[发明专利]变频双级压缩热泵热水器动态加热频率优化及控制方法

说明书

本发明涉及一种变频双级压缩热泵热水器动态加热频率优化及控制方法，特点是：变频双级压缩热泵热水器进行动态加热运行，即在用户用热水过程中热泵热水器同时进行加热运行，在整个动态加热运行过程中，对低压级变频压缩机的工作频率优化调节，同时对制冷系统低压级电子膨胀阀、高压级电子膨胀阀的开度进行相应控制，使热泵热水器整个运行过程的总能耗最小。其主要优点是：变频双级压缩热泵热水器动态加热过程中，优化低压级变频压缩机工作频率，同时以最佳能效比为目标对低压级电子膨胀阀及高压级电子膨胀阀的开度进行控制，使整个动态加热运行过程总能耗最小。

技术领域

本发明涉及热泵热水器控制方法，特别是一种变频双级压缩热泵热水器动态加热频率优化及控制方法。

背景技术

双级压缩热泵热水器可在较低的室外环境温度下制取高温热水。目前，双级压缩热泵热水器的低压级变频压缩机一般为变频压缩机，高压级为定频压缩机。由于变频双级压缩热泵热水器在运行过程中低压级变频压缩机工作频率及热泵制冷系统中间温度对热泵热水器制热量和能耗影响较大；中国专利公告了“一种变频双级压缩热泵热水器动态加热的控制方法”，专利号是ZL201410759807.3的发明专利；其可根据用户用热需求和热泵热水器室外环境温度、水箱温度调节低压级变频压缩机工作频率和热泵制冷的中间温度；基本原理是使热泵热水器在整个运行过程中每一时刻瞬时能效比尽可能接近该运行工况下的最佳能效比，也即每一时刻瞬时能效比越高，在得到相同总制热量的条件下热泵热水器整个运行过程中总能耗越小，但这一结论成立的条件是整个运行过程中热泵瞬时制热量必须相等。实际上热泵热水器在运行过程中，由于运行工况的变化以及压缩机频率的变化，导致热泵热水器瞬时制热量变化较大；因此，前述专利文件提出的变频双级热泵热水器低压级变频压缩机频率调节方法仍有待优化。此外，现有的变频双级热泵热水器压缩机频率调节方法主要基于稳定加热方式，热泵在加热运行过程中，水箱内的水是封闭加热的，即在此过程中水箱不放热水，也无冷水进入，水温始终处于上升状态。实际上大多数情况下用户在用水的时候水箱会从外部补充冷水，水箱内水温会不断下降，热泵在加热过程中水箱水温是一个先下降后上升的动态过程，也即动态加热，美国能源部热泵热水器能效测试相关标准也是按动态加热制定的。为此变频双级压缩热泵热水器动态加热过程中，既要考虑瞬时制热量的变化，也要考虑水箱进出水的情况，对低压级变频压缩机频率及热泵制冷系统进行优化控制，才能使热泵热水器整个运行过程总能耗最小。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供的一种变频双级压缩热泵热水器动态加热频率优化及控制方法，其可根据热泵热水器室外环境温度、水箱温度和用户用水情况，在热泵热水器动态加热过程中优化低压级变频压缩机工作频率，同时调节低压级电子膨胀阀和高压级电子膨胀阀的开度，使热泵热水器整个运行过程总能耗最小，达到节能目的。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种变频双级压缩热泵热水器动态加热频率优化及控制方法，变频双级压缩热泵热水器包括低压级变频压缩机、低压级变频压缩机排气温度传感器、高压级定频压缩机、高压级压缩机排气温度传感器、控制器、水箱传感器、水箱、冷凝器、高压级电子膨胀阀、中间冷却器温度传感器、中间冷却器、低压级电子膨胀阀、蒸发器及室外温度传感器；其特征在于：变频双级压缩热泵热水器进行动态加热运行，即在用户用热水过程中热泵热水器同时进行加热运行，在整个动态加热运行过程中，对低压级变频压缩机的工作频率优化调节，同时对制冷系统低压级电子膨胀阀、高压级电子膨胀阀的开度进行相应控制，使热泵热水器整个运行过程的总能耗最小；低压级变频压缩机的工作频率优化调节方法和低压级电子膨胀阀及高压级电子膨胀阀的开度控制方法如下：

（a）确定热泵热水器动态加热基准工况，包括室外环境温度T_W及相对湿度φ，水箱的设定上限温度T_S、下限温度T_X、进冷水温度及用热水温度，额定用水量；