一种采用空气源的热水系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术的采用空气源的热水系统及其控制方法，通过采用一级水箱和二级水箱两个水箱，空气源热泵对一级水箱中少量的水进行加热，并将加热后的水陆续存入二级水箱中，利用一级水箱与空气源热泵紧邻设置，二级水箱紧邻用户设置，降低了水泵驱使水循环的能量消耗，同时也解决了以往单个水箱储水少、储热少的弊端。同时，本发明专利技术的空气源热泵系统的控制方法，通过优先选择在一天中的高温时段将热水存储在二级水箱中，使得空气源热泵在室外温度最高的时段进行存储热量，有效降低了压缩机对电能的消耗，使得二级水箱中存储的热量来至空气的所占比例增大，有效降低了电能消耗，节能效果更佳。

A hot water system with air source and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种采用空气源的热水系统及其控制方法
本专利技术涉及一种空气源热泵系统及其控制方法，更具体的说，尤其涉及一种采用空气源的热水系统及其控制方法。
技术介绍
由于现代社会对非可再生能源（煤、石油、天然气）的大量使用，不仅导致了能源的日益枯竭，而且产生了严重的大气污染，在国家政策的倡导下，各行各业都在节能降耗、减少污染排放。空气源热泵作为一种从空气中获取热能的设备，具有热源分布广、储量大、无污染的优点，未来将成为主要的能源形式之一。空气源热泵由压缩机、蒸发器、冷凝器、储液罐、膨胀阀等装置构成，冷媒在压缩机的作用下在系统内循环流动。其工作原理为：液态冷媒在蒸发器中吸收空气中的热能，并转化为气态；然后，冷媒经压缩机完成气态的升压升温，并进入冷凝器将自身的高温热量传递给循环水，同时自己被转化为液体，然后经膨胀阀再次进入蒸发器中，依次往复循环，以实现空气中热能的利用。现在已有将空气源设备作为家庭、工厂、公共场所热水来源的加热设备，使用时，通过开启空气源热泵对水箱内的水进行加热，由于热水获得的能量（设为Q3）等于压缩机消耗的电能（设为Q1）与冷媒从空气中吸收的热量（设为Q2）之和，即Q3=Q1+Q2。由于在诸多情况下，用户只有在想使用热水时才开启空气源热泵，开启后空气源热泵会连续高负荷工作，使得热水获得的能量Q3中电能产生的热量Q1占比过大，不利于能源的节约，这也与空气源热泵的消耗少量电能而获得较多热量的初衷相悖。同时，在空气源热泵工作过程中，没有考虑到外界环境温度影响，在同一天的不同时段外界空气的温度不同的，在外界高温时段下开启空气源热泵对循化水进行加热，要比在低温时段消耗的电能低很多。
技术实现思路
本专利技术为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种采用空气源的热水系统及其控制方法。本专利技术的采用空气源的热水系统，包括空气源热泵、一级水箱、二级水箱、加热水泵、回水泵以及控制电路部分，空气源热泵中设置有冷凝器，一级水箱的高度高于二级水箱的高度；其特征在于：一级水箱经加热进水管与冷凝器的进水口相通，冷凝器的出水口经加热回水管与一级水箱相通；一级水箱上设置有与自来水管相通的进水管，一级水箱经放水管与二级水箱相通，二级水箱上设置有与进水管相通的回水管；一级水箱上设置有一级水位传感器和一级温度传感器，二级水箱上设置有二级水位传感器和二级温度传感器，以分别实现一级水箱和二级水箱中水位和温度的测量；加热水泵设置于加热进水管上，用于将一级水箱中的水泵入冷凝器；回水泵设置于回水管上，用于将二级水箱中的水泵入一级水箱；自来水管、回水管上分别设置有分别设置有进水电磁阀、回水电磁阀，以便通过进水电磁阀和回水电磁阀的关闭和导通，实现自来水和二级水箱中的水选择性进入一级水箱；放水管上设置有放水电磁阀，以便对一级水箱中的水是否进入二级水箱进行控制；用水设备与二级水箱相通。本专利技术的采用空气源的热水系统，所述控制电路部分由微控制器及与其相连接的室外温度传感器、电源管理模块、加热按键、温度调节按键和继电器组组成，室外温度传感器用于检测室外温度，电源管理模块用于将市电转化为直流电；一级水位传感器、二级水位传感器、一级温度传感器、二级温度传感器均与微控制器的输入端相连接，放水电磁阀、进水电磁阀和回水电磁阀均与微控制器的输出端相连接，微控制器通过继电器组对空气源热泵、加热水泵、回水水泵的启停状态分别进行控制。本专利技术的采用空气源的热水系统，所述空气源热泵由蒸发器、压缩机、冷凝器、储液罐、过滤器和膨胀阀组成，压缩机设置于蒸发器出口与冷凝器换热管线进口之间的管路上，储液罐、过滤器和膨胀阀依次设置于冷凝器换热管线出口与蒸发器进口之间的管路上。本专利技术的采用空气源的热水系统，所述一级水箱的顶部设置有溢水管，二级水箱的顶部设置有出气口，进水管、回水管和自来水管之前通过三通接头相连接。本专利技术的采用空气源的热水系统的控制方法，其特征在于通过以下步骤来实现：a).设定温度，用户通过温度调节按键设置热水所需加热到的温度，即二级水箱中的水体所需达到的温度，记为T；b).判断是否为即时加热，判断加热按键是否被按下，如果被按下，表明为即时加热，执行步骤d)；如果没有被按下，表明为非即时加热，执行步骤c)；c).判断是否为最高温时段，微控制器判断当前时间是否到了往日最高温时段，如果到了往日最高温时段，则表明此时室外具有最高温度，理应开启空气源热泵，执行步骤d)；如果没到往日最高温时段，则执行步骤b)；d).判断二级水箱水温，微控制器通过二级温度传感器检测的水温，判断二级水箱中水体的温度是否达到了设定温度T，如果达到，则执行步骤e)；如果没有达到，则执行步骤f)；e).判断二级水箱水位，微控制器通过二级水位传感器检测的信号，判断二级水箱中的水位是否达到已满位置，如果达到，则表明二级水箱中存储有足量且满足温度要求的热水，延时一段时间后，执行步骤d)；如果没有达到，则执行步骤g)；f).向一级水箱注回水，开启回水泵和回水电磁阀，将二级水箱中的水注入一级水箱中，并同时检测一级水箱中的水位，当一级水箱中水位达到已满位置时，关闭回水泵和回水电磁阀，执行步骤h)；g).向一级水箱注自来水，开启进水电磁阀，向一级水箱中注入待加热的自来水，并同时检测一级水箱中的水位，当一级水箱中水位达到已满位置时，执行步骤h)；h).开启空气源热泵，微控制器开启空气源热泵和加热水泵，以便对一级水箱中的水进行循环加热，并判断一级水箱中的水温是否达到T+△T，如果未达到，则继续加热；如果达到，则执行步骤i)；i).放水操作，开启放水电磁阀，以便将一级水箱中满足温度要求的水放入至二级水箱中；执行步骤d)。本专利技术的采用空气源的热水系统的控制方法，步骤c)中所述的往日最高温时段为当日之前3-5天每日具有最高温度的时段，具有最高温度的时段的时长为2-5h，步骤h)中所述的△T为2-5℃。本专利技术的有益效果是：本专利技术的采用空气源的热水系统及其控制方法，通过采用一级水箱和二级水箱两个水箱，空气源热泵对一级水箱中少量的水进行加热，并将加热后的水陆续存入二级水箱中，利用一级水箱与空气源热泵紧邻设置，二级水箱紧邻用户设置，降低了水泵驱使水循环的能量消耗，同时也解决了以往单个水箱储水少、储热少的弊端。同时，本专利技术的空气源热泵系统的控制方法，通过优先选择在一天中的高温时段将热水存储在二级水箱中，使得空气源热泵在室外温度最高的时段进行存储热量，有效降低了压缩机对电能的消耗，使得二级水箱中存储的热量来至空气的所占比例增大，有效降低了电能消耗，节能效果更佳。附图说明图1为本专利技术的采用空气源的热水系统的结构示意图；图2为本专利技术的中控制电路部分的原理图。图中：1空气源热泵，2一级水箱，3二级水箱，4冷凝器，5加热进水管，6加热回水管，7放水管，8进水管，9回水管，10自来水管，11加热水泵，12回水泵，13放水电磁阀，14进水电磁阀，15回水电磁阀，16一级水位传感器，17二级水位传感器，18一级温度传感器，19二级温度传感器，20溢水管，21出气口，22单向阀，23三通接头，24用水设备，25蒸发器，26压缩机，27储液罐，28过滤器，29膨胀阀，30微控制器，31室外温度传感器，32电源管理模块，33继电器组。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用空气源的热水系统，包括空气源热泵（1）、一级水箱（2）、二级水箱（3）、加热水泵（11）、回水泵（12）以及控制电路部分，空气源热泵中设置有冷凝器（4），一级水箱的高度高于二级水箱的高度；其特征在于：一级水箱经加热进水管（5）与冷凝器的进水口相通，冷凝器的出水口经加热回水管（6）与一级水箱相通；一级水箱上设置有与自来水管（10）相通的进水管（8），一级水箱经放水管（7）与二级水箱相通，二级水箱上设置有与进水管相通的回水管（9）；一级水箱上设置有一级水位传感器（16）和一级温度传感器（18），二级水箱上设置有二级水位传感器（17）和二级温度传感器（19），以分别实现一级水箱和二级水箱中水位和温度的测量；加热水泵设置于加热进水管上，用于将一级水箱中的水泵入冷凝器；回水泵设置于回水管上，用于将二级水箱中的水泵入一级水箱；自来水管、回水管上分别设置有分别设置有进水电磁阀（14）、回水电磁阀（15），以便通过进水电磁阀和回水电磁阀的关闭和导通，实现自来水和二级水箱中的水选择性进入一级水箱；放水管上设置有放水电磁阀（13），以便对一级水箱中的水是否进入二级水箱进行控制；用水设备（24）与二级水箱相通。...

【技术特征摘要】
1.一种采用空气源的热水系统，包括空气源热泵（1）、一级水箱（2）、二级水箱（3）、加热水泵（11）、回水泵（12）以及控制电路部分，空气源热泵中设置有冷凝器（4），一级水箱的高度高于二级水箱的高度；其特征在于：一级水箱经加热进水管（5）与冷凝器的进水口相通，冷凝器的出水口经加热回水管（6）与一级水箱相通；一级水箱上设置有与自来水管（10）相通的进水管（8），一级水箱经放水管（7）与二级水箱相通，二级水箱上设置有与进水管相通的回水管（9）；一级水箱上设置有一级水位传感器（16）和一级温度传感器（18），二级水箱上设置有二级水位传感器（17）和二级温度传感器（19），以分别实现一级水箱和二级水箱中水位和温度的测量；加热水泵设置于加热进水管上，用于将一级水箱中的水泵入冷凝器；回水泵设置于回水管上，用于将二级水箱中的水泵入一级水箱；自来水管、回水管上分别设置有分别设置有进水电磁阀（14）、回水电磁阀（15），以便通过进水电磁阀和回水电磁阀的关闭和导通，实现自来水和二级水箱中的水选择性进入一级水箱；放水管上设置有放水电磁阀（13），以便对一级水箱中的水是否进入二级水箱进行控制；用水设备（24）与二级水箱相通。2.根据权利要求1所述的采用空气源的热水系统，其特征在于：所述控制电路部分由微控制器（30）及与其相连接的室外温度传感器（31）、电源管理模块（32）、加热按键、温度调节按键和继电器组（33）组成，室外温度传感器用于检测室外温度，电源管理模块用于将市电转化为直流电；一级水位传感器（16）、二级水位传感器（17）、一级温度传感器（18）、二级温度传感器（19）均与微控制器的输入端相连接，放水电磁阀（13）、进水电磁阀（14）和回水电磁阀（15）均与微控制器的输出端相连接，微控制器通过继电器组对空气源热泵（1）、加热水泵（11）、回水水泵（12）的启停状态分别进行控制。3.根据权利要求1或2所述的采用空气源的热水系统，其特征在于：所述空气源热泵（1）由蒸发器（25）、压缩机（26）、冷凝器（4）、储液罐（27）、过滤器（28）和膨胀阀（29）组成，压缩机设置于蒸发器出口与冷凝器换热管线进口之间的管路上，储液罐、过滤器和膨胀阀依次设置于冷凝器换热管线出口与蒸发器进口之间的管路上。4.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴曜，
申请(专利权)人：戴曜，
类型：发明
国别省市：山东,37