CN106568196A - 一种空气能热水系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空气能热水系统，包括热泵外机、置于室内的保温水箱、板换式冷凝器，保温水箱上分别设有冷水注入管道、热水管道，空调接入管道，循环泵，电磁阀，安全阀，单向阀，温控模块。保温水箱与热泵外机通过板换器进行冷热交换，保温水箱内设有电辅热元件，板换器上分别设有循环泵出水接口端、循环泵入水接口端、介质入口端、介质出口端，保温水箱一侧的回水口通过第一管件与出水接口端连通连接，且第一管件上串接有第一电磁阀，保温水箱一侧的出水口至入水接口端之间通过第二管件连通连接，且第二管件上依次串接有第二电磁阀和第一循环泵，热泵外机的介质出口、介质入口分别通过管件与介质入口端、介质出口端连接。

Description

一种空气能热水系统及控制方法
技术领域
本发明涉及到一种热水器，特别是一种高水温空气能热水系统及控制方法。
背景技术
家用空气能热水器在销售及安装过程中经常遇到新房装修用户在空气能水箱放置问题上费尽周折，放在阳台上占地方且不美观，还浪费了花了几千甚至上万元一平米买来的场地。众所周知，居家空气能水箱容量的大小选择是根据冬季热水需求量来确定，一般家庭一百五十升水箱在夏季热水充裕，冬季则往往不够。现有技术的缺点：水管及保温水箱露于室外，冬季其热损耗大；日积月累容易老化；水箱放置在阳台或室外空间有限，安装不方便，危险性高；水箱内水温通过热泵及电辅加热超过超过55℃时，保温水箱内的换热管内冷媒介质温度及压力升高，从而降低了室外热泵及热交换管的使用寿命，故常规的空气能热水器超过55℃时，需要断电停止室外热泵外机及电辅加热元件工作，即常规空气能将水箱内水温控制在55℃；满足不了冬季高水温的需求。传统家用空气能水箱体积较大，并且占地空间大，不便于隐藏安装；传统家用空气能热泵在夏季运行时间短，外机闲置时间长。没有进行充分利用。
发明内容
本发明的目的就是为了解决背景技术中的不足之处，提供一种空气能热水系统及控制方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种空气能热水系统，包括热泵外机，热泵外机内设有用于切换蒸发器模式或冷凝器模式的四通阀，其特征在于还包括置于室内的保温水箱、板换式冷凝器，保温水箱上分别设有冷水注入管道、热水管道，空调接入管道，循环泵，电磁阀，安全阀，单向阀，温控模块。保温水箱与热泵外机通过板换器进行冷热交换，保温水箱内设有电辅热元件，板换器上分别设有循环泵出水接口端、循环泵入水接口端、介质入口端、介质出口端，保温水箱一侧的回水口通过第一管件与出水接口端连通连接，且第一管件上串接有第一电磁阀，保温水箱一侧的出水口至入水接口端之间通过第二管件连通连接，且第二管件上依次串接有第二电磁阀和第一循环泵，热泵外机的介质出口、介质入口分别通过管件与介质入口端、介质出口端连接。
对于本发明的一种优化，所述的空气能热水系统还包括若干可置于室内的风机盘管，各风机盘管的入水管与第一电磁阀与出水接口端之间的第一管件连通连接，其出水管与出水口至入水接口端之间的第二管件连通连接，且入水管上依次串接有第二循环泵、第一温控电磁阀，所述第一温控电磁阀设置于靠近风机盘管一侧，出水管上串接有第三控制阀。
对于本发明的一种优化，空调出水管与入水管之间并接有压差旁通阀。
对于本发明的一种优化，第二循环泵与第三电磁阀之间的入水管通过管路与保温水箱连通连接，且该管路上设置有单向阀。
对于本发明的一种优化，冷水注入管道与热水管道之间并接有第二温控流量阀。
对于本发明的一种优化，所述保温水箱为室内置顶的扁平水箱，其厚度在25cm-40cm，保温水箱上连接设有探测水箱内水温及发送控制信号的温度控制模块，温度控制模块分别控制连接于第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第一循环泵、第二循环泵、电辅热元件、热泵外机及四通阀的控制端。。
对于本发明的一种优化，热泵外机的介质出口、介质入口与介质入口端、介质出口端连通连接的管件为铜管，铜管外包裹有保温套。
一种采用所述空气能热水系统的控制方法，包括：
模式一：由温度控制模块控制，使电辅热元件断电，第三电磁阀关闭，第一电磁阀、第二电磁阀打开，热泵外机通电工作，板换器与保温水箱通过第一循环泵对保温水箱内的水进行循环加热，水箱温度达到35℃-55℃时，热泵外机断电停止工作；
模式二：调节室内风机盘管进行制冷，在开启风机盘管的制冷开关时，由温度控制模块控制，无论热泵在制热状态还是制热待机状态，四通阀自动切换板换器为蒸发器模式，热泵外机通电工作，第一电磁阀、第二电磁阀关闭，第三电磁阀打开、第一温控电磁阀打开，热泵外机通电工作，板换器通过第一循环泵、第二循环泵与风机盘管进行冷量交换；当室内环境达到设定的温度时，自动切换热泵至模式一或者待机状态；
模式三：由温度控制模块控制，通过四通阀切换板换器为冷凝器模式，热泵外机通电启动，第三电磁阀关闭，第一电磁阀、第二电磁阀打开，板换器通过第一循环泵与保温水箱进行热交换，当水箱温度达到设定温度35℃-60℃时，断开热泵外机、第一循环泵，并对电辅热元件通电对保温水箱内的水进行电加热，水箱水温升至60℃-85℃时断开电辅热元件，此时热泵外机及电辅热元件断电停止工作；当水温降至设定温度35℃-45℃，热泵外机、第一循环泵通电启动，保温水箱内水温升温至35℃-60℃时，断开热泵外机、第一循环泵，同时启动电辅热元件，加热水温至60℃-85℃，周而复始；
模式四：冬季使用风机盘管采暖时，第一温控电磁阀打开，关闭第三电磁阀、风机盘管通过第二循环泵、单向阀与保温水箱循环进行热交换，达到室内采暖目的；
模式五：电辅热元件断电，第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀关闭，断开热泵外机并对电辅热元件通电从而对保温水箱内的水进行电加热，水箱温度达到35℃-85℃时，电辅热元件断电停止工作。
对于本发明的一种优化，用户通过用热水管道使用热水时，设定第二温控流量阀的温控范围为45℃-55℃，当水箱水温超过设定的温度范围，则第二温控流量阀自动打开，向用户用热水管道按量注入冷水，降低出水的水温。
对于本发明的一种优化，所述模式三：由温度控制模块控制，通过四通阀切换板换器为冷凝器模式，热泵外机通电启动，第三电磁阀关闭，第一电磁阀、第二电磁阀打开，板换器通过第一循环泵与保温水箱进行热交换，当水箱温度达到设定温度55℃时，断开热泵外机、第一循环泵，并对电辅热元件通电对保温水箱内的水进行电加热，水箱水温升至60℃-85℃时断开电辅热元件，此时热泵外机及电辅热元件断电停止工作；当水温降至设定温度45℃，热泵外机、第一循环泵通电启动，保温水箱内水温升温至55℃时，断开热泵外机、第一循环泵，同时启动电辅热元件，加热水温至60℃-85℃，周而复始。
本发明与背景技术相比，具有解决传统空气能热水器受热泵冷媒饱和温度的限制，其增设的电辅加热水温最高只能限制在55℃-60℃内，本发明通过板换器及电磁阀的设置，把传统保温水箱内置换热元件改为由板换器进行热交换，且保温水箱内无换热铜管，热泵工作时，板换器与保温水箱之间通过循环泵循环来提高水箱里的水温，通过切换模式可断开第一循环泵，并通过电辅元件通电加热水温至60℃-85℃，且不会对热泵外机及热交换管造成影响，大大提升了室外热泵及热交换管的使用寿命；通过设置扁平式水箱，且厚度尺寸限制在20cm-40cm之间，其结合板换器同时置顶设置于吊顶内，从而充分利用了室内吊顶闲置空间；在夏季使用时，当水箱水温升高至设定上限温度时，热泵停止工作；在冬季，当水箱水温升高至介质饱和温度时，控制电路自动断开热泵及第一循环泵，切换至电辅给水箱的水加热到高水温，当水温降至设定下限温度时，热泵外机及第一循环泵通电工作，电辅元件断电停止工作，周而复始，从而始终保持水箱里处于设定水温，实现了保温水箱在冬季始终供应高温热水的目的，相比传统同容量的空气能水箱，大大提升了冬季热水的供给量，为保温水箱隐藏安装提供了便利条件；本发明将保温水箱置于装饰吊顶内，不仅节约了室外空间，而且提高了室外美观度；因为夏季空气能室外机运行时间短，大部分时间处于闲置状态，本发明通过增设风机盘管，在不影响生活热水供应的情况下，能够为室内部分空间通过风机盘管进行冷热交换达到室内空气环境冷暖调节。
附图说明
图1是空气能热水系统的系统原理图。
具体实施方式
实施例1：参照图1。一种空气能热水系统，包括置于室外B的热泵外机13，热泵外机13内设用于切换蒸发器模式或冷凝器模式的四通阀4，还包括置于室内A的保温水箱9、板换器8，保温水箱9上分别设有冷水注入管道18、热水管道17，保温水箱9与热泵外机13通过板换器8进行热交换，保温水箱9内设有电辅热元件12，板换器8上分别设有出水接口端a、入水接口端b、介质入口端c、介质出口端d，保温水箱9一侧的回水口通过第一管件15与出水接口端a连通连接，且第一管件15上串接有第一电磁阀1，保温水箱9一侧的出水口至入水接口端b之间通过第二管件16连通连接，且第二管件16上依次串接有第二电磁阀2和第一循环泵7，热泵外机13的介质出口、介质入口分别通过管件与介质入口端c、介质出口端d连通连接。
所述空气能热水系统还包括若干可置于室内的风机盘管14，各风机盘管14的入水管20连通连接于第一电磁阀1与出水接口端a之间的第一管件15上，其出水管19与保温水箱9的出水口至入水接口端b之间的第二管件16连通连接，且入水管20上依次串接有第二循环泵6、第一温控电磁阀10，所述第一温控电磁阀10设置于靠近风机盘管14一侧，出水管19上串接有第三电磁阀3。冷水注入管道18与热水管道17之间并接有第二温控流量阀21。第二循环泵6与第三电磁阀3之间的入水管20通过管路与保温水箱9连通连接，且该管路上设置有单向阀5。风机盘管14的入水管20与出水管19之间并接有压差旁通阀11。所述保温水箱9为室内置顶的扁平水箱，其整体厚度为25cm-40cm，保温水箱9上连接设有探测水箱内水温及发送控制信号的温度控制模块(22)，温度控制模块22分别控制连接于第一电磁阀1、第二电磁阀2、第三电磁阀3、第一循环泵7、第二循环泵6、电辅热元件12、热泵外机13及四通阀4的控制端。热泵外机13的介质出口、介质入口与介质入口端c、介质出口端d连通连接的管件为铜管24，铜管24外包裹有保温套。
实施例2：参照图1。一种采用实施例1所述空气能热水系统的控制方法，包括如下控制模式：
模式一：由温度控制模块22控制，使电辅热元件12断电，第三电磁阀3关闭，第一电磁阀1、第二电磁阀2打开，热泵外机13通电工作，板换器8与保温水箱9通过第一循环泵7对保温水箱9内的水进行循环加热，水箱温度达到35℃-55℃时，热泵外机13断电停止工作；
模式二：调节室内风机盘管14进行制冷，在开启风机盘管14的制冷开关时，由温度控制模块22控制，通过控制四通阀4切换板换器8为蒸发器模式，热泵外机13通电工作，第一电磁阀1、第二电磁阀2关闭，第三电磁阀3、第一温控电磁阀10打开，热泵外机13通电工作，板换器8通过第一循环泵7、第二循环泵6与风机盘管14进行冷量交换；当室内环境达到设定的温度时，自动切换至模式一或者待机状态；
模式三：由温度控制模块22控制，通过四通阀4切换板换器8为冷凝器模式，热泵外机13通电启动，第三电磁阀3关闭，第一电磁阀1、第二电磁阀2打开，板换器8通过第一循环泵7与保温水箱9进行热交换，当水箱温度达到设定温度35℃-60℃时，断开热泵外机13、第一循环泵7，电辅热元件12通电从而对保温水箱9内的水进行电加热，水箱水温升至60℃-85℃时断开电辅热元件12，此时热泵外机13及电辅热元件12断电停止工作；当水温降至设定温度35℃-45℃，热泵外机13、第一循环泵7通电启动，保温水箱9内水温升温至35℃-60℃时，断开热泵外机13、第一循环泵7，同时启动电辅热元件12，加热水温至60℃-85℃，周而复始；
模式四：由温度控制模块22控制使用风机盘管14进行采暖，第一温控电磁阀13打开，关闭第三电磁阀3、风机盘管14通过第二循环泵6、单向阀5与保温水箱9循环进行热交换，达到室内采暖目的；
模式五：由温度控制模块22控制，电辅热元件12断电，第一电磁阀1、第二电磁阀2、第三电磁阀3关闭，断开热泵外机13并对电辅热元件12通电从而对保温水箱9内的水进行电加热，水箱温度达到35℃-85℃时，电辅热元件12断电停止工作。
用户通过热水出管17使用热水时，设定第二温控流量阀21的温控范围为45℃-55℃，则第二温控流量阀21自动打开，冷水入管18向热水出管17按量注入冷水，降低出水的水温。
保温水箱上连通连接有泄压管道、泄压管道上设置有安全阀(22)，当保温水箱压力超过设定值时，通过安全阀(22)进行泄压，从而保护保温水箱。
实施例3：参照图1。在实施例2的基础上，所述模式三：由温度控制模块22控制，通过四通阀4切换板换器8为冷凝器模式，热泵外机13通电启动，第三电磁阀3关闭，第一电磁阀1、第二电磁阀2打开，板换器8通过第一循环泵7与保温水箱9进行热交换，当水箱温度达到设定温度55℃时，断开热泵外机13、第一循环泵7，电辅热元件12通电从而对保温水箱9内的水进行电加热，水箱水温升至60℃-85℃时断开电辅热元件12，此时热泵外机13及电辅热元件12断电停止工作；当水温降至设定温度45℃，热泵外机13、第一循环泵7通电启动，保温水箱9内水温升温至55℃时，断开热泵外机13、第一循环泵7，同时启动电辅热元件12，加热水温至60℃-85℃，周而复始。
需要理解到的是：本实施例虽然对本发明作了比较详细的说明，但是这些说明，只是对本发明的简单说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神内的发明创造，均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种空气能热水系统，包括热泵外机(13)，热泵外机(13)内设用于切换蒸发器模式或冷凝器模式的四通阀(4)，其特征在于还包括置于室内(A)的保温水箱(9)、板换器(8)，保温水箱(9)上分别设有冷水注入管道(18)、热水管道(17)，保温水箱(9)与热泵外机(13)通过板换器(8)进行热交换，保温水箱(9)内设有电辅热元件(12)，板换器(8)上分别设有出水接口端a、入水接口端b、介质入口端c、介质出口端d，保温水箱(9)一侧的回水口通过第一管件(15)与出水接口端a连通连接，且第一管件(15)上串接有第一电磁阀(1)，保温水箱(9)一侧的出水口至入水接口端b之间通过第二管件(16)连通连接，且第二管件(16)上依次串接有第二电磁阀(2)和第一循环泵(7)，热泵外机(13)的介质出口、介质入口分别通过管件与介质入口端c、介质出口端d连通连接。
2.根据权利要求1所述的空气能热水系统，其特征在于包括若干可置于室内的风机盘管(14)，各风机盘管(14)的入水管(20)连通连接于第一电磁阀(1)与出水接口端a之间的第一管件(15)上，其出水管(19)与保温水箱(9)的出水口至入水接口端b之间的第二管件(16)连通连接，且入水管(20)上依次串接有第二循环泵(6)、第一温控电磁阀(10)，所述第一温控电磁阀(10)设置于靠近风机盘管(14)一侧，出水管(19)上串接有第三电磁阀(3)。
3.根据权利要求2所述的空气能热水系统，其特征在于冷水注入管道(18)与热水管道(17)之间并接有第二温控流量阀(21)。
4.根据权利要求2所述的空气能热水系统，其特征在于第二循环泵(6)与第三电磁阀(3)之间的入水管(20)通过管路与保温水箱(9)连通连接，且该管路上设置有单向阀(5)。
5.根据权利要求1所述的空气能热水系统，其特征在于风机盘管(14)的入水管(20)与出水管(19)之间并接有压差旁通阀(11)。
6.根据权利要求1或2所述的空气能热水系统，其特征在于所述保温水箱(9)为室内置顶的扁平水箱，其整体厚度为25cm-40cm，保温水箱(9)上连接设有探测水箱内水温及发送控制信号的温度控制模块(22)，温度控制模块(22)分别控制连接于第一电磁阀(1)、第二电磁阀(2)、第三电磁阀(3)、第一循环泵(7)、第二循环泵(6)、电辅热元件(12)、热泵外机(13)及四通阀(4)的控制端。
7.根据权利要求1所述的空气能热水系统，其特征在于热泵外机(13)的介质出口、介质入口与介质入口端c、介质出口端d连通连接的管件为铜管(24)，铜管(24)外包裹有保温套。
8.一种采用如权1-7所述空气能热水系统的控制方法，其特征在于包括：
模式一：由温度控制模块(22)控制，使电辅热元件(12)断电，第三电磁阀(3)关闭，第一电磁阀(1)、第二电磁阀(2)打开，热泵外机(13)通电工作，板换器(8)与保温水箱(9)通过第一循环泵(7)对保温水箱(9)内的水进行循环加热，水箱温度达到35℃-55℃时，热泵外机(13)断电停止工作；
模式二：调节室内风机盘管(14)进行制冷，在开启风机盘管(14)的制冷开关时，由温度控制模块(22)控制，通过控制四通阀(4)切换板换器(8)为蒸发器模式，热泵外机(13)通电工作，第一电磁阀(1)、第二电磁阀(2)关闭，第三电磁阀(3)、第一温控电磁阀(10)打开，热泵外机(13)通电工作，板换器(8)通过第一循环泵(7)、第二循环泵(6)与风机盘管(14)进行冷量交换；当室内环境达到设定的温度时，自动切换至模式一或者待机状态；
模式三：由温度控制模块(22)控制，通过四通阀(4)切换板换器(8)为冷凝器模式，热泵外机(13)通电启动，第三电磁阀(3)关闭，第一电磁阀(1)、第二电磁阀(2)打开，板换器(8)通过第一循环泵(7)与保温水箱(9)进行热交换，当水箱温度达到设定温度35℃-60℃时，断开热泵外机(13)、第一循环泵(7)，电辅热元件(12)通电从而对保温水箱(9)内的水进行电加热，水箱水温升至60℃-85℃时断开电辅热元件(12)，此时热泵外机(13)及电辅热元件(12)断电停止工作；当水温降至设定温度35℃-45℃，热泵外机(13)、第一循环泵(7)通电启动，保温水箱(9)内水温升温至35℃-60℃时，断开热泵外机(13)、第一循环泵(7)，同时启动电辅热元件(12)，加热水温至60℃-85℃，周而复始；
模式四：由温度控制模块(22)控制使用风机盘管(14)进行采暖，第一温控电磁阀(13)打开，关闭第三电磁阀(3)、风机盘管(14)通过第二循环泵(6)、单向阀(5)与保温水箱(9)循环进行热交换，达到室内采暖目的；
模式五：由温度控制模块(22)控制，电辅热元件(12)断电，第一电磁阀(1)、第二电磁阀(2)、第三电磁阀(3)关闭，断开热泵外机(13)并对电辅热元件(12)通电从而对保温水箱(9)内的水进行电加热，水箱温度达到35℃-85℃时，电辅热元件(12)断电停止工作。
9.根据权利要求8所述空气能热水系统的控制方法，其特征在于：用户通过热水出管(17)使用热水时，设定第二温控流量阀(21)的温控范围为45℃-55℃，则第二温控流量阀(21)自动打开，冷水入管(18)向热水出管(17)按量注入冷水，降低出水的水温。
10.根据权利要求8所述空气能热水系统的控制方法，其特征在于所述模式三：由温度控制模块(22)控制，通过四通阀(4)切换板换器(8)为冷凝器模式，热泵外机(13)通电启动，第三电磁阀(3)关闭，第一电磁阀(1)、第二电磁阀(2)打开，板换器(8)通过第一循环泵(7)与保温水箱(9)进行热交换，当水箱温度达到设定温度55℃时，断开热泵外机(13)、第一循环泵(7)，电辅热元件(12)通电从而对保温水箱(9)内的水进行电加热，水箱水温升至60℃-85℃时断开电辅热元件(12)，此时热泵外机(13)及电辅热元件(12)断电停止工作；当水温降至设定温度45℃，热泵外机(13)、第一循环泵(7)通电启动，保温水箱(9)内水温升温至55℃时，断开热泵外机(13)、第一循环泵(7)，同时启动电辅热元件(12)，加热水温至60℃-85℃，周而复始。
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