CN110131916A - 热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统及控制方法，该系统包括直流变频压缩机、油分离器、水箱、四通换向阀、室外换热器、气液分离器和至少一个空调室内机，该控制方法包括：a、单空调室内机制冷模式；b、空调室内机制冷和生活热水模式；c、单空调室内机制热模式；d、空调室内机制热和生活热水模式；e、单生活热水模式；本发明能够解决传统热泵空调装置与热泵热水装置功能单一、能源利用率低等问题，且能够实现空调制冷或制热以及生活热水的两联供，提高设备的能源利用率。

Description

热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统及控制方法
技术领域
本发明涉及热泵系统技术领域，具体涉及一种热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统及控制方法。
背景技术
热泵技术近年来备受关注，在提倡环保节能的时代，利用热泵技术设计开发的高能效且环保的制冷或制热系统、生活热水系统等越来越受到人们的关注。
目前我国的热泵空调装置和空气能热水装置，基本上是两种相互独立的不同设备，常规的热泵空调装置只提供制冷或制热，而常规的热泵热水装置仅提供生活热水；二者基本原理相同，但热泵空调装置一般只用于空调，过渡季节设备处于闲置状态，而热泵热水装置只用于产生生活热水，设备的功能及能源利用率都未得到充分的利用。一个家庭安装热水器和空调，需要安装两套设备，这两套设备很可能是两种不同的品牌，购置和安装麻烦，安装占地空间大。
因此，对热泵系统进行优化设计，使其能同时满足空调与生活热水的使用需求，提高设备及能源利用率，非常有必要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统及控制方法，其能够解决传统热泵空调装置与热泵热水装置功能单一、能源利用率低等问题，且能够实现空调制冷或制热以及生活热水的两联供，提高设备的能源利用率。
本发明的热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统，包括直流变频压缩机、油分离器、水箱、四通换向阀、室外换热器、气液分离器和至少一个空调室内机；直流变频压缩机的一端与油分离器的第一端连接，水箱中的换热器的一端通过第一电磁阀与油分离器的第二端连接，水箱中的换热器的一端通过第二电磁阀与油分离器的第二端连接，四通换向阀的第一端串联第四电磁阀后与油分离器的第二端连接，室外换热器的一端与四通换向阀的第四端连接，室外换热器的另一端与主电子膨胀阀连接，主电子膨胀阀的另一端与液管截止阀的一端连接，水箱中的换热器的另一端串联单向阀后与液管截止阀的一端连接，四通换向阀的第二端与气管截止阀的一端连接，气液分离器的一端与四通换向阀的第三端连接，气液分离器的另一端与直流变频压缩机的另一端连接，油分离器的第三端串联第三电磁阀后与直流变频压缩机的另一端连接，油分离器的第四端串联回油毛细管后与直流变频压缩机的另一端连接；空调室内机包括第一室内电子膨胀阀和第一空调换热器，第一空调换热器的一端串联第一室内电子膨胀阀后与液管截止阀的另一端连接，第一空调换热器的另一端与气管截止阀的另一端连接。
本发明的热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统，其中，直流变频压缩机与油分离器之间的管路上安装有高压压力传感器和高压开关，水箱中安装有热水温度传感器，第一空调换热器中安装有第一空调内机温度传感器，四通换向阀与气液分离器之间的管路上安装有低压开关。
本发明的热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统，其中，热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统还包括第二室内电子膨胀阀和第二空调换热器，第二空调换热器的一端串联第二室内电子膨胀阀后与液管截止阀的另一端连接，第二空调换热器的另一端与气管截止阀的另一端连接，第二空调换热器中安装有第二空调内机温度传感器。
一种热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统的控制方法，包括以下工作模式：
a、单空调室内机制冷模式；
b、空调室内机制冷和生活热水模式；
c、单空调室内机制热模式；
d、空调室内机制热和生活热水模式；
e、单生活热水模式。
一种热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统的控制方法，其中，在单空调室内机制冷模式下，经直流变频压缩机压缩后的高温高压气态冷媒经过油分离器、第四电磁阀、四通换向阀进入室外换热器中与室外空气进行对流换热，高温高压气态冷媒冷凝放热后变成中温中压的液态冷媒，中温中压的液态冷媒经过主电子膨胀阀、液管截止阀并经第一室内电子膨胀阀和第二室内电子膨胀阀节流后进入第一空调换热器和第二空调换热器中与室内空气进行对流换热，中温中压的液态冷媒蒸发吸热后变成低温低压的气液两相冷媒，低温低压的气液两相冷媒经气管截止阀、四通换向阀进入气液分离器，液态冷媒沉积在气液分离器底部，气态冷媒回到直流变频压缩机中进行压缩，完成单空调室内机制冷模式。
一种热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统的控制方法，其中，在空调室内机制冷和生活热水模式下，经直流变频压缩机压缩后的高温高压气态冷媒经过油分离器，一部分冷媒经过第一电磁阀和第二电磁阀进入水箱中的换热器中并对水箱中的水进行加热，对水箱中的水进行加热后的冷媒经过单向阀到达主电子膨胀阀的出口处；另一部分冷媒经过第四电磁阀、四通换向阀进入室外换热器中与室外空气进行对流换热，冷媒冷凝放热后变成中温中压的液态冷媒，中温中压的液态冷媒经过主电子膨胀阀与水箱侧的冷媒混合，混合后的冷媒经过液管截止阀，并通过第一室内电子膨胀阀和第二室内电子膨胀阀节流后进入第一空调换热器和第二空调换热器中与室内空气进行对流换热，冷媒蒸发吸热后变成低温低压的气液两相冷媒，低温低压的气液两相冷媒经气管截止阀、四通换向阀进入气液分离器，液态冷媒沉积在气液分离器底部，气态冷媒回到直流变频压缩机中进行压缩，完成空调室内机制冷和生活热水模式。
一种热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统的控制方法，其中，在单空调室内机制热模式下，经直流变频压缩机压缩后的高温高压气态冷媒经过油分离器、第四电磁阀、四通换向阀、气管截止阀进入第一空调换热器和第二空调换热器中与室内空气进行对流换热，冷媒冷凝放热后变成中温中压的液态冷媒，中温中压的液态冷媒经过第一室内电子膨胀阀和第二室内电子膨胀阀后进入到液管截止阀中，从液管截止阀中流出的中温中压的液态冷媒经主电子膨胀阀节流后进入室外换热器中与室外空气进行对流换热，冷媒蒸发吸热后变成低温低压的气液两相冷媒，低温低压的气液两相冷媒经四通换向阀进入气液分离器，液态冷媒沉积在气液分离器底部，气态冷媒回到直流变频压缩机中进行压缩，完成单空调室内机制热模式。
一种热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统的控制方法，其中，在空调室内机制热和生活热水模式下，经直流变频压缩机压缩后的高温高压气态冷媒经过油分离器，一部分冷媒经过第一电磁阀和第二电磁阀进入水箱中的换热器中并对水箱中的水进行加热，对水箱中的水进行加热后的冷媒经过单向阀到达主电子膨胀阀的入口处；另一部分冷媒经过第四电磁阀、四通换向阀、气管截止阀后进入第一空调换热器和第二空调换热器中与室内空气进行对流换热，冷媒冷凝放热后变成中温中压的液态冷媒，中温中压的液态冷媒经过第一室内电子膨胀阀和第二室内电子膨胀阀以及液管截止阀后与水箱侧的冷媒混合，混合后的冷媒经过主电子膨胀阀节流后进入室外换热器中与室外空气进行对流换热，冷媒蒸发吸热后变成低温低压的气液两相冷媒，低温低压的气液两相冷媒经过四通换向阀进入气液分离器，液态冷媒沉积在气液分离器底部，气态冷媒回到直流变频压缩机中进行压缩，完成空调室内机制热和生活热水模式。
一种热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统的控制方法，其中，在单生活热水模式下，经直流变频压缩机压缩后的高温高压气态冷媒经过油分离器、第一电磁阀和第二电磁阀后进入水箱中的换热器中并对水箱中的水进行加热，对水箱中的水进行加热后的冷媒经单向阀、主电子膨胀阀节流后进入室外换热器中与室外空气进行对流换热，冷媒蒸发吸热后经过四通换向阀进入气液分离器，液态冷媒沉积在气液分离器底部，气态冷媒回到直流变频压缩机中进行压缩，完成单生活热水模式。
本发明能够解决传统热泵空调装置与热泵热水装置功能单一、能源利用率低等问题，且能够实现空调制冷或制热以及生活热水的两联供，提高设备的能源利用率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明的系统原理图；
图2为本发明在单空调室内机制冷模式下的系统原理图；
图3为本发明在空调室内机制冷和生活热水模式下的系统原理图；
图4为本发明在单空调室内机制热模式下的系统原理图；
图5为本发明在空调室内机制热和生活热水模式下的系统原理图；
图6为本发明在单生活热水模式下的系统原理图；
图7为第一电磁阀和第二电磁阀在水箱水温变化情况下的开关状态示意图；
图8为第一电磁阀和第二电磁阀在空调室内机实际负荷需求变化情况下的开关状态。
具体实施方式
以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1-6所示，本发明的热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统，包括直流变频压缩机1、油分离器2、水箱5、四通换向阀6、室外换热器7、气液分离器16和至少一个空调室内机；直流变频压缩机1的一端与油分离器2的第一端连接，水箱5中的换热器的一端通过第一电磁阀3与油分离器2的第二端连接，水箱5中的换热器的一端通过第二电磁阀4与油分离器2的第二端连接，四通换向阀6的第一端串联第四电磁阀25后与油分离器2的第二端连接，室外换热器7的一端与四通换向阀6的第四端连接，室外换热器7的另一端与主电子膨胀阀8连接，主电子膨胀阀8的另一端与液管截止阀10的一端连接，水箱5中的换热器的另一端串联单向阀9后与液管截止阀10的一端连接，四通换向阀6的第二端与气管截止阀15的一端连接，气液分离器16的一端与四通换向阀6的第三端连接，气液分离器16的另一端与直流变频压缩机1的另一端连接，油分离器2的第三端串联第三电磁阀18后与直流变频压缩机1的另一端连接，油分离器2的第四端串联回油毛细管17后与直流变频压缩机1的另一端连接；空调室内机包括第一室内电子膨胀阀11和第一空调换热器13，第一空调换热器13的一端串联第一室内电子膨胀阀11后与液管截止阀10的另一端连接，第一空调换热器13的另一端与气管截止阀15的另一端连接，直流变频压缩机1与油分离器2之间的管路上安装有高压压力传感器21和高压开关20，水箱5中安装有热水温度传感器22，第一空调换热器13中安装有第一空调内机温度传感器23，四通换向阀6与气液分离器16之间的管路上安装有低压开关19，热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统还包括第二室内电子膨胀阀12和第二空调换热器14，第二空调换热器14的一端串联第二室内电子膨胀阀12后与液管截止阀10的另一端连接，第二空调换热器14的另一端与气管截止阀15的另一端连接，第二空调换热器14中安装有第二空调内机温度传感器24。
一种热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统的控制方法，包括以下工作模式：
a、单空调室内机制冷模式；在单空调室内机制冷模式下，经直流变频压缩机1压缩后的高温高压气态冷媒经过油分离器2、第四电磁阀25、四通换向阀6进入室外换热器7中与室外空气进行对流换热，高温高压气态冷媒冷凝放热后变成中温中压的液态冷媒，中温中压的液态冷媒经过主电子膨胀阀8、液管截止阀10并经第一室内电子膨胀阀11和第二室内电子膨胀阀12节流后进入第一空调换热器13和第二空调换热器14中与室内空气进行对流换热，中温中压的液态冷媒蒸发吸热后变成低温低压的气液两相冷媒，低温低压的气液两相冷媒经气管截止阀15、四通换向阀6进入气液分离器16，液态冷媒沉积在气液分离器底部，气态冷媒回到直流变频压缩机1中进行压缩，完成单空调室内机制冷模式；
b、空调室内机制冷和生活热水模式；在空调室内机制冷和生活热水模式下，经直流变频压缩机1压缩后的高温高压气态冷媒经过油分离器2，一部分冷媒经过第一电磁阀3和第二电磁阀4进入水箱5中的换热器中并对水箱5中的水进行加热，对水箱5中的水进行加热后的冷媒经过单向阀9到达主电子膨胀阀8的出口处；另一部分冷媒经过第四电磁阀25、四通换向阀6进入室外换热器7中与室外空气进行对流换热，冷媒冷凝放热后变成中温中压的液态冷媒，中温中压的液态冷媒经过主电子膨胀阀9与水箱侧的冷媒混合，混合后的冷媒经过液管截止阀10，并通过第一室内电子膨胀阀11和第二室内电子膨胀阀12节流后进入第一空调换热器13和第二空调换热器14中与室内空气进行对流换热，冷媒蒸发吸热后变成低温低压的气液两相冷媒，低温低压的气液两相冷媒经气管截止阀15、四通换向阀6进入气液分离器16，液态冷媒沉积在气液分离器底部，气态冷媒回到直流变频压缩机1中进行压缩，完成空调室内机制冷和生活热水模式；
c、单空调室内机制热模式；在单空调室内机制热模式下，经直流变频压缩机1压缩后的高温高压气态冷媒经过油分离器2、第四电磁阀25、四通换向阀6、气管截止阀15进入第一空调换热器13和第二空调换热器14中与室内空气进行对流换热，冷媒冷凝放热后变成中温中压的液态冷媒，中温中压的液态冷媒经过第一室内电子膨胀阀11和第二室内电子膨胀阀12后进入到液管截止阀10中，从液管截止阀10中流出的中温中压的液态冷媒经主电子膨胀阀8节流后进入室外换热器7中与室外空气进行对流换热，冷媒蒸发吸热后变成低温低压的气液两相冷媒，低温低压的气液两相冷媒经四通换向阀6进入气液分离器16，液态冷媒沉积在气液分离器底部，气态冷媒回到直流变频压缩机1中进行压缩，完成单空调室内机制热模式；
d、空调室内机制热和生活热水模式；在空调室内机制热和生活热水模式下，经直流变频压缩机1压缩后的高温高压气态冷媒经过油分离器2，一部分冷媒经过第一电磁阀3和第二电磁阀4进入水箱5中的换热器中并对水箱5中的水进行加热，对水箱5中的水进行加热后的冷媒经过单向阀9到达主电子膨胀阀8的入口处；另一部分冷媒经过第四电磁阀25、四通换向阀6、气管截止阀15后进入第一空调换热器11和第二空调换热器12中与室内空气进行对流换热，冷媒冷凝放热后变成中温中压的液态冷媒，中温中压的液态冷媒经过第一室内电子膨胀阀11和第二室内电子膨胀阀12以及液管截止阀10后与水箱侧的冷媒混合，混合后的冷媒经过主电子膨胀阀8节流后进入室外换热器7中与室外空气进行对流换热，冷媒蒸发吸热后变成低温低压的气液两相冷媒，低温低压的气液两相冷媒经过四通换向阀6进入气液分离器16，液态冷媒沉积在气液分离器底部，气态冷媒回到直流变频压缩机1中进行压缩，完成空调室内机制热和生活热水模式；
e、单生活热水模式；在单生活热水模式下，经直流变频压缩机1压缩后的高温高压气态冷媒经过油分离器2、第一电磁阀3和第二电磁阀4后进入水箱5中的换热器中并对水箱5中的水进行加热，对水箱5中的水进行加热后的冷媒经单向阀9、主电子膨胀阀8节流后进入室外换热器7中与室外空气进行对流换热，冷媒蒸发吸热后经过四通换向阀6进入气液分离器16，液态冷媒沉积在气液分离器底部，气态冷媒回到直流变频压缩机1中进行压缩，完成单生活热水模式。
在上述系统工作过程中，存在能量的分配和热量的互补，能量分配是由主机对热水水箱和室内机末端通过合理的控制来完成，热量互补是在热水水箱和室内机末端之间进行，即当水箱中热水温度达到一定的条件时，不需要多余的热量，可以转移给空调室内机末端，满足空调负荷使用；当水箱中的水温达到设定温度时，不需要主机的热量供给，主机只给空调负荷提供热量。同样地，当空调负荷较低时，所需的能量较少，把这部分多余的热量转移给水箱，满足生活热水对热量的需求。这种在热水水箱和空调末端之间的热量转移，即热量互补，可以通过合理优化的控制来实现。
总体设计原则是：在控制器上设计一个时钟，根据时间来判定热水和空调使用的优先级。
例如，在18:00-24:00时间段，生活热水优先，即优先满足生活热水需要的热量，只有当水箱中的水获得的热量(用比焓值表示)达到一定值，如达到最大比焓值(生活热水设定温度对应的比焓值)的80％时，进行热量的转移，减小主机提供给水箱中水的热量，转移一部分热量到空调室内机；当达到最大比焓值的90％时，进一步减小供给的热量，转移更多热量到室内机；当达到最大比焓值的105％时，停止给水箱供热；总之，生活热水优先，在满足生活热水的前提下，实现生活热水和空调负荷的热量分配和互补，热量的互补由第一电磁阀3(小口径)和第二电磁阀4(大口径)的开关控制来实现。
例如，在0:00-18:00时间段，空调负荷优先，当空调室内机实际的空调负荷需求达到全部额定负荷的80％时，减小主机供给水箱的热量，优先满足室内空调负荷需求；当空调室内机实际的空调负荷需求达到全部额定负荷的90％时，进一步减小主机供给水箱的热量，优先满足室内空调负荷需求。
具体的实现过程如下：
定义生活热水最大比焓值
在生活热水设定温度下的热水焓值，称为最大比焓值。
水箱采用承压水箱，保证水箱处于装满水的状态，在水量一定的前提下，可以采用比焓值来量化生活热水需要的热量，水箱高度不超过2m，因此水压小于1MPa，查热水比焓值表，利用热水比焓值表中不同温度对应的比焓值进行拟合，得到不同水温的比焓值，拟合公式为：
H＝4.1802*tset+0.874(kJ/kg)，其中，H代表热水比焓值，tset代表水箱设定温度。
比如，水温设定55℃，计算得到的最大比焓值为230.787kJ/kg；当水箱中的水获得的热量达到最大比焓值的80％时，根据拟合公式计算水温为44.0℃，按照控制程序，当热水温度传感器检测到的水温达到44.0℃时，需要减小水箱供给的热量，此时关闭第一电磁阀3，开启第二电磁阀4；当水箱中的水获得的热量达到最大比焓值的90％时，根据拟合公式计算水温为49.5℃，按照控制程序，当热水温度传感器检测到的水温达到49.5℃时，需要进一步减小供给的热量，关闭第二电磁阀4，开启第一电磁阀3。
定义空调室内机的额定负荷
定义1匹室内机在额定工况(室外35℃干球温度和24℃湿球温度，室内27℃干球温度和19℃湿球温度)时的制冷量为2800W，所有空调室内机的总额定负荷为：
Erate＝∑室内机匹数×2800，其中Erate为总额定负荷；
实际空调制冷负荷计算式为:
Ecur-cooling＝kc*(∑Thermo-on空调室内机匹数+∑ki,j*Thermo-on空调内机数)*2800(W)；
其中，Ecur-cooling为实际空调制冷负荷，Thermo-on表示处于开机状态的，Thermo-on表示处于关机状态的，kc为制冷室外环境温度的修正系数；kc的经验拟合计算公式为：
kc＝-0.0004Tao2+0.0221Tao+0.5695
ki,j为第j个处于开机状态的空调室内机的室内环境温度修正系数：
其中，Tai,j为第j个空调室内机的室内环境温度；Te0为目标蒸发温度，比如取2℃。
实际空调制热负荷计算式为：
Ecur-heating＝kh(∑Thermo-on空调室内机匹数ej+∑ki,j*Thermo-on空调室内机匹数ej+*∑Thermo-off空调室内机匹数ej×0.15)*2800(W)；
其中，Ecur-heating为实际空调制热负荷，Thermo-on表示处于开机状态的，Thermo-on表示处于关机状态的，ej为空调室内机匹数，kh为制热室外环境温度的修正系数；经验拟合计算公式为：
kh＝-0.0232Tao+1.1846
ki,j为第j个处于开机状态的空调室内机的室内环境温度修正系数：
其中，Tai,j为第j个空调室内机的室内环境温度；Tco为目标冷凝温度，如取48℃。
具体的控制过程如下：
S1、仅生活热水模式；控制器仅收到水箱的线控器的开机指令，空调室内机待机，第一电磁阀3和第二电磁阀4开启，直流变频压缩机的输出能力按照设定的水温进行控制，不存在生活热水和空调室内机的热量转移和互补。
S2、仅空调制冷或者制热；控制器仅收到空调室内机的线控器的开机指令，水箱待机，第一电磁阀3和第二电磁阀4关闭，直流变频压缩机的输出能力按照一定的目标蒸发温度(制冷时)或一定的目标冷凝温度(制热时)进行控制。
S3、水箱对水加热且空调运行；控制器收到水箱的线控器的开机指令且收到空调室内机开机制冷或制热的指令，控制程序根据时间判定水箱对水加热优先还是空调优先。
A、如处于生活热水优先的时间段时，即在18:00-24:00时间段，系统中同时存在制热水和至少1台空调室内机运行，制热水优先；
根据拟合公式计算设定水温下的热水最大比焓值，且附图7示出了在热水升温和热水降温过程中的第一电磁阀3和第二电磁阀4的开关状态；
①热水升温过程
当实际热水比焓值小于或等于最大比焓值的85％时，第一电磁阀3和第二电磁阀4开启，直流变频压缩机输出能力按照一定的目标压力进行控制。
当实际热水比焓值大于最大比焓值的85％，且小于或等于95％时，第一电磁阀3关闭，第二电磁阀4开启，直流变频压缩机输出能力按照一定的目标压力进行控制。
当实际热水比焓值大于最大比焓值的95％，且小于或等于105％时，第一电磁阀3开启，第二电磁阀4关闭，直流变频压缩机输出能力按照一定的目标压力进行控制。
当实际热水比焓值大于最大比焓值的105％，第一电磁阀3和第二电磁阀4关闭，直流变频压缩机输出能力按照一定的目标压力进行控制。
②热水降温过程
当实际热水比焓值大于最大比焓值的100％，第一电磁阀3和第二电磁阀4关闭，直流变频压缩机输出能力按照一定的目标压力进行控制，满足地暖负荷需求。
当实际热水比焓值大于最大比焓值的90％，且小于或等于100％时，第一电磁阀3开启，第二电磁阀4关闭，直流变频压缩机输出能力按照一定的目标压力进行控制，满足生活热水和地暖负荷需求。
当实际热水比焓值大于最大比焓值的80％，且小于或等于90％时，第一电磁阀3关闭，第二电磁阀4开启，直流变频压缩机输出能力按照一定的目标压力进行控制，满足生活热水和地暖负荷需求。
当实际热水比焓值小于或等于最大比焓值的80％时，第一电磁阀3和第二电磁阀4开启，直流变频压缩机输出能力按照一定的目标压力进行控制，满足生活热水和地暖负荷需求。
B、如处于空调室内机优先的时间段时，即在0:00-18:00时间段，但不包括18:00，系统中同时存在制热水和至少1台空调室内机运行，空调室内机制冷或制热优先；
附图8示出了在空调室内机实际负荷需求升高和空调室内机实际负荷需求下降过程中的第一电磁阀3和第二电磁阀4的开关状态；
①空调室内机实际负荷需求升高过程
当空调室内机的实际负荷小于或等于额定总负荷的80％时，第一电磁阀3和第二电磁阀4开启，压缩机按照一定的目标压力进行控制。
当空调室内机的实际负荷大于额定总负荷的80％，且小于或等于90％时，第一电磁阀3关闭，第二电磁阀4开启，压缩机按照一定的目标压力进行控制。
当空调室内机的实际负荷大于额定总负荷的90％，且小于或等于100％时，第一电磁阀3开启，第二电磁阀4关闭，压缩机按照一定的目标压力进行控制。
当空调室内机的实际负荷大于额定总负荷的100％时，第一电磁阀3和第二电磁阀4关闭，压缩机按照一定的目标压力进行控制。
②空调室内机实际负荷需求下降过程
当空调室内机的实际负荷大于或等于额定总负荷的95％时，第一电磁阀3和第二电磁阀4关闭，压缩机按照一定的目标压力进行控制。
当空调室内机的实际负荷大于或等于额定总负荷的85％，且小于95％时，第一电磁阀3开启，第二电磁阀4关闭，压缩机按照一定的目标压力进行控制。
当空调室内机的实际负荷大于或等于额定总负荷的75％，且小于85％时，第一电磁阀3关闭，第二电磁阀4开启，压缩机按照一定的而目标压力进行控制。
当空调室内机的实际负荷小于额定总负荷的75％时，第一电磁阀3和第二电磁阀4开启，压缩机按照一定的目标压力进行控制。
上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统，其特征在于：包括直流变频压缩机(1)、油分离器(2)、水箱(5)、四通换向阀(6)、室外换热器(7)、气液分离器(16)和至少一个空调室内机；所述直流变频压缩机(1)的一端与油分离器(2)的第一端连接，所述水箱(5)中的换热器的一端通过第一电磁阀(3)与油分离器(2)的第二端连接，所述水箱(5)中的换热器的一端通过第二电磁阀(4)与油分离器(2)的第二端连接，所述四通换向阀(6)的第一端串联第四电磁阀(25)后与油分离器(2)的第二端连接，所述室外换热器(7)的一端与四通换向阀(6)的第四端连接，所述室外换热器(7)的另一端与主电子膨胀阀(8)连接，所述主电子膨胀阀(8)的另一端与液管截止阀(10)的一端连接，所述水箱(5)中的换热器的另一端串联单向阀(9)后与液管截止阀(10)的一端连接，所述四通换向阀(6)的第二端与气管截止阀(15)的一端连接，所述气液分离器(16)的一端与四通换向阀(6)的第三端连接，所述气液分离器(16)的另一端与直流变频压缩机(1)的另一端连接，所述油分离器(2)的第三端串联第三电磁阀(18)后与直流变频压缩机(1)的另一端连接，所述油分离器(2)的第四端串联回油毛细管(17)后与直流变频压缩机(1)的另一端连接；所述空调室内机包括第一室内电子膨胀阀(11)和第一空调换热器(13)，所述第一空调换热器(13)的一端串联第一室内电子膨胀阀(11)后与液管截止阀(10)的另一端连接，所述第一空调换热器(13)的另一端与气管截止阀(15)的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统，其特征在于：所述直流变频压缩机(1)与油分离器(2)之间的管路上安装有高压压力传感器(21)和高压开关(20)，所述水箱(5)中安装有热水温度传感器(22)，所述第一空调换热器(13)中安装有第一空调内机温度传感器(23)，所述四通换向阀(6)与气液分离器(16)之间的管路上安装有低压开关(19)。
3.根据权利要求2所述的热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统，其特征在于：所述热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统还包括第二室内电子膨胀阀(12)和第二空调换热器(14)，所述第二空调换热器(14)的一端串联第二室内电子膨胀阀(12)后与液管截止阀(10)的另一端连接，所述第二空调换热器(14)的另一端与气管截止阀(15)的另一端连接，所述第二空调换热器(14)中安装有第二空调内机温度传感器(24)。
4.一种根据权利要求1的热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统的控制方法，其特征在于，包括以下工作模式：
a、单空调室内机制冷模式；
b、空调室内机制冷和生活热水模式；
c、单空调室内机制热模式；
d、空调室内机制热和生活热水模式；
e、单生活热水模式。
5.根据权利要求4所述的热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统的控制方法，其特征在于，在单空调室内机制冷模式下，经直流变频压缩机(1)压缩后的高温高压气态冷媒经过油分离器(2)、第四电磁阀(25)、四通换向阀(6)进入室外换热器(7)中与室外空气进行对流换热，高温高压气态冷媒冷凝放热后变成中温中压的液态冷媒，中温中压的液态冷媒经过主电子膨胀阀(8)、液管截止阀(10)并经第一室内电子膨胀阀(11)和第二室内电子膨胀阀(12)节流后进入第一空调换热器(13)和第二空调换热器(14)中与室内空气进行对流换热，中温中压的液态冷媒蒸发吸热后变成低温低压的气液两相冷媒，低温低压的气液两相冷媒经气管截止阀(15)、四通换向阀(6)进入气液分离器(16)，液态冷媒沉积在气液分离器底部，气态冷媒回到直流变频压缩机(1)中进行压缩，完成单空调室内机制冷模式。
6.根据权利要求4所述的热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统的控制方法，其特征在于，在空调室内机制冷和生活热水模式下，经直流变频压缩机(1)压缩后的高温高压气态冷媒经过油分离器(2)，一部分冷媒经过第一电磁阀(3)和第二电磁阀(4)进入水箱(5)中的换热器中并对水箱(5)中的水进行加热，对水箱(5)中的水进行加热后的冷媒经过单向阀(9)到达主电子膨胀阀(8)的出口处；另一部分冷媒经过第四电磁阀(25)、四通换向阀(6)进入室外换热器(7)中与室外空气进行对流换热，冷媒冷凝放热后变成中温中压的液态冷媒，中温中压的液态冷媒经过主电子膨胀阀(9)与水箱侧的冷媒混合，混合后的冷媒经过液管截止阀(10)，并通过第一室内电子膨胀阀(11)和第二室内电子膨胀阀(12)节流后进入第一空调换热器(13)和第二空调换热器(14)中与室内空气进行对流换热，冷媒蒸发吸热后变成低温低压的气液两相冷媒，低温低压的气液两相冷媒经气管截止阀(15)、四通换向阀(6)进入气液分离器(16)，液态冷媒沉积在气液分离器底部，气态冷媒回到直流变频压缩机(1)中进行压缩，完成空调室内机制冷和生活热水模式。
7.根据权利要求4所述的热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统的控制方法，其特征在于，在单空调室内机制热模式下，经直流变频压缩机(1)压缩后的高温高压气态冷媒经过油分离器(2)、第四电磁阀(25)、四通换向阀(6)、气管截止阀(15)进入第一空调换热器(13)和第二空调换热器(14)中与室内空气进行对流换热，冷媒冷凝放热后变成中温中压的液态冷媒，中温中压的液态冷媒经过第一室内电子膨胀阀(11)和第二室内电子膨胀阀(12)后进入到液管截止阀(10)中，从液管截止阀(10)中流出的中温中压的液态冷媒经主电子膨胀阀(8)节流后进入室外换热器(7)中与室外空气进行对流换热，冷媒蒸发吸热后变成低温低压的气液两相冷媒，低温低压的气液两相冷媒经四通换向阀(6)进入气液分离器(16)，液态冷媒沉积在气液分离器底部，气态冷媒回到直流变频压缩机(1)中进行压缩，完成单空调室内机制热模式。
8.根据权利要求4所述的热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统的控制方法，其特征在于，在空调室内机制热和生活热水模式下，经直流变频压缩机(1)压缩后的高温高压气态冷媒经过油分离器(2)，一部分冷媒经过第一电磁阀(3)和第二电磁阀(4)进入水箱(5)中的换热器中并对水箱(5)中的水进行加热，对水箱(5)中的水进行加热后的冷媒经过单向阀(9)到达主电子膨胀阀(8)的入口处；另一部分冷媒经过第四电磁阀(25)、四通换向阀(6)、气管截止阀(15)后进入第一空调换热器(11)和第二空调换热器(12)中与室内空气进行对流换热，冷媒冷凝放热后变成中温中压的液态冷媒，中温中压的液态冷媒经过第一室内电子膨胀阀(11)和第二室内电子膨胀阀(12)以及液管截止阀(10)后与水箱侧的冷媒混合，混合后的冷媒经过主电子膨胀阀(8)节流后进入室外换热器(7)中与室外空气进行对流换热，冷媒蒸发吸热后变成低温低压的气液两相冷媒，低温低压的气液两相冷媒经过四通换向阀(6)进入气液分离器(16)，液态冷媒沉积在气液分离器底部，气态冷媒回到直流变频压缩机(1)中进行压缩，完成空调室内机制热和生活热水模式。
9.根据权利要求4所述的热量逐级互补的空调、热水两联供的热泵系统的控制方法，其特征在于，在单生活热水模式下，经直流变频压缩机(1)压缩后的高温高压气态冷媒经过油分离器(2)、第一电磁阀(3)和第二电磁阀(4)后进入水箱(5)中的换热器中并对水箱(5)中的水进行加热，对水箱(5)中的水进行加热后的冷媒经单向阀(9)、主电子膨胀阀(8)节流后进入室外换热器(7)中与室外空气进行对流换热，冷媒蒸发吸热后经过四通换向阀(6)进入气液分离器(16)，液态冷媒沉积在气液分离器底部，气态冷媒回到直流变频压缩机(1)中进行压缩，完成单生活热水模式。
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