一種具有太陽能輔熱的水地源空調熱水一體機控制法

王天舒

（江蘇天舒電器股份有限公司，江蘇 南通 226010）

1 技術設計的目的

隨著國民經濟迅速發展和人民生活水平的提高，建筑物在采暖、空調、生活熱水方面的能量需求越來越大，成為一般民用建筑物用能的主要部分。地源熱泵技術因其在環境保護和能源節約方面的顯著效果而被業界看好，作為一種有益于環境保護和可持續發展的冷熱源形式，不少城市紛紛試點地源熱泵項目，以求高效制冷或供暖。隨著一次性能源煤、油、氣這些不可再生能源的限制使用，電熱水器耗能等因素，這些產品面臨著被淘汰的境地。熱泵熱水機近幾年也有突飛猛進的發展，已經在大量熱水需求的工程中使用，已經有取代煤、油、電熱水鍋爐設備的趨勢。但是如果采用幾個單獨的設備進行制冷、制熱、制熱水、地板采暖，這樣投入的設備會很多，會造成投入成本高、占地面積大、耗能高、安裝和操作麻煩等諸多缺點。

針對上述最基本常見的缺點，我們發明了一種具有太陽能輔熱的地源空調熱水一體機，以地源作為主要熱源，太陽能作為輔助熱顯示，進行制取洗浴熱水、地板采暖熱水，同時可以作為空調進行制冷、制熱。在滿足上述功能的同時，安裝、操作簡單，成本低、占地面積小、節能效果好等諸多優越性。

2 具有太陽能輔熱的地源空調熱水一體機控制法原理圖

3 產品的原理介紹

（1）太陽能和儲熱水箱循環控制方法。當太陽能集熱器里的水溫-儲熱水箱的水溫≥5℃，循環水泵3運轉，將集熱板中的熱量轉移到儲熱水箱中，當儲熱水箱的水溫＜1℃時，停止循環水泵3，如圖1所示。

圖1 系統原理

（2）生活熱水換熱器與儲熱水箱控制方法。首先建立熱泵熱水機在變環境溫度下制熱水模型，此模型包括機組型號、變環境工況、變水溫三個參數。通過此模型中的數據自動調用，可以清楚地識別出各個型號的熱泵熱水機在各個環境工況、各個溫度下的產水速率。根據客戶輸入的用水時間段、各個時間段儲熱水箱里水溫、峰谷電價太陽能光照程度多個參數數據和制熱水模型進行比較，得出在熱水加熱的最節能的工作模式，加熱的優先順序為：太陽能、峰谷電、洗浴前時間段。

選擇熱泵加熱還是太陽能加熱識別，選擇原理如下：當洗浴完成后，檢測儲熱水箱中還有多少熱水，儲熱水箱中的冷水在此環境溫度下用熱泵加熱需要加熱的時間，這樣就可以推算出什么時間熱泵需要開啟加熱T，在需要洗浴的時間前T小時時間段內，每10分鐘測試水箱的溫度一次。如果水箱溫度達到此時段內水箱預設的溫度，則不需開啟熱泵進行加熱，從側面證明太陽能起到對儲熱水箱已經加熱，達到了熱泵加熱的效果。如果水箱溫度達不到此時段內水箱預設的溫度，證明沒有太陽或太陽的光照度不好，太陽能加熱量達不到熱泵加熱的效果，需開啟熱泵進行輔助加熱。

（3）熱水和地板采暖控制模式設計?？梢杂袩崴畠炏?、地板采暖優先、單獨采暖三種選擇，當熱水優先時，在水箱高度1/2處，有一個水箱溫度探頭T1，當T1低于45度時，關于地板采暖循環水泵2，直至T1達到48度時，可以重新開啟地板采暖循環水泵2。地板采暖優先時，不管水箱溫度，地板采暖循環水泵2一直運行。單獨采暖時，在水箱高度1/5處，有一個水箱溫度探頭T2，循環水泵1啟停的溫度和做熱水的啟停溫度不一樣，根據T2溫度進行開停水泵，當T2溫度達到45度時，循環水泵1停止，低于40度時，循環水泵1開啟。

（4）在水箱高度1/5處，有一個水箱溫度探頭T2，如壓縮機達到條件開機狀態下，當T1低于設置溫度-回差時，循環水泵1開啟，當T2達到設置水溫時，循環水泵1關閉。壓縮機如處于關閉狀態時，循環水泵1一定保持關閉。

（5）機組可以自動或手動運行多種模式選擇，選擇模式有：單獨制熱水模式、同時制熱水取暖模式、單獨制冷模式、制冷制熱水模式，每個模式可以根據檢測的溫度進行全自動切換，滿足各種使用需求。當使用需求變化時，可以手動選擇需求工作的模式。

4 技術創新內容

（1）創新出熱泵熱水機在變環境溫度、變水溫時，不同型號的熱泵熱水機動態產水模型，通過此模型能準確的得出熱泵的動態加熱速度，為是否需要開啟熱泵進行加熱、什么時間開啟熱泵進行加熱做出了詳細的規定。

（2）創新出是太陽能加熱還是熱泵加熱合理的判斷和選擇方案，可以達到充分利用太陽能，又能達到洗浴前把熱水加熱好，同時又能有效避免提前加熱產生熱量散失。

（3）創新出能適應各種使用需求的機組運行模式，同時又可分為手動和自動兩種形式。

（4）儲熱水箱上布置多點溫度檢測，能準確地反映出儲熱水箱中各點的溫度，通過水箱高度1/5處和水箱高度1/2處兩上溫度探頭，分別控制制取生活熱水、地板采暖兩個功能動作時，壓縮機停機溫度的檢測點和停機溫度。