[发明专利]一种热泵热水器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种热泵热水器，包括：CO2跨临界循环系统和控制器，所述控制器用于：在所述热泵热水器启动后，确定所述循环系统的预设最优排气压力，并实时调节所述压缩机的排气压力以达到所述预设最优排气压力，实时调节所述气体冷却器的出水温度以达到目标出水温度；在所述气体冷却器的出水温度等于所述目标出水温度之后，实时获取所述气体冷却器的实际出口温度，计算所述循环系统的实时最优排气压力，并实时调节所述压缩机的排气压力以达到所述实时最优排气压力。本发明还公开了相应的控制方法。采用本发明实施例，能够有效避免耦合因素对热泵热水器的循环系统带来的负面影响，减少循环系统进入稳定阶段需要等待的时间。

技术领域

本发明涉及热泵热水器领域，尤其涉及一种热泵热水器及其控制方法。

背景技术

空气源热泵热水器作为一种节能产品，近年来获得了长足的发展。而冷媒CO2自然环保，无毒无污染，是21世纪最具前景的制冷剂，被广泛应用于热泵热水器。在热泵热水器的CO2跨临界循环系统中，高温高压的CO2冷媒在气体冷却器中被水冷却，放出热量，从而提高水的温度，通过对出水流量的控制可以完成对出水温度的调节。另外，对于CO2跨临界循坏系统，在蒸发温度和气体冷却器出口温度一定时，改变排气压力可以获得不同的COP值，使COP值最大的排气压力称为最优排气压力。为了节约能源，在热泵运行时，通过膨胀阀控制压缩机的排气压力达到最优排气压力。最优排气压力Pdopt与气冷器出口温度Tgc、空气温度Ta满足Pdopt＝f(Tgc，Ta)的关联式。

在热泵热水器的启动阶段，循环系统处于非稳定状态，现有的控制策略通常采用多个控制参数同时调节的方法，经过一定时间后使各个参数达到稳定运行的状态。然而，在实施本发明过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：对于CO2跨临界循环系统，水流量的变化会影响气体冷却器出口温度，而最优排气压力的变化受气体冷却器出口温度的影响。当出水流量较小时，高压侧放热不完全，气体冷却器出口温度高，排气压力增大，对应的最优排气压力也较高。在热泵的启动阶段，由于循环系统中各个参数都处于动态变化中，在控制出水流量以调节出水温度过程中，出水流量的变化导致气体冷却器出口温度和最优排气压力发生变化，导致膨胀阀会根据气体冷却器出口温度去调节排气压力，而排气压力反过来又在很大程度上影响出水温度，也就是说，热泵热水器的最优排气压力、气冷器出口温度、出水流量三者之间存在高度耦合的关系。由此将导致系统调节过程中，出水温度降低，排气压力也降低，出水温度升高，排气压力也升高的周期性波动，使得控制系统陷入耦合因素带来的负面影响。因此，采用现有技术的控制策略，循环系统无法很快进入稳定状态，甚至可能进入周期性波动的不正常状态。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种热泵热水器及其控制方法，其能够有效避免耦合因素对热泵热水器的循环系统带来的负面影响，减少循环系统进入稳定阶段需要等待的时间。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种热泵热水器，包括：

CO2跨临界循环系统，用于采用CO2冷媒对水进行加热；其中，所述CO2跨临界循环系统包括气体冷却器、节流机构、蒸发器和压缩机；

控制器，与所述CO2跨临界循环系统电连接，其中，所述控制器包括：

预设最优高压确定单元，用于在所述热泵热水器启动后，确定所述循环系统的预设最优排气压力，并实时调节所述压缩机的排气压力，以使所述排气压力达到所述预设最优排气压力；

目标出水温度调节单元，用于通过控制所述气体冷却器的出水流量，实时调节所述气体冷却器的出水温度，以使所述气体冷却器的出水温度达到目标出水温度；

实际出口温度获取单元，用于在所述气体冷却器的出水温度等于所述目标出水温度之后，实时获取所述气体冷却器的实际出口温度；

实时最优高压调节单元，用于根据所述气体冷却器的实际出口温度，计算所述循环系统的实时最优排气压力，并实时调节所述压缩机的排气压力，以使所述排气压力达到所述实时最优排气压力。