CN105890015B - 一种空气源热泵制冷采暖系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了空气源热泵制冷采暖系统及其控制方法，属于热泵领域。包括空气源两用冷暖热泵，所述的热泵上设置有主板和换热器，所述的换热器设置有出水口和进水口，出水口连接储能水箱上部一侧，储能水箱上部另一侧连接末端循环泵一端，末端循环泵另一端连接电动三通阀一端，电动三通阀其余两端分别连接空调内机和地暖的进水口，空调内机和地暖的出水口连接后与储能水箱下部的回水管道同时连接至机组循环泵一端，机组循环泵另一端与换热器进水口连接；所述的主板连接电动三通阀、风盘控制器和地暖控制器，风盘控制器和地暖控制器分别控制空调内机和地暖。它可以实现能量损失小，控制简单，使用寿命长的优点。

Description

一种空气源热泵制冷采暖系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及热泵领域，更具体地说，涉及空气源热泵制冷采暖系统及其控制方法。

背景技术

对于热泵行业利用空气源热泵在夏天空调内机制冷和冬天地暖采暖是一种新型舒适方式，它结合了传统的中央空调(水机)制冷和锅炉地暖采暖的工作模式。中央空调(水机)的安装系统由冷冻泵、室内风机及冷冻水管道等组成。从室外主机流出的低温冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道(出水)，进入室内进行热交换，带走房间内的热量，最后回到室外主机换热器(回水)。室内风机用于将空气吹过冷冻水管道，降低空气温度，加速室内热交换，控制方式为当送入冷冻水管道(出水)的水达到设计的最低温度室外主机停机，当送入冷冻水管道(出水)的水达到设计的最高温度室外主机开机，空调内机通过风盘温控器对室内温度控制进行启停机。锅炉地暖采暖安装系统由热水水泵、地暖管及暖通管道等组成。从锅炉流出的低热水由热水水泵加压送入暖通管道(出水)，进入室内进行热交换，在房间内的释放热量，最后回到锅炉(回水)。地暖管用于将热量释放到房间内，控制方式为当送入暖通管道(出水)的水达到设计的最高温度锅炉停机，当送入暖通管道(出水)的水达到设计的最低温度锅炉开机。控制方式复杂，且能量损耗大，需要对锅炉不停的进行开机关机，使用时候降低了空气源热泵的寿命。

中国专利申请，申请号201410177548.3，公开日2014年7月9日，公开了一种基于空气源热泵技术的地暖与空气调节一体化装置，包括压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等组件。制热时压缩机、四通阀、泠凝器、单向阀桥式装置(A-D)、储液器、膨胀阀、单向阀桥式装置(B-C)、蒸发器、气液分离器、压缩机依次连接构成一个循环；制冷时压缩机、四通阀、蒸发器、单向阀桥式装置(C-D)、储液器、膨胀阀、单向阀桥式装置(B-A)、泠凝器、气液分离器、压缩机依次连接构成一个循环；此发明的地暖与空气调节一体化装置，具有适用于不同大小的安装空间、结构简单、成本低、体积小、控制方便等优点。但此一体化装置依旧需要温度对锅炉进行控制开启，寿命短，能量损失大，控制复杂。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的寿命短，能量损失大，控制复杂问题，本发明提供了一种空气源热泵制冷采暖系统及其控制方法。它可以实现能量损失小，控制简单，使用寿命长的优点。

2.技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种空气源热泵制冷采暖系统，包括空气源两用冷暖热泵，所述的热泵上设置有主板和换热器，所述的换热器设置有出水口和进水口，出水口连接储能水箱上部一侧，储能水箱上部另一侧连接末端循环泵一端，末端循环泵另一端连接电动三通阀一端，电动三通阀其余两端分别连接空调内机和地暖的进水口，空调内机和地暖的出水口连接后与储能水箱下部的回水管道同时连接至机组循环泵一端，机组循环泵另一端与换热器进水口连接；所述的主板连接电动三通阀、风盘控制器和地暖控制器，风盘控制器和地暖控制器分别控制空调内机和地暖。

更进一步的，所述的储能水箱上部进水端和出水端之间内部设置有带孔水通道，带孔水通道为设置有若干个小孔的管道。防止上部的水和下部的水热交换过大，发生混水现象，影响到达末端的水温和质量，小孔的设置保证了水压的正常，从小孔中可以让上下水路发生一定的交换和补偿，保证了水箱内水的流动。

更进一步的，所述的主板、电动三通阀、风盘控制器、地暖控制器、空调内机和地暖上都设置有无线通信控制模块，各模块之间通过无线方式进行控制，可以通过遥控器进行控制，可远距离的控制台进行大规模的控制，控制方便，可适用范围更广，成本低。

更进一步的，带孔水通道为S型弯管，在水箱内部弯曲设置，水通道补偿效果更好，可以更好的进行水的交换。

更进一步的，所述的空调内机和地暖分别有若干组，若干组空调内机和地暖分别通过分水器与电动三通阀相连接，每一个系统可以根据水箱大小，连接合适数量的末端运行机构，保证了水箱和系统的高效率。

更进一步的，所述的风盘控制器和地暖控制器发出无源联动信号至主板中，主板获得信号后对相应控制器进行控制。

根据上述的一种空气源热泵制冷采暖系统的控制方法，步骤如下：

1)判断是制冷或者制热，打开风盘控制器或地暖控制器；

2)调节风盘控制器或地暖控制器，主板检测到风盘控制器或地暖控制器信号，控制电动三通阀的开启；

3)若制冷，开启末端循环泵、机组循环泵、风盘控制器所在的电动三通阀一端，风盘控制器控制空调内机开始工作；若制热，开启末端循环泵、机组循环泵、地暖控制器所在的电动三通阀一端，地暖控制器控制地暖开始工作；

4)换热器将系统中的水制冷或者制热分别通过储能水箱送入空调内机或地暖中后，通过回水管返回换热器中；

5)当停止供暖或者制冷时候，风盘控制器或地暖控制器发出信号，控制主板停机，换热器停止工作，空调内机或地暖停止工作。

更进一步的，步骤4中，换热器与储能水箱通过机组循环泵实现水路的循环，储能水箱与地暖和空调内机通过末端循环泵实现水路的循环。内部的小循环，保证了水的温度不发生大的变化，小循环水温传递更加温和有梯度，节省能源，热量变化小，损失少，热效率更高。

更进一步的，步骤3中，制热情况下，可以通过空调内机和地暖同时制热，开启末端循环泵、机组循环泵、地暖控制器和风盘控制器所在的电动三通阀一端，风盘控制器控制空调内机开始工作，地暖控制器控制地暖开始工作；

更进一步的，步骤5中，停止供暖或者制冷时候，主板发出联动信号，发送至风盘控制器、地暖控制器、换热器中，同时对空调内机、地暖和换热器进行关闭。避免了现有技术中通过探测水温来进行关闭，造成关闭延迟，能源的浪费。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)该空气源热泵制冷采暖系统控制可以实现夏天利用空调内机制冷冬天利用地暖采暖一机多用功能；

(2)该空气源热泵制冷采暖系统可以当末端空调内机和地暖使用时，风盘温控器和地暖温控器给主机信号，主机开机，当末端空调内机和地暖不使用时风盘温控器和地暖温控器停止给主机信号，主机关机；

(3)储能水箱上部进水端和出水端之间内部设置有带孔水通道，带孔水通道为设置有若干个小孔的管道，防止上部的水和下部的水热交换过大，发生混水现象，影响到达末端的水温和质量，小孔的设置保证了水压的正常，从小孔中可以让上下水路发生一定的交换和补偿，保证了水箱内水的流动；

(4)，带孔水通道为S型弯管，在水箱内部弯曲设置，水通道长度增加，小孔数量更加多，水通道补偿效果更好，可以更多的进行水的交换；

(5)各控制模块之间通过无线方式进行控制，可以通过遥控器进行控制，可远距离的控制台进行大规模的控制，控制方便，可适用范围更广，成本低；

(6)在大的水循环中又形成了，内部的小循环，保证了水的温度不发生大的变化，小循环水温传递更加温和有梯度，节省能源，热量变化小，损失少，热效率更高；

(7)制热情况下，可以通过空调内机和地暖同时制热，开启末端循环泵、机组循环泵、地暖控制器和风盘控制器所在的电动三通阀一端，风盘控制器控制空调内机开始工作，地暖控制器控制地暖开始工作，两者同时制热，制热效果叠加，使用一个终端，同时上下进行加热，加热速度更快，能源更加节约。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图中标号说明。

1、主板；2、换热器；3、末端循环泵；4、机组循环泵；5、储能水箱；6、电动三通阀；7、空调内机；8、风盘控制器；9、地暖控制器；10、地暖。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

实施例1

现有技术中的，空调室内机制冷系统和地暖采暖系统不能相结合，夏天和冬季末端系统不能切换使用，制冷和供暖主机只能靠出水温度来控制，当室内停止使用制冷和采暖设备时，若不关闭主机，主机将依旧靠出水温度来启停，会造成室内制冷和采暖设备不使用时室外主机依然在开机状态造成能源浪费情况发生。

如图1所示，一种空气源热泵制冷采暖系统包括空气源两用冷暖热泵，所述的热泵上设置有主板1和换热器2，所述的换热器2设置有出水口和进水口，出水口连接储能水箱5上部一侧，储能水箱5上部另一侧连接末端循环泵3一端，末端循环泵3另一端连接电动三通阀6一端，所述的储能水箱5上部进水端和出水端之间内部设置有带孔水通道，带孔水通道为设置有若干个小孔的管道。电动三通阀6其余两端分别连接空调内机7和地暖10的进水口，空调内机7和地暖10的出水口连接后与储能水箱5下部的回水管道同时连接至机组循环泵4一端，机组循环泵4另一端与换热器2进水口连接；

所述的主板1连接电动三通阀6、风盘控制器8和地暖控制器9，风盘控制器8和地暖控制器9分别控制空调内机7和地暖10。所述的空调内机7和地暖10分别有若干组，若干组空调内机7和地暖10分别通过分水器与电动三通阀6相连接。所述的风盘控制器8和地暖控制器9发出无源联动信号至主板1中，主板1获得信号后对相应控制器进行控制。

一种空气源热泵制冷采暖系统的控制方法，步骤如下：

1)判断是制冷或者制热，本实施例使用制冷，打开风盘控制器8；

2)调节风盘控制器8，主板1检测到风盘控制器8信号，控制电动三通阀6的开启；

3)开启末端循环泵3、机组循环泵4、风盘控制器8所在的电动三通阀6一端，风盘控制器8控制空调内机7开始工作；

4)换热器2将系统中的水制冷，分别通过储能水箱5送入空调内机7中后，通过回水管返回换热器2中；换热器2与储能水箱5通过机组循环泵4实现水路的循环，储能水箱5与空调内机7通过末端循环泵3实现水路的循环。在大的水循环中又形成了，内部的小循环，保证了水的温度不发生大的变化，小循环水温传递更加温和有梯度，节省能源，热量变化小，损失少，热效率更高；比现有的热效率提高了20％以上。

5)当停止制冷时候，风盘控制器8发出信号，控制主板1停机，换热器2停止工作，空调内机停止工作，停止制冷时候，主板1发出联动信号，发送至风盘控制器8、换热器2中，同时对空调内机7和换热器2进行关闭。

室外主机与储能水箱5通过机组循环泵进行水路循环，储能水箱与末端空调内机7及地暖10通过末端循环泵进行水路循环。空调内机7制冷和地暖10采暖水路循环依靠带有无源联动信号的风盘温控器8和地暖温控器9给主机信号，主机控制电动三通阀6进行切换实现夏季空调内机7制冷和冬季地暖10采暖的功能。

当末端空调内机7和地暖10使用时，风盘温控器8和地暖温控器9给主机信号，主机开机，当末端空调内机7和地暖10不使用时风盘温控器8和地暖温控器9停止给主机信号，主机关机，这样是末端设备和主机实现联动功能更利于节能。

该空气源热泵制冷采暖系统控制可以实现夏天利用空调内机制冷冬天利用地暖采暖一机多用功能，空气源热泵制冷采暖系统可以当末端空调内机和地暖使用时，风盘温控器和地暖温控器给主机信号，主机开机，当末端空调内机和地暖不使用时风盘温控器和地暖温控器停止给主机信号，主机关机，避免了现有技术中通过探测水温来进行关闭，造成关闭延迟，能源的浪费。通过内外大小循环的水路构成，减少了混水设置，综合性能提高，管路简单成本降低10％以上，能源利用率提高了30％以上，节能效果显著，成本降低。

实施例2

一种空气源热泵制冷采暖系统包括空气源两用冷暖热泵，所述的热泵上设置有主板1和换热器2，所述的换热器2设置有出水口和进水口，出水口连接储能水箱5上部一侧，储能水箱5上部另一侧连接末端循环泵3一端，末端循环泵3另一端连接电动三通阀6一端，所述的储能水箱5上部进水端和出水端之间内部设置有带孔水通道，带孔水通道为设置有若干个小孔的管道，带孔水通道为S型弯管，在水箱内部弯曲设置。电动三通阀6其余两端分别连接空调内机7和地暖10的进水口，空调内机7和地暖10的出水口连接后与储能水箱5下部的回水管道同时连接至机组循环泵4一端，机组循环泵4另一端与换热器2进水口连接；

所述的主板1连接电动三通阀6、风盘控制器8和地暖控制器9，风盘控制器8和地暖控制器9分别控制空调内机7和地暖10。所述的空调内机7和地暖10分别有若干组，若干组空调内机7和地暖10分别通过分水器与电动三通阀6相连接。所述的风盘控制器8和地暖控制器9发出无源联动信号至主板1中，所述的主板1、电动三通阀6、风盘控制器8、地暖控制器9、空调内机7和地暖10上都设置有无线通信控制模块，各模块之间通过无线方式进行控制。主板1获得信号后对相应控制器进行控制。

一种空气源热泵制冷采暖系统的控制方法，步骤如下：

1)判断是制热，打开风盘控制器8和地暖控制器9；

2)调节风盘控制器8和地暖控制器9，主板1检测到风盘控制器8和地暖控制器9信号，控制电动三通阀6的开启；

3)制热情况下，通过空调内机7和地暖10同时制热，开启末端循环泵3、机组循环泵4、地暖控制器9和风盘控制器8所在的电动三通阀6一端，风盘控制器8控制空调内机7开始工作，地暖控制器9控制地暖10开始工作；

4)换热器2将系统中的水制热后，分别通过储能水箱5送入空调内机7和地暖10中后，通过回水管返回换热器2中；

5)停止供暖时候，主板1发出联动信号，发送至风盘控制器8、地暖控制器9、换热器2中，同时对空调内机7、地暖10和换热器2进行关闭。

实施例3

一种空气源热泵制冷采暖系统包括空气源两用冷暖热泵，所述的热泵上设置有主板1和换热器2，所述的换热器2设置有出水口和进水口，出水口连接储能水箱5上部一侧，储能水箱5上部另一侧连接末端循环泵3一端，末端循环泵3另一端连接电动三通阀6一端，所述的储能水箱5上部进水端和出水端之间内部设置有带孔水通道，带孔水通道为设置有若干个小孔的管道，带孔水通道为S型弯管，在水箱内部弯曲设置。电动三通阀6其余两端分别连接空调内机7和地暖10的进水口，空调内机7和地暖10的出水口连接后与储能水箱5下部的回水管道同时连接至机组循环泵4一端，机组循环泵4另一端与换热器2进水口连接；

所述的主板1连接电动三通阀6、风盘控制器8和地暖控制器9，风盘控制器8和地暖控制器9分别控制空调内机7和地暖10。所述的空调内机7和地暖10分别有若干组，若干组空调内机7和地暖10分别通过分水器与电动三通阀6相连接。所述的风盘控制器8和地暖控制器9发出无源联动信号至主板1中，所述的主板1、电动三通阀6、风盘控制器8、地暖控制器9、空调内机7和地暖10上都设置有无线通信控制模块，各模块之间通过无线方式进行控制。主板1获得信号后对相应控制器进行控制。

一种空气源热泵制冷采暖系统的控制方法，步骤如下：

1)判断是制热，打开地暖控制器9；

2)调节地暖控制器9，主板1检测到地暖控制器9信号，控制电动三通阀6的开启；

3)制热情况下，通过地暖10制热，开启末端循环泵3、机组循环泵4、地暖控制器9所在的电动三通阀6一端，地暖控制器9控制地暖10开始工作；

4)换热器2将系统中的水制热后，分别通过储能水箱5送入地暖10中后，通过回水管返回换热器2中；

5)当停止供暖时候，地暖控制器9发出信号，控制主板1停机，主板1发出联动信号，发送至地暖控制器9、换热器2中，同时对地暖10和换热器2进行关闭。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (8)

1.一种空气源热泵制冷采暖系统，其特征在于：包括空气源两用冷暖热泵，所述的热泵上设置有主板(1)和换热器(2)，所述的换热器(2)设置有出水口和进水口，出水口连接储能水箱(5)上部一侧，储能水箱(5)上部另一侧连接末端循环泵(3)一端，末端循环泵(3)另一端连接电动三通阀(6)一端，电动三通阀(6)其余两端分别连接空调内机(7)和地暖(10)的进水口，空调内机(7)和地暖(10)的出水口连接后与储能水箱(5)下部的回水管道同时连接至机组循环泵(4)一端，机组循环泵(4)另一端与换热器(2)进水口连接；所述的主板(1)连接电动三通阀(6)、风盘控制器(8)和地暖控制器(9)，风盘控制器(8)和地暖控制器(9)分别控制空调内机(7)和地暖(10)；室外主机与储能水箱5通过机组循环泵进行水路循环，储能水箱与末端空调内机7及地暖10通过末端循环泵进行水路循环；

所述的储能水箱(5)上部进水端和出水端之间内部设置有带孔水通道，带孔水通道为设置有若干个小孔的管道；带孔水通道为S型弯管，在水箱内部弯曲设置。

2.根据权利要求1所述的一种空气源热泵制冷采暖系统，其特征在于：所述的主板(1)、电动三通阀(6)、风盘控制器(8)、地暖控制器(9)、空调内机(7)和地暖(10)上都设置有无线通信控制模块，各模块之间通过无线方式进行控制。

3.根据权利要求1所述的一种空气源热泵制冷采暖系统，其特征在于：所述的空调内机(7)和地暖(10)分别有若干组，若干组空调内机(7)和地暖(10)分别通过分水器与电动三通阀(6)相连接。

4.根据权利要求1所述的一种空气源热泵制冷采暖系统，其特征在于：所述的风盘控制器(8)和地暖控制器(9)发出无源联动信号至主板(1)中，主板(1)获得信号后对相应控制器进行控制。

5.根据权利要求1所述的一种空气源热泵制冷采暖系统的控制方法，步骤如下：

1)判断是制冷或者制热，打开风盘控制器(8)或地暖控制器(9)；

2)调节风盘控制器(8)或地暖控制器(9)，主板(1)检测到风盘控制器(8)或地暖控制器(9)信号，控制电动三通阀(6)的开启；

3)若制冷，开启末端循环泵(3)、机组循环泵(4)、风盘控制器(8)所在的电动三通阀(6)一端，风盘控制器(8)控制空调内机(7)开始工作；若制热，开启末端循环泵(3)、机组循环泵(4)、地暖控制器(9)所在的电动三通阀(6)一端，地暖控制器(9)控制地暖(10)开始工作；

4)换热器(2)将系统中的水制冷或者制热分别通过储能水箱(5)送入空调内机(7)或地暖(10)中后，通过回水管返回换热器(2)中；

5)当停止供暖或者制冷时候，风盘控制器(8)或地暖控制器(9)发出信号，控制主板(1)停机，换热器(2)停止工作，空调内机(7)或地暖(10)停止工作。

6.根据权利要求5所述的一种空气源热泵制冷采暖系统的控制方法，其特征在于：步骤4中，换热器(2)与储能水箱(5)通过机组循环泵(4)实现水路的循环，储能水箱(5)与地暖(10)和空调内机(7)通过末端循环泵(3)实现水路的循环。

7.根据权利要求5所述的一种空气源热泵制冷采暖系统的控制方法，其特征在于：步骤3中，制热情况下，可以通过空调内机(7)和地暖(10)同时制热，开启末端循环泵(3)、机组循环泵(4)、地暖控制器(9)和风盘控制器(8)所在的电动三通阀(6)一端，风盘控制器(8)控制空调内机(7)开始工作，地暖控制器(9)控制地暖(10)开始工作。

8.根据权利要求5所述的一种空气源热泵制冷采暖系统的控制方法，其特征在于：步骤5中，停止供暖或者制冷时候，主板(1)发出联动信号，发送至风盘控制器(8)、地暖控制器(9)、换热器(2)中，同时对空调内机(7)、地暖(10)和换热器(2)进行关闭。