CN105518397A - 采用来自空气调节系统的制冷剂加热水的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于加热水的装置具有用于储存水的水箱和限定制冷剂流动通过的制冷剂流动路径的空气调节系统。制冷剂流动路径穿过热交换器，使得制冷剂热量贡献于水箱。一种控制系统控制水加热装置的操作。

Description

采用来自空气调节系统的制冷剂加热水的装置和方法

背景技术

先前已经提出了各种装置和方法来用于预加热热水器水箱中的水，通过使用来自空气调节装置的制冷剂，比如具有非可逆制冷剂回路的空气调节器或具有可逆制冷剂回路的热泵。然而，这种先前提出的装置和方法常常证明在许多应用中使用时是出奇地复杂和昂贵。

发明内容

根据本发明的一种用于加热水的装置的实施例包括：水箱，其用于储存水；和热交换器，其与所述水箱热连通并且配置成接收制冷剂并且将热量从中传递到所述水箱。空气调节系统具有空气处理器，其可致动成移动空气流过空气流动路径进入调节的空间。制冷剂路径具有穿过所述空气流动路径的第一部分和穿过所述热交换器的第二部分。泵设置在所述制冷剂路径中，并且可致动成移动制冷剂通过所述制冷剂路径。控制系统与所述空气处理器可操作通信来控制空气处理器的致动，并且与所述泵可操作通信来控制泵的致动。在操作的第一模式中，所述控制系统致动所述空气处理器来移动空气流过所述空气流动路径，并且致动所述泵移动制冷剂通过所述制冷剂路径的第一部分和所述制冷剂路径的第二部分。在操作的第二模式中，所述控制系统保持所述空气处理器处于非活动状态，并且致动所述泵移动制冷剂通过所述制冷剂路径的第一部分和所述制冷剂路径的第二部分。

在进一步的实施例中，一种用于加热水的装置包括：水箱，其用于储存水，和与水箱中的水热连通且配置成输出对应于水温的第一信号的温度传感器。热交换器与所述水箱热连通并且配置成接收制冷剂并且将热量从中传递到所述水箱。空气调节系统具有空气处理器，其可致动成移动空气流过空气流动路径进入调节的空间。制冷剂路径具有穿过所述空气流动路径的第一部分和穿过所述热交换器的第二部分。所述制冷剂路径内的阀系统控制制冷剂流动到所述第一部分和第二部分，并且其选择性地配置成可替代地允许制冷剂流过所述第二部分且阻止制冷剂流过所述第二部分。泵设置在所述制冷剂路径中，并且可致动成移动制冷剂通过所述制冷剂路径。恒温器可操作成测量调节的空间中的环境温度，并且输出对应于调节的空间中的环境温度的第二信号。控制系统与所述水箱可操作通信来接收第一信号，与所述空气处理器可操作通信来控制空气处理器的致动，与所述泵可操作通信来控制泵的致动，与所述阀系统可操作通信来选择性地允许制冷剂流过所述第二部分且阻止制冷剂流过所述第二部分，以及与所述恒温器可操作通信来接收所述第二信号。响应于所述第一信号和第二信号，在操作的第一模式中，所述控制系统致动所述空气处理器来移动空气流过所述空气流动路径，致动所述泵来移动制冷剂通过所述制冷剂路径，并且配置所述阀系统，以允许制冷剂流过所述第二部分。在操作的第二模式中，所述控制系统保持所述空气处理器处于非活动状态，致动所述泵移动制冷剂通过所述制冷剂路径，并且配置所述阀系统，以允许制冷剂流过所述第二部分。在操作的第三模式中，所述控制系统致动所述空气处理器来移动空气流过所述空气流动路径，致动所述泵移动制冷剂通过所述制冷剂路径，并且配置所述阀系统来阻止制冷剂流过所述第二部分。

在进一步的实施例中，一种用于加热水的装置具有水箱，其用于储存水并且具有热源。热交换器与所述水箱热连通并且配置成接收制冷剂并且将热量从中传递到所述水箱。空气调节系统具有空气处理器，其可致动成移动空气流过空气流动路径进入调节的空间。制冷剂路径具有穿过所述空气流动路径的第一部分和穿过所述热交换器的第二部分。泵设置在所述制冷剂路径中，并且可致动成移动制冷剂通过所述制冷剂路径。多个传感器相应地输出代表相应系统操作参数的信号。控制系统与所述水箱可操作通信来控制所述热源的操作，与所述空气处理器可操作通信来控制空气处理器的致动，与所述传感器可操作通信来接收所述相应信号，以及与所述制冷剂路径可操作通信来控制制冷剂流动。响应于来自所述传感器的信号，所述控制系统选择性地允许或阻止制冷剂流过所述第二部分并且选择性地致动所述热水器热源。

在更进一步的实施例中，一种用于加热水的装置具有水箱，其用于储存水并且具有热源。热交换器与所述水箱热连通并且配置成接收制冷剂并且将热量从中传递到所述水箱。空气调节系统具有空气处理器，其可致动成移动空气流过空气流动路径进入调节的空间。制冷剂路径具有穿过所述空气流动路径的第一部分和穿过所述热交换器的第二部分。泵设置在所述制冷剂路径中，并且可致动成移动制冷剂通过所述制冷剂路径。所述制冷剂路径内的阀系统控制制冷剂在所述第一部分和第二部分中流动，并且其选择性地配置成可替代地允许制冷剂流过所述第二部分且阻止制冷剂在所述第二部分中流动。多个传感器每个输出代表相应系统操作参数的相应信号，所述参数以与所述水箱和空气调节系统中的至少一个的操作效率的预定关系改变。控制系统与所述水箱可操作通信来控制所述热源的操作，与所述空气处理器可操作通信来控制空气处理器的致动，与所述传感器可操作通信来接收所述相应信号，以及与所述阀系统可操作通信来控制制冷剂流动。响应于来自所述传感器的信号，所述控制系统选择性地致动所述阀系统，以允许制冷剂流过所述第二部分或阻止制冷剂流过第二部分，并且选择性地致动所述热水器热源。

包含在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的一个或多个实施例。

附图说明

参照以下附图，可以更好地理解本发明的各方面。附图中的部件不一定按比例绘制。本发明的能授予权利的公开内容(包括其最佳模式)阐述在说明书中，说明书参考以下附图，其中：

图1是根据本发明实施例的空气调节系统的示意图，其中空气调节系统提供仅调节的空间空气调节；

图2是图1系统的示意图，但是空气调节系统提供调节的空间空气，并且将制冷剂热量提供给热水器；

图3是图2系统的示意图，但是空气调节系统将制冷剂热量提供给以两个热水器水箱布置的两个热水器水箱中的一个；

图4是根据本发明实施例的空气调节系统的示意图，其中空气调节系统提供仅调节的空间空气冷却；

图5是图4系统的示意图，但是空气调节系统提供调节的空间空气，并且将制冷剂热量提供给热水器；

图6是图4系统的示意图，但是空气调节系统提供调节的空间空气，在不将制冷剂热量提供给热水器的情况下来加热；

图7是图4系统的示意图，但是空气调节系统提供调节的空间空气，并且将制冷剂热量提供给热水器；

图8是根据本发明实施例的空气调节系统的示意图；

图9是图8系统的示意图，但是空气调节系统提供调节的空间空气，在不将制冷剂热量提供给热水器的情况下来冷却；

图10是图8系统的示意图，但是空气调节系统提供调节的空间空气，在不将制冷剂热量提供给热水器的情况下来加热；

图11是图8系统的示意图，但是空气调节系统提供调节的空间空气，并且将制冷剂热量提供给热水器；

图12是图8系统的示意图，但是空气调节系统提供调节的空间空气，并且将制冷剂热量提供给热水器；以及

图13是图8系统的示意图，但是空气调节系统将制冷剂热量提供给热水器，不提供调节的空间空气。

本说明书及附图中的参考标记的重复使用意在表示本发明实施例的相同或相似的构件或元件。

具体实施方式

下面对本发明的优选实施例进行详细的说明，附图中示出了其中的一个或多个示例。提供的每个示例旨在解释本发明，而非限制本发明。事实上，对本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对这些示例进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的构件可用于另一个实施例以产生更进一步的实施例。因此，所希望的是本发明涵盖归入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变型。

如本文所使用，术语“空气调节”装置、系统等包括可用来改变被输送到调节的空间并且具有相关的制冷剂回路的空气的温度的装置。因此，“空气调节”装置或系统可以包括但不限于，(1)空气调节单元(或“空气调节器”)，其具有可用于冷却输送到调节的空间的空气的非可逆制冷剂回路，或(2)热泵，其具有可用于加热或冷却输送到调节的空间的空气的可逆制冷剂回路。

民用和商用空气调节系统在制冷剂连续循环中的某点捕获热量，并且将热量传递到建筑物内外的点，这取决于系统是否运行在冷却模式或加热模式(如果能够进行双模式的话)。在实施本发明的一个或多个实施例的原理时，该热量的一部分可以被捕获并且用于将建筑物的热水器中的水加热至热水器的高设定点温度(更经常的是低于该温度)。热水器中的电气元件或气体燃烧器可提供额外的热量来使水的温度上升到热水器的高设定点温度。

图1和2中示意性地描绘了一种体现本发明实施例的原理的空气调节/热水器系统10，包括：(1)空气调节系统12，其具有室外冷凝盘管单元14和室内蒸发盘管单元16；和(2)相关的热水器18，其代表性地可以是燃气或电热水器。在图1中，空气调节系统12设置成使得其仅在空气冷却模式下操作，而在图2中是在空气冷却模式下并进一步将补充的基于制冷剂的热量提供给热水器18。空气调节/热水器系统10的各种功能由操作整体系统10的各个随后描述的部件的示意性描绘的电子控制电路20(仅在图1中示出)控制。

应该理解的是，从制冷剂流动的角度来看，空气调节系统包括在压缩机(即泵)、冷凝器盘管和蒸发器盘管之间流动的制冷剂的闭合环路。在所谓的分体式系统中，这两个盘管中的一个设置在与空气处理器相关的接收调节的空气的壳体内(调节的空间，例如建筑物内部空间)，而另一盘管设置在周围环境中的调节的空间的壳体外。压缩机可以在壳体内部或外部，比如建筑物内部，但通常在还包围外部盘管的壳体的外部。在仅配置成冷却的系统中，室外盘管是冷凝器，室内盘管是蒸发器。制冷剂从压缩机流动到室外冷凝器盘管、室内蒸发器盘管并返回到压缩机。室外单元包括风扇，其吸引周围空气通过冷凝器盘管以从盘管吸收热量。要理解的是，随着液体制冷剂响应于在盘管输入的膨胀阀的影响而在盘管中蒸发，制冷剂部分地从在蒸发器的室内空气获取该热量。随着系统的空气处理器风扇因制冷剂从液体到气体发生相变而移动建筑物的再循环空气流过蒸发器盘管，制冷剂从室内空气中移除能量(即热量)，从而随着空气被强制返回到建筑物的调节的空间中而对其冷却。然后，暖制冷剂气体从蒸发器盘管流到压缩机，其接收气体并将其泵回冷凝器，加入压力和热量。在空气调节系统操作为热泵的实施例中，压缩机和冷凝器之间以及压缩机和蒸发器之间的制冷剂线路穿过换向阀，使得当从冷却模式切换到加热模式时，控制系统致动换向阀来引导压缩机输出至室内盘管，而不是至室外盘管。尽管室内和室外盘管的作用与这些盘管在空气冷却模式下所具有的作用相反，但是压缩机-冷凝器-蒸发器-压缩机的序列仍然存在。

如上所述，冷凝器冷却制冷剂，从而将制冷剂(从蒸发器和压缩机)获取的热量经由风扇移过盘管的空气流动消散至周围环境。冷凝器中的温度减少还降低了制冷剂的容积，进而降低其压力，但是制冷剂流动路径长度和管道尺寸以及压缩机的大小和强度选择成使得足够的正负压力保持在冷凝器的输出和输入以继续制冷剂流动至蒸发器并从中返回到压缩机。本领域技术人员应该很好理解的是，选择这样的系统组件和操作参数使得能够实现期望的热传递和再循环制冷剂流动通过流动回路。尽管应该理解的是以下描述的空气调节系统设计成提供足够的热传递和压力来保持系统操作，但这些变量并没有在此作进一步讨论。

本文所描述的本发明的一个或多个实施例将邻近热水器的冷却盘管插入到制冷剂路径中，以与热水器水箱热连通，从而将热量从流动的制冷剂传递到水箱中的水。加入冷却盘管不破坏空气调节系统的基础压缩机-冷凝器-蒸发器-压缩机序列，但其仍包括在本公开内，以使用单个盘管，该盘管缠绕着热水器水箱并且用作热交换器和空气调节系统冷凝器，前提是热交换器提供足够的冷却用于空气调节系统的冷凝器需求且空气调节系统不需要空气流过冷凝器。因此，尽管本公开主要讨论的示例具有风扇驱动的系统冷凝器和独特的热水器热传递盘管，但应该理解的是，其它布置也落入在本公开的范围内。

虽然当前描述的实施例在分体式空气调节系统的上下文中进行了讨论，但应当理解的是，本公开包括冷凝器和蒸发器盘管可位于同一壳体中的空气调节系统。

控制系统20可以包括操作作为一般系统控制器的可编程逻辑控制器(PLC)。例如容纳有室外单元14，PLC与本文所描述的部件的致动和操作通信并对它们进行控制(通过合适的电连接、继电器、电源以及其他机电连接，如应在本领域中所理解)，包括但不限于压缩机、室外盘管风扇、室内盘管风扇以及所有的电控阀。因此，控制系统与空气调节系统通信并对其进行控制，包括连同压缩机(同样由控制系统控制)一起控制制冷剂流动的制冷剂流动路径内的阀系统。控制系统20与室外单元14、室内单元16以及热水器18中的每个之间(和控制系统70与室外单元64、室内单元66以及热水器68中的每个之间，及控制系统120与室外单元114、室内单元116以及热水器138中的每个之间)的连接包括这样的通信和控制。这种通信还可以包括控制系统与在室外单元的温度传感器之间的通信，其将对应于室外单元周围环境的温度的信号提供给控制系统。此外，控制系统20接收来自在建筑物的调节的空间中的一个或多个恒温器的输入信号，其提供关于是否启动空气调节系统、停用空气调节系统、致动空气处理器风扇、以空气冷却模式操作该系统以及(其中空气调节系统是热泵)以空气加热模式操作该系统的指示。位于调节的空间中并包括温度传感器的恒温器还可以将对应于该调节的空间的温度的信号输出到控制系统。恒温器产生这种指令的操作应该很好理解，因此不在本文中进一步论述。恒温器可被认为是控制系统20的一部分，并且在任何情况下，通常由恒温器所执行的功能可以由控制系统20共享或执行。控制器20与室内单元16之间(和控制系统70与室内单元66之间以及控制系统120与室内单元116之间)的通信包括控制系统与恒温器之间的这种通信以及控制系统与空气处理器之间和控制系统与热水器之间的通信。应当理解的是，基于响应于来自恒温器的信号以及可能地来自指示系统运行参数的传感器的信号而编程的空气调节系统，控制系统启动和停用空气处理器。在非启动状态时，空气处理器不迫使空气进入、将空气吸入调节的空间或者以其它方式移动空气通过调节的空间。如本文中所论述，空气调节系统的致动可以是指启动压缩机以移动制冷剂通过制冷剂路径、启动冷凝器风扇以及在某些实施例中启动空气处理器(风扇)。但是，如本文所讨论，在一些情况下，可以致动空气调节系统，而不启动空气处理器。在这个意义上，控制系统启动空气调节系统，同时保持空气处理器处于非启动状态。

控制器20/50/120与室内单元16/66/116之间的通信还包括控制系统与热水器之间的通信，例如热水器控制器或者特别是在热水器控制器的功能由控制系统并入时控制系统与热水器温度传感器和热源之间的通信。应该理解的是，热水器18可以包括电子控制器(未示出)，其可以接收手动或电子指令来启动和停用热水器，并且可以响应于这样的指令以及响应于预编程设定点温度来启动和停用热水器。热水器的高低设定点温度通常能够通过操作者和/或在安装时手动或电子设定。一旦设定，热水器控制器监测与热水器内的水热连通的一个或多个温度传感器的输出，并且将水温与预先设定点进行比较。如果热水器处于非启动状态，并且如果水箱温度高于热水器的低设定点，则热水器控制器不采取任何行动，直到水箱温度达到或低于低设定点。在该点，热水器控制器启动热水器的内部热源，从而开始加热水。热水器控制器继续接收并监测来自一个或多个热水器温度传感器的水温度信号，并且保持热水器热源启动直到控制器接收来自一个或多个温度传感器的信号，指示热水器温度已经超过了高设定点。热水器回到非启动模式，并且直到手动启动或直到来自一个或多个温度传感器的信号指示水温已经再次下降到或低于低设置点时才重新启动。

然而，在当前所述的实施例中，热水器控制器将热水器温度传感器信号或相应的数据传递到控制系统20/70/120，然后确定是否利用制冷剂热量或利用热水器的固有热源来加热水，如上所述。如果或者当控制系统决定操作热水器热源时，控制系统将相应的信号发送给热水器控制器，这致动热源。热水器控制器此后可以监测水温，并且在该温度达到高设定点时停用热源，或者其可以继续将温度信号或数据传送到控制系统，从而做出决定何时停用热水器热源并且将适当的指令信号发送到热水器控制器。更进一步地，还可以省略热水器控制器，并且控制系统20/70/120与热水器温度传感器和热源控制(即启动和停用控制)直接通信，以便执行本文所描述的功能。控制器20与热水器18之间(和控制系统70与热水器68之间，以及控制系统120与热水器138之间)的通信包括控制系统与热水器控制器之间或者特别是热水器控制器的功能由控制系统并入时控制系统与热水器温度传感器和热源之间的这种通信。

类似地，如下面描述，控制系统20和70与可变风扇控制器25和115进行通信，控制系统20和70与室外室内单元14/64和16/66之间所指示的通信反映这种通信。然而，更进一步地，可变风扇控制器的功能还可以完全并入控制系统内，从而可以省略风扇控制器，且该控制系统直接与温度传感器27/117或42或46通信。

从本公开中要理解的是，归因于控制系统20/70/120的功能可通过在一个或多个计算机上执行的程序的计算机可执行指令来体现，例如通过民用或商用分体系统空气调节系统控制器来体现。一般而言，程序模块包括执行特定任务和/或实现特定抽象数据类型的程序、要素、数据结构等。此外，本领域技术人员要理解的是，本文描述的系统/方法可以与各种控制器配置一起实践，包括可编程逻辑控制器、简单逻辑电路、单处理器或多处理器系统以及个人计算机、手持计算设备、基于微处理器的或者可编程消费或工业电子设备等。这些功能的各方面还可以实践在分布式计算环境中，例如在所谓的“智能家居”布置和系统中，其中任务由远程处理设备来执行，这些设备通过局域网或广域通信网络链接到在图中以其他方式示出的组件。在分布式计算环境中，编程模块可以位于本地和远程存储器存储设备中。因此，控制系统20可以包括经由直接布线或无线本地或远程网络与本文所描述的系统组件进行通信的计算装置。

可以实现本文所描述的功能的控制器可以包括处理单元、系统存储器和系统总线。系统总线将系统组件(包括但不限于系统存储器)联接到处理单元。处理单元可以是任何各种可用的可编程设备，包括微处理器，并且要理解的是，双微处理器、多核和其他多处理器架构可被用作处理单元。

软件应用程序可以充当用户和/或其他计算机和合适操作环境中如上所述的电子控制系统20的基本计算机资源之间的中介。这样的软件应用程序包括一个或两个系统和应用软件。系统软件可以包括操作系统，其作用是控制和分配控制系统20的资源。应用软件通过储存在系统存储器上的程序模型和数据由系统软件利用资源的管理。

控制器还可以但不一定包括一个或多个接口组件，它们通过总线被通信地联接并且便于与控制系统交互。例如，接口组件可以是端口(例如，串行、并行、PCMCIA、USC或火线)或者接口卡等。接口组件可以接收输入并提供输出(有线或无线)。例如输入可以从设备接收，这些设备包括但不限于定位设备，比如鼠标、轨迹球、指示笔、触摸垫、键区、触摸屏显示器、键盘、麦克风、操纵杆、游戏手柄、卫星天线、扫描仪、相机或其他组件。输出还可以通过控制系统20经由接口组件而被提供给输出设备。输出设备可以包括显示器(例如阴极射线管、液晶显示器、发光二极管或等离子体)是否触摸屏或其他、扬声器、打印机以及其它组件。特别地，通过这样的手段，控制系统20接收来自控制系统20与之进行通信的各种组件的输入并且将输出引导至它们，如本文所述。

一般而言，控制系统接收来自恒温器、热水器以及可能的温度传感器或不是恒温器或热水器的一部分的其它操作参数传感器的信号。控制器启动或停用空气调节系统，以响应于恒温器信号来提供或停止提供调节的空气给调节的空间。其响应于水加热信号来决定是否启动水加热源，并且其响应于热水器信号和操作参数信号(其可包括恒温器信号)并且在一些情况下响应于空气调节系统所存在的空气调节模式来决定利用哪个水加热热源。用于执行这些功能的装置以及它们操作的方式如下所述。

首先参照图1，室外冷凝单元14包括冷凝器盘管22、相关的冷凝器风扇24、以及压缩机26。如图所示，通过制冷剂管道回路28和液体制冷剂线路部分30和32，冷凝器盘管和压缩机联接到室内单元蒸发器盘管34以及联接到热传导制冷管道，该热传导制冷管道螺旋缠绕着热水器18的金属水箱部36并用作用于热水器18的制冷剂到水箱热水器交换器38。虽然示出的是单个盘管，但还可以采用多个平行的盘管来降低通过热交换器的压降。因此，应该理解的是，热交换器“盘管”包括串联或并联的一个或多个盘管。还应当理解的是，盘管可以被绝缘地覆盖。

可操作地连接到电子控制系统20的是：(1)电子控制调节器阀40，其中相关的制冷剂温度传感器42如图所示安装在冷凝单元14内的制冷剂管道回路28中，(2)电子控制调节器阀44和相关的制冷剂温度传感器46，其如图所示安装在线路32与(相邻于)热交换器盘管38的制冷剂入口48之间的制冷剂管道回路28中，和(3)常开电磁阀50，其安装在热交换器入口48与热交换器制冷剂出口52之间的制冷剂旁通线路32a中。如图1所示，要被加热的水通过进水管54流入热水器水箱36，并且响应于加热的水需求，经由热水供给管56从水箱36排出。

图1-7示出了温度传感器42、46、27、102和117。如下所述，温度传感器27和117分别由风扇控制器25和115用于可变地驱动室外和室内盘管风扇。每个温度传感器42、46和102示出了温度传感器可被放置的其他位置，以提供温度信息来驱动室外风扇的控制，代替温度传感器27。因此，这些传感器应被理解为传感器27的替代，并且可以在存在传感器27的情况下省略。

此外，附图示出了各种电子控制阀作为常开或常闭阀，而其它阀示出为电子控制比例阀。要理解的是，常开或常闭阀在打开或关闭状态之间过渡，而比例阀可以用来计量流体流量，如果需要的话。在本文所讨论的例子中，所有的电子控制阀在完全打开和完全关闭状态之间过渡，其因此包括在本公开内，即所有的阀可以是非比例阀。然而，还应当理解的是，使用比例阀来计量流体流量，例如经由冷凝器旁通阀，亦包括在本公开的范围之内。

膨胀阀58设置在室内盘管34入口的线路32中。应当理解的是，膨胀阀接收高压下的流体输入，并且根据阀内的设置，输出较低压力下的流体。这允许进入盘管34(当用作蒸发器时)的加压制冷剂在蒸发器盘管中压力下降，并且发生从液体到气体的相变。

在图1中所示的条件下，控制系统20接收来自热水器18中的控制器或温度传感器的信号，表示水箱的水温高于热水器的低设定点，其存储在控制系统的存储器中。也就是说，不要求水加热。另外，假设控制系统20已经接收到来自建筑物的恒温器(未示出)的信号，要求空气调节系统向调节的空间提供冷空气。由于空气调节系统12相应地在空气仅冷却模式下，而不需要控制系统还选择并致动水加热热源(例如，热水器的热源或制冷剂热量经由热交换器38被转移到水箱36中的水)，气态制冷剂通过抽吸线路30从蒸发器盘管34流到压缩机26。压缩机26向前泵送气态制冷剂，增加制冷剂的压力和温度，并且促使当前较热的制冷剂气体流过冷凝器盘管22。控制系统20通过可变风扇速度控制装置25来致动风扇24(以恒定的速度)，从而推动或吸取空气通过冷凝器盘管，促使气态制冷剂在盘管22中冷却，从而发生从气体到液体的相变。这从制冷剂吸取热能到运动的空气中，从而将热量从制冷剂(且因此从调节的空间)消散到周围环境中。仍在由压缩机26提供的压力下，当前液体的制冷剂从冷凝器22的输出流动到在至热交换器38的输入线路与包括阀50的旁通线路之间的劈叉。控制系统20保持阀40在冷凝器和压缩机之间关闭。因为不要求水加热，所以控制系统20保持阀44关闭且阀50处于其常完全打开位置。这阻碍制冷剂流动到热交换器盘管，且离开冷凝器盘管22的液体制冷剂因此流过打开的电磁阀50(绕过热水器热交换器38)至膨胀阀58。膨胀阀58随着液体制冷剂进入蒸发器盘管34而降低其压力。在蒸发器内，制冷剂过渡到气相，从流过盘管34的空气中吸收热能，该盘管设置在由空气处理器风扇产生的空气流动路径中(该空气流动路径通过盘管34与图示风扇的关系示意性地示于图1中)。这冷却了由空气处理器再循环的室内空气，从而冷却调节的室内空间。从蒸发器盘管34排出的当前更温暖的气态制冷剂然后通过吸入线路30返回到压缩机26，循环重复。

如上所述，控制系统20响应于接收来自热水器控制器或来自水箱36的温度传感器的温度信息来控制热交换器38的操作。应当理解的是，热水器18通常操作于低温度设定点和高温度设定点之间。在当前描述的实施例中，当其低于热水器的低设定点时，控制系统20(而不是热水器的独立控制)响应于热水器水温，在热水器的固有热源与热交换器38之间进行选择来作为添加热量到热水器的手段，这取决于哪个热源导致更高的整体系统效率。下面对该决定的基础进行更详细地讨论。

下面转到图2，当热水器18需要制冷剂热量时(如通过将来自水箱36底部中的未图示的温度传感器的温度信号的值与所存储的水箱低设定点进行比较来确定)，控制系统20(图1)适当地定位其所连接的各种先前描述的阀40、44和50，以促使通过管道回路28的制冷剂从室外单元穿过热交换器38，从而在流动到蒸发器盘管34之前将制冷剂热量添加到水箱36中的水。当控制系统20检测到加热职责应该从热交换器转移到热水器热源或者热水器18不再需要制冷剂热量时，如下所述，其使空气调节系统12返回到其空气仅冷却模式，如关于图1所论述，其中穿过管道回路28的所有制冷剂流动绕过热水器盘绕的管道热交换器38。

更具体地，当控制系统接收到来自温度传感器的信号(指示需要水加热时)，当空气调节系统12以其它方式处于操作模式以向调节的空间提供调节的空气时，并且当控制系统最初通过热交换器38而不是热水器的固有热源致动水加热时，控制系统20将风扇速度控制器25从全速(风扇24以其在空气仅冷却模式下操作)切换到变速模式(风扇速度控制器25以其响应于温度传感器27来控制风扇24的速度，如下文所述)，打开阀44，关闭阀50，且打开阀40。通过打开阀44和关闭阀50，控制系统引导全部制冷剂流动通过热交换器38。然而，冷凝器盘管接收从压缩机26输出的制冷剂流动的仅一部分。通过打开阀40并且允许一些制冷剂流动绕过冷凝器，从冷凝器22和阀40流到热交换器28的制冷剂包含更冷的液体及更暖的气态制冷剂。也就是说，制冷剂流动包括热气态制冷剂，但是对于旁通阀40来说，该气态制冷剂已经在盘管22中冷却和冷凝，而且被替代地转移到盘管38，从而又冷却该制冷剂，冷凝到达热交换器的双相制冷剂流动的气态制冷剂组分，然后将除去的热量传输到热水器水箱36内的水。因此，热交换器38可被认为是总冷凝器的子冷凝器或子冷却器，因为其完成了由冷凝盘管22开始的冷凝功能。

因此，阀40有效地将冷凝器有可能会移除的热量从压缩机输出转移到热交换器。阀转移的热量的量由阀40和盘管22之间的制冷剂流动的平衡来限定。该平衡反过来又由风扇24的速度限定。流过阀40的旁通制冷剂比流过冷凝器盘管22的冷凝的制冷剂更温暖。应当理解的是，更冷的经冷凝的制冷剂比通过旁通阀40的热气态制冷剂具有较少的流过冷凝器盘管的阻力，即使旁通阀路径的长度短得多。因此，如果阀40当冷凝器22在其满容量下操作时打开到其完全打开状态，则来自压缩机26的大部分制冷剂将流过冷凝器而非旁通阀，从而将相对小量的额外转移的热量传送到热交换器。为了增加朝向旁通阀40的制冷剂流动平衡，可变风扇控制器25在需要水加热时降低风扇24的速度。这减少了空气流过冷凝器盘管的速度，从而降低了冷凝器盘管中的制冷剂冷却的速度且相应地增加了制冷剂流动的阻力。这反过来又增加了通过旁通阀的制冷剂流动，并增加了贡献于热交换器的热量。

在建立的系统中，控制系统50下载目标温度到风扇控制器25。当在系统运行中控制器25接收来自控制器20的信号(表明水加热模式已经开始)时，风扇控制器25停止全速风扇运行，并且将温度传感器27的输出与目标温度进行比较。如果传感器27的温度高于目标温度，则控制器25增加风扇24的速度，这从而以更高的速率吸入空气通过(并冷却)盘管中的制冷剂，并减少流过阀40的热旁通制冷剂的量。如果传感器27的温度低于目标温度，则控制器25降低风扇24的速度，从而降低从制冷剂去除的热量，并增加其流动阻力，从而允许更多的热气态制冷剂绕过冷凝器盘管。因此，目标温度表示冷凝器/旁路组合向热交换器提供制冷剂的温度。目标温度优选的是不超过压缩机26输出气态制冷剂的温度或低于水箱36中的水的温度。

目标温度的选择可能取决于系统12的配置。热交换器38冷却流过其盘管的制冷剂(朝向等于热水器水箱中的水的温度的最低温度)，但是以比冷凝器的除热速率更慢的速率从制冷剂除去热量。此外，随着热水器的水温上升并接近制冷剂温度，热交换器的传热能力下降。如果用于排出室外单元14的制冷剂的目标温度过高，则保持在制冷剂流动路径内的余热(由于热交换器未能除去热量)增加流动路径的压力，因此对于不抵消传热来说，由压缩机26进行的工作获得于热水器或调节的空气，从而降低系统效率。另一方面，将目标温度设定得太低降低了热交换器将热量传递给热水器水箱的能力。在这些边界内选择目标温度的一种方式是在安装前的校准过程中操作该系统，对于可能的温度范围内的各个目标温度测试系统的效率和传热，并且选择能够平衡这些考虑到用户偏好的目标温度。在一个实施例中，目标温度设定为最高温度，热交换器38可以从该最高温度成功地使制冷剂至水箱中的水温，在热水器的低设定点和高设定点之间的水箱的水温范围内的任何点。由于热交换器的传热能力低于其他水箱的水温，所以选择这一目标导致一些余热随着水箱的水温从该最高点移动而残留在制冷剂流动路径中，但这种成本是可以接受的，以便允许热交换器的最大热传递容量。在进一步的实施例中，控制系统20下载对应于改变校准确定的热水器温度的目标温度的范围，并且随着热水器水温变化，控制器25响应于来自控制系统的温度数据而连续地更新目标温度。在另一实施例中，控制系统最初下载等于在水箱的水温以上的预定温度增量的目标温度。随着水箱的水温升高，控制系统增加目标温度，直到达到最大目标温度。预定增量被选择在系统配置，并且可以根据需要进行设定。

当控制系统接收来自热水器温度传感器的信号(或直接或通过热水器控制器)，表明需要对水加热时，控制系统20首先确定空气调节系统目前所存在的空气调节模式(即向调节的空间提供调节的空气，或者不向调节的空间提供调节的空气，并且如果在系统加热和冷却的实施例中提供调节的空气，无论是在空气加热配置还是在空气冷却配置)。如下所述，对于代表取决于制冷剂热交换器或者可替代地热水器的固有热源时系统效率的比较的其空气调节操作模式中的一些或所有来说，控制系统20可能已经校准数据集。如果控制系统对于其现行的空气调节模式来说没有数据集，则其启动热水器热源且依赖于该热源来充分加热水，而不使用热交换器。如果其对于现行的空气调节模式来说确有数据集，则控制系统确定：(1)环境空气温度，其由在与控制系统进行通信的室外单元14的温度传感器检测，(2)室内空气温度，其由室内恒温器检测，和(3)水箱温度，其由水箱温度传感器检测。控制系统将该输入数据应用到空气调节模式相关的数据集，其当依赖于制冷剂热交换器且可替代地但依赖于热水器的固有热源时在假定由输入数据所表示的具体操作参数值的情况下提供代表系统效率的比较的比率(在这些参数值)。基于该比较，控制系统20在两个加热选项之间进行选择，相应地设定系统阀，并且提供相应的控制信号给热水器。水加热继续，利用所选择的热源，但控制系统反复监测这三种输入变量并且基于数据集相应地重新评估效率比较。如果源于这些变化变量的热源的选择从当时当前活动的热源变更为另一个，并且如果该条件持续不间断达某些预定的时间段例如一分钟，则控制系统停用目前活动的热源，并启动另一个热源。控制系统继续监测变量，并且继续监测持续达预定的时间段的所选择的热源的变化，并且如果该条件发生的话则改变热源。这样，随着条件变化，在热水器达到其高设定点之前，热源的选择可以改变多次。当控制系统检测到热水器已经达到了高设定点时，控制系统停用当时活动的热源，并且不重新启动任何热源，直到接收到水温信号，表明水箱的水温已经降到低于热水器的低设定点(循环在该点重复)。在进一步的实施例中，控制系统总是认为使用制冷剂热交换器在低热水器温度更加有效，且因此总是最初利用热交换器。

数据集代表了两个条件之间的系统效率的比较：(1)制冷剂热交换器活动且热水器热源未活动时的空气调节系统和热水器操作，和(2)制冷剂热交换器未活动且热水器热源活动时的空气调节系统和热水器操作。对于每个条件来说，整个系统效率可以被定义为系统的性能系数或COP。该COP可以描述为提供给调节的空气的加热或冷却能量(BTU/小时或瓦)加上移入热水器水的加热能量(BTU/小时或瓦)除以由空气调节系统和热水器消耗的能量(BTU/小时或瓦)的比例，将这种能量提供给调节的空气和热水器的水。

本领域技术人员应当理解的是，输入到水和调节的空气的能量以及所消耗的能量可以取决于空气调节和水加热系统的电气和机械结构。然而，对于给定的系统来说，这种考虑是一个常数，并且可以容纳在如本文所述的校准过程中。然而，可以改变的相关参数是：

·选定的水热源，即制冷剂热交换器或热水器的固有热源；

·空气调节模式，即(1)空气冷却，(2)空气加热，或者(3)不活动(既没有空气冷却也没有空气加热)；

·室外环境温度；

·水箱水温；以及

·室内温度。

为了校准系统，空气调节和水加热系统(例如，如图1-3、图4-7或图8-13所示)在限定变量可以受到控制的条件下被构造及安装。室外单元可操作地安装在可能既操作室外单元又改变环境温度的位置。室内单元安装在与室外单元分开的位置(在该位置，可以改变室内(调节的空间)环境温度)。热水器设置在热水器水温可以独立于室外单元和室内单元环境温度而受到控制的位置。

然后，对于头两个变量的每个可能的组合，每个系统得到校准。首先，考虑参照图1-3所述的系统。从本文的讨论中明显看出，系统不具有空气加热模式，并且在其非活动模式中，系统阀不可配置成允许使用制冷剂热交换器。因此，该系统可以仅在其空气冷却模式下在制冷剂热交换器和热水器热源之间选择性地操作。因此，数据集将仅用于空气冷却模式而存在，并且系统将仅在以下两个条件下需要效率校准：

·制冷剂热交换器的空气冷却空间调节和操作；以及

·热水器热源的空气冷却空间调节和操作。

关于图4-7和图8-13所描述的每个系统可以在任何其三个空气调节模式下在制冷剂热交换器和热水器热源之间选择性地操作，并且因此可以在以下六个条件下得到校准：

·制冷剂热交换器的空气冷却空间调节和操作；

·热水器热源的空气冷却空间调节和操作；

·制冷剂热交换器的空气加热空间调节和操作；

·热水器热源的空气加热空间调节和操作；

·制冷水剂热交换器的非活动空气调节和操作；和

·热水器热源的非活动空气调节和操作。

然后，假设给定的系统被组装在这样的校准环境中，并且在如上所述的其每个可能的条件下顺序操作。在每个条件下，五个COP相关的变量中的两个是固定的，而其余三个变量(室外环境温度、水箱温度和室内(调节的空间)温度)可以在校准环境中得到控制。具体地，每个变量可以在将会合理地预期发生在系统使用中的值的相应范围上变化。给定三个变量并且为每个赋予相应的预定范围，系统在校准环境中操作，同时改变这三个变量，并且测量或估计系统COP的组件。也就是说，对于在假定操作范围上的三个变量的组合来说，系统确定并记录系统COP。对于给定的系统来说，所得的数据集被存储或者以其他方式可访问控制系统20/70/120。因此，在对于给定系统的每个双重变量(选定的热水器热源/空气调节模式)配置完成校准过程之后，控制系统对于每个配置来说具有COP数据集，COP可以由该数据集连同三个限定变量(室外环境空气、水箱水温和室内温度)的值定义。

在给定的系统操作中，控制系统始终知道系统的空气调节模式，并且其从相应的传感器接收三个定义的变量的值。如上所述，在室外单元的温度传感器提供室外环境温度。系统恒温器提供室内温度，热水器温度传感器提供水温。然后，假设系统工作于三种空气调节模式之一，并且控制系统接收来自热水器温度系统的信号，表明需要水加热。随着校准完成，控制系统具有用于每个可能的操作条件的数据集，对应于选定的热水器热源和空气调节模式。如果系统工作于COP数据集所存在的空气调节模式之一(例如，对于图4-7和8-13的系统来说任何三种空气调节模式，但仅空气冷却模式用于图1和2的系统)，控制系统取回对应于该空气调节模式的两个数据集(一个用于制冷剂热交换器，一个用于热水器源)，从相应的传感器输入检测实际限定的变量值，并且确定由用于这两个数据集中的每个的三个变量限定的COP值。如果对于利用制冷剂热交换器的系统的COP与对于利用热水器热源的系统的COP的比值等于或大于1.0，则控制系统启动制冷剂热交换器(即就图1的实施例来说，打开阀44、关闭阀50、打开阀40，并且指示控制器25控制风扇24速度来维持目标制冷剂水平)和停用热水器热源，否则如果该比值小于1.0的话，则控制系统停用制冷剂热交换器和启动热水器热源。控制系统连续监测这三个定义的变量。只要热水器水温低于热水器的高设定点，则控制系统就重复地(例如，每隔10秒钟)测量这三个变量并重新计算比值。如果该比值改变状态(即跨越1.0阈值，从而表明来自当前启动源的热水器热源中的变化)并坚持改变的状态超过预定的时间段例如一分钟，则控制系统停用目前活动的热水器热源而启动另一热水器热源。控制系统随后继续重复地读取限定变量值，重新确定比值，并且如果由持续不变的比值来表示的话则改变水热源。此过程继续进行，直到热水器温度达到高设定点(控制系统在该点停用两个热水器热源)，并且不采取进一步的水加热动作，直到水温信号表明热水器水温再次下降到或低于热水器的低设定点(循环在该点重复)。

在进一步的实施例中，控制系统基于如上所述的系统COP比较来选择热水器热源，但是具有另外的限制，即使COP比较继续进行以有利于选择制冷剂热交换器，如果该选择继续持续达至少预定的时间段例如三十分钟，则控制系统将启动热水器热源和停用制冷剂热交换器，然后使热水器热源来加热热水器水至热水器的高设定点，而不考虑比较的系统效率。由于制冷剂热交换器通常无法单独地使热水器到其最终高设定点，所以该过程的此修改在热交换器不能使水到最后设定点的条件下防止系统献于制冷剂热交换器。

应当理解的是，热源选择过程的变型由本公开涵盖。例如，应当理解的是，鉴于本公开，使用制冷剂热交换器往往比在热水器水温低时使用热水器热源更加有效。在较低温度下，热水器比在较高温度下从流过热交换器的制冷剂中吸收更多的热量，从而减少了热交换器盘管提供给制冷剂流动的阻力并且降低了系统压力。由于当控制系统开始水加热时，热水器水温始终在热水器低设定点，在一个实施例中，控制系统默认为制冷剂热交换器在循环开始的操作，而不参照COP比较(假设数据集存在用于现有的空气调节模式)。此后，控制系统连续地监测COP比较，如上所述，并且在比值低于1.0并持续低于这一水平达至少预定的时间段时切换到热水器热源。此外，还要认识到的可能性在于，一旦COP比较将热源转换为热水器热源，则随后的COP比较可能会继续选择热水器热源，那么一旦控制系统切换到热水器热源，则控制系统就不再审查COP，代替地维持启动热水器热源通过水加热的结束。在本实施例中，控制系统可以遵从于切换到热水器热源而继续监测热水器温度，或者可替代地，放弃热水器加热循环对热水器控制器的控制来完成循环，如以上所讨论。

要理解的是，鉴于本公开，可以使用各种方法来在系统校准期间确定COP计算的组件。为了确定实际上移入热水器水的能量，控制系统20可以在预定的时间段内存储从热水器的温度传感器接收到的水温值，由此确定水温的实际变化。由于控制系统也知道热水器中水的体积，所以控制系统可以确定相应的BTU/小时，并且将该数转换为瓦特。

本领域技术人员应理解的是，移入或移出调节的空气的实际能量的精确确定涉及确定在预定的时间段上的焓变。尽管进行这种测量的方法是已知的，但它们也可能是不可用的或不实际的。然而，由于控制系统可以确定空气处理器风扇是否已在预定的时间段上活动，并且由于控制系统知道空气处理器的容量，所以控制系统可以估计空气处理器已经移入调节的空间的空气量。控制系统还根据恒温器信号来测量调节的空间温度，并且基于调节的空间中的温度变化和在预定的时间段内移入调节的空间中的空气的估计量，控制系统能够在此时间段内估计BTU/小时，精度在约10％以内。另外，控制系统可以将此数转换为瓦特。

当然，在一些情况下，不存在COP计算的某些组件。例如在空气调节模式是不活动的情况下，就没有移入或移出调节的空间的能量。

COP计算的分母是由系统消耗的能量，促进由分子所表示的能量。这反过来是由压缩机、盘管风扇和热水器在预定时间内所使用的能量。鉴于压缩机的性能曲线，压缩机功率利用可以通过瓦特表或者通过连续测量压缩机吸入压力、排出压力和吸入气体温度来在校准中直接测量。风扇功率可以由瓦特表测量，但是可以根据实验室测试来估计或假设。

图3中示意性示出的整体空气调节器/热水器回路10a等同于上面关于图1和2所述的系统10，不同之处在于：(1)附加的热水器18a，其具有与其相关的电或气加热装置，但是没有相关的盘管管道制冷剂至水热交换器，该热水器与前面所述的热水器18串联连接，使得通过管56而排出热水器18的水流过附加的热水器18a，并且然后通过热水出口管56a从中排出，以及(2)热水器18未设置有电或气加热，但通过其管道热交换器部38仅接收制冷剂热量，从而仅用作水预加热装置。热水器18a可以在容量上对应于如图1和2所示的热水器18，例如是四五十加仑的电或气热水器。图3的热水器18的容量可以更大、更小或者相似。

图3中所示的结构强调了在水箱水温低时制冷剂流动热交换器的优点。这两个水箱结构允许热水在有很少或没有热水需求的时间期间空气调节系统12运行(在冷却或加热模式下)时被存储，从而在对热水有高需求时的时间段期间提供额外的低成本热水容量。与上面关于图1和2所述的单水箱布置相比，其还提高了空气调节系统的效率，因为预加热水箱18(图3)中的水在对热水的需求不大的时间段期间通常将处于比主水箱中的水更低的温度。

该系统不使用效率的比较来控制何时致动和不致动图3所示的水加热热交换器38。由于制冷剂热交换器不与由热水器热源加热的热水器大致相同，所以上面关于图1和2(以及下面关于图4-7和8-13)所述的效率比较是不适用的。相反，热水器18a在其独立的热源下加热，空气调节系统启动制冷剂热交换器达预加热水箱18的预设定点温度。该设定点被设置为低于压缩机输出温度的温度水平，但其可以由操作者以其他方式选择。预加热水箱还可以与下面关于图4-7和8-13所述的空气调节系统一起使用。

体现本发明的一个或多个原理的空气调节系统60示意性地描绘在图4-7中，并且包括：(1)热泵62，其具有室外盘管单元64和室内盘管单元66，以及(2)相关的热水器68，其代表性地可以是燃气或电热水器。在图4中，热泵62处于空气仅冷却模式。在图5中，热泵62处于空气冷却模式，且进一步提供补充的基于制冷剂的水预热到热水器68。在图6中，热泵62处于空气仅加热模式。在图7中，热泵62处于空气加热模式，且进一步提供补充的基于制冷剂的水预加热到热水器68。空气调节系统60的各种功能由示意性描绘的电子控制电路70(仅在图4中示出)控制，该电路操作系统60的各个随后将被描述的组件。

如图4-7所示，室外盘管单元64包括盘管72和相关的风扇74以及压缩机76。如图所示，盘管72和压缩机76通过具有线路部分80和82的制冷剂管道回路78联接到室内单元盘管84以及螺旋缠绕着热水器68的金属水箱部86的热传导铜管，并且用作热水器68的制冷剂到水箱的水热交换器88。

室外单元64具有换向阀90、电子控制的调节器阀92、膨胀阀94以及如图所示连接在管道回路78中并且可操作地连接到电子控制系统70的单向阀93(其可被认为是膨胀阀的固有单向阀)。室内盘管单元66具有常闭电磁阀98和跨越单向阀109如图所示连接在管道回路78中并且可操作地连接到电子控制系统70的常闭电磁阀100。室内单元还具有膨胀阀110，并且阀100/109/110组件可以由标示为93/94的并行膨胀/单向阀更换。热水器68具有温度传感器102、电子控制的调节器阀或常闭电磁阀104、常开电磁阀106、以及如图所示连接在管道回路78中并且可操作地连接到电子控制系统70的常闭电磁阀108。

现在转到图4，空气调节系统60处于空气仅冷却模式，电子控制系统70设定管道回路78中的先前描述的阀组件，使得压缩机76促使制冷剂从中排出，以经由管道回路78的管道部分80依次流过冷凝器盘管72到热水器68、蒸发器盘管84并返回到压缩机。更具体地，随着热气态制冷剂从输出线路91上的压缩机76流出，控制系统70保持电磁阀92关闭，使得所有的压缩机的输出制冷剂流向换向阀90。控制系统70设定换向阀90，以引导气态制冷剂从线路91流至管道部分80，由此到冷凝器盘管72。由于没有任何制冷剂在此模式下通过阀92绕过冷凝器盘管，所以所有来自压缩机的热制冷剂在盘管72中冷凝，并且从中经由单向阀93流出该室外单元并到室内热水器。

在热水器，控制系统70保持电磁阀104关闭且电磁阀106打开，制冷剂通过打开的电磁阀106绕过热交换器88。然后，液体制冷剂流过管道部分80、通过单向阀109和膨胀阀110(控制系统保持电磁阀100、98和108关闭，在图4的透视图中，单向阀111阻止从左流向右)并进入蒸发器盘管84。如上所讨论，膨胀阀降低液体制冷剂的压力，使制冷剂从液体相变为蒸发器盘管中的气体，并且从因空气处理器风扇而流过盘管84的空气中吸收所需的热能，由此冷却调节的空间中的空气。同样如上所讨论，由制冷剂线路中的压缩机76所造成的正负压力足以使得目前气态的制冷剂通过换向阀90流回到管道线路82上的压缩机76，该换向阀将输入管道线路82流体地连接至压缩机输入管道线路95。

参照图5，当热水器68的温度传感器(未示出)将输出信号发送到电子控制系统70时(表明水箱68中的水的水温已经达到或低于热水器的低设定点温度(如存储在电子控制系统70的存储器中))，并且如果COP比较有利于制冷剂热交换器，则控制系统重新定位热水器调节器阀104和常开电磁阀106，使得制冷剂流过热交换器88并回到管道部分80中，从而给水箱中的水增加制冷剂热量，至膨胀阀110。阀104、106和92的设定与如上面关于图2所讨论的阀44、50和40相同。此外，阀108和100在制冷剂流过它们各自的相对的单向阀时保持关闭，且阀98保持关闭。流过盘管84的制冷剂相变为气体，如上面关于图4所讨论，气态制冷剂经由管道82和95返回到压缩机76。

虽然未在图5中示出，但风扇74由可变风扇速度控制器(参见图2)控制，该控制器反过来又响应于水加热模式下的预编程目标温度来控制风扇74的速度，使得从盘管72和旁通阀92流动的制冷剂保持所希望的目标温度于管道80中，如上面关于图1和2的实施例所讨论。目标温度可以如上所述选择。

类似于上面关于图1和2所述的实施例的操作，控制系统70可以基于COP比较来选择水加热源(数据集存在用于本实施例的空气调节模式)，或者可以默认为在控制系统接收来自热水器的温度信号表明需要加热水时选择制冷剂热交换器来加热热水器。不管采用所选择的方法或热源，控制系统随后继续重新评估COP比较，并且基于其上在这两种可替代的水加热源之间进行选择，如上所述。

应当理解的是，控制系统可以改变调节的空间的空气冷却与调节的空间的空气加热之间的系统操作模式(或者从一个模式致动到开始时的另一个)，或者基于系统的操作员控制或自动地改变到非活动模式。当控制系统进入空气加热模式时，并且现在参照图6，控制系统改变换向阀90，使得从压缩机流过管道91的制冷剂流过阀90到连接到室内盘管84的管道82。阀98保持关闭。盘管84(其从压缩机76接收热气态制冷剂)现在用作冷凝器，冷却制冷剂，使得其相变回液体。退出盘管84，液体制冷剂绕过膨胀阀110，通过其内部单向阀，并且流过围绕单向阀109的目前打开的电磁阀100。控制系统70保持阀106打开且阀104和108关闭。由于单向阀111和关闭的阀108以其他方式阻止制冷剂流入热交换器88，所以来自盘管84的制冷剂流过阀106并经过管道80到室外单元64。控制系统保持阀92关闭。因此，来自室内单元的所有制冷剂流过膨胀阀94并进入室外盘管72。膨胀阀94(其在系统工作于空气冷却模式时由其内部单向阀93绕过)降低制冷剂的压力，导致盘管72充当从因风扇74的操作而产生的穿过盘管的空气吸收热量的蒸发器。目前回暖的制冷剂从盘管72流到膨胀阀90，其引导制冷剂流到压缩机的输入管道线路95。

现在参考图7，如果电子控制系统70接收到来自在水箱86的温度传感器的信号(表示水箱的水温已经达到或低于热水器的低设定点同时系统60正运行于空气加热模式)，则控制系统70确定是否要启动热交换器或热水器热源，例如基于如上所述的数据集/COP比较，或者通过默认为由数据集/COP比较跟随的热交换器。假设控制系统最初启动热交换器，则控制系统适当地调整阀104、106和108，使得到热水器68的制冷剂流动流过盘管管道热交换器88。更具体地，控制系统70关闭阀106和阀92并且打开阀104、108、100和98。

如上面所讨论，室内单元66包括具有抽吸通过盘管84的空气的风扇的空气处理单元。如图7所示，单元66还包括与控制系统70连通的可变速风扇控制单元115和检测在从盘管84和旁通阀98的输出结合的制冷剂流动中的制冷剂温度的温度传感器117。由于处于空气冷却/水加热模式，当系统处于空气加热/水加热模式时，热交换器盘管88用作子冷却或子冷凝盘管，与系统冷凝器共享冷凝功能，这两种操作模式之间的不同之处在于，在空气加热模式下，盘管84而不是盘管72是系统冷凝器。由于处于空气冷却/水加热模式，空气加热/水加热模式下的系统将来自压缩机76的一些热气态制冷剂转移到盘管88，绕过冷凝盘管，以便促进热量到热交换器。且由于处于空气冷却模式，这是在空气加热模式下通过绕过冷凝器盘管的阀(在该示例中为阀98)实现的。也就是说，阀98在空气加热/水加热模式下提供了阀92在空气冷却/水加热模式下提供的功能。

如上面关于处于空气冷却/水加热模式下的阀92所讨论的，处于空气加热/水加热模式下的阀98的打开允许热气态制冷剂流过旁通路径，但是由于流经冷凝器盘管84的制冷剂被冷却且因此具有比热制冷剂更低的流动阻力，所以在空气处理器风扇在其正常速度下工作时，更多的制冷剂往往流过冷凝器盘管，而非通过旁路。因此，当控制系统70致动系统60在空气加热/水加热模式下操作时，控制系统指示可变风扇速度控制器115响应于在117检测出的合并的制冷剂流动的温度来可变地控制空气处理器风扇速度，以保持在117的制冷剂流动处于预先编程到控制器115和/或控制系统70的目标温度。空气加热模式下的目标温度可以独立于空气冷却模式下的目标温度来选择，因为系统条件可以有所不同。因此，虽然系统致动制冷剂热交换器88，但空气处理器风扇通常减慢速度，从而增加制冷剂流过冷凝器盘管的阻力，并且迫使更多的制冷剂通过旁通阀98。旁通制冷剂保持处于热的气态，使得来自阀98的气态制冷剂和来自盘管84的液体制冷剂的组合随着其流至热交换器88而处于两相状态。

该制冷剂流过打开的阀108，围绕单向阀111，且通过热交换器盘管88。这将热量从制冷剂传递到水箱并完成冷凝过程，使得通过打开的阀104而离开盘管88的制冷剂处于完全液体状态。液体制冷剂继续其流过管道80和阀94，围绕单向阀93，至膨胀阀113和蒸发器盘管72。从蒸发器盘管，较暖的气态制冷剂流过管道80、换向阀90和输入管道95至压缩机76，且循环重复。

控制系统70进行如上所述的COP比较，以确定何时替代地操作制冷剂热交换器88或热水器热源。随着当系统在空气冷却模式下运行时，在空气加热模式下使用制冷剂热交换器88通常将在水箱86中的水处于较低温度时更加有效。因此，当控制系统70接收到来自热水器温度传感器的信号(热水器处于或低于其低设定点温度)时，控制系统70可以默认为操作制冷剂热交换器88且随后继续检测效率比较来确定何时切换到热水器的操作。此外，由于风扇控制器17控制输入到热交换器的制冷剂达到的目标温度通常低于热水器的高设定点温度，所以这通常意味着制冷剂流动热交换器用作预加热器且最终的加热由热水器热源来实现。

还应当认识到的是，鉴于本公开，空气处理器风扇速度在制冷剂热交换器88的操作期间的减少对应于提供到调节的空间的热量的减少，由此对应于系统效率的降低。当系统在空气冷却/水加热模式下操作时，系统不会遇到类似的效率降低，因为调节的空气从蒸发器盘管而不是从冷凝器盘管被输送到调节的空间，所以贡献给调节的空气的能量相对地不受围绕冷凝器的制冷剂旁路的影响。从上面的讨论中显而易见的是，控制系统70因此可以在空气加热/水加热模式下比在空气冷却/水加热模式下更早地从使用热交换器88切换到使用热水器的热源。

在更进一步的实施例中，可变速风扇控制器115和传感器117可以从系统中省略，且空气处理器风扇可以在空气加热模式下在热交换器88的致动期间以正常速度操作。这避免了由风扇速度的降低所造成的系统效率的降低，因为最终降低热制冷剂通过阀98转移到热交换器，所以热交换器将相应地贡献较少的热量到热水器，从而降低系统效率。因此，可以理解的是，决定是否利用可变风扇速度且如果是的话，在旁通阀和冷凝器盘管的输出的目标制冷剂温度的选择也将影响系统效率，从而影响使用制冷剂热交换器88和热水器热源之间的平衡。还要理解的是，在空气加热和空气调节模式下，关于使用风扇降低的决定可以做出，且通过特定的空气调节系统的校准，操作参数值可以得到优化。

在上述实施例的讨论中，控制系统在空气调节系统运行于空气冷却模式或空气加热模式下时致动制冷剂热交换器。在某些实施例中，控制系统仅在空气调节系统的活动模式期间致动热交换器，但是在其它实施例中，控制系统还在系统处于非活动模式下时即既不在空气冷却模式下也不在空气加热模式下运行时致动制冷剂热交换器。在这样的实施例中，参照例如图4-7的系统，如果控制系统70接收到来自热水器温度传感器的信号(表明热水器中的水已经达到或低于加热器的低温设定点)，则控制系统决定是否启动热交换器或热水器热源，例如基于如上所述的COP比较，或者通过默认到热交换器。假设决定启动热交换器，则控制系统就将阀布置在空气调节系统中，以便在空气加热/水加热模式下操作，如以上关于图7所讨论，并且以上面关于图7所述的方式操作空气调节系统，所不同的是，控制系统停用空气处理器风扇，使得没有空气被吸入穿过盘管84且没有调节的空气被提供给调节的空间。相应地，可变风扇速度控制器不工作。这往往会迫使更大体积的热制冷剂从压缩机通过旁通阀98，但此后制冷剂流动与上面关于图7所讨论的相同。控制系统的确操作风扇24，因为蒸发器功能需要完成制冷剂循环。由于需要蒸发器功能，所以控制系统不选择设定的空气冷却，因为这样的布置将会导致调节的空气被迫进入调节的空间。

在操作的该水仅加热模式下，降低的冷凝器能力促使空气调节系统比在空气调节模式下从压缩机和蒸发器之间的制冷剂除去更少的热量。增加的制冷剂热量对应于制冷剂回路中增加的流动阻力，且因此对应于增加的压缩机排出压力。根据系统配置，这可能会反过来因此又降低系统效率或者可能抑制压缩机的运行，即使用制冷剂流动热交换器不发生或仅发生极短的时间。因此，在利用水仅加热模式的实施例中，压缩机76可以是可变速压缩机，使得控制系统70可以在采用热交换器加热水但不调节空气时减少压缩机速度。例如，通常的民用空气调节系统具有容量范围在16000至60000BTU/小时的压缩机。然而，在具有水加热的非空气调节模式下，控制系统70会降低可变速压缩机以在较低的容量下操作，例如在通常的民用配置中为约10000BTU/小时。在上面所讨论的空气调节/水加热操作模式下，基于COP比较，处于水仅加热模式下的控制系统70再次确定是否以及何时在采用制冷剂热交换器的水加热与采用热水器热源的水加热之间进行切换。

在上述的实施例中，制冷剂热交换器盘管设置在系统冷凝器的下游。然而，在下面关于图8-13所讨论的实施例中，热交换器盘管设置在系统冷凝器的上游，在系统冷凝器与压缩机之间。在这些实施例中，热交换器盘管降低由压缩机输出的热气态制冷剂的热量(并且将该热量传递到热水器)，但是其并不将制冷剂冷凝成液相。因为热交换器盘管直接从压缩机接收热制冷剂，所以不需要绕过围绕冷凝器输出的压缩机，或者因此降低冷凝器风扇速度以便促进这种旁路流动。也就是说，系统冷凝器风扇以制冷剂热交换器是否活动的正常速度工作。与上面关于图1-7描述的实施例相比，这往往增加系统效率。然而，在某些环境中，关于图1-7描述的实施例可以更方便安装，特别是安装到作为改型的现有空气调节系统中。

图8示意性地示出了体现本发明实施例的原理的空气调节/热水器系统110。系统110包括：(1)空气调节系统112，其具有室外盘管单元114和室内盘管单元116，和(2)相关的热水器118，其代表性地可以是燃气或电热水器。在图8中，空气调节系统112布置成使得其可替代地在空气加热和空气冷却模式下操作，并且因此还可以描述为热泵。空气调节/热水器系统110的各种功能由示意性描绘的电子控制电路120(仅在图8中示出)控制，该电路运行整个系统110的各个随后将被描述的部件。

室外单元114包括室外盘管122和相关的风扇137及压缩机126。如图所示，冷凝器盘管122和压缩机126由具有线路部分130、线路部分131以及线路部分132的制冷剂管道回路联接，其中线路部分130在盘管122与换向阀140之间，通过室内单元盘管134和膨胀阀160，线路部分131在换向阀140与压缩机126之间，经由导热铜管，所述导热铜管螺旋缠绕着热水器118的金属水箱部分136并且用作用于热水器118的制冷剂到水箱水热交换器138，线路部分132在换向阀140和每个盘管122和压缩机126之间。

除了换向阀190，室外单元114包括电控调节器阀142、向室外盘管122(当接收来自盘管122的流出时被绕过)的输入的膨胀阀153、电磁阀144和154以及单向阀161。阀154、144、142和140与电子控制系统120电连通，该控制系统控制这些阀的动作，如本文所讨论。

现在转到图9，采用的是处于空气仅冷却模式下的空气调节/热水器系统110，电子控制系统120(图8)设定整体管道回路中的阀154、144和140，使得压缩机126促使从中排出的制冷剂经由管道部分131流到包括缠绕着热水器118的水箱136的热交换器138的管道环路的入口点。电子控制系统120已经关闭阀154并且打开阀144，使得从压缩机126流动的热气态制冷剂绕过热交换器138并直接流到换向阀140。控制系统120已经设定换向阀140，使得该换向阀通过管道线路132引导该制冷剂流动到室外盘管122，其与风扇137合作来冷凝制冷剂，如上所讨论。制冷剂经由管道线路130(绕过膨胀阀163)退出盘管122，并且通过膨胀阀160进入室内盘管134。如上所讨论且应当理解的是，膨胀阀160降低了盘管134中的制冷剂的压力，使得盘管134用作蒸发器。相邻于盘管134的空气处理器风扇135促使空气流过盘管134并进入调节的空间。如上所讨论，蒸发器盘管中的制冷剂从液体到气体的相变从该空气中吸收热能，从而使空气再循环来冷却调节的空间。目前气态且较暖的制冷剂从盘管134经由管道部分130流到换向阀140，其通过管道部分132引导气态制冷剂流回到压缩机126，且循环重复。

参照图11，当系统在如上关于图9所述的空气冷却模式下运行时，并且当热水器118的温度传感器(未示出)将信号输出至电子控制系统120时(向电子控制系统表明热水器中的水已经达到或低于存储在电子控制系统中的热水器的低设定点温度)，控制系统决定是否启动热交换器或热水器热源，例如基于如上所述的COP比较或通过默认到热交换器。假设该决定是启动热交换器，则电子控制系统关闭阀144并打开阀154，从而启动制冷剂热交换器138。换向阀140保持与关于图9所讨论的相同设定。在这些条件下，从压缩机126输出的热气态制冷剂通过管道部分131流到热水器118的热交换器138，绕过阀144，并最终通过单向阀161到换向阀140。制冷剂从换向阀流到室外冷凝器盘管122，然后到膨胀阀160、室内盘管134、换向阀140并回到压缩机126，如上面关于图9所讨论。

一旦电子控制系统致动使用热交换器138或热水器热源，则控制系统就连续地评估数据集/COP比较。如果所得的比值低于1.0，则控制系统就停用最初选择的热源并启动另一热源。如上所述，系统110(其中热交换器138是活动的)通常比上面关于图2或图5所述的系统更有效率，因为对于冷凝器盘管122来说，降低风扇速度在空气调节/水加热模式中是不必要的。制衡正效率作用是在压缩机与热水器之间所需的更长的制冷剂管道线路131，但这种影响经常得到补偿，甚至由制冷剂在其行进通过热交换器138时经历的冷却作用所造成的效率的增加来克服。因此，在大多数情况下，对于热水器水箱136中的水的温度比上面关于图2和图5所述的系统更长的上升来说，与彼此独立的系统和热水器热源的操作相比，在图11中示出的系统的操作导致正系统效率比率。此外，由于热水器直接从压缩机126接收热气态制冷剂，而不需要调节被引导到热交换器的制冷剂温度至较低的目标温度，如上面关于图2和5所述，所以图11中示出的热交换器可以将更多的热量传递给热水器，从而在更长的温度范围内保持正贡献于系统效率。尽管如此，只要从压缩机流至热交换器138的制冷剂的温度低于热水器的高温度设定点，则效率比较就将最终有利于热水器热源的操作，从而导致系统停用热水器热交换器138并启动热水器的固有热源。也就是说，在这种情况下，热水器热源将始终使热水器中的水至最终的高设定点，且热交换器138用作预加热器。然而，此外，如果来自压缩机126的气态制冷剂的温度等于或高于热水器高设定点，则可能的是热交换器138可用于使热水器充分至其高设定点。

电子控制系统120监测在压缩机12输出处的压力，并且如果所监测的压力超过预定压力(由压缩机制造商或者由用户选择提供，例如在校准过程之后)，则控制系统120可以将阀142从关闭状态切换到打开状态，从而允许制冷剂流过管道部分145，绕过热交换器138和冷凝器盘管122，至蒸发器的更低的压力。在一个实施例中，并且根据压缩机容量，控制系统120可以选择性地打开比例阀142(无论何时压缩机输出压力达到或超过550psi)。如在本公开的上下文中要理解的是，这降低了系统效率，因为其转移了传递到热水器的热量，并且降低了蒸发器效率，因此阀142被计量，以尽量减少其影响。

如果控制系统120或手动或电子控制从空气冷却模式改变到空气加热模式，而没有水加热并且参照图10，则控制系统120关闭阀154，打开阀144，并且设定换向阀140，以引导制冷剂从管道线路131经由管道线路130到室内盘管134，并且经由线路132引导制冷剂从盘管122流动来经由管道线路132回到压缩机126。在操作中，热气态制冷剂从压缩机126流过管道线路131和打开的阀144，因闭合的阀154而绕过热交换器138。换向阀140通过管道线路130引导气态制冷剂至室内盘管134。盘管134充当冷凝器盘管，随着空气处理器风扇135移动空气通过盘管并进入调节的空间来冷却和冷凝制冷剂至液相。再循环的建筑物空气随着制冷剂冷凝而从其吸取热能，从而向调节的空间提供加热效果。通过管道线路130离开盘管134(并且绕过膨胀阀160)，目前液体的制冷剂通过膨胀阀163流到盘管122。该膨胀阀降低制冷剂的压力，促使室外盘管122充当蒸发器，其中制冷剂相变为气体，并且从由室外单元风扇137抽吸通过盘管的室外环境空气中吸收热能。目前暖的气态制冷剂从盘管122流到换向阀140，其引导制冷剂经由管道线路132流回到压缩机126，且循环重复。

现在参考图12，当电子控制系统120接收到来自热水器水温度传感器(未示出)的信号时(表明热水器水温已经下降到低于热水器的低设定点)，当空气调节系统处于如上面关于图10所讨论的空气加热模式时，控制系统120决定是否启动热交换器或热水器热源，例如基于如上所述的数据集/COP比较，或者通过默认到热交换器。假设该决定是启动热交换器，则控制系统关闭阀144并打开阀154，从而通过在制冷剂流动环路中包括热交换器及管道部131的相关部分来启动热交换器138。如上所述，这会导致热气态制冷剂从压缩机126流到热交换器盘管138，并且通过管道部131而通过该热交换器盘管138，然后经由单向阀161到换向阀140。发生的是制冷剂从换向阀140流到室内盘管134、膨胀阀163、室外盘管122、换向阀140并回到压缩机126，如上面关于图10所讨论。

此外，当电子控制系统120接收到来自热水器水温传感器的信号时(表明需要水加热)，电子控制系统可以最初启动制冷剂热交换器138，而不是热水器的固有热源，当空气调节系统工作于空气加热模式或空气冷却模式下时，默认或通过COP比较。图9和11示出了从空气仅冷却模式转变到空气冷却/水加热模式，而图10和12示出了从空气仅加热模式转变到空气加热/水加热模式。继续后者转变的讨论，一旦电子控制系统已经致动制冷剂热交换器，则电子控制系统随后就连续地监测操作制冷剂热水器138且不操作热水器的热源的系统效率与停用制冷剂流动热交换器138且启动热水器的固有热源的系统效率的COP比较。如果此比值随着系统工作而低于1.0，则电子控制系统停用制冷剂流动热交换器138(通过关闭阀154并打开阀144)，并且启动热水器的固有热源。如在本文描述的所有示例中，电子控制系统120继续监测水温输出信号，并且如果该比值上升高于1.0并持续达预定的时间，则将切换回到启动制冷剂流动热交换器。当热水器水温度上升到热水器的高设定点时，热水器热源可以由独立于电子控制系统120的热水器上的控制系统停用，或者热源可以由控制系统120停用。如上面关于空气冷却模式所讨论的，与热水器的高设定点相比，从压缩机126流出的制冷剂的温度也是一个限制因素。如果压缩机的输出制冷剂温度低于热水器的高设定点，则制冷剂流动热交换器138始终是预加热装置。如果压缩机制冷剂输出温度高于热水器高设定点，则对于制冷剂流动热交换器138来说可能的是使热水器充分至其高设定点。

鉴于本公开，显而易见的是，如上面关于图12所述，空气加热/水加热模式下制冷剂流动热交换器138的操作导致从在热交换器138的制冷剂流动除去热量，其否则可能会在盘管134被除去，以贡献于调节的空气来用于调节的空间。与空气冷却/水加热模式下的系统的操作相比，这可能导致系统效率较低，从而导致制冷剂热交换器的操作在空气加热/水加热模式下的持续时间比在空气冷却/水加热模式下更短。

阀142由控制系统120以与如上面关于图9和11所讨论的相同方式在该模式下操作。

考图13，电子控制系统120接收来自热水器水温传感器的信号，表明需要水加热，当系统110既不处于空气加热模式也不处于空气冷却模式时，控制系统120将阀154、144和140设定到空气加热配置，如上面关于图12所讨论，但不启动空气处理器风扇135，因为没有要求室内恒温器向调节的空间提供调节的空气。制冷剂流过制冷剂环路，如关于图12所述。

此外，因为制冷剂热交换器138直接从压缩机126接收热制冷剂气体，所以系统将热量贡献于热水器的能力在这种操作模式下仍然很高。然而，空气处理器风扇135的停用消除了通过冷凝器盘管134的相应空气流动，从而降低了系统从循环的制冷剂流动中除去热量的能力。这可能会不期望地增加在压缩机126的输出处的压力。如果压缩机126是可变速压缩机，则控制系统就将压缩机的输出改变到较低的水平，例如10000BTU/小时。可替代地，电子控制系统120打开旁通阀142。这导致来自压缩机126的热制冷剂气体绕过热交换器138和盘管134，并且直接流到盘管122，用于返回到压缩机126。如上所述，旁通阀142的打开可能会进一步降低系统效率，从而增加了切换到热水器启动的可能性。

应该理解的是，本系统可以以各种方式进行操作。例如，如上面所讨论，关于图1-13所描述的每个实施例可以基于在使用制冷剂热交换器时的系统效率与在使用热水器的热源时的系统效率的比较而进行操作，并且依赖于作为决定因素的该比较，是否在整个热水器的热循环中利用热交换器。然而，不是依赖于效率比较，在进一步的实施例中，电子控制系统在从热水器温度传感器接收到表明需要加热水的信号时致动制冷剂热交换器盘管，并且保持热交换器盘管活动直到温度信号达到预定点。这个预定的截止点可以通过可替代地利用制冷剂流动热交换器和热水器热源的系统效率的测试和比较来确定。也就是说，系统在每个替代的布置并且在类似的操作条件下操作。对系统效率进行比较，且基于该比较来选择温度截止点。此外，本领域技术人员应理解的是，温度可以在热水器中的不同点得到测量，并且在某些实施例中，电子控制系统响应在下部水箱的下部所提取的水温。

更进一步地，在上述的空气调节和水加热系统的可选结构中，电子控制的调节器阀可以由固定孔电磁阀替换，而热制冷剂流到热水器制冷剂到水热交换器盘管可替代地由通过使用室外或室内风扇速度控制器的压缩机排出(头)压力调节，该控制器反过来又由热水器水箱中的感测到的水温控制。

对于本领域的普通技术人员而言，可以对本发明的特定实施例进行修改和变化，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的范围在所附权利要求书中得到更具体地阐述。此外，应当理解的是，各种实施例的方面可以整体或部分地互换。此外，本领域的普通技术人员要理解的是，前面的描述仅是通过示例，且并非旨在限制如在所附权利要求中进一步描述的本发明。

Claims (23)

1.一种用于加热水的装置，包括：

水箱，其用于储存水；

热交换器，其与所述水箱热连通并且配置成接收制冷剂并且将热量从中传递到所述水箱；

空气调节系统，其包括：

空气处理器，其可致动成移动空气流过空气流动路径进入一调节的空间，

制冷剂路径，其具有穿过所述空气流动路径的第一部分和穿过所述热交换器的第二部分，和

泵，其设置在所述制冷剂路径中，并且可致动成移动制冷剂通过所述制冷剂路径；以及

控制系统，其与所述空气处理器可操作通信来控制空气处理器的致动，并且与所述泵可操作通信来控制泵的致动，

其中，

在操作的第一模式中，所述控制系统致动所述空气处理器来移动空气流过所述空气流动路径，并且致动所述泵以移动制冷剂通过所述制冷剂路径的第一部分和所述制冷剂路径的第二部分，并且

在操作的第二模式中，所述控制系统保持所述空气处理器处于非活动状态，并且致动所述泵移动制冷剂通过所述制冷剂路径的第一部分和所述制冷剂路径的第二部分。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述空气调节系统包括恒温器，其可操作成测量所述调节的空间中的环境温度，并且与所述控制系统通信，以将对应于调节的空间中的环境温度的第一信号发送到该控制系统，并且其中，所述控制系统响应于所述第一信号选择在第一模式或第二模式下操作。

3.如权利要求1所述的装置，其中，所述空气调节系统包括所述制冷剂路径内的阀系统，其控制制冷剂流动到所述第一部分和第二部分，并且其选择性地配置成可替代地允许制冷剂流过所述第二部分且旁通制冷剂流动越过所述第二部分。

4.如权利要求3所述的装置，其中，所述控制系统与所述阀系统可操作通信来选择性配置所述阀系统，以允许制冷剂流过所述第二部分或旁通制冷剂流动越过所述第二部分。

5.如权利要求3所述的装置，其中，所述空气调节系统包括温度传感器，其与所述水箱中的水热连通并且与所述控制系统通信，以将对应于水温的第二信号发送到控制系统，并且其中，所述控制系统配置成响应于所述第二信号来控制所述阀系统，以允许制冷剂流过所述第二部分或旁通制冷剂流动越过所述第二部分。

6.如权利要求3所述的装置，其中，所述制冷剂路径包括设置在所述空气流动路径中的第一盘管和第二盘管。

7.如权利要求6所述的装置，其中，所述空气调节系统包括靠近所述第二盘管的风扇，使得所述风扇的操作移动空气流动越过所述第二盘管。

8.如权利要求6所述的装置，

其中，所述阀系统选择性地配置在第一状态与第二状态之间，

其中，所述制冷剂路径配置成使得

在所述第一状态下，所述制冷剂路径从所述泵流动到所述第一盘管、到所述热交换器、到所述第二盘管、以及到所述泵，

在所述第二状态下，所述制冷剂路径从所述泵流动到所述第二盘管、到所述热交换器、到所述第一盘管、以及到所述泵，并且

其中，所述控制系统与所述阀系统通信，以将所述阀系统从所述第一状态和第二状态之一选择性地移动到所述第一状态和第二状态中的另一个。

9.如权利要求8所述的装置，其中，所述制冷剂路径包括流体地越过所述第一盘管的第一旁通路径和流体地越过所述第二盘管的第二旁通路径。

10.如权利要求9所述的装置，其中，

所述阀系统包括在所述第一旁通路径中的第一阀，其选择性地配置成可替换地阻止并允许制冷剂流过所述第一旁通路径，

所述阀系统包括在所述第二旁通路径中的第二阀，其选择性地配置成可替换地阻止并允许制冷剂流过所述第二旁通路径，以及

所述控制系统与所述第一阀和第二阀可操作通信来分别控制所述第一阀和第二阀，以允许或阻止在阀的各自旁通路径中的制冷剂流体流动。

11.如权利要求10所述的装置，其中，所述控制系统配置成配置所述第一阀，以在所述制冷剂路径配置成所述第一状态时允许制冷剂流过所述第一旁通路径，并且其中，所述控制系统配置成配置所述第二阀，以允许在所述制冷剂路径配置成所述第二状态时制冷剂流过所述第二旁通路径。

12.如权利要求6所述的装置，

其中，所述阀系统选择性地配置在第一状态与第二状态之间，

其中，所述制冷剂路径配置成使得

在所述第一状态下，所述制冷剂路径从所述泵流动到所述热交换器、到所述第一盘管、到所述第二盘管、以及到所述泵，

在所述第二状态下，所述制冷剂路径从所述泵流动到所述热交换器、到所述第二盘管、到所述第一盘管、以及到所述泵，并且

其中，所述控制系统与所述阀系统通信，以将所述阀系统从所述第一状态和第二状态之一选择性地移动到所述第一状态和第二状态中的另一个。

13.如权利要求3所述的装置，其中，在操作的第三模式中，所述控制系统致动所述空气处理器来移动空气流过所述空气流动路径，致动所述泵移动制冷剂通过所述制冷剂路径的第一部分，并且设定所述阀系统来旁通制冷剂流动越过所述第二部分。

14.一种用于加热水的装置，包括：

水箱，其用于储存水，并且包括与水箱中的水热连通且配置成输出对应于水温的第一信号的温度传感器；

热交换器，其与所述水箱热连通并且配置成接收制冷剂并且将热量从中传递到所述水箱；和

空气调节系统，其包括：

空气处理器，其可致动成移动空气流过空气流动路径进入一调节的空间，

制冷剂路径，其具有穿过所述空气流动路径的第一部分和穿过所述热交换器的第二部分，

所述制冷剂路径内的阀系统，其控制制冷剂流动到所述第一部分和第二部分，并且其选择性地配置成可替代地允许制冷剂流过所述第二部分且阻止制冷剂流过所述第二部分，

泵，其设置在所述制冷剂路径中，并且可致动成移动制冷剂通过所述制冷剂路径，和

恒温器，其可操作成测量调节的空间中的环境温度，并且输出对应于调节的空间中的环境温度的第二信号，以及

控制系统，其与所述水箱可操作通信来接收第一信号，与所述空气处理器可操作通信来控制空气处理器的致动，与所述泵可操作通信来控制泵的致动，与所述阀系统可操作通信来选择性地允许制冷剂流过所述第二部分且阻止制冷剂流过所述第二部分，以及与所述恒温器可操作通信来接收所述第二信号，

其中，响应于所述第一信号和第二信号，

在操作的第一模式中，所述控制系统致动所述空气处理器来移动空气流过所述空气流动路径，致动所述泵以移动制冷剂通过所述制冷剂路径，并且配置所述阀系统，以允许制冷剂流过所述第二部分，

在操作的第二模式中，所述控制系统保持所述空气处理器处于非活动状态，致动所述泵以移动制冷剂通过所述制冷剂路径，并且配置所述阀系统，以允许制冷剂流过所述第二部分，以及

在操作的第三模式中，所述控制系统致动所述空气处理器来移动空气流过所述空气流动路径，致动所述泵以移动制冷剂通过所述制冷剂路径，并且配置所述阀系统来阻止制冷剂流过所述第二部分。

15.一种用于加热水的装置，包括：

水箱，其用于储存水并且具有热源；

热交换器，其与所述水箱热连通并且配置成接收制冷剂并且将热量从中传递到所述水箱；

空气调节系统，其包括：

空气处理器，其可致动成移动空气流过空气流动路径进入一调节的空间，

制冷剂路径，其具有穿过所述空气流动路径的第一部分和穿过所述热交换器的第二部分，和

泵，其设置在所述制冷剂路径中，并且可致动成移动制冷剂通过所述制冷剂路径；

多个传感器，每个输出代表相应系统操作参数的相应信号；以及

控制系统，其与所述水箱可操作通信来控制所述热源的操作，与所述空气处理器可操作通信来控制空气处理器的致动，与所述传感器可操作通信来接收所述相应信号，以及与所述制冷剂路径可操作通信来控制制冷剂流动，并且，

其中，响应于来自所述传感器的信号，所述控制系统选择性地允许或阻止制冷剂流过所述第二部分并且选择性地致动所述热水器热源。

16.一种用于加热水的装置，包括：

水箱，其用于储存水并且具有热源；

热交换器，其与所述水箱热连通并且配置成接收制冷剂并且将热量从中传递到所述水箱；

空气调节系统，其包括：

空气处理器，其可致动成移动空气流过空气流动路径进入一调节的空间，

制冷剂路径，其具有穿过所述空气流动路径的第一部分和穿过所述热交换器的第二部分，

泵，其设置在所述制冷剂路径中，并且可致动成移动制冷剂通过所述制冷剂路径；和

所述制冷剂路径内的阀系统，其控制制冷剂在所述第一部分和第二部分中流动，并且其选择性地配置成可替代地允许制冷剂流过所述第二部分且阻止制冷剂在所述第二部分中流动；

多个传感器，每个输出代表相应系统操作参数的相应信号，所述参数以与所述水箱和空气调节系统中的至少一个的操作效率的预定关系改变；以及

控制系统，其与所述水箱可操作通信来控制所述热源的操作，与所述空气处理器可操作通信来控制空气处理器的致动，与所述传感器可操作通信来接收所述相应信号，以及与所述阀系统可操作通信来控制制冷剂流动，并且，

其中，响应于来自所述传感器的相应信号，所述控制系统选择性地致动所述阀系统，以允许制冷剂流过所述第二部分或阻止制冷剂流过第二部分，并且选择性地致动所述热水器热源。

17.如权利要求16所述的装置，其中，所述多个传感器包括恒温器，其可操作成检测调节的空间的空气温度，并且将对应于所述温度的信号输出到所述控制系统。

18.如权利要求16所述的装置，其中，所述多个传感器包括温度传感器，其与所述水箱中的水热连通并且可操作成将对应于水温的信号输出到所述控制系统。

19.如权利要求16所述的装置，其中，所述多个传感器包括温度传感器，其设置为靠近所述制冷剂路径并且可操作成检测靠近制冷剂路径的环境空气的温度，并且将对应于所述温度的信号输出到所述控制系统。

20.如权利要求19所述的装置，其中，所述制冷剂路径包括设置在所述空气流动路径内的第一盘管和设置在所述调节的空间的外部的第二盘管，并且其中，所述温度传感器被配置。

21.一种用于加热水的装置，包括：

水箱，其用于储存水；

热交换器，其与所述水箱热连通并且配置成接收制冷剂并且将热量从中传递到所述水箱；

空气调节系统，其可操作成利用流过所述空气调节系统的制冷剂回路部分的制冷剂来调节被输送到一调节的空间的空气的温度，其中，所述制冷剂回路部分与所述热交换器流体连通，使得流过所述制冷剂回路部分的制冷剂流过所述热交换器；以及

控制系统，其与所述空气调节系统可操作通信，以控制所述空气调节系统的操作和在所述制冷剂回路中被输送到所述热交换器的制冷剂的温度，其中，所述控制系统将被输送到所述热交换器的制冷剂的温度控制到预定的目标温度。

22.一种用于加热水的装置，包括：

水箱，其用于储存水；

热交换器，其与所述水箱热连通并且配置成接收制冷剂并且将热量从中传递到所述水箱；

空气调节系统，其可操作成利用流过所述空气调节系统的制冷剂回路部分的制冷剂来调节被输送到一调节的空间的空气的温度，其中，所述制冷剂回路部分与所述热交换器流体连通，使得流过所述制冷剂回路部分的制冷剂流过所述热交换器；以及

控制系统，其与所述空气调节系统可操作通信，以控制所述空气调节系统的操作，其中，

所述控制系统配置成将所述制冷剂回路部分中的制冷剂的流动选择性地引导到所述热交换器，并且阻止所述制冷剂回路部分中的制冷剂的流动流过所述热交换器，

在操作的第一模式中，所述控制系统配置成在所述空气调节系统正将调节的空气输送到调节的空间时将所述制冷剂回路部分中的制冷剂的流动引导到所述热交换器，以及

在操作的第二模式中，所述控制系统配置成在所述空气调节系统未正将调节的空气输送到调节的空间时将所述制冷剂回路部分中的制冷剂的流动引导到所述热交换器。

23.一种用于加热水的装置，包括：

水箱，其用于储存水并且具有热源；

热交换器，其与所述水箱热连通并且配置成接收制冷剂并且将热量从中传递到所述水箱；

空气调节系统，其可操作成利用流过所述空气调节系统的制冷剂回路部分的制冷剂来调节被输送到一调节的空间的空气的温度，其中，所述制冷剂回路部分与所述热交换器流体连通，使得流过所述制冷剂回路部分的制冷剂流过所述热交换器；以及

控制系统，其与所述空气调节系统可操作通信，以控制所述空气调节系统的操作，并且与所述水箱可操作通信，以控制所述热源的操作，其中，

所述控制系统配置成将所述制冷剂回路部分中的制冷剂的流动选择性地引导到所述热交换器，并且阻止所述制冷剂回路部分中的制冷剂的流动流过所述热交换器，

在操作的第一模式中，所述控制系统配置成将所述制冷剂回路部分中的制冷剂的流动引导到所述热交换器，并且停用所述热源，

在操作的第二模式中，所述控制系统配置成阻止所述制冷剂回路部分中的制冷剂流动到所述热交换器，并且启动所述热源，以及

所述控制系统配置成，基于所述空气调节系统在所述控制系统操作于所述第一模式时的效率和所述空气调节系统在所述控制系统操作于所述第二模式时的效率，在操作的第一模式与操作的第二模式之间进行选择。