CN105066446A - 太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统及其制热方法 - Google Patents

Abstract

一种太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统及其制热方法是将太阳能蒸发集热器设置于太阳能空气源热泵室外机外壳的内表面，将室内自控保温水箱设置于房间内由控制系统通过循环管路调控，实现太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水供应。本发明通过控制耦合系统，实现二者功能优势互补，并在随时足量供应用户直观个性化设定温度的生活热水的基础上，进一步降低了系统的运行费用，提高了系统功能保障性和使用舒适性。

Description

太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统及其制热方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能生活热水系统，尤其是一种将太阳能与空气源热泵进行耦合并集于一体的生活热水系统及其生活热水制作方法。

背景技术

生活热水在居家生活和公共场所中都起着不可替代的重要作用，一年四季通用，日常多用于沐浴、盥洗、清洁等功用。随着经济社会发展，社会生活节奏加快，和人民生活水平提高，用户对生活热水的需求不再局限于简单盲目、不计成本的从无到有。现代用户需要的智能化生活热水系统必须能够随时足量提供用户直观个性化设定温度的生活热水，并且要具备初投资低、运行费用省、高效节能、减排环保等性能优点，和更高的系统功能保障性和使用舒适性，故需求新型生活热水系统。

空气源热泵是一种从空气中提取较低品位热能，经少量耗功压缩后输出较高品位热能的热工机械。空气源热泵室外机与室内保温水箱结合的空气源热泵生活热水系统，是一种布置灵活、操作简便、节能环保的生活热水供应方式。空气源热泵生活热水系统占用布置面积小，适合高层、别墅等各种建筑形式的户用使用，尤其适合越来越普遍的高层用户，其户均建筑空间非常狭小，迫切需求体积小、易布置的空气源热泵生活热水系统。生活热水加热工质是制冷剂，具有比热容大、热惰性小、换热效率高、加热速度快等优点，生活热水加热效果好。空气源热泵生活热水系统少有外露管路及其他裸露部件，设备在冬季不易受冻胀裂，系统可在全天候工况下运行，不受恶劣天气干扰，满足随时足量供水要求，系统功能保障性好。如苗文凭, 吴永明, 张建成. 空气源热泵热水器的可靠性研究[J]. 流体机械, 2011, 39(12): 74-79。可直观个性化控制水温水量的保温水箱置于室内，水箱工作环境适宜，利于设备保养和延长使用寿命。对于2～4人家庭，配置150L室内保温水箱，则空气源热泵生活热水系统初投资为6000～7500元相对较高，系统能效比最高可达4.37，当室外环境温度为20℃时，满箱水从15℃加热至55℃，耗电1.59kWh即花费0.8元左右，经济节能。空气源热泵生活热水系统虽能高效节能制备生活热水，但不能利用免费的太阳能，浪费了热能品位与生活热水十分接近的无限量清洁能源，没能打开进一步降低运行费用的空间，产品竞争力有限。

太阳能是一种清洁可再生的无限量能源，除去被大气层直接反射回外太空的部分能量，直射到地球表面的太阳能功率为1.2×10⁵TW。相对于2012年全球总共433EJ的一次能源消耗量，折合消耗功率为13.75TW，太阳能的年供应量是全球能源年需求量的8700倍，折合为地球每小时接收的太阳能即可满足人类一年的能源需求。中国的太阳能利用量为101GW，占全球太阳能利用总量172.4GW的59%，位居世界第一，其中绝大部分即为太阳能制备生活热水的光热利用量。如Z. Wang, et al. Solar water heating: From theory, application, marketing and research[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, (41): 68-84。太阳能的热能品位与生活热水十分接近，利用太阳能制备生活热水是太阳能应用的最成熟最完备的技术形式。中国作为年耗能总量世界第二的耗能大国，如何充分利用免费的太阳能节省生活热水制备费用，提高生活热水系统能效，一直是需要进一步解决的技术经济问题。

太阳辐射能主要分布在波长λ为0.25～3μm光谱区内，即主要分布在可见光和近红外区，而物体受热发生黑体辐射的能量主要分布在波长λ为2～100μm光谱区内，即主要分布在远红外区。为了能够充分吸收利用太阳能，研发出的太阳能选择性吸收涂层材料必须满足以下两个条件，即太阳光谱内的吸光程度高，有尽可能高的吸收率α；辐射波长范围内有尽可能低的辐射能损失，有尽可能低的法向发射率ε，即需要具有较高的α/ε特性。如马鹏军, 耿庆芬, 刘刚. 太阳能光谱选择性吸收涂层研究进展[J]. 材料导报, 2015, 29(1): 48-53, 60。

室外太阳能集热器与室内保温水箱结合的太阳能生活热水系统，是出现时间较早、初投资较低、普及性较好的生活热水制备系统，也是太阳能应用的最成熟最完备的技术形式。室外太阳能集热器分为中低温的真空管或平板太阳能集热器，和中高温的跟踪式或槽式聚焦型太阳能集热器。中低温太阳能集热器主要用于制备生活热水，中高温太阳能集热器主要用于光伏发电。如李兆坚, 杨晓静, 等. 太阳能制冷空调技术工程应用的一些问题分析[J]. 暖通空调, 2015, 45(6): 1-5。太阳能生活热水系统在太阳能集热器与室内用户之间外露水管，在冬季管内积存水流易受冻结冰膨胀，致使水管胀裂泄漏频发，用户修复故障费时费心费钱，使用舒适度不佳。有些低层建筑用户的保温水箱与太阳能集热器一体置于室外，不利于水箱自动控制，冬季水箱保温和延长设备使用寿命。现在越来越普遍的高层用户户均建筑空间非常狭小，不利于大面积的太阳能集热器布置安放，直接限制使用。太阳能生活热水系统在日照充足条件下可免费制备足量的生活热水，但在阴雨天气时由于日照不足，太阳能集热不足，系统制热性能低下，只能依靠水箱中的电辅助加热器制备生活热水，此时系统即为运行费用最昂贵、能耗最高的电加热模式，能效比小于1，太阳能生活热水系统全年平均有1/3的时间处于电加热工况。太阳能生活热水系统主体动力部件为太阳能集热器，加热功率为30～40W/管，单价为110～180元/管，家用一般为16～20管集热器，加热功率为480～800W，总价为1760～3600元。对于2～4人家庭，配置150L室内保温水箱，则太阳能生活热水系统初投资为3000～6000元相对较低。当阴雨天气室外环境温度为20℃时，太阳能生活热水系统处于电加热模式，其专用电辅助加热器功率为1500W，满箱水从15℃加热至55℃，耗电7.1kWh即花费3.4元左右，用时4.7小时。太阳能生活热水系统全年运行费用是空气源热泵生活热水系统的4.2倍，运行费用高昂。因此，拥有充足日照免费制热水功能的太阳能生活热水系统急需补充在阴雨天气条件下的生活热水高效节能制备能力，以降低其全年运行费用，提高产品的市场竞争力。

太阳能结合空气源热泵的生活热水系统是居家生活和公共场所中设置合理、使用舒适可靠，经济性、节能性、环保性俱佳的耦合生活热水系统。该系统将太阳能集热装置耦合于原有空气源热泵室外机蒸发器，并改造了更利于吸收太阳能的空气源热泵室外机外形结构。该系统同时兼顾了太阳能生活热水系统在日照充足条件下利用太阳能免费制备生活热水，和空气源热泵生活热水系统在阴雨天气等日照不足条件下，可全天候高效节能制备生活热水的性能优势；同时避免了太阳能生活热水系统布置面积过大，布置欠灵活，外露水管因存水易受冻胀裂等弊端。耦合生活热水系统中的新型太阳能蒸发器因吸收太阳辐射热，使其表面温度升高，在冬季更不易结霜，大大缓解了空气源热泵除霜难题，方便直接利用免费的太阳能提高系统制热能效和经济效益。因此，迫切需要研发一种将上述太阳能生活热水系统和空气源热泵生活热水系统合二为一，即太阳能耦合空气源热泵集于一体的生活热水系统，实现二者耦合互补以满足人类日益增长的生活质量需求。

发明内容

本发明要解决的具体技术问题是如何将太阳能生活热水系统与空气源热泵生活热水系统进行热场耦合，并通过控制耦合系统，实现二者功能优势互补，并在随时足量供应用户直观个性化设定温度的生活热水的基础上，进一步降低系统运行费用，节能减排，减小系统布置规模，提高系统功能保障性和使用舒适性，进而提供一种太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统及其制热方法。

解决上述问题和实现上述目的所采取的技术方案如下。

一种太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统，包括太阳能空气源热泵室外机、太阳能蒸发集热器、室内自控保温水箱及控制系统；其特征在于：所述太阳能空气源热泵室外机是由Ⅰ型室外机和Ⅱ型室外机构成，所述Ⅰ型室外机和Ⅱ型室外机的内部结构是由太阳能蒸发集热区和动力控制区两部分构成；其中，所述Ⅰ型室外机的太阳能蒸发集热区的外壳材质是8mm厚的平面低铁钢化玻璃板；动力控制区的外壳材质是外表面涂有纳米水性太阳能反射涂层的Q235A钢板；并将混流送风机设置于太阳能空气源热泵室外机的底部；将排风格栅设置于太阳能蒸发集热区的侧面和背面上部1/3处；所述Ⅱ型室外机的太阳能蒸发集热区的外壳材质是8mm厚的平面低铁钢化玻璃板；动力控制区的外壳材质是外表面涂有纳米水性太阳能反射涂层的Q235A钢板。

所述太阳能蒸发集热器是在铜管翅片蒸发器外表面，通过电化学方法电解着色一层铝阳极氧化太阳能选择性吸收涂层，并将太阳能蒸发集热器贴合设置在太阳能空气源热泵室外机的平面低铁钢化玻璃外壳的内表面。

所述纳米水性太阳能反射钢板外壳是外表面涂有纳米水性太阳能反射涂层的Q235A钢板，是太阳能空气源热泵室外机的动力控制区外壳。

所述室内自控保温水箱是室内生活热水集成末端，设置于用户房间的角落合适位置，通过内置水箱中央控制器的自动逻辑控制，完成加热、补水、待机等命令，与太阳能空气源热泵室外机结合成为生活热水系统。

所述太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统是在用户房间内设置室内自控保温水箱，在水箱箱头设置水箱中央控制器，水箱水侧上部连接生活热水出水干管，由此引出多支生活热水支管，水箱水侧下部连接自来水补水管；水箱制冷剂侧上部依次连通调节阀Ⅰ、压力表Ⅰ和温度计Ⅰ，并通过软连接Ⅰ连通至太阳能空气源热泵室外机的制冷剂出口；水箱制冷剂侧下部依次连通调节阀Ⅱ、Y型过滤器、压力表Ⅱ和温度计Ⅱ，并经软连接Ⅱ连通至太阳能空气源热泵室外机的制冷剂入口；在太阳能空气源热泵室外机的制冷剂入口处依次连通设置有电子膨胀阀、调节阀Ⅲ、联动风机的太阳能蒸发集热器、调节阀Ⅳ、温度计Ⅲ，并在电子膨胀阀与温度计Ⅲ之间设置调节阀Ⅴ流量调节旁路；温度计Ⅲ经压力表Ⅲ依次接通至调节阀Ⅵ、数码涡旋压缩机、调节阀Ⅶ、太阳能空气源热泵室外机的制冷剂出口，并在压力表Ⅲ与太阳能空气源热泵室外机的制冷剂出口之间设置调节阀Ⅷ流量调节旁路。

所述控制系统是通过通讯线将水箱中央控制器与水温感应器、水位计、温度计、压力表、数码涡旋压缩机调节阀控制线、太阳能蒸发集热器调节阀控制线等集为一体，并通过远程红外线信号连通手持遥控器，和通过户用Wi-Fi网络连接手机APP，实现太阳能耦合空气源热泵一体化，应用PID调节方式的PLC集中自动控制系统。

一种用于上述所述的太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统的生活热水制备方法，所述方法分为日照充足时的太阳能生活热水循环，和日照不足时的空气源热泵生活热水循环两种工况；所述太阳能生活热水循环方法是，经温度计Ⅲ和压力表Ⅲ监测在正常范围内的过热制冷剂蒸气不进入数码涡旋压缩机再压缩，而是经调节阀Ⅷ直接排出太阳能空气源热泵室外机，进入室内自控保温水箱放热冷凝成为饱和制冷剂液体，加热生活热水；饱和制冷剂液体流出室内自控保温水箱，经Y型过滤器过滤和温度计Ⅱ、压力表Ⅱ监测在正常范围内，进入太阳能空气源热泵室外机的电子膨胀阀进行绝热节流膨胀，饱和制冷剂液体成为过饱和蒸气；然后过饱和制冷剂蒸气经调节阀Ⅲ进入太阳能蒸发集热器吸收太阳能，并联动风机与空气对流换热，联合调节阀Ⅴ流量调节旁路调节过饱和制冷剂蒸气流量，太阳能蒸发集热器内部过饱和制冷剂蒸气升温升压成为过热蒸气；随后过热制冷剂蒸气经温度计Ⅲ监测蒸气温度低于130℃，和压力表Ⅲ监测蒸气压力低于2.6MPa，不进入数码涡旋压缩机再压缩，而是直接排出太阳能空气源热泵室外机，进入室内自控保温水箱放热冷凝成为饱和制冷剂液体，加热生活热水；至此完成一次太阳能生活热水循环，并开始下一次工作循环。

所述空气源热泵生活热水循环方法是，经温度计Ⅲ和压力表Ⅲ监测在正常范围内的略过热制冷剂蒸气，通过调节阀Ⅵ进入数码涡旋压缩机进行多变压缩，并联合调节阀Ⅷ流量调节旁路调节略过热蒸气流量；略过热制冷剂蒸气经数码涡旋压缩机压缩（压力低于2.8MPa），升温升压成为完全过热蒸气，排出太阳能空气源热泵室外机，经温度计Ⅰ监测蒸气温度低于130℃，和压力表Ⅰ监测蒸气压力低于2.6MPa，进入室内自控保温水箱放热冷凝成为饱和制冷剂液体，加热生活热水；饱和制冷剂液体流出室内自控保温水箱，经Y型过滤器过滤和温度计Ⅱ、压力表Ⅱ监测在正常范围内，进入太阳能空气源热泵室外机的电子膨胀阀进行绝热节流膨胀，饱和制冷剂液体成为过饱和蒸气；然后过饱和制冷剂蒸气经调节阀Ⅲ进入太阳能蒸发集热器吸收太阳能（或夜间无太阳能），并联动风机与空气对流换热，联合调节阀Ⅴ流量调节旁路调节过饱和制冷剂蒸气流量，太阳能蒸发集热器内部过饱和制冷剂蒸气升温升压成为略过热蒸气；随后略过热制冷剂蒸气经温度计Ⅲ监测蒸气温度低于120℃，和压力表Ⅲ监测蒸气压力低于2.6MPa，通过调节阀Ⅵ进入数码涡旋压缩机再压缩，并联合调节阀Ⅷ流量调节旁路调节略过热蒸气流量；略过热制冷剂蒸气升温升压成为完全过热蒸气，排出太阳能空气源热泵室外机，进入室内自控保温水箱放热冷凝成为饱和制冷剂液体，加热生活热水；至此完成一次空气源热泵生活热水循环，并开始下一次工作循环。

一种用于上述所述的太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统的室内自控保温水箱的自控方法，所述方法是在控制系统预设水温水量安全阈值范围内，位于水箱箱头的水箱中央控制器根据水温感应器、水位计等传感变送器发出的水温水量模拟信号，或用户直观个性化设定水温和补水动作，自动控制太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统完成相应功能。

所述控制系统预设室内自控保温水箱的额定工况为室外环境温度为20℃，满箱水从自来水常温15℃加热至生活热水55℃，生活热水最高水温安全阈值为60℃，自动加热水温点为42℃（淋浴最低水温）；太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统日常靠太阳能生活热水循环，免费维持体积占室内自控保温水箱容积25～100%的生活热水水温在42～55℃范围内；当用户大量使用生活热水后，水位计感知生活热水剩余水量少于25%，或剩余水量虽多于25%，但用户主动开启补水动作，此时自来水补水管开始向室内自控保温水箱补水；室内自控保温水箱内水温感应器感知水温低于42℃时，水箱中央控制器接收水温感应器传递的低温加热信号，并反馈调节自启动空气源热泵生活热水循环，重新加热水温至55℃，之后水温感应器传递加热停止信号至水箱中央控制器，水箱中央控制器反馈信号停止空气源热泵生活热水循环工作，转换启动太阳能生活热水循环维持现有水温；为防止室内自控保温水箱内水量过少而干烧，当生活热水剩余水量水温超过60℃时，会通过水温感应器触发水箱高温保险警报，水箱中央控制器接收水温感应器传递的故障信号，反馈调节太阳能空气源热泵室外机自动断电停止制热，保障室内自控保温水箱运行安全可靠；待生活热水水温降至42℃，或生活热水剩余水量降至室内自控保温水箱容积的25%时，水温感应器或水位计感知传递重启工作信号至水箱中央控制器，水箱中央控制器反馈调节开启空气源热泵生活热水循环，或开启自来水补水管工作。

所述控制系统预设室内自控保温水箱的最高水量安全阈值为100%，最低水量安全阈值为10%，自动补水水量点为25%；当自来水补充生活热水水量达到室内自控保温水箱容积的100%时，水位计感知传递最高水量安全阈值信号至水箱中央控制器，水箱中央控制器反馈调节停止自来水补水管工作；当用户大量使用生活热水，生活热水剩余水量降至室内自控保温水箱容积的25%时，水位计感知触发自动补水信号，水箱中央控制器接收信号，反馈开启自来水补水管工作；当生活热水剩余水量继续大量流失，水位计感知生活热水剩余水量降至室内自控保温水箱容积的10%时，为防止剩余水量过少而干烧，水位计传递最低水量安全阈值信号至水箱中央控制器，水箱中央控制器反馈信号停止空气源热泵生活热水循环工作，开启太阳能生活热水循环，同时开启自来水补水管工作；待自来水补充生活热水水量达到室内自控保温水箱容积的100%时，水位计感知传递最高水量安全阈值信号至水箱中央控制器，水箱中央控制器反馈调节停止自来水补水管工作，停止太阳能生活热水循环，开启空气源热泵生活热水循环，加热满箱水至55℃。

上述技术方案进一步的附加技术特征如下。

所述太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统的太阳能耦合度是65～70%，空气源热泵耦合度是30～35%。

所述铝阳极氧化太阳能选择性吸收涂层颜色是黑色，厚度是0.50～0.75μm，太阳能吸收率α = 0.92～0.96，法向发射率ε = 0.08～0.13。

所述纳米水性太阳能反射涂层颜色是白色，厚度是20～40μm，折光指数是2.8，太阳能反射率是90～96%。

所述太阳能蒸发集热器在冬季提供系统总制热量的70%，在-12～3℃环境下的结霜概率降低60%，使用寿命是15年。

所述纳米水性太阳能反射钢板外壳在夏季控制太阳能空气源热泵室外机动力控制区的表面温度是40℃，使用寿命是15年。

所述水箱中央控制器是应用PID调节方式的PLC集中自动控制器，直接整合控制由传感器接收、信号变送器输出的0～10V或4～20A的水温水量信号模拟量，形成比例连锁控制。

实施本发明上述一种太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统，与现有技术相比，其优点与积极效果在于：太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统将太阳能生活热水系统与空气源热泵生活热水系统进行热场耦合，并通过控制耦合系统，实现二者功能优势互补，并在随时足量供应用户直观个性化设定温度的生活热水的基础上，进一步降低系统运行费用，节能减排，减小系统布置规模，提高系统功能保障性和使用舒适性。

所述太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统将现有的两套各自独立的太阳能生活热水系统与空气源热泵生活热水系统集成一体化，同时兼顾了太阳能生活热水系统在日照充足条件下利用太阳能免费制备生活热水，和空气源热泵生活热水系统在阴雨天气等日照不足条件下，可全天候高效节能制备生活热水的性能优势；同时避免了太阳能生活热水系统布置面积过大，布置欠灵活，外露水管因存水易受冻胀裂等弊端。所述太阳能蒸发集热器因吸收太阳辐射热，使其表面温度升高，在冬季更不易结霜，大大缓解了空气源热泵除霜难题，方便直接利用免费的太阳能提高系统制热能效和经济效益。

本发明对于2～4人家庭，配置150L室内自控保温水箱，则本发明现行初投资为6500～8000元，与现有空气源热泵生活热水系统相当，高于现有太阳能生活热水系统。集成了太阳能生活热水系统和空气源热泵生活热水系统两套独立系统的本发明一体化系统有效减小了设备布置规模，方便操控，用户产品适用性较现有技术更佳。本发明的综合能效比为2.94～5.18，高于现有空气源热泵生活热水系统能效比2.32～4.37，高于现有太阳能生活热水系统专用电辅助加热器小于1的能效比，节能效果突出。当室外环境温度为20℃时，本发明将满箱水从15℃加热至55℃，耗电0.53kWh即花费0.26元左右，低于现有空气源热泵生活热水系统耗电1.59kWh即花费0.8元左右，低于现有太阳能生活热水系统专用电辅助加热器耗电7.1kWh即花费3.4元左右，经济效益突出。本发明使用寿命为15～18年，在工作中无排放无污染，运行噪音低于55dB(A)，环保效益好。

附图说明

图1是本发明太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统的结构示意图。

图2是本发明铝阳极氧化太阳能选择性吸收涂层的微观结构示意图。

图3是本发明太阳能蒸发集热器的放大结构示意图。

图4是本发明太阳能空气源热泵室外机Ⅰ型的结构示意图。

图5是本发明太阳能蒸发集热器Ⅰ型的外形结构示意图。

图6是本发明太阳能空气源热泵室外机Ⅱ型的结构示意图。

图7是本发明太阳能蒸发集热器Ⅱ型的外形结构示意图。

图中：1：数码涡旋压缩机；2：压力表；3：温度计；4：太阳能蒸发集热器；5：风机；6：调节阀；7：电子膨胀阀；8：Y型过滤器；9：软连接；10：太阳能空气源热泵室外机；11：室内自控保温水箱；12：自来水补水管；13：生活热水出水干管；14：水箱中央控制器；15：用户房间；16：铝镀层；17：Al₂O₃阻挡层；18：镍微粒；19：多孔Al₂O₃层；20：铜盘管外表面附着铝阳极氧化太阳能选择性吸收涂层；21：铜翅片附着铝阳极氧化太阳能选择性吸收涂层；22：平面低铁钢化玻璃外壳；23：太阳能蒸发集热器底板投影；24：混流送风机；25：角钢支架；26：排风格栅；27：建筑外墙；28：纳米水性太阳能反射钢板外壳；29：阀件管路安装区；30：压缩机安装区；31：制冷剂出口；32：制冷剂入口；33：钢底板；34：铝阳极氧化太阳能选择性吸收涂层表面；35：太阳能蒸发集热器制冷剂出口；36：太阳能蒸发集热器制冷剂入口；37：轴流排风机；38：进风口。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式做出进一步的详细说明。

实施本发明提供的一种太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统，包括太阳能空气源热泵室外机、太阳能蒸发集热器、室内自控保温水箱及控制系统。本发明的生活热水制备方法分为日照充足时的太阳能生活热水循环，和日照不足时的空气源热泵生活热水循环两种工况。本发明将太阳能生活热水系统与空气源热泵生活热水系统进行热场耦合，并通过控制耦合系统，实现二者功能优势互补，并在随时足量供应用户直观个性化设定温度的生活热水的基础上，进一步降低系统运行费用，节能减排，减小系统布置规模，提高系统功能保障性和使用舒适性。

在实施上述一体化生活热水系统中，太阳能空气源热泵室外机10分为Ⅰ型和Ⅱ型两种机型，分别如附图4和附图6所述，内部结构都由区域隔板分为太阳能蒸发集热区和动力控制区两部分，更利于应用太阳能。如附图4所述，太阳能空气源热泵室外机10Ⅰ型的太阳能蒸发集热区包括太阳能蒸发集热器4、混流送风机24、排风格栅26等部件，动力控制区包括阀件管路安装区29、压缩机安装区30、制冷剂出口31、制冷剂入口32等部件。与原有机型结构相比，太阳能空气源热泵室外机10Ⅰ型的立方体积不变，动力控制区的循环路径不变，改变结构在于太阳能蒸发集热区的外壳（不包括贴墙Q235A钢背板和承重Q235A钢底板33）材质由8mm厚的平面低铁钢化玻璃替换原有Q235A钢板，在保证结构坚固的基础上充分吸收太阳能。动力控制区的外壳（不包括承重Q235A钢底板33）材质由外表面涂有纳米水性太阳能反射涂层的Q235A钢板替换原有Q235A钢板，充分降低动力控制区的工作温度，保障使用寿命并提高能效。混流送风机24替换原有轴流排风机，并且风机位置由空气源热泵室外机正面换为底部，混流送风机24支架固定于Q235A钢背板。排风格栅26设置于太阳能蒸发集热区的全部侧面和背面上方1/3面积处，使太阳能空气源热泵室外机10Ⅰ型内的气流组织更合理，加强空气换热扰动，且不干扰相邻室外机的进排风，提高工作效率。

如附图6所述，太阳能空气源热泵室外机10Ⅱ型的太阳能蒸发集热区包括太阳能蒸发集热器4、轴流排风机37、进风口38等部件，动力控制区包括阀件管路安装区29、压缩机安装区30、制冷剂出口31、制冷剂入口32等部件。与原有机型结构相比，太阳能空气源热泵室外机10Ⅱ型的外形不变，动力控制区的循环路径不变，改变结构在于太阳能蒸发集热区的外壳（不包括承重Q235A钢底板33和无背板）材质由8mm厚的平面低铁钢化玻璃替换原有Q235A钢板，在保证结构坚固的基础上充分吸收太阳能。动力控制区的外壳（不包括承重Q235A钢底板33）材质由外表面涂有纳米水性太阳能反射涂层的Q235A钢板替换原有Q235A钢板，充分降低动力控制区的工作温度，保障使用寿命并提高能效。

在实施上述一体化生活热水系统中，如附图3所述，太阳能蒸发集热器4是在密布有增强换热铜翅片的铜盘管蒸发器外表面，通过电化学方法电解着色一层铝阳极氧化太阳能选择性吸收涂层，成为太阳能蒸发集热器4。将太阳能蒸发集热器4贴合太阳能空气源热泵室外机10的平面低铁钢化玻璃外壳22的内表面设置，其目的是在冬季能充分高效吸收利用太阳能制备生活热水，和通过吸收太阳辐射热来升高太阳能蒸发集热器4的表面温度，进而使太阳能蒸发集热器4在冬季-12～3℃的易结霜气温范围内的结霜概率降低60%以上。

在实施上述一体化生活热水系统中，如附图2所述，铝阳极氧化太阳能选择性吸收涂层的制备方法是首先在密布有增强换热铜翅片的铜盘管蒸发器外表面，电镀一层厚度为1mm、型号为L2、纯度高于99.5%的工业纯铝，作为电解化学反应的阳极，阴极材料为纯铅板，阴阳极面积比为1:1。把铝镀层16蒸发器先在质量浓度为5%、液温为50～70℃的NaOH溶液中浸渍0.5～3分钟进行脱脂处理，然后经化学抛光，再在质量浓度为30%的HNO₃溶液中做除污处理，最后将铝镀层16蒸发器经充分水洗后安装在电解槽内，完成准备工作。铝阳极氧化反应在质量浓度为4%、液温为25～30℃的H₃PO₄溶液中进行，电流密度为0.2～0.3A/dm²，反应时间为10分钟，此时生成0.50～0.75μm厚的透明多孔Al₂O₃层19。此Al₂O₃氧化膜层由上层透明多孔状Al₂O₃层19，和下层紧贴铝镀层16的结构致密的Al₂O₃阻挡层17两部分构成，Al₂O₃阻挡层17极薄，厚度为10～12Å/V，与铝阳极氧化电压有关。将铝阳极氧化完毕的蒸发器清洗后进行电解着色，着色电解液组分为30g/L的NiSO₄·6H₂O、30g/L的H₃BO₃和20g/L的(NH₄)₂SO₄，反应液温为25～30℃，交流电压为15～16V，电解时间为2～3分钟。此电解反应过后，镍微粒18析出并沉积在多孔Al₂O₃层19的孔隙中，镍微粒18的沉积浓度受致密Al₂O₃阻挡层17的表面粗糙度影响，随孔隙深度的阶梯性增加而增加。该涂层的太阳能吸收率α随镍微粒18含量的增加而提高，当吸收率α高于0.9时，镍微粒18的沉积浓度达到0.6～1.0g/m²。最后将铝阳极氧化太阳能选择性吸收涂层用沸水或加压蒸汽进行孔隙封闭处理，至此铝阳极氧化选择性太阳能蒸发集热器4制作完成。

铝阳极氧化太阳能选择性吸收涂层颜色为黑色，均匀平整、无气泡、无开裂，厚度为0.50～0.75μm，太阳能吸收率α为0.92～0.96，法向发射率ε为0.08～0.13，具有较高的α/ε，即太阳能选择吸收特性良好。该涂层具有很好的热稳定性和化学稳定性，经连续300小时加热200℃的加速老化试验，及连续240天室外曝晒试验表明，涂层光学性能无明显变化，耐光照性好。在质量浓度为3.5%的NaCl溶液中连续1年的浸泡和磨损试验表明，该涂层耐蚀、耐磨，涂层表面未出现变色和斑点腐蚀现象。经SEM分析、AES分析和X射线衍射分析表明，该涂层使用寿命为15年左右。

在实施上述一体化生活热水系统中，外表面涂有纳米水性太阳能反射涂层的Q235A钢板，是太阳能空气源热泵室外机10动力控制区的太阳能反射外壳，能高效遮挡并反射太阳辐射热，使动力控制区内电线、传感变送器等配件免受高温侵蚀（温度每升高10℃，绝缘材料寿命减半），有效保障数码涡旋压缩机1等部件的待机环境适宜，降低太阳能空气源热泵室外机10内部制热循环工作温度，利于提高系统制热能效。

纳米水性太阳能反射涂层的制备方法是先将体积浓度分别为50～60%的水性羟基树脂、4%的纳米氧化硅改性浓缩浆、0.5～1.0%的消泡剂、0.5～1.0%的防腐防霉剂、0.5～1.0%的腐蚀抑制剂和5～10%的去离子水混合并搅拌均匀，再依次加入体积浓度分别为0.5～1.0%的分散剂、25%的R930钛白粉颜料和10～15%的沉淀硫酸钡填料，经砂磨机研磨至合格细度20μm，加入0.5～1.0%的流平剂、0.5～1.0%的触变剂。过滤该混合材料凝胶体后，加入适量固化剂，使涂层材料的n(—NCO)∶n(—OH)=1.5∶1。最后在150℃环境下将涂层材料敷于Q235A钢板外表面，用时15分钟完全固化，至此纳米水性太阳能反射Q235A钢板外壳28制作完成。

纳米水性太阳能反射涂层颜色为白色，均匀平整、无气泡、无开裂、无缩孔，厚度为20～40μm，折光指数为2.8，太阳能反射率为90～96%，能有效控制夏季太阳能空气源热泵室外机10表面温度在40℃以下，从而为太阳能空气源热泵室外机10的内部动力控制区创造较低温待机环境和工作环境，免受高温侵蚀，保障电线、传感变送器等配件的使用寿命，利于提高系统制热能效。该涂层具有很好的物理稳定性，硬度（铅笔）为2H，附着力为1级，柔韧性为1mm，冲击强度为50cm，适应全天候室外物理环境。该涂层也具有很好的热稳定性和化学稳定性，耐蚀、耐磨、耐光照，经连续168小时的(40±1)℃的耐蒸馏水检测，连续168小时的浸于质量浓度为5%的NaOH溶液的耐碱性检测，和连续168小时的浸于质量浓度为5%的H₂SO₄溶液的耐酸性检测，纳米水性太阳能反射涂层无任何异常情况出现，适应全天候室外化学环境。经SEM分析、AES分析和X射线衍射分析表明，该涂层使用寿命为15年左右。

在实施上述一体化生活热水系统中，室内自控保温水箱11是室内生活热水集成末端，可由用户直观个性化设定所需水温、补水动作和显示剩余水量，其主要部件有保温水箱、水箱中央控制器14、水温感应器、水位计、制冷剂出入口、自来水补水口、生活热水出水口等。室内自控保温水箱11的额定工况为室外环境温度为20℃时，满箱水从15℃加热至55℃，水温最高可加热至60℃。水箱中央控制器14可通过水温感应器或水位计，传感箱内水温或水量信号，反馈调节完成加热、补水、待机等自动逻辑控制。其设置有水箱高温保险警报、水箱缺水溢水保险预警，当高温、缺水、溢水等工况发生时，水箱中央控制器14接收水温感应器、水位计等传感的相应信号，反馈调节太阳能空气源热泵室外机10自动断电停止工作，或调节自来水补水管12工作，保障室内自控保温水箱11运行安全可靠。

在实施上述一体化生活热水系统中，如附图1所述，太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统主要是由太阳能空气源热泵室外机10和室内自控保温水箱11组成的，可利用免费太阳能或热泵技术，高效节能制备生活热水的一体化系统。该系统在用户房间15内设置室内自控保温水箱11，在水箱箱头设置水箱中央控制器14，水箱水侧上部连接生活热水出水干管13，由此引出多支生活热水支管，水箱水侧下部连接自来水补水管12，补充已消耗的生活热水水量。水箱制冷剂侧上部依次连通调节阀Ⅰ6、压力表Ⅰ2和温度计Ⅰ3，并通过软连接Ⅰ9连通至太阳能空气源热泵室外机10的制冷剂出口31。水箱制冷剂侧下部依次连通调节阀Ⅱ6、Y型过滤器8、压力表Ⅱ2和温度计Ⅱ3，并经软连接Ⅱ9连通至太阳能空气源热泵室外机10的制冷剂入口32。在太阳能空气源热泵室外机10的制冷剂入口32处依次连通设置有电子膨胀阀7、调节阀Ⅲ6、联动风机5的太阳能蒸发集热器4、调节阀Ⅳ6、温度计Ⅲ3，并在电子膨胀阀7与温度计Ⅲ3之间设置调节阀Ⅴ6流量调节旁路，辅助调节流经太阳能蒸发集热器4的制冷剂流量和物性。温度计Ⅲ3经压力表Ⅲ2依次接通至调节阀Ⅵ6、数码涡旋压缩机1、调节阀Ⅶ6、太阳能空气源热泵室外机10的制冷剂出口31，并在压力表Ⅲ2与太阳能空气源热泵室外机10的制冷剂出口31之间设置调节阀Ⅷ6流量调节旁路，用于太阳能生活热水循环制冷剂工作路径，和辅助调节空气源热泵生活热水循环途经数码涡旋压缩机1的制冷剂流量和物性。由此结构实现太阳能耦合空气源热泵一体化的生活热水供应。

在实施上述一体化生活热水系统中，控制系统是机电一体化应用PID调节方式的PLC集中自动控制系统，可进行远程遥控或面板线控，抗电磁干扰能力强，耗电功率低，适应新型高速网络结构。逻辑程序水箱中央控制器14作为控制系统核心部件，设置于室内自控保温水箱11的箱头，直接整合控制由传感器接收、变送器输出的0～10V或4～20A的水温水量信号模拟量，形成一定的比例连锁控制，运行可靠，使用与维护方便。控制系统通过通讯线将水箱中央控制器14与水温感应器、水位计、温度计3、压力表2、数码涡旋压缩机1调节阀6控制线、太阳能蒸发集热器4调节阀6控制线等集为一体，并通过远程红外线信号连通手持遥控器，和通过户用Wi-Fi网络连接手机APP，实现太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统的多重控制耦合。

下面通过具体实例对本发明的具体实施方式做出进一步说明。

如附图1所述，在用户房间15内，对于2～4人家庭，配置150L室内自控保温水箱11，直径为560mm，高度为1500mm。在建筑外墙27合适位置设置角钢支架25，其上安放内置太阳能蒸发集热器4的太阳能空气源热泵室外机10，型号为A·HUT—HW(150L)，初投资为6700元人民币，制热输入功率为0.8kW，耦合太阳能的额定制热量为4.1kW。当额定工况室外环境温度为20℃时，满箱水从15℃加热至55℃，耗电0.36kWh即花费0.2元左右，用时1.7小时，经济节能便捷。A·HUT—HW(150L)型号太阳能空气源热泵室外机10自重25kg，外形尺寸为970mm×550mm×260mm，设置了机组高低温保护与高低压保护功能，高温阈值为130℃，低温阈值为-25℃，高压阈值为压缩机内气压不超过2.8MPa，循环管路内气压不超过2.6MPa，低压阈值为0.4MPa，充分保障系统运行安全可靠。太阳能蒸发集热器4通过吸收利用太阳辐射热，间接免费加热生活热水，并通过吸收太阳辐射热来升高自身表面温度，使太阳能蒸发集热器4在冬季-12～3℃的易结霜气温范围内的结霜概率降低60%以上。经检测，太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统的太阳能耦合度区间是65～70%，空气源热泵耦合度区间是30～35%。

A·HUT—HW(150L)型号太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统的生活热水制备方法，分为日照充足时的太阳能生活热水循环，和日照不足时的空气源热泵生活热水循环两种工况。日照充足时的太阳能生活热水循环工况是，经温度计Ⅲ3和压力表Ⅲ2监测在正常范围内的过热制冷剂蒸气不进入数码涡旋压缩机1再压缩，而是经调节阀Ⅷ6直接排出太阳能空气源热泵室外机10，进入室内自控保温水箱11放热冷凝成为饱和制冷剂液体，加热生活热水。饱和制冷剂液体流出室内自控保温水箱11，经Y型过滤器8过滤和温度计Ⅱ3、压力表Ⅱ2监测在正常范围内，进入太阳能空气源热泵室外机10的电子膨胀阀7进行绝热节流膨胀，饱和制冷剂液体成为过饱和蒸气。然后，过饱和制冷剂蒸气经调节阀Ⅲ6进入太阳能蒸发集热器4吸收太阳能，并联动风机5与空气对流换热，联合调节阀Ⅴ6流量调节旁路调节过饱和制冷剂蒸气流量，太阳能蒸发集热器4内部过饱和制冷剂蒸气升温升压成为过热蒸气。随后，过热制冷剂蒸气经温度计Ⅲ3监测蒸气温度低于130℃，和压力表Ⅲ2监测蒸气压力低于2.6MPa，不进入数码涡旋压缩机1再压缩，而是直接排出太阳能空气源热泵室外机10，进入室内自控保温水箱11放热冷凝成为饱和制冷剂液体，加热生活热水。至此完成一次太阳能生活热水循环，并开始下一次工作循环。

A·HUT—HW(150L)型号太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统在日照不足时的空气源热泵生活热水循环工况是，经温度计Ⅲ3和压力表Ⅲ2监测在正常范围内的略过热制冷剂蒸气，通过调节阀Ⅵ6进入数码涡旋压缩机1进行多变压缩，并联合调节阀Ⅷ6流量调节旁路调节略过热蒸气流量。略过热制冷剂蒸气经数码涡旋压缩机1压缩（压力低于2.8MPa），升温升压成为完全过热蒸气，排出太阳能空气源热泵室外机10，经温度计Ⅰ3监测蒸气温度低于130℃，和压力表Ⅰ2监测蒸气压力低于2.6MPa，进入室内自控保温水箱11放热冷凝成为饱和制冷剂液体，加热生活热水。饱和制冷剂液体流出室内自控保温水箱11，经Y型过滤器8过滤和温度计Ⅱ3、压力表Ⅱ2监测在正常范围内，进入太阳能空气源热泵室外机10的电子膨胀阀7进行绝热节流膨胀，饱和制冷剂液体成为过饱和蒸气。然后，过饱和制冷剂蒸气经调节阀Ⅲ6进入太阳能蒸发集热器4吸收太阳能（或夜间无太阳能），并联动风机5与空气对流换热，联合调节阀Ⅴ6流量调节旁路调节过饱和制冷剂蒸气流量，太阳能蒸发集热器4内部过饱和制冷剂蒸气升温升压成为略过热蒸气。随后，略过热制冷剂蒸气经温度计Ⅲ3监测蒸气温度低于120℃，和压力表Ⅲ2监测蒸气压力低于2.6MPa，通过调节阀Ⅵ6进入数码涡旋压缩机1再压缩，并联合调节阀Ⅷ6流量调节旁路调节略过热蒸气流量。略过热制冷剂蒸气升温升压成为完全过热蒸气，排出太阳能空气源热泵室外机10，进入室内自控保温水箱11放热冷凝成为饱和制冷剂液体，加热生活热水。至此完成一次空气源热泵生活热水循环，并开始下一次工作循环。

室内自控保温水箱11的自控工况是，在控制系统预设水温水量安全阈值范围内，位于水箱箱头的水箱中央控制器14根据水温感应器、水位计等传感变送器发出的水温水量模拟信号，或用户直观个性化设定水温和补水动作，自动控制A·HUT—HW(150L)型号太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统完成相应功能。

控制系统预设室内自控保温水箱11的额定工况为室外环境温度为20℃，满箱水从自来水常温15℃加热至生活热水55℃，生活热水最高水温安全阈值为60℃，自动加热水温点为42℃（淋浴最低水温）。A·HUT—HW(150L)型号太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统日常靠太阳能生活热水循环，免费维持体积占室内自控保温水箱11容积25～100%的生活热水水温在42～55℃范围内。当用户大量使用生活热水后，水位计感知生活热水剩余水量少于25%，或剩余水量虽多于25%，但用户主动开启补水动作，此时自来水补水管12开始向室内自控保温水箱11补水。室内自控保温水箱11内水温感应器感知水温低于42℃时，水箱中央控制器14接收水温感应器传递的低温加热信号，并反馈调节自启动空气源热泵生活热水循环，重新加热水温至55℃，之后水温感应器传递加热停止信号至水箱中央控制器14，水箱中央控制器14反馈信号停止空气源热泵生活热水循环工作，转换启动太阳能生活热水循环维持现有水温。为防止室内自控保温水箱11内水量过少而干烧，当生活热水剩余水量水温超过60℃时，会通过水温感应器触发水箱高温保险警报，水箱中央控制器14接收水温感应器传递的故障信号，反馈调节太阳能空气源热泵室外机10自动断电停止制热，保障室内自控保温水箱11运行安全可靠。待生活热水水温降至42℃，或生活热水剩余水量降至室内自控保温水箱11容积的25%时，水温感应器或水位计感知传递重启工作信号至水箱中央控制器14，水箱中央控制器14反馈调节开启空气源热泵生活热水循环，或开启自来水补水管12工作。

控制系统预设室内自控保温水箱11的最高水量安全阈值为100%，最低水量安全阈值为10%，自动补水水量点为25%。当自来水补充生活热水水量达到室内自控保温水箱11容积的100%时，水位计感知传递最高水量安全阈值信号至水箱中央控制器14，水箱中央控制器14反馈调节停止自来水补水管12工作。当用户大量使用生活热水，生活热水剩余水量降至室内自控保温水箱11容积的25%时，水位计感知触发自动补水信号，水箱中央控制器14接收信号，反馈开启自来水补水管12工作。当生活热水剩余水量继续大量流失，水位计感知生活热水剩余水量降至室内自控保温水箱11容积的10%时，为防止剩余水量过少而干烧，水位计传递最低水量安全阈值信号至水箱中央控制器14，水箱中央控制器14反馈信号停止空气源热泵生活热水循环工作，开启太阳能生活热水循环，同时开启自来水补水管12工作。待自来水补充生活热水水量达到室内自控保温水箱11容积的100%时，水位计感知传递最高水量安全阈值信号至水箱中央控制器14，水箱中央控制器14反馈调节停止自来水补水管12工作，停止太阳能生活热水循环，开启空气源热泵生活热水循环，加热满箱水至55℃。

Claims (9)

1.一种太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统，包括太阳能空气源热泵室外机、太阳能蒸发集热器、室内自控保温水箱以及控制系统；其特征在于：所述太阳能蒸发集热器[4]是贴合在太阳能空气源热泵室外机[10]的平面低铁钢化玻璃外壳[22]的内表面设置；所述室内自控保温水箱[11]是设置于用户房间[15]的角落合适位置，并由控制系统通过循环管路调控，实现太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水供应；

所述太阳能空气源热泵室外机[10]是由Ⅰ型室外机和Ⅱ型室外机构成，所述Ⅰ型室外机和Ⅱ型室外机的内部结构是由太阳能蒸发集热区和动力控制区两部分构成；其中，所述Ⅰ型室外机的太阳能蒸发集热区的外壳材质是8mm厚的平面低铁钢化玻璃板；动力控制区的外壳材质是外表面涂有纳米水性太阳能反射涂层的Q235A钢板；并将混流送风机[24]设置于太阳能空气源热泵室外机[10]的底部；将排风格栅[26]设置于太阳能蒸发集热区的侧面和背面上部1/3处；所述Ⅱ型室外机的太阳能蒸发集热区的外壳材质是8mm厚的平面低铁钢化玻璃板；动力控制区的外壳材质是外表面涂有纳米水性太阳能反射涂层的Q235A钢板；

所述太阳能蒸发集热器[4]是在铜管翅片蒸发器外表面，通过电化学方法电解着色一层铝阳极氧化太阳能选择性吸收涂层，并将太阳能蒸发集热器[4]贴合设置于太阳能空气源热泵室外机[10]的平面低铁钢化玻璃外壳[22]的内表面；

所述纳米水性太阳能反射钢板外壳[28]是外表面涂有纳米水性太阳能反射涂层的Q235A钢板，是太阳能空气源热泵室外机[10]的动力控制区外壳；

所述室内自控保温水箱[11]是室内生活热水集成末端，设置于用户房间[15]的角落合适位置，通过内置水箱中央控制器[14]的自动逻辑控制，完成加热、补水、待机等命令，与太阳能空气源热泵室外机[10]结合成为生活热水系统；

所述太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统是在用户房间[15]内设置室内自控保温水箱[11]，在水箱箱头设置水箱中央控制器[14]，水箱水侧上部连接生活热水出水干管[13]，由此引出多支生活热水支管，水箱水侧下部连接自来水补水管[12]；水箱制冷剂侧上部依次连通调节阀Ⅰ[6]、压力表Ⅰ[2]和温度计Ⅰ[3]，并通过软连接Ⅰ[9]连通至太阳能空气源热泵室外机[10]的制冷剂出口[31]；水箱制冷剂侧下部依次连通调节阀Ⅱ[6]、Y型过滤器[8]、压力表Ⅱ[2]和温度计Ⅱ[3]，并经软连接Ⅱ[9]连通至太阳能空气源热泵室外机[10]的制冷剂入口[32]；在太阳能空气源热泵室外机[10]的制冷剂入口[32]处依次连通设置有电子膨胀阀[7]、调节阀Ⅲ[6]、联动风机[5]的太阳能蒸发集热器[4]、调节阀Ⅳ[6]、温度计Ⅲ[3]，并在电子膨胀阀[7]与温度计Ⅲ[3]之间设置调节阀Ⅴ[6]流量调节旁路；温度计Ⅲ[3]经压力表Ⅲ[2]依次接通至调节阀Ⅵ[6]、数码涡旋压缩机[1]、调节阀Ⅶ[6]、太阳能空气源热泵室外机[10]的制冷剂出口[31]，并在压力表Ⅲ[2]与太阳能空气源热泵室外机[10]的制冷剂出口[31]之间设置调节阀Ⅷ[6]流量调节旁路；

所述控制系统是通过通讯线将水箱中央控制器[14]与水温感应器、水位计、温度计[3]、压力表[2]、数码涡旋压缩机[1]调节阀[6]控制线、太阳能蒸发集热器[4]调节阀[6]控制线等集为一体，并通过远程红外线信号连通手持遥控器，和通过户用Wi-Fi网络连接手机APP，实现太阳能耦合空气源热泵一体化，应用PID调节方式的PLC集中自动控制系统。

2.一种用于权利要求1所述的太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统的生活热水制备方法，所述方法分为日照充足时的太阳能生活热水循环，和日照不足时的空气源热泵生活热水循环两种工况；所述太阳能生活热水循环方法是，经温度计Ⅲ[3]和压力表Ⅲ[2]监测在正常范围内的过热制冷剂蒸气，不进入数码涡旋压缩机[1]再压缩，而是经调节阀Ⅷ[6]直接排出太阳能空气源热泵室外机[10]，进入室内自控保温水箱[11]放热冷凝成为饱和制冷剂液体，加热生活热水；饱和制冷剂液体流出室内自控保温水箱[11]，经Y型过滤器[8]过滤和温度计Ⅱ[3]、压力表Ⅱ[2]监测在正常范围内，进入太阳能空气源热泵室外机[10]的电子膨胀阀[7]进行绝热节流膨胀，饱和制冷剂液体成为过饱和蒸气；然后过饱和制冷剂蒸气经调节阀Ⅲ[6]进入太阳能蒸发集热器[4]吸收太阳能，并联动风机[5]与空气对流换热，联合调节阀Ⅴ[6]流量调节旁路调节过饱和制冷剂蒸气流量，太阳能蒸发集热器[4]内部过饱和制冷剂蒸气升温升压成为过热蒸气；随后过热制冷剂蒸气经温度计Ⅲ[3]监测蒸气温度低于130℃，和压力表Ⅲ[2]监测蒸气压力低于2.6MPa，不进入数码涡旋压缩机[1]再压缩，而是直接排出太阳能空气源热泵室外机[10]，进入室内自控保温水箱[11]放热冷凝成为饱和制冷剂液体，加热生活热水；至此完成一次太阳能生活热水循环，并开始下一次工作循环；

所述空气源热泵生活热水循环方法是，经温度计Ⅲ[3]和压力表Ⅲ[2]监测在正常范围内的略过热制冷剂蒸气，通过调节阀Ⅵ[6]进入数码涡旋压缩机[1]进行多变压缩，并联合调节阀Ⅷ[6]流量调节旁路调节略过热蒸气流量；略过热制冷剂蒸气经数码涡旋压缩机[1]压缩（压力低于2.8MPa），升温升压成为完全过热蒸气，排出太阳能空气源热泵室外机[10]，经温度计Ⅰ[3]监测蒸气温度低于130℃，和压力表Ⅰ[2]监测蒸气压力低于2.6MPa，进入室内自控保温水箱[11]放热冷凝成为饱和制冷剂液体，加热生活热水；饱和制冷剂液体流出室内自控保温水箱[11]，经Y型过滤器[8]过滤和温度计Ⅱ[3]、压力表Ⅱ[2]监测在正常范围内，进入太阳能空气源热泵室外机[10]的电子膨胀阀[7]进行绝热节流膨胀，饱和制冷剂液体成为过饱和蒸气；然后过饱和制冷剂蒸气经调节阀Ⅲ[6]进入太阳能蒸发集热器[4]吸收太阳能（或夜间无太阳能），并联动风机[5]与空气对流换热，联合调节阀Ⅴ[6]流量调节旁路调节过饱和制冷剂蒸气流量，太阳能蒸发集热器[4]内部过饱和制冷剂蒸气升温升压成为略过热蒸气；随后略过热制冷剂蒸气经温度计Ⅲ[3]监测蒸气温度低于120℃，和压力表Ⅲ[2]监测蒸气压力低于2.6MPa，通过调节阀Ⅵ[6]进入数码涡旋压缩机[1]再压缩，并联合调节阀Ⅷ[6]流量调节旁路调节略过热蒸气流量；略过热制冷剂蒸气升温升压成为完全过热蒸气，排出太阳能空气源热泵室外机[10]，进入室内自控保温水箱[11]放热冷凝成为饱和制冷剂液体，加热生活热水；至此完成一次空气源热泵生活热水循环，并开始下一次工作循环。

3.一种用于权利要求1所述的太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统的室内自控保温水箱的自控方法，所述方法是在控制系统预设水温水量安全阈值范围内，位于水箱箱头的水箱中央控制器[14]根据水温感应器、水位计等传感变送器发出的水温水量模拟信号，或用户直观个性化设定水温和补水动作，自动控制太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统完成相应功能；

所述控制系统预设室内自控保温水箱[11]的额定工况为室外环境温度为20℃，满箱水从自来水常温15℃加热至生活热水55℃，生活热水最高水温安全阈值为60℃，自动加热水温点为42℃（淋浴最低水温）；太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统日常靠太阳能生活热水循环，免费维持体积占室内自控保温水箱[11]容积25～100%的生活热水水温在42～55℃范围内；当用户大量使用生活热水后，水位计感知生活热水剩余水量少于25%，或剩余水量虽多于25%，但用户主动开启补水动作，此时自来水补水管[12]开始向室内自控保温水箱[11]补水；室内自控保温水箱[11]内水温感应器感知水温低于42℃时，水箱中央控制器[14]接收水温感应器传递的低温加热信号，并反馈调节自启动空气源热泵生活热水循环，重新加热水温至55℃，之后水温感应器传递加热停止信号至水箱中央控制器[14]，水箱中央控制器[14]反馈信号停止空气源热泵生活热水循环工作，转换启动太阳能生活热水循环维持现有水温；为防止室内自控保温水箱[11]内水量过少而干烧，当生活热水剩余水量水温超过60℃时，会通过水温感应器触发水箱高温保险警报，水箱中央控制器[14]接收水温感应器传递的故障信号，反馈调节太阳能空气源热泵室外机[10]自动断电停止制热，保障室内自控保温水箱[11]运行安全可靠；待生活热水水温降至42℃，或生活热水剩余水量降至室内自控保温水箱[11]容积的25%时，水温感应器或水位计感知传递重启工作信号至水箱中央控制器[14]，水箱中央控制器[14]反馈调节开启空气源热泵生活热水循环，或开启自来水补水管[12]工作；

所述控制系统预设室内自控保温水箱[11]的最高水量安全阈值为100%，最低水量安全阈值为10%，自动补水水量点为25%；当自来水补充生活热水水量达到室内自控保温水箱[11]容积的100%时，水位计感知传递最高水量安全阈值信号至水箱中央控制器[14]，水箱中央控制器[14]反馈调节停止自来水补水管[12]工作；当用户大量使用生活热水，生活热水剩余水量降至室内自控保温水箱[11]容积的25%时，水位计感知触发自动补水信号，水箱中央控制器[14]接收信号，反馈开启自来水补水管[12]工作；当生活热水剩余水量继续大量流失，水位计感知生活热水剩余水量降至室内自控保温水箱[11]容积的10%时，为防止剩余水量过少而干烧，水位计传递最低水量安全阈值信号至水箱中央控制器[14]，水箱中央控制器[14]反馈信号停止空气源热泵生活热水循环工作，开启太阳能生活热水循环，同时开启自来水补水管[12]工作；待自来水补充生活热水水量达到室内自控保温水箱[11]容积的100%时，水位计感知传递最高水量安全阈值信号至水箱中央控制器[14]，水箱中央控制器[14]反馈调节停止自来水补水管[12]工作，停止太阳能生活热水循环，开启空气源热泵生活热水循环，加热满箱水至55℃。

4.如权利要求1所述的系统，或如权利要求2、3所述的方法，所述太阳能耦合空气源热泵一体化生活热水系统的太阳能耦合度是65～70%，空气源热泵耦合度是30～35%。

5.如权利要求1所述的系统，或如权利要求2、3所述的方法，所述铝阳极氧化太阳能选择性吸收涂层颜色是黑色，厚度是0.50～0.75μm，太阳能吸收率α = 0.92～0.96，法向发射率ε = 0.08～0.13。

6.如权利要求1所述的系统，或如权利要求2、3所述的方法，所述纳米水性太阳能反射涂层颜色是白色，厚度是20～40μm，折光指数是2.8，太阳能反射率是90～96%。

7.如权利要求1所述的系统，或如权利要求2、3所述的方法，所述太阳能蒸发集热器[4]在冬季提供系统总制热量的70%，在-12～3℃环境下的结霜概率降低60%，使用寿命是15年。

8.如权利要求1所述的系统，或如权利要求2、3所述的方法，所述纳米水性太阳能反射钢板外壳[28]在夏季控制太阳能空气源热泵室外机[10]动力控制区的表面温度是40℃，使用寿命是15年。

9.如权利要求1所述的系统，或如权利要求2、3所述的方法，所述水箱中央控制器[14]是应用PID调节方式的PLC集中自动控制器，直接整合控制由传感器接收、信号变送器输出的0～10V或4～20A的水温水量信号模拟量，形成比例连锁控制。