熱水器節能控制方法及節能熱水器技術

本發明專利技術公開了一種熱水器節能控制方法及節能熱水器，包括熱泵系統、光照度傳感器和控制器。本發明專利技術利用光照度傳感器檢測環境的光照度，并在環境的光照度低于設定的下限值時，關閉熱泵系統，避免電能的無謂消耗，而在環境的光照度大于等于設定的下限值時，開啟熱泵系統，并根據環境光照度的變化動態地調整熱泵壓縮機的轉速，在環境光照度高的時間段內最大化地利用該時間段積累更多的熱能，以使水箱內的水溫能夠更快地升高到設定的洗浴溫度，并在水溫達到預設溫度時，及時關閉熱泵系統，節約能源，達到了節能降耗的設計目的。本發明專利技術的熱水器，熱轉換效率高，整機能耗低，可以適用于不同的天氣環境和應用場合。

【技術實現步驟摘要】
熱水器節能控制方法及節能熱水器
本專利技術屬于熱水器
，具體地說，是涉及一種熱水器的節能控制方法以及基于所述方法設計的節能熱水器。
技術介紹
熱水器是一種通過各種物理原理，在一定時間內使冷水溫度升高變成熱水的裝置，按照原理不同可分為電熱水器、燃氣熱水器、太陽能熱水器、磁能熱水器、空氣能熱水器，暖氣熱水器等。其中，太陽能熱水器和空氣能熱水器作為低能耗的產品發展勢頭較好，而且還逐漸出現了將太陽能熱利用技術與熱泵技術以互利形式相結合的太空能熱水器。采用熱泵技術設計的熱水器（例如空氣能熱水器、太空能熱水器等），通過消耗少量的電能，將周圍環境中的太陽能和空氣能利用起來，經熱泵壓縮機壓縮變為高品位能源，用于生活熱水的生產。這種熱水器不僅可以節約大量的優質能源，而且具有全天候性、耐候性等諸多優點，既適用于家庭供暖和熱水供給，又可適用于集中供暖供熱水系統。但是，熱泵在夜間的熱轉換效率很低，一般為了節省能耗，都會關閉熱泵。目前，控制熱泵開關的方式都是采用設置時鐘的方式，即，通過時鐘對熱泵的開啟和關閉時間進行設置，例如將熱泵的開啟時間段設置為每天的9:00-18:00，盡量保證白天時間段一直開啟熱泵，積累足夠的熱能，而在晚上關閉熱泵，降低能耗。傳統的基于熱泵技術設計的熱水器，在熱泵開啟的時間段內，無論環境光照度如何，熱泵壓縮機都始終工作在恒定轉速下。而環境中的光照度是與熱轉效率成正相關關系的，因此，傳統的熱泵控制方式無法在陽光充足的時間段內充分利用環境中的太陽能和空氣能，積累更多的熱能，實現水溫的快速提升。此外，季節不同、每天的天氣狀況不同，也會導致每個時間段的光照度不同。例如，冬季的17:00后以及烏云密布的白天，環境光強極弱，空氣能和太陽能的能量極低，在這種光照度極弱的時間段，熱泵運行只會導致電能的無謂消耗，并不會轉換出有效的熱能。因此，采用設置時鐘控制熱泵按時啟停的控制方式仍存在熱轉換效率低，系統能耗大的問題。
技術實現思路
本專利技術針對基于熱泵技術設計的熱水器，提出了一種全新的熱水器節能控制策略，根據環境中的光照度自動調節熱泵壓縮機的轉速，以提升熱泵的熱轉換效率，使熱水器在盡可能短的時間段內快速提升水溫，縮短熱泵系統的運行時間，以達到降低整機能耗的設計目的。為解決上述技術問題，本專利技術采用以下技術方案予以實現：本專利技術在一個方面提出了一種熱水器節能控制方法，包括：檢測環境的光照度Q；若光照度Q低于設定的下限值，則關閉熱水器中的熱泵系統；若光照度Q大于等于設定的下限值，則開啟熱水器中的熱泵系統，并根據光照度Q的大小調整熱泵壓縮機的轉速。其中，在所述根據光照度Q的大小調整熱泵壓縮機的轉速的過程中，按照“光照度Q越大、熱泵壓縮機的轉速越高”的原則調整所述熱泵壓縮機的轉速。即，環境中的光照度越大，表示太陽能和空氣能的熱能量越高，調節熱泵壓縮機的轉速隨光照度的增大而升高，有利于提高熱泵系統的熱轉換效率，實現水溫的快速升高。作為熱泵壓縮機轉速值的一種優選確定方式，本專利技術首先以所述下限值為起點形成多個光照度區間段，針對每個區間段設定該區間段所對應的熱泵壓縮機的轉速值；然后，根據檢測到的當前環境的光照度Q，確定當前環境的光照度Q所在的區間段，并讀取該區間段所對應的熱泵壓縮機的轉速值；最后，調整熱泵壓縮機的轉速到達所述轉速值，以獲得最佳的熱轉換效率。為了進一步提高熱泵系統的熱轉換效率，本專利技術在所述針對每個區間段設定該區間段所對應的熱泵壓縮機的轉速值的過程中，優選結合光照度和熱水器的水箱容量共同確定熱泵壓縮機的轉速值，且遵循“在每一個光照度的區間段內，設定水箱容量大的熱水器所對應的熱泵壓縮機的轉速值大于水箱容量小的熱水器所對應的熱泵壓縮機的轉速值”的原則。優選的，優選設定所述下限值為100Lux，當環境的光照度Q<100Lux時，關閉熱水器中的熱泵系統；當環境的光照度100Lux≤Q<500Lux時，調整熱泵壓縮機的轉速到n1，所述n1在[熱泵壓縮機所允許的最小轉速，3000r/min]區間內取值，且熱水器的水箱容量越大，n1的取值越大；當環境的光照度500Lux≤Q<1000Lux時，調整熱泵壓縮機的轉速到n2，所述n2在[3000r/min，5500r/min]區間內取值，且熱水器的水箱容量越大，n2的取值越大；當環境的光照度Q≥1000Lux時，調整熱泵壓縮機的轉速到n3，所述n3在[5500r/min，熱泵壓縮機所允許的最大轉速]區間內取值，且熱水器的水箱容量越大，n3的取值越大。為了降低熱水器的整機能耗，本專利技術定時檢測熱水器的水箱內的水溫，若水溫達到預設溫度，則關閉熱水器中的熱泵系統，以節約電能。本專利技術在另一方面提出了一種節能熱水器，包括水箱、用于對水箱內的水進行加熱的熱泵系統、檢測環境的光照度Q的光照度傳感器以及控制器；其中，在所述熱泵系統中包括熱泵壓縮機，所述控制器接收所述光照度傳感器輸出的光照度檢測信號，并在環境的光照度Q低于設定的下限值時，控制所述熱泵系統關閉；在環境的光照度Q大于等于設定的下限值時，控制所述熱泵系統開啟，并根據光照度Q的大小調整所述熱泵壓縮機的轉速。進一步的，所述控制器根據接收到的光照度Q，查找預設的光照度與壓縮機轉速對應關系的對照表，確定當前環境的光照度Q在所述對照表中所在的區間段，并讀取該區間段所對應的熱泵壓縮機的轉速值，進而調整所述熱泵壓縮機的轉速到達所述的轉速值。優選的，所述下限值優選設定為100Lux，所述控制器在環境的光照度Q<100Lux時，控制所述熱泵系統關閉；在環境的光照度100Lux≤Q<500Lux時，調整所述熱泵壓縮機的轉速到n1，所述n1在[熱泵壓縮機所允許的最小轉速，3000r/min]區間內取值，且所述水箱的容量越大，n1的取值越大；所述控制器在環境的光照度500Lux≤Q<1000Lux時，調整所述熱泵壓縮機的轉速到n2，所述n2在[3000r/min，5500r/min]區間內取值，且所述水箱的容量越大，n2的取值越大；所述控制器在環境的光照度Q≥1000Lux時，調整所述熱泵壓縮機的轉速到n3，所述n3在[5500r/min，熱泵壓縮機所允許的最大轉速]區間內取值，且熱水器的水箱容量越大，n3的取值越大。進一步的，在所述節能熱水器中還包括溫度傳感器，用于檢測所述水箱內的水溫，并生成溫度檢測信號；所述控制器接收所述溫度檢測信號，并在水箱內的水溫達到預設溫度時，控制所述熱泵系統關閉，以節約電能。與現有技術相比，本專利技術的優點和積極效果是：本專利技術通過在具有熱泵系統的熱水器中增設光照度傳感器，利用光照度傳感器檢測環境的光照度，并在環境的光照度低于設定的下限值時，關閉熱泵系統，避免電能的無謂消耗，而在環境的光照度高于設定的下限值時，開啟熱泵系統，并根據環境光照度的變化動態地調整熱泵壓縮機的轉速，在環境光照度高的時間段內最大化地利用該時間段積累更多的熱能，以使水箱內的水溫能夠更快地升高到設定的洗浴溫度，并在水溫達到預設溫度時，及時關閉熱泵系統，節約能源。本專利技術的熱水器，熱轉換效率高，整機能耗低，可以適用于不同的天氣環境和應用場合。結合附圖閱讀本專利技術實施方式的詳細描述后，本專利技術的其他特點和優點將變得更加清楚。附圖說明為了更清楚地說明本發本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種熱水器節能控制方法，其特征在于，檢測環境的光照度Q；若光照度Q低于設定的下限值，則關閉熱水器中的熱泵系統；若光照度Q大于等于設定的下限值，則開啟熱水器中的熱泵系統，并根據光照度Q的大小調整熱泵壓縮機的轉速。

【技術特征摘要】
1.一種熱水器節能控制方法，其特征在于，檢測環境的光照度Q；若光照度Q低于設定的下限值，則關閉熱水器中的熱泵系統；若光照度Q大于等于設定的下限值，則開啟熱水器中的熱泵系統，并根據光照度Q的大小調整熱泵壓縮機的轉速。2.根據權利要求1所述的熱水器節能控制方法，其特征在于，在所述根據光照度Q的大小調整熱泵壓縮機的轉速的過程中，按照光照度Q越大、熱泵壓縮機的轉速越高的原則調整所述熱泵壓縮機的轉速。3.根據權利要求2所述的熱水器節能控制方法，其特征在于，以所述下限值為起點形成多個光照度區間段，針對每個區間段設定該區間段所對應的熱泵壓縮機的轉速值；根據檢測到的當前環境的光照度Q，確定當前環境的光照度Q所在的區間段，讀取該區間段所對應的熱泵壓縮機的轉速值；調整熱泵壓縮機的轉速到達所述轉速值。4.根據權利要求3所述的熱水器節能控制方法，其特征在于，在所述針對每個區間段設定該區間段所對應的熱泵壓縮機的轉速值的過程中，結合光照度和熱水器的水箱容量設定熱泵壓縮機的轉速值，且遵循以下原則：在每一個光照度的區間段內，設定水箱容量大的熱水器所對應的熱泵壓縮機的轉速值大于水箱容量小的熱水器所對應的熱泵壓縮機的轉速值。5.根據權利要求4所述的熱水器節能控制方法，其特征在于，設定所述下限值為100Lux，當環境的光照度Q<100Lux時，關閉熱水器中的熱泵系統；當環境的光照度100Lux≤Q<500Lux時，調整熱泵壓縮機的轉速到n1，所述n1在[熱泵壓縮機所允許的最小轉速，3000r/min]區間內取值，且熱水器的水箱容量越大，n1的取值越大；當環境的光照度500Lux≤Q<1000Lux時，調整熱泵壓縮機的轉速到n2，所述n2在[3000r/min，5500r/min]區間內取值，且熱水器的水箱容量越大，n2的取值越大；當環境的光照度Q≥1000Lux時，調整熱泵壓縮機的轉速到n3，所述n3在[5500r/min，熱泵壓縮機所允許的最大轉速]區間內取值，且熱水器的水箱容量越大，n3的取值越...

【專利技術屬性】
技術研發人員：于海洋，
申請(專利權)人：青島海爾智能技術研發有限公司，青島經濟技術開發區海爾熱水器有限公司，
類型：發明
國別省市：山東,37