[发明专利]双级变频双级压缩热泵热水器频率动态优化及控制方法

摘要

本发明涉及一种双级变频双级压缩热泵热水器频率动态优化及控制方法，双级变频双级压缩热泵热水器包括低压级变频压缩机、低压级压缩机排气温度传感器、高压级变频压缩机、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；特点是：热泵热水器整个运行过程中，对低压级变频压缩机和高压级变频压缩机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。其主要优点是：使双级变频双级压缩热泵热水器在整个运行过程中动态优化低压级压缩机和高压级压缩机工作频率，使整个运行过程总能耗最小。

主权项

1.一种双级变频双级压缩热泵热水器频率动态优化及控制方法，双级变频双级压缩热泵热水器包括低压级变频压缩机（1）、低压级压缩机排气温度传感器（2）、高压级变频压缩机（3）、高压级压缩机排气温度传感器（4）、控制器（5）、水箱传感器（6）、水箱（7）、冷凝器（8）、高压级电子膨胀阀（9）、中间冷却器温度传感器（10）、中间冷却器（11）、低压级电子膨胀阀（12）、蒸发器（13）及室外温度传感器（14）；低压级变频压缩机（1）、中间冷却器（11）、低压级电子膨胀阀（12）及蒸发器（13）依次串联连通形成一冷媒回路，高压级变频压缩机（3）、冷凝器（8）、高压级电子膨胀阀（9）及中间冷却器（11）依次串联连通形成另一冷媒回路，低压级压缩机排气温度传感器（2）感应低压级变频压缩机（1）排气口的温度，高压级压缩机排气温度传感器（4）感应高压级变频压缩机（3）排气口的温度，水箱传感器（6）感应水箱（7）的温度，中间冷却器温度传感器（10）感应中间冷却器（11）的温度，室外温度传感器（14）感应蒸发器（13）的室外温度，控制器（5）分别与低压级压缩机排气温度传感器（2）、高压级压缩机排气温度传感器（4）、水箱传感器（6）、中间冷却器温度传感器（10）及室外温度传感器（14）输出端电连接，冷凝器（8）位于水箱（7）中；其特征在于热泵热水器整个运行过程中，对低压级变频压缩机（1）和高压级变频压缩机（3）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；低压级变频压缩机（1）和高压级变频压缩机（3）的工作频率动态优化调节方法如下：（a）建立热泵热水器随室外环境温度T₁、水箱（7）的实际温度T₂变化，以最佳瞬时能效比EER为目标的热泵制冷系统中间温度T₃的关系式Ⅰ：T₃=F(T₁,T₂)；（b）建立热泵热水器瞬时制热量q与室外环境温度T₁、水箱（7）的实际温度T₂及低压级变频压缩机（1）的工作频率f_a之间的关系式Ⅱ：q=E(T₁,T_2，f_a)；根据关系式Ⅱ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Ⅲ：；（c）建立热泵热水器瞬时能耗p与室外环境温度T₁、水箱（7）的实际温度T₂及低压级变频压缩机（1）的工作频率f_a之间的关系式Ⅳ：p= F(T₁,T_2，f_a)；根据关系式Ⅳ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Ⅴ：；（d）用户设定用水的具体时刻t₀和水箱水温T，控制器（5）检测当前水箱（7）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Ⅲ及表达式Ⅴ计算得到整个运行过程中低压级变频压缩机（1）的工作频率f_a随运行时间t变化的关系式Ⅵ：f_a=F(t)，热泵热水器在整个运行过程中按关系式Ⅵ动态调节低压级变频压缩机（1）的工作频率f_a；（e）控制器（5）检测室外环境温度T₁、水箱（7）的实际温度T₂，根据关系式Ⅰ计算得到最佳中间温度T₃，通过调节高压级变频压缩机（3）的工作频率f_b，使中间温度传感器（11）检测的实际中间温度趋近计算得到的最佳的中间温度T₃的值。