一种热泵热水器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种热泵热水器及其控制方法，热泵热水器包括：第一水箱，设有第一出水口；第二水箱，设有第二出水口和补水口；热泵系统，设有分别对应第一水箱和第二水箱的换热装置；第一水箱与第二水箱堆叠设置，且第一水箱底部与第二水箱顶部经管道连接，所述管道上设有可控通断的阀门。控制方法包括：热水器根据第一水箱和/或第二水箱的水量和水温控制阀门通断，使第一水箱和第二水箱中的水相互补充。本发明专利技术提供的热泵热水器在堆叠设置的水箱上分别设有用水口，供用户选择使用高温水和中温水，还可根据用户所选择的温度部分混合两个水箱中的水，本发明专利技术提供的方案降低了再次加热所需要的能耗，同时可满足不同水温的需求，适合推广使用。

A heat pump water heater and its control method

The invention discloses a heat pump water heater and a control method thereof. The heat pump water heater includes: a first water tank with a first water outlet; a second water tank with a second water outlet and a make-up port; a heat pump system with a heat exchange device corresponding to a first water tank and a second water tank respectively; a first water tank and a second water tank are stacked and arranged, and the bottom of the first water tank and the top of the second water tank are connected through pipes The pipeline is provided with a controllable on-off valve. The control method includes: the water heater controls the valve on and off according to the water quantity and water temperature of the first water tank and / or the second water tank, so that the water in the first water tank and the second water tank complement each other. The heat pump water heater provided by the invention is respectively provided with a useful water inlet on the water tank arranged on the stack for the user to choose to use high-temperature water and medium temperature water, and the water in the two water tanks can be mixed according to the temperature part selected by the user. The scheme provided by the invention reduces the energy consumption required for reheating, at the same time, it can meet the requirements of different water temperatures, and is suitable for popularization and use.

【技术实现步骤摘要】
一种热泵热水器及其控制方法
本专利技术属于热水器
，具体地说，涉及一种热泵热水器及其控制方法。
技术介绍
目前的家用热水器大部分都采用储水承压单内胆水箱，使用时热水流出，之后补入水温较低的自来水，因此无论是洗浴时使用，还是日常清洗时使用，热水均是从热水出口流出，而在日常清洗时，由于不需要较高的水温，因此需要加入冷水中和水箱中的高温水，但之后需要使用高温水时，又需要重新加热，造成了热水的浪费。为解决这个问题，部分热泵热水器采用双水箱设置，其中主水箱因吸收较多的热量而储存较高温度的水，适合洗澡使用，而副水箱由于设置在主换热器下游，其换热量小于主水箱，使得副水箱的水温相对较低，更适用于日常清洗。但是当用户需要较为精确的水温，并且该水温介于主水箱和副水箱之间时，该类热泵热水器不易实现。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种具有双水箱的热泵热水器及其控制方法，所述双水箱堆叠设置，并且在二者间设置可控通断的阀门，使得两个水箱内的水可以互相补充混合，而热泵热水器对水箱中的水位和水温进行实时监测，使得混合得到的水温满足用户的需求。为达到上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：本专利技术提供了一种热泵热水器，包括：第一水箱1，设有第一出水口11；第二水箱2，设有第二出水口21和补水口22；热泵系统，设有分别对应第一水箱1和第二水箱2的换热装置4；第一水箱1与第二水箱2堆叠设置，且第一水箱1底部与第二水箱2顶部经管道连接，所述管道上设有可控通断的阀门3相连。上述方案中，热泵系统开始运转，室外空气通过蒸发器6进行热交换，温度降低后的空气被排出系统，同时，蒸发器6内部的工质吸热汽化被吸入压缩机7，压缩机7将这种低压工质气体压缩成高温、高压气体送入与水箱连接的换热装置4，水箱中的低温水与换热装置4发生换热，被加热后供用户使用，而工质被冷却成液体，该液体经膨胀阀5节流降温后再次流入蒸发器6，并依此循环反复工作。本专利技术中第一水箱与第二水箱堆叠设置且通过设有阀门的管道连接，当阀门导通时，第一水箱中的水可在重力作用下流入第二水箱，与第二水箱中的水混合；而第二水箱连接的补水口，在补入低温水时，顶起原先第二水箱内的水体，在阀门导通时可经管道将第二水箱的水体送入第一水箱。本专利技术的进一步方案为：所述阀门3为将第二水箱2中的水导向第一水箱1的单向阀，或是第一水箱1和第二水箱2相互导通的双向阀。上述方案中，所述阀门可选用单向阀或双向阀，若使用单向阀，则是将第二水箱中的水导向第一水箱，在第一水箱中的高温水耗尽时，优先将第二水箱中的中温水利用顶水法输入第一水箱，使得后续热泵加热过程中，第一水箱的起始水温高于补水水温，这可以缩短加热至设定温度的过程，节省能源。而采用双向阀时，热泵热水器可控制阀门的导通方向，实现第一水箱和第二水箱互为补水水源的功能。本专利技术的进一步方案为：所述换热装置4包括与第一水箱1发生换热的主换热器41和与第二水箱2发生换热的副换热器42，热泵的工质先后流经串联设置的主换热器41和副换热器42，之后经膨胀阀回流至热泵系统中；热泵加热完成后第一水箱1的水温高于第二水箱2的水温。上述方案中，热泵热水器在加热状态下，主换热器在第一水箱内释放热量，当水温升高时，换热效率逐渐降低，而主换热器内未被吸收的热量随工质移动到串联的副换热器，在水温较低的第二水箱中进行二次换热，如此可使换热过程进行较为完全，防止余热因工质被强制气化而被浪费。而由于第一水箱吸收的热能较多，因此第一水箱的设定水温相对较高，并且高于第二水箱的水温。本专利技术的进一步方案为：所述第一水箱1和第二水箱2中分别设有水位传感器和水温传感器；优选的，水温传感器设于第一水箱1底部靠近阀门3处，第二出水口设于第二水箱2底部。上述方案中，由于第一水箱和第二水箱存在温差，因此当用户选择的水温介于二者之间时，需要控制阀门对第一水箱和第二水箱中的水进行混合或补充加热，而根据水箱的容积，水箱中的水位以及水温，可以计算出混水至需求水温时，第一水箱和第二水箱各需要多少体积的水，因此设置水位传感器和水温传感器，便于对两个水箱中水体混合的过程进行控制。本专利技术的进一步方案为：所述主换热器41为环绕在第一水箱1外壁的微通道换热器，所述副换热器42为环绕在第二水箱2外壁的微通道换热器；优选的，主换热器41和副换热器42间以单根集热管45相连。上述方案中，所述换热装置选择微通道盘管，分别缠绕在第一水箱和第二水箱的外壁，优选采用集热管串联主换热器和副换热器。本专利技术的进一步方案为：所述主换热器41与副换热器42集成于热泵系统的套管换热器内，所述套管换热器设有与第二水箱2相连的进水口46，还设有分别与第一水箱1和第二水箱2相连的高温出水口43和中温出水口44。上述方案中，所述换热装置为分水式套管换热器，设有与第二水箱相连的进水口，以将补入第二水箱的自来水引入换热器，同时设置工质与进水逆向流动以完成换热，其中，补水进入换热装置后，分成两路流入套管换热器，其中一路靠近换热装置的上游设置，与含热量较高的工质发生换热，生成的高温水从高温出水口输入第一水箱；而另一路靠近换热装置的下游设置，与含热量较低的工质发生换热，生成的中温水从中温出水口输入第二水箱。本专利技术还提供了一种如上所述热泵热水器的控制方法，热水器根据第一水箱和/或第二水箱的水量和水温控制阀门通断，使第一水箱和第二水箱中的水相互补充。上述控制方法中，用户所需的水温可能与水箱中所储存的水温有差异，在需求的水温低于水箱中的最大水温时，热泵热水器可根据水箱的容积，水箱中的水位以及水温，计算出混水降至需求水温时，第一水箱和第二水箱各需要多少体积的水，并据此控制阀门开闭实现两个水箱互为补水水源的作用。根据上述控制方法，热水器获取第一水箱和第二水箱的水温，并判断用户选择的水温是否处于第一水箱和第二水箱的水温阈值内，并根据判断结果控制阀门的导通方向，使水混合后存于第一水箱或第二水箱中供用户使用；优选的，当用户选择的水温落入第一水箱和第二水箱的水温阈值内时，进一步分别判断第一水箱和第二水箱的水位，并根据判断结果控制阀门的导通方向和补水口的开启。上述控制方法中，当用户所选择的水温介于第一水箱的当前水温和第二水箱的当前水温之间时，可部分混合第一水箱和第二水箱中的水使水温下降至所需温度，并且由于第一水箱和第二水箱均设有出水口，可将混合后的水储存在任一水箱内供用户使用。根据上述控制方法，所述根据判断结果控制阀门的导通方向和补水口的开启包括：第二水箱水位未达到最大值，阀门将第一水箱中的水导向第二水箱，水在第二水箱中混合得到用户选择的水温；第二水箱水位处于最大值，补水口开启，同时阀门将第二水箱中的水导向第一水箱，水由第二水箱顶入第一水箱混合得到用户选择的水温。上述控制方法中，在热泵热水器混水降温时，需要关注的是起始状态时两个水箱的水量，当第二水箱水满时，只能将水混入第一水箱以得到所需温度的水，第二水箱未满时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热泵热水器，其特征在于，包括：/n第一水箱(1)，设有第一出水口(11)；/n第二水箱(2)，设有第二出水口(21)和补水口(22)；/n热泵系统，设有分别对应第一水箱(1)和第二水箱(2)的换热装置(4)；/n第一水箱(1)与第二水箱(2)堆叠设置，且第一水箱(1)底部与第二水箱(2)顶部经管道连接，所述管道上设有可控通断的阀门(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种热泵热水器，其特征在于，包括：
第一水箱(1)，设有第一出水口(11)；
第二水箱(2)，设有第二出水口(21)和补水口(22)；
热泵系统，设有分别对应第一水箱(1)和第二水箱(2)的换热装置(4)；
第一水箱(1)与第二水箱(2)堆叠设置，且第一水箱(1)底部与第二水箱(2)顶部经管道连接，所述管道上设有可控通断的阀门(3)。


2.根据权利要求1所述的热泵热水器，其特征在于，所述阀门(3)为将第二水箱(2)中的水导向第一水箱(1)的单向阀，或是第一水箱(1)和第二水箱(2)相互导通的双向阀。


3.根据权利要求1所述的热泵热水器，其特征在于，所述换热装置(4)包括与第一水箱(1)发生换热的主换热器(41)和与第二水箱(2)发生换热的副换热器(42)，热泵的工质先后流经串联设置的主换热器(41)和副换热器(42)，之后经膨胀阀回流至热泵系统中；热泵加热完成后第一水箱(1)的水温高于第二水箱(2)的水温。


4.根据权利要求1～3任意一项所述的热泵热水器，其特征在于，所述第一水箱(1)和第二水箱(2)中分别设有水位传感器和水温传感器；
优选的，水温传感器设于第一水箱(1)底部靠近阀门(3)处，第二出水口设于第二水箱(2)底部。


5.根据权利要求3所述的热泵热水器，其特征在于，所述主换热器(41)为环绕在第一水箱(1)外壁的微通道换热器，所述副换热器(42)为环绕在第二水箱(2)外壁的微通道换热器；
优选的，主换热器(41)和副换热器(42)间以单根集热管(45)相连。

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【专利技术属性】
技术研发人员：杨磊，杜顺祥，赵润鹏，魏爱国，余锦剑，于明龙，黄娟，
申请(专利权)人：青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司，青岛海尔新能源电器有限公司，海尔智家股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37