调节元件的补水速度Vw，使出水温度控制在第二水温控制区间Ts1+ΔT＜Tc2≤Ts2范围内；S340：通过液位传感器检测水箱液位Wyw，若水箱液位Wyw到达水位上限值Wsx，转步骤S400；S380：随着太阳照度的降低，补水速度Vw逐渐调节回复到预定补水速度Vwh，若太阳能出水温度Tc2下降到Tc2≤Ts1‑ΔT，返回步骤S200，否则，返回步骤S320；S400：停止直热式变频热泵运行，关闭进水电磁阀和补水流量调节元件，停止制取热水。...

【技术特征摘要】
1.一种直热式双源热泵热水机控制方法，用于直热式双源热泵热水机的运行控制，所述的直热式双源热泵热水机包括直热式变频热泵，太阳能热水器，储热水箱，补水流量调节元件和控制装置，其特征在于包括以下步骤：S100：运行参数设定模块获取热水日用量Qwd设定值，加热时长设定值Qht，第一水温设定值Ts1，第二水温设定值Ts2，出水温度允许偏差ΔT，储热水箱的水位上限值Wsx，以及热泵最低运行频率Fzd；S200：水量检测控制模块根据热水日用量Qwd设定值和加热时长设定值Qht，确定预定补水速度Vwh＝Qwd/Qht，启动直热式变频热泵，打开进水电磁阀和补水流量调节元件，按照预定补水速度Vwh补水制取热水；S220：定流量变频加热控温策略：水温检测控制模块通过第二水温传感器实时检测太阳能热水器的出水温度Tcs，根据出水温度Tcs调节直热式变频热泵的运行频率Frb，通过改变热泵制热量，使出水温度Tcs保持在第一水温控制区间Ts1+ΔT≥Tcs≥Ts1-ΔT的范围内；S300：在日照强度高的情况下，随着出水温度Tcs的升高，直热式变频热泵的运行频率Frb不断降低，若运行频率Frb降低到热泵最低运行频率Fzd，则停止直热式变频热泵运行，完全依靠太阳能加热制取热水；S320：定温变流量控温策略：水温检测控制模块通过第二水温传感器实时检测太阳能热水器的出水温度Tcs，当出水温度Tcs升高到第二水温设定值Ts2时，水量检测控制模块通过补水流量控制器，调节补水流量调节元件的补水速度Vw，使出水温度Tcs控制在第二水温控制区间Ts1+ΔT＜Tcs≤Ts2范围内；S340：通过液位传感器检测水箱液位Wyw，若水箱液位Wyw到达水位上限值Wsx，转步骤S400；S380：随着太阳照度的降低，补水速度Vw逐渐调节回复到预定补水速度Vwh，若出水温度Tcs下降到Tcs≤Ts1-ΔT，返回步骤S200，否则，返回步骤S320；S400：停止直热式变频热泵运行，关闭进水电磁阀和补水流量调节元件，停止制取热水。2.根据权利要求1所述的直热式双源热泵热水机控制方法，其特征在于还包括以下定时控制操作步骤：在所述的步骤S100和S200之间还包括步骤S120：S120：运行参数设定模块获取起始加热时间Ts和停止加热时间Te，令加热时长设定值Qht＝Te-Ts，启动计时等待到达起始加热时间Ts；在所述的步骤S340和S380之间还包括步骤S360：S360：若运行计时到达停止加热时间Te，转步骤S400。3.根据权利要求1所述的直热式双源热泵热水机控制方法，其特征在于还...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉军，秦黄辉，王颖，刘军，杨奕，
申请(专利权)人：江苏天舒电器有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32