[发明专利]变频热泵热水器压缩机频率动态优化方法

权利要求书

1.一种变频热泵热水器压缩机频率动态优化方法，变频热泵热水器包括变频压缩机（1）、气液分离器（2）、蒸发器（3）、节流阀（4）、室外环境温度传感器（5）、控制器（6）、水箱温度传感器（7）、储水箱（8）、冷凝器（9）、四通阀（10）及排气温度传感器（11）；其特征在于：在变频热泵热水器整个运行过程中，对变频压缩机（1）的工作频率动态优化调节，使热泵热水器整个运行过程的总能耗最小；变频压缩机（1）的工作频率动态优化调节方法如下：

建立热泵热水器瞬时制热量q与室外环境温度传感器（5）检测的室外环境温度T₁、水箱温度传感器（7）检测的储水箱（8）的实际温度T₂及变频压缩机（1）的工作频率f之间的关系式Ⅰ：q=E(T₁, T₂,f)；根据关系式Ⅰ可以得到热泵热水器整个运行时间t内的总制热量Q的表达式Ⅱ：；

建立热泵热水器瞬时能耗p与室外环境温度传感器（5）检测的室外环境温度T₁、水箱温度传感器（7）检测的储水箱（8）的实际温度T₂及变频压缩机（1）的工作频率f之间的关系式Ⅲ：p= F(T₁, T₂,f)；根据关系式Ⅲ可以得到热泵热水器整个运行时间t内的总能耗P的表达式Ⅳ：；

用户设定用水的具体时刻t₀和水箱水温T，控制器（6）检测当前水箱温度传感器（7）检测的储水箱（8）的实际温度T₂，计算出所需总制热量Q，以热泵热水器整个运行过程总能耗P最小作为目标值，根据表达式Ⅱ及表达式Ⅳ计算得到整个运行过程中变频压缩机（1）的工作频率f随运行时间t变化的关系式Ⅴ：f=F(t)，热泵热水器在整个运行过程中按关系式Ⅴ动态调节变频压缩机（1）的工作频率f。

2.根据权利要求1所述的变频热泵热水器压缩机频率动态优化方法，其特征还可以是在热泵热水器整个运行过程中，对关系式Ⅴ进行简化，得到分温度段、非连续的变频压缩机（1）的工作频率简化调节方法，具体方法如下：

（a）分段设定变频压缩机（1）的工作频率f：根据储水箱（8）的设定水箱水温T与初始水温T₀之差，将升温过程分成n段，n≥2，每段温升范围为2-15℃，温升优选为5℃，在每个温升段变频压缩机（1）采用不同的工作频率f_i；

（b）根据储水箱（8）的温升分段情况，各温升段频率f_i按等差数列分布，得到各温升段频率f_i的计算公式Ⅵ：f_i=f_g-(f_g-f_d)(i-1)/(n-1)，计算公式Ⅵ中，f_g为整个运行过程中变频压缩机（1）的最高频率值；f_d为整个运行过程中变频压缩机（1）的最低频率值；i表示从初始加热开始对应的各升温段，i=1,2,...,n；

（c）控制器（6）根据室外环境温度传感器（5）检测的室外环境温度T₁、水箱温度传感器（7）检测的水箱8的当前的实际温度T₂、用户设定的具体用水时刻t₀和设定的储水箱（8）的水箱水温T，并设定变频压缩机（1）的最低频率f_d的初始值为30Hz，变频压缩机（1）的最高频率f_g的初始值为80Hz；

（d）控制器（6）计算当前时刻到用户设定的具体用水时刻t₀之间的时间t_s，并根据表达式Ⅱ、表达式Ⅳ及计算公式Ⅵ计算得到储水箱（8）的水温达到水箱水温T运行所需时间t_j，如|t_s-t_j|≤5min，表明各温升段变频压缩机（1）的工作频率设定合理，变频压缩机（1）开始工作；如t_s-t_j≥5min，则将变频压缩机1的最高频率f_g每次降低1Hz再次计算，直至满足|t_s-t_j|≤5min，如f_g降至30Hz时仍未满足要求，则延迟变频压缩机（1）开始启动的时间，其延迟时间计算按变频压缩机（1）始终以30Hz频率运行计算得到；如t_s-t_j≤-5min，则将变频压缩机（1）的最低频率f_d每次提高1Hz再次计算，直至满足|t_s-t_j|≤5min，如f_d提高至80Hz时仍未满足要求，热泵热水器整个运行过程中保持一个固定频率，将在80Hz的基础上，每次提高1Hz再次计算，直至满足要求；如出现计算得到的变频压缩机（1）的工作频率大于热泵热水器设定的变频压缩机（1）的运行上限保护频率，变频压缩机（1）运行的上限保护频率一般为100Hz，则变频压缩机（1）按该上限保护频率运行。