空气源热水器,也称为热泵热水器,是新一代电热水器的发展方向[1]。该类型热水器经过传统空调器中的蒸发器或冷凝器进行热交换,通过循环系统不断提取或释放热能。将能量转移到水箱内或建筑物内,满足用户对生活热水、地暖或空调等需求。与普通燃气热水器、太阳能热水器相比较而言,该类型热水器因其省电、环保、高效除霜、方便舒适、噪音小、等优点在世界发达国家得到广泛应用。但目前该类型热水器也存在一定的缺点,传统直热式空气能恒温控制器面临的主要问题有出水温度波动大、出热水速度慢、寒冷地区出水困难等问题,课题组针对这些存在的问题,设计了一套采用优化的PID控制的恒温控制系统。通过分析研究进水流量、进水压力、进水水温三者的相互关系以及对出水温度的函数影响因子,建立了温度控制数学模型;通过分析研究阀门打开角度与环境温度、用户设定温度、水流量的相互关系,建立阀门开度数学模型;根据采集温度数据建立了温度变化率控制模型。最终研究出一套参数自整定、自调整的优化的PID水温控制算法。在优化的PID控制中首次采用PID参数控制阀门开度,系统可以根据不同的外部环境选用不同的参数;针对水温的上升阶段温度的超调,引入了温度变化率的控制;针对阀门关死导致机组压力过大而停止工作,采用了阀门跟踪手段。该恒温调节器温度调节范围为-35~+85℃,稳态温度控制精度为2℃,并最终应用于某型号直热式空气能热水器产品中,具有快速、稳定、无波动的恒温出水的优点。