一种具有太阳能辅热的水地源空调热水一体机控制法

王天舒

（江苏天舒电器股份有限公司，江苏 南通 226010）

1 技术设计的目的

随着国民经济迅速发展和人民生活水平的提高，建筑物在采暖、空调、生活热水方面的能量需求越来越大，成为一般民用建筑物用能的主要部分。地源热泵技术因其在环境保护和能源节约方面的显著效果而被业界看好，作为一种有益于环境保护和可持续发展的冷热源形式，不少城市纷纷试点地源热泵项目，以求高效制冷或供暖。随着一次性能源煤、油、气这些不可再生能源的限制使用，电热水器耗能等因素，这些产品面临着被淘汰的境地。热泵热水机近几年也有突飞猛进的发展，已经在大量热水需求的工程中使用，已经有取代煤、油、电热水锅炉设备的趋势。但是如果采用几个单独的设备进行制冷、制热、制热水、地板采暖，这样投入的设备会很多，会造成投入成本高、占地面积大、耗能高、安装和操作麻烦等诸多缺点。

针对上述最基本常见的缺点，我们发明了一种具有太阳能辅热的地源空调热水一体机，以地源作为主要热源，太阳能作为辅助热显示，进行制取洗浴热水、地板采暖热水，同时可以作为空调进行制冷、制热。在满足上述功能的同时，安装、操作简单，成本低、占地面积小、节能效果好等诸多优越性。

2 具有太阳能辅热的地源空调热水一体机控制法原理图

3 产品的原理介绍

（1）太阳能和储热水箱循环控制方法。当太阳能集热器里的水温-储热水箱的水温≥5℃，循环水泵3运转，将集热板中的热量转移到储热水箱中，当储热水箱的水温＜1℃时，停止循环水泵3，如图1所示。

图1 系统原理

（2）生活热水换热器与储热水箱控制方法。首先建立热泵热水机在变环境温度下制热水模型，此模型包括机组型号、变环境工况、变水温三个参数。通过此模型中的数据自动调用，可以清楚地识别出各个型号的热泵热水机在各个环境工况、各个温度下的产水速率。根据客户输入的用水时间段、各个时间段储热水箱里水温、峰谷电价太阳能光照程度多个参数数据和制热水模型进行比较，得出在热水加热的最节能的工作模式，加热的优先顺序为：太阳能、峰谷电、洗浴前时间段。

选择热泵加热还是太阳能加热识别，选择原理如下：当洗浴完成后，检测储热水箱中还有多少热水，储热水箱中的冷水在此环境温度下用热泵加热需要加热的时间，这样就可以推算出什么时间热泵需要开启加热T，在需要洗浴的时间前T小时时间段内，每10分钟测试水箱的温度一次。如果水箱温度达到此时段内水箱预设的温度，则不需开启热泵进行加热，从侧面证明太阳能起到对储热水箱已经加热，达到了热泵加热的效果。如果水箱温度达不到此时段内水箱预设的温度，证明没有太阳或太阳的光照度不好，太阳能加热量达不到热泵加热的效果，需开启热泵进行辅助加热。

（3）热水和地板采暖控制模式设计。可以有热水优先、地板采暖优先、单独采暖三种选择，当热水优先时，在水箱高度1/2处，有一个水箱温度探头T1，当T1低于45度时，关于地板采暖循环水泵2，直至T1达到48度时，可以重新开启地板采暖循环水泵2。地板采暖优先时，不管水箱温度，地板采暖循环水泵2一直运行。单独采暖时，在水箱高度1/5处，有一个水箱温度探头T2，循环水泵1启停的温度和做热水的启停温度不一样，根据T2温度进行开停水泵，当T2温度达到45度时，循环水泵1停止，低于40度时，循环水泵1开启。

（4）在水箱高度1/5处，有一个水箱温度探头T2，如压缩机达到条件开机状态下，当T1低于设置温度-回差时，循环水泵1开启，当T2达到设置水温时，循环水泵1关闭。压缩机如处于关闭状态时，循环水泵1一定保持关闭。

（5）机组可以自动或手动运行多种模式选择，选择模式有：单独制热水模式、同时制热水取暖模式、单独制冷模式、制冷制热水模式，每个模式可以根据检测的温度进行全自动切换，满足各种使用需求。当使用需求变化时，可以手动选择需求工作的模式。

4 技术创新内容

（1）创新出热泵热水机在变环境温度、变水温时，不同型号的热泵热水机动态产水模型，通过此模型能准确的得出热泵的动态加热速度，为是否需要开启热泵进行加热、什么时间开启热泵进行加热做出了详细的规定。

（2）创新出是太阳能加热还是热泵加热合理的判断和选择方案，可以达到充分利用太阳能，又能达到洗浴前把热水加热好，同时又能有效避免提前加热产生热量散失。

（3）创新出能适应各种使用需求的机组运行模式，同时又可分为手动和自动两种形式。

（4）储热水箱上布置多点温度检测，能准确地反映出储热水箱中各点的温度，通过水箱高度1/5处和水箱高度1/2处两上温度探头，分别控制制取生活热水、地板采暖两个功能动作时，压缩机停机温度的检测点和停机温度。