一种适用于低温环境空气源热水器的控制系统及方法与流程

本发明涉及一种适用于低温环境空气源热水器的控制系统及方法。

背景技术：

1、目前空气源热水器主要通过吸收空气中的热量，通过变频压缩机的作用，对水箱中的热水进行加热，该种热水器具有节能效果好，安全性高的特点，在长江流域以南具有广泛的应用市场。由于其主要通过吸收空气中的热量，因此环境温度的高低对其节能性和加热速度有很大的影响。一般在环境温度低于7度以下，制热量会有大幅的衰减，考虑到该产品的运行特点，当环境温度低于-7度，其运行效率很低，制热量也非常低。目前急需开发一款能够实现-25度环境温度下可靠运行，-7度以上制热量不衰减，-15度省电依然能够达到50%的控制方法。

技术实现思路

1、本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种适用于低温环境空气源热水器的控制系统及方法。

2、本发明所采用的技术方案有：

3、一种适用于低温环境空气源热水器的控制系统，包括变频压缩机、四通阀、换热水箱、喷焓阀、第一电子膨胀阀、冷媒换热器、第二电子膨胀阀、空气换热器和气液分离器，四通阀的四个接口分别连接换热水箱的进气口、空气换热器的出气口、变频压缩机的吸气口与排气口；换热水箱的排气口与空气换热器的进气口相连通；冷媒换热器上设有第一换热流道和第二换热流道，换热水箱上的冷媒出口分成两路，分别对应与两换热流道的进口相连通，两换热流道的出口分别连通变频压缩机的进液口和空气换热器的进液口，空气换热器的出液口与气液分离器的进液口相连，气液分离器的出液口与变频压缩机的进液口相连，气液分离器的出气口与变频压缩机的吸气口相连；变频压缩机的出液口与换热水箱上的冷媒进口相连通；喷焓阀和第一电子膨胀阀沿着冷媒流方向设置在第一换热流道的进口处，第二电子膨胀阀设置在第二换热流道的出口处。

4、进一步地，所述空气换热器的一侧设有散热风扇。

5、进一步地，所述换热水箱上设有上水温传感器和下水温传感器。

6、本发明还公开了一种控制方法，包括：

7、1）当变频压缩机的排气温度低于90度时，通过吸气过热度控制第二电子膨胀阀的开度；当排气温度高于90度时，通过排气温度控制第二电子膨胀阀的开度；

8、2）通过采集15天换热水箱的上下水箱温度的变化速率，推断出该用户常规用水需求量，当15天中出现5天及以上上部水箱温度低于设定温度减去10度时，则对变频压缩机频率增加5hz；

9、当15天中出现10天以上上部水箱温度低于设定温度减去10度时，则对变频压缩机频率增加10hz；

10、当15天中未出现上部水箱温度低于设定温度，则对变频压缩机频率降低3hz；

11、3）当环境温度低于10度时，且排气温度高于60度时，启动喷焓阀；

12、4）空气换热器中产生霜层时，通过四通阀切换排气流路，根据空气换热器吸气口处温度值的变换速率，调整变频压缩机的频率；当检测除霜结束，通过排气过热度调整第二电子膨胀阀的开度。

13、进一步地，所述吸气过热度为：变频压缩机吸气口温度减去空气换热器的盘管温度；

14、排气过热度为：变频压缩机的排气温度减去水箱水温。

15、进一步地，当排气温度高于90度时，第二电子膨胀阀的开度的调节方式为：第二电子膨胀阀的变化步数变化值k1，k1=（排气温度-水箱水温-45），电子膨胀阀步数调整间隔时间为1分钟。

16、进一步地，所述水箱水温为：当上水温传感器和下水温传感器对应检测到换热水箱中上下温度差值达到20度时，水箱温度为换热水箱的下部水箱温度；当换热水箱上下温度差值低于20度时，水箱温度为上部水箱温度。

17、进一步地，当环境温度低于10度时，且排气温度高于60度时，启动喷焓阀，喷焓阀的开度变化值k2，k2=（排气温度-上部水箱温度-40）。

18、进一步地，空气换热器中产生霜层时，通过四通阀切换排气流路，根据空气换热器吸气口处温度值的变换速率，调整变频压缩机的频率，变频压缩机的频率变化值k3=k*（50-（15-x）），x值为每分钟空气换热器的进气口处的温度的变化值,k为变化系数。

19、进一步地，通过调整散热风扇的频率，改变散热风扇的转速，散热风扇的转速变化值k4=k5*（3-（散热风扇的出风温度-空气换热器的盘管温度））,k5为风扇的变化系数。

20、本发明具有如下有益效果：

21、1）常规温度下，制热速度快，节能效果相比常规控制方案提升25%；

22、2）能够根据收集用户的热水使用需求，自动调整变频压缩机的频率，为用户匹配一个最佳的运行频率，确保节能性和热水恢复时间的最佳。

23、3）通过独创的喷焓阀与电子膨胀阀控制方式，提升低温运行的可靠性及产品的制热效果，确保-7度以上产品制热量不衰减；

24、4）通过设计除霜过程中根据空气换热器中盘管温度的变化速率，调整变频压缩机频率，从而实现快速稳定的除霜。

25、5）通过实时检查散热风扇的出风温度与空气换热器的盘管温度的差值，调整散热风扇的转速，实现产品高效运行。

技术特征：

1.一种适用于低温环境空气源热水器的控制系统，其特征在于：包括变频压缩机（1）、四通阀（2）、换热水箱（3）、喷焓阀（4）、第一电子膨胀阀（5）、冷媒换热器（6）、第二电子膨胀阀（7）、空气换热器（8）和气液分离器（10）；

2.如权利要求1所述的适用于低温环境空气源热水器的控制系统，其特征在于：所述空气换热器（8）的一侧设有散热风扇（9）。

3.如权利要求1所述的适用于低温环境空气源热水器的控制系统，其特征在于：所述换热水箱（3）上设有上水温传感器（15）和下水温传感器（16）。

4.一种如权利要求1-3任一所述系统的控制方法，其特征在于：包括：

5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于：所述吸气过热度为：变频压缩机（1）吸气口温度减去空气换热器（8）的盘管温度；

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于：当排气温度高于90度时，第二电子膨胀阀（7）的开度的调节方式为：第二电子膨胀阀（7）的变化步数变化值k1，k1=（排气温度-水箱水温-45），电子膨胀阀步数调整间隔时间为1分钟。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述水箱水温为：当上水温传感器（15）和下水温传感器（16）对应检测到换热水箱（3）中上下温度差值达到20度时，水箱温度为换热水箱（3）的下部水箱温度；当换热水箱上下温度差值低于20度时，水箱温度为上部水箱温度。

8.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于：当环境温度低于10度时，且排气温度高于60度时，启动喷焓阀（4），喷焓阀（4）的开度变化值k2，k2=（排气温度-上部水箱温度-40）。

9.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于：空气换热器（8）中产生霜层时，通过四通阀（2）切换排气流路，根据空气换热器（8）吸气口处温度值的变换速率，调整变频压缩机（1）的频率，变频压缩机（1）的频率变化值k3，k3=k*（50-（15-x）），x值为每分钟空气换热器（8）的进气口处的温度的变化值,k为变化系数。

10.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于：通过调整散热风扇（9）的频率，改变散热风扇（9）的转速，散热风扇（9）的转速变化值k4=k5*（3-（散热风扇的出风温度-空气换热器的盘管温度））,k5为风扇的变化系数。

技术总结本发明公开了一种适用于低温环境空气源热水器的控制系统及方法，四通阀分别连接换热水箱进气口、空气换热器出气口、变频压缩机吸气口与排气口；换热水箱排气口与空气换热器进气口相连；冷媒换热器上设有第一换热流道和第二换热流道，换热水箱上冷媒出口分成两路，分别与两换热流道进口相连通，两换热流道出口分别连通变频压缩机和空气换热器的进液口，空气换热器的出液口与气液分离器进液口相连，气液分离器的出液口与变频压缩机的进液口相连，气液分离器的出气口与变频压缩机的吸气口相连；变频压缩机的出液口与换热水箱上的冷媒进口相连通；喷焓阀和第一电子膨胀阀设置在第一换热流道的进口处，第二电子膨胀阀设置在第二换热流道的出口处。技术研发人员：刘小军,范庭伟,沙建波,杨义军受保护的技术使用者：江苏光芒新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4