CN111397209A - 级联加热系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种级联加热系统及方法；所述系统包括控制器、环境温度传感器、水温传感器、空气能热水器及复热热水器；水温传感器设置在储水箱内，环境温度传感器设置在空气能热水器上；控制器分别与环境温度传感器、水温传感器、空气能热水器、复热热水器连接；空气能热水器、复热热水器均与储水箱连接，空气能热水器还与复热热水器连接；本发明提供的级联加热系统运行状态灵活，能够满足不间断提供热水的需求；采用级联运行模式，在满足出水温度的同时降低了系统能耗，克服了空气能热水器对出水温度和环境温度的限制，提升了系统加热的能效比，在出水温度要求较高的应用场景中具有高效节能的优势。

Description

级联加热系统及方法

技术领域

本发明属于热水器技术领域，特别是涉及一种级联加热系统及方法。

背景技术

空气能热水器，是一种把空气中的低温热量吸收进来，经过氟介质气化，然后通过压缩机增压升温，再通过换热器转化来加热水温的装置，在中温出水的工作状态下，具有高效节能的特点；但当面临需要高出水温度或者是外界环境温度较低时，其制热能力及能效比值(COP)衰减严重，尤其在北方冬季取暖应用场景中，当系统末端连接的是散热片式取暖装置时，单纯使用空气能热水器无法满足加热需求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种级联加热系统及方法，用于解决现有技术中空气能热水器在遇高出水温度或外界环境温度较低时，其制热能力及能效比值衰减严重，单纯使用空气能热水器无法满足加热需求的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种级联加热系统，包括：控制器、环境温度传感器、水温传感器、空气能热水器及复热热水器；所述水温传感器设置在储水箱内，用于检测所述储水箱内的水温；所述环境温度传感器设置在所述空气能热水器上，用于检测环境温度；所述控制器分别与所述环境温度传感器、所述水温传感器、所述空气能热水器、所述复热热水器连接，在所述水温低于用户在所述控制器上设定的出水温度时，所述控制器根据所述出水温度及接收的所述环境温度控制所述空气能热水器和所述复热热水器中至少一个工作；所述空气能热水器、所述复热热水器均与所述储水箱连接，用于向所述储水箱提供热水，所述空气能热水器还与所述复热热水器连接，用于实现级联加热；当所述出水温度小于临界运行温度且所述环境温度大于环境预设温度时，仅所述空气能热水器工作；当所述环境温度小于所述环境预设温度时，仅所述复热热水器工作；当所述出水温度大于所述临界运行温度且所述环境温度大于所述环境预设温度时，所述空气能热水器与所述复热热水器级联工作。

于本发明的一实施例中，所述临界运行温度为所述空气能热水器运行效率的临界点，由所述控制器根据所述空气能热水器的性能参数计算得到；所述环境预设温度为所述空气能热水器工作环境温度的临界点。

于本发明的一实施例中，所述空气能热水器包括第一进水口和第一出水口，所述第一进水口连接有第一进水管，所述第一出水口连接有第一出水管；所述复热热水器包括第二进水口和第二出水口，所述第二进水口连接有第二进水管，所述第二出水口连接有第二出水管；所述第一进水管远离所述第一进水口的一端与第一控制阀连接；所述第一出水管远离所述第一出水口的一端与第二控制阀的第三接口连接；所述第二控制阀的第二接口通过管道与第三控制阀的第二接口连接，所述第二控制阀的第一接口通过管道与第四控制阀的第二接口连接；所述第三控制阀的第一接口通过管道与所述第一控制阀连接，所述第三控制阀的第三接口与所述第二进水管远离所述第二进水口的一端连接；所述第二出水管远离所述第二出水口的一端与所述第四控制阀的第三接口连接；所述第四控制阀的第一接口通过第三进水管与所述储水箱的进水口连接；所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述第三控制阀及所述第四控制阀均与所述控制器连接；仅所述空气能热水器工作时，在所述控制器的控制下，使所述第二控制阀的第一接口、第三接口及所述第四控制阀的第一接口、第二接口均打开；水流加热路径为：经所述第一控制阀进入所述空气能热水器，然后依次经所述第二控制阀和所述第四控制阀进入所述储水箱；仅所述复热热水器工作时，在所述控制器的控制下，使所述第三控制阀的第一接口、第三接口及所述第四控制阀的第一接口、第三接口均打开；水流加热路径为：依次经所述第一控制阀和所述第三控制阀进入所述复热热水器，最后经由所述第四控制阀进入所述储水箱；所述空气能热水器与所述复热热水器级联工作时，在所述控制器的控制下，使所述第二控制阀的第二接口和第三接口、所述第三控制阀的第二接口和第三接口及所述第四控制阀的第一接口和第三接口均打开；水流加热路径为：经所述第一控制阀进入所述空气能热水器，然后依次经过所述第二控制阀和所述第三控制阀进入所述复热热水器，最后经由所述第四控制阀进入所述储水箱。

于本发明的一实施例中，还包括供水系统；所述供水系统分别与所述控制器、所述空气能热水器及所述复热热水器连接，用于在所述控制器控制下向所述空气能热水器或所述复热热水器供水。

于本发明的一实施例中，还包括除垢装置；所述除垢装置分别与所述控制器、所述供水系统连接，用于在所述控制器控制下去除所述供水系统向所述空气能热水器或所述复热热水器提供的水中的杂质。

于本发明的一实施例中，所述储水箱内设置有水位计，所述水位计与所述控制器连接，用于检测所述储水箱内的水位；当所述水位小于低水位预设值时，所述控制器控制所述供水系统向所述空气能热水器或所述复热热水器供水；当所述水位大于高水位预设值时，所述控制器控制所述储水箱向所述空气能热水器或所述复热热水器供水；当所述水位介于所述低水位预设值与所述高水位预设值之间，且该级联加热系统处于上水过程中时，由所述供水系统向所述空气能热水器或所述复热热水器供水；当所述水位介于低水位预设值与高水位预设值之间，且该级联加热系统处于用户使用过程中时，由所述储水箱向所述空气能热水器或所述复热热水器供水。

于本发明的一实施例中，当所述控制器控制所述储水箱向所述空气能热水器或所述复热热水器供水时，所述级联加热系统还包括：循环出水管和水泵；所述循环出水管一端与所述储水箱的循环出水口连接，所述循环出水管的另一端与所述水泵的进水口连接，所述水泵的出水口通过水泵出水管分别与所述空气能热水器和所述复热热水器连接；所述水泵还与所述控制器连接，用于在所述控制器控制下工作，以实现所述储水箱向所述空气能热水器或所述复热热水器供水。

于本发明的一实施例中，所述复热热水器采用燃气热水器或电热水器。

于本发明的一实施例中，当所述复热热水器采用燃气热水器时，所述级联加热系统还包括：高温烟气进气管和烟气控制阀；所述烟气控制阀采用三通阀，所述烟气控制阀的第一接口与所述高温烟气进气管的一端连接，所述烟气控制阀的第二接口通过第一烟气排放管与大气连接，所述烟气控制阀的第三接口通过高温烟气出气管与所述燃气热水器的高温烟气出气口连接；所述高温烟气进气管的另一端与所述空气能热水器的高温烟气进气口连接，所述高温烟气进气管内的高温烟气在所述空气能热水器的内部，经所述空气能热水器内冷媒系统的蒸发器，与所述蒸发器内的冷媒进行热交换，最后经第二烟气排放管排入大气中；所述烟气控制阀与所述控制器连接。

本发明提供一种采用上述的级联加热系统实现的级联加热方法，包括以下步骤：控制器获取环境温度和储水箱内的水温；在所述水温低于用户在所述控制器上设定的出水温度时，所述控制器根据所述出水温度和所述环境温度，控制空气能热水器和复热热水器中至少一个工作，以实现向所述储水箱内提供热水；当所述出水温度小于临界运行温度且所述环境温度大于环境预设温度时，所述控制器仅控制所述空气能热水器工作；当所述环境温度小于所述环境预设温度时，所述控制器仅控制所述复热热水器工作；当所述出水温度大于所述临界运行温度且所述环境温度大于所述环境预设温度时，所述控制器控制所述空气能热水器与所述复热热水器级联工作。

如上所述，本发明所述的级联加热系统及方法，具有以下有益效果：

(1)该级联加热系统运行状态灵活，在其中任一个热水器故障或需要维护的情况下，仍能保证系统正常运行，满足了不间断提供热水的需求；

(2)采用级联运行模式，在满足出水温度的同时降低了系统能耗，克服了空气能热水器对出水温度的限制，提升了系统加热的能效比，在出水温度要求较高的应用场景中具有高效节能的优势；

(3)可实现回收利用燃气热水器的高温废气，提高系统换热效率的同时，降低了环境温度对空气能热水器工作条件的限制，提升了系统的工作稳定性。

附图说明

图1显示为本发明的级联加热系统于一实施例中的结构示意图。

图2显示为本发明的级联加热系统于一实施例中的原理框图。

图3显示为本发明的级联加热方法于一实施例中的流程图。

元件标号说明

1 控制器

2 环境温度传感器

3 水温传感器

4 空气能热水器

5 复热热水器

6 储水箱

7 故障报警装置

8 第一控制阀

9 第二控制阀

10 第三控制阀

11 第四控制阀

12 供水系统

13 除垢装置

14 水位计

15 水泵

16 烟气控制阀

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明的级联加热系统及方法用于解决现有技术中空气能热水器在遇高出水温度或外界环境温度较低时，其制热能力及能效比值衰减严重，单纯使用空气能热水器无法满足加热需求的问题。以下将详细阐述本发明的一种级联加热系统及方法的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的一种级联加热系统及方法。

参阅图1至图3。本实施例提供的级联加热系统及方法，该级联加热系统运行状态灵活，在其中任一个热水器故障或需要维护的情况下，仍能保证系统正常运行，满足了不间断提供热水的需求；采用级联运行模式，在满足出水温度的同时降低了系统能耗，克服了空气能热水器对出水温度的限制，提升了系统加热的能效比，在出水温度要求较高的应用场景中具有高效节能的优势；可实现回收利用燃气热水器的高温废气，提高系统换热效率的同时，降低了环境温度对空气能热水器工作条件的限制，提升了系统的工作稳定性。

如图1和图2所示，于一实施例中，本发明的级联加热系统包括控制器1、环境温度传感器2、水温传感器3、空气能热水器4及复热热水器5。

其中，所述水温传感器3设置在储水箱6内，用于检测所述储水箱6内的水温。

所述环境温度传感器2设置在所述空气能热水器4上，用于检测环境温度。

所述控制器1通过无线通讯分别与所述环境温度传感器2、所述水温传感器3、所述空气能热水器4、所述复热热水器5连接，在所述水温低于用户在所述控制器1上设定的出水温度时，所述控制器1根据所述出水温度及接收的所述环境温度控制所述空气能热水器4和所述复热热水器5中至少一个工作。

具体地，在水温传感器3检测到储水箱6内的水温低于用户在控制器1上设定的出水温度时，控制器1根据出水温度和接收到的环境温度传感器2检测并发送来的环境温度控制空气能热水器4和复热热水器5中至少一个工作。

进一步地，所述控制器1具有操作面板，所述操作面板用于设置预设参数。

具体地，用户在操作面板上进行预设参数的预先设置；需要说明的是，所述预设参数包括但不限于所述出水温度。

进一步地，该级联加热系统还包括故障报警装置7，所述故障报警装置7与控制器1连接，控制器1通过接收环境温度传感器2、水温传感器3、空气能热水器4及复热热水器5发送来的故障信号，控制故障报警装置7发出报警信号，以提醒用户及时进行故障维修。

所述空气能热水器4、所述复热热水器5均与所述储水箱6连接，用于向所述储水箱6提供热水。

需要说明的是，储水箱6用于存储热水，具有一定的保温效果，可减少热水中热量的损失。

所述空气能热水器4还与所述复热热水器5连接，用于实现级联加热。

需要说明的是，空气能热水器4与复热热水器5级联工作，在满足出水温度的同时降低了该级联加热系统的能耗，克服了单纯使用空气能热水器4对出水温度的限制，提升了系统加热的能效比，在出水温度要求较高的应用场景中具有高效节能的优势。

该级联加热系统的工作原理为：

控制器1根据出水温度及接收到的环境温度传感器2检测的环境温度控制空气能热水器4工作或复热热水器5工作，亦或空气能热水器4与复热热水器5一起工作，以实现向储水箱6内提供热水，最终实现储水箱6向用户输出热水，供给用户使用。

进一步地，该控制器1还具有智能计算功能，通过结合空气能热水器4和复热热水器5运行效率曲线，在满足温度设定的同时，自动判断出能效最高的运行方式，从而达到降低能耗的效果。

该级联加热系统在实际应用场景中，常采用如下三种工作模式，分别为：

(1)当控制器1检测到所述出水温度小于临界运行温度且所述环境温度大于环境预设温度时，控制器1仅控制所述空气能热水器4工作。

需要说明的是，当复热热水器5出现故障、需要维护或用户预先设定了“仅空气能热水器工作”时，控制器1也仅只控制空气能热水器4工作。

(2)当控制器1检测到所述环境温度小于所述环境预设温度时，控制器1仅控制所述复热热水器5工作。

需要说明的是，当空气能热水器4出现故障、需要维护或用户预先设定了“仅复热热水器工作”时，控制器1也仅只控制复热热水器5工作。

(3)当控制器1检测到所述出水温度大于所述临界运行温度且所述环境温度大于所述环境预设温度时，控制器1控制所述空气能热水器4与所述复热热水器5级联工作。

需要说明的是，当空气能热水器4和复热热水器5均无故障且用户预先设定了“空气能热水器与复热热水器级联工作”时，控制器1控制空气能热水器4与复热热水器5级联工作。

于一实施例中，所述临界运行温度为空气能热水器4运行效率的临界点，由控制器1根据空气能热水器4的性能参数计算得到；所述环境预设温度为空气能热水器4工作环境温度的临界点。

需要说明的是，当出水温度高于临界运行温度时，空气能热水器4运行效率降低，能耗增大；所述环境预设温度是用户通过操作面板预先在控制器1上设定好的；当环境温度低于环境预设温度时，空气能热水器4运行效率低，易出现故障。

优选地，临界运行温度为50℃；环境预设温度为-15℃。

具体地，当控制器1接收到环境温度传感器2检测并发送来的环境温度后，控制器1通过将所述出水温度与所述临界运行温度进行比较，将所述环境温度与所述环境预设温度进行比较，并最终根据比较结果，控制空气能热水器4和复热热水器5中至少一个工作。

需要说明的是，用户可在操作面板上设定该级联加热系统的工作模式：“仅空气能热水器工作”、“仅复热热水器工作”和“空气能热水器与复热热水器级联工作”。

于一实施例中，所述空气能热水器4包括第一进水口和第一出水口，所述第一进水口连接有第一进水管，所述第一出水口连接有第一出水管；所述复热热水器5包括第二进水口和第二出水口，所述第二进水口连接有第二进水管，所述第二出水口连接有第二出水管。

所述第一进水管远离所述第一进水口的一端与第一控制阀8连接，所述第一出水管远离所述第一出水口的一端与第二控制阀9的第三接口③连接，所述第二控制阀9的第一接口①通过管道与第四控制阀11的第二接口②连接，所述第四控制阀11的第一接口①通过第三进水管与所述储水箱6的进水口连接；用于将空气能热水器4与储水箱6直接连通，形成空气能热水器4与储水箱6的循环系统。

所述第三控制阀10的第一接口①通过管道与所述第一控制阀8连接，所述第三控制阀10的第三接口③与所述第二进水管远离所述第二进水口的一端连接，所述第二出水管远离所述第二出水口的一端与所述第四控制阀11的第三接口③连接，所述第四控制阀11的第一接口①通过第三进水管与所述储水箱6的进水口连接；用于将复热热水器5与储水箱6直接连通，形成复热热水器5与储水箱6的循环系统。

所述第一进水管远离所述第一进水口的一端与第一控制阀8连接，所述第一出水管远离所述第一出水口的一端与第二控制阀9的第三接口③连接，所述第二控制阀9的第二接口②通过管道与第三控制阀10的第二接口②连接，所述第三控制阀10的第三接口③与所述第二进水管远离所述第二进水口的一端连接，所述第二出水管远离所述第二出水口的一端与所述第四控制阀11的第三接口③连接，所述第四控制阀11的第一接口①通过第三进水管与所述储水箱6的进水口连接；形成储水箱6与空气能热水器4和复热热水器5的级联循环系统。

所述第一控制阀8、所述第二控制阀9、所述第三控制阀10及所述第四控制阀11均与所述控制器1连接。

具体地，控制器1通过无线通讯分别与第一控制阀8、第二控制阀9、第三控制阀10及第四控制阀11连接，用于控制第一控制阀8、第二控制阀9、第三控制阀10及第四控制阀11的开关。

进一步地，控制器1还用于接收第一控制阀8、第二控制阀9、第三控制阀10及第四控制阀11的状态反馈和故障信号，并通过故障报警装置7发出报警信号，以提醒用户及时进行故障维修。

仅所述空气能热水器4工作时：在所述控制器1的控制下，使所述第二控制阀9的第一接口①、第三接口③及所述第四控制阀11的第一接口①、第二接口②均打开；水流加热路径为：经所述第一控制阀8进入所述空气能热水器4，然后依次经所述第二控制阀9和所述第四控制阀11进入所述储水箱6。

仅所述复热热水器5工作时：在所述控制器1的控制下，使所述第三控制阀10的第一接口①、第三接口③及所述第四控制阀11的第一接口①、第三接口③均打开；水流加热路径为：依次经所述第一控制阀8和所述第三控制阀10进入所述复热热水器5，最后经由所述第四控制阀11进入所述储水箱6。

所述空气能热水器4与所述复热热水器5级联工作时：在所述控制器1的控制下，使所述第二控制阀9的第二接口②和第三接口③、所述第三控制阀10的第二接口②和第三接口③及所述第四控制阀11的第一接口①和第三接口③均打开；水流加热路径为：经所述第一控制阀8进入所述空气能热水器4，然后依次经过所述第二控制阀9和所述第三控制阀10进入所述复热热水器5，最后经由所述第四控制阀11进入所述储水箱6。

于一实施例中，还包括供水系统12；所述供水系统12分别与所述控制器1、所述空气能热水器4及所述复热热水器5连接，用于在所述控制器1控制下向所述空气能热水器4或所述复热热水器5供水。

进一步地，该供水系统12通常为自来水系统。

于一实施例中，还包括除垢装置13；所述除垢装置13分别与所述控制器1、所述供水系统12连接，用于在所述控制器1控制下去除所述供水系统12向所述空气能热水器4或所述复热热水器5提供的水中的杂质。

具体地，除垢装置13与控制器1连接，在控制器1的控制下，对供水系统12向空气能热水器4或复热热水器5提供的水进行去除杂质的操作，可有效减少水中的水垢，保证系统中各阀门正常运行，延长了阀门的使用寿命，减少系统故障，增强系统可靠性。

进一步地，控制器1还用于接收所述除垢装置13的状态信号。

于一实施例中，所述储水箱6内设置有水位计14，所述水位计14与所述控制器1连接，用于检测所述储水箱6内的水位。

具体地，水位计14通过无线通讯与控制器1连接，控制器1通过接收水位计14检测并发送来的水位，控制供水系统12或储水箱6向空气能热水器4和复热热水器5供水。

进一步地，控制器1还用于接收水位计14的故障信号，并通过故障报警装置7发出报警信号，以提醒用户及时进行故障维修。

需要说明的是，供水系统12或储水箱6是向空气能热水器4供水，还是向复热热水器供水，取决于该级联加热系统处于何种工作模式：当仅空气能热水器4工作时，即供水系统12或储水箱6向空气能热水器4供水；当仅复热热水器5工作时，即供水系统12或储水箱6向复热热水器5供水；当空气能热水器4与复热热水器5级联工作时，供水系统12或储水箱6仍只向空气能热水器4供水；而是供水系统12还是储水箱6向空气能热水器4或复热热水器5供水取决于水位计14检测到的水位(如图2所示，图2中的箭头指明了水流流向)。

具体地，用户通过操作面板预先在控制器1上设置好对应储水箱6内水位的高水位预设值和低水位预设值。

需要说明的是，高水位预设值和低水位预设值具体设置为多少，与储水箱6的容量、用户的用水需求等有关，其不作为限制本发明的条件，所以在此也不明确限定。

当所述水位小于低水位预设值时，表明储水箱6内水位不足，此时，需要控制器1控制供水系统12向所述空气能热水器4或所述复热热水器5供水。

当所述水位大于高水位预设值时，表明储水箱6内水位充足，此时，所述控制器1控制所述储水箱6向所述空气能热水器4或所述复热热水器5供水即可(供水系统12不需要工作)，实现了该级联加热系统内部的水循环。

需要说明的是，水位不足和水位充足均表示一个相对的结果，不足的情况下，只是说明储水箱6内的水不足以再供给空气能热水器4或复热热水器5了，需要供水系统12为该级联加热系统提供水；充足的情况，也只是说明储水箱6内的水满足用户当前需求，不需要依赖供水系统12提供水，仅在该级联加热系统内部进行水循环加热即可。

当所述水位介于低水位预设值与高水位预设值之间，且该级联加热系统处于上水过程中时，由供水系统12向空气能热水器4或复热热水器5供水；当所述水位介于低水位预设值与高水位预设值之间，且该级联加热系统处于用户使用过程中时，由储水箱6向空气能热水器4或复热热水器5供水。

具体地，起初，储水箱6处于空箱状态，此时测得的水位必然低于低水位预设值，此时通过供水系统12开始向空气能热水器4或复热热水器5内上水，直至供水系统12向空气能热水器4或复热热水器5内上的水能够使储水箱6内的水位到达高水位预设值，上水过程结束，供水系统12停止工作，在此过程中，供水系统12是一直处于工作状态的；后续用户开始使用储水箱6内经空气能热水器4或复热热水器5加热后的热水，储水箱6内的水位开始不断下降，在此过程中，是由储水箱6向空气能热水器4或复热热水器5供水，直至储水箱6内的水位低于低水位预设值后，供水系统12重新开始工作执行上水操作。

于一实施例中，高水位预设值等于储水箱6内水满箱时的水位。

于一实施例中，当所述控制器1控制所述储水箱6向所述空气能热水器4或所述复热热水器5供水时，所述级联加热系统还包括：循环出水管和水泵15；所述循环出水管一端与所述储水箱6的循环出水口连接，所述循环出水管的另一端与所述水泵15的进水口连接，所述水泵15的出水口通过水泵出水管分别与所述空气能热水器4和所述复热热水器5连接。

具体地，第一控制阀8采用四通阀；第一控制阀8的第一接口①与水泵出水管远离水泵15的出水口的一端连接，第一控制阀8的第二接口②与供水系统12连接，第一控制阀8的第三接口③与第一进水管远离第一进水口的一端连接，第一控制阀8的第四接口④通过管道与第三控制阀的第一接口①连接。

所述水泵15还与所述控制器1连接，用于在所述控制器1控制下工作，以实现所述储水箱6向所述空气能热水器4或所述复热热水器5供水。

具体地，通过控制器1控制水泵15工作，实现将储水箱6内的水通过循环出水管供给空气能热水器4或复热热水器5，经空气能热水器4和/或复热热水器5加热后再返回储水箱6内，即实现了对储水箱6内水循环加热的功能。

进一步地，控制器1还用于接收水泵15的状态反馈和故障信号，并通过故障报警装置7发出报警信号，以提醒用户及时进行故障维修。

于一实施例中，所述复热热水器5采用燃气热水器或电热水器。

需要说明的是，燃气热水器是指以燃气作为燃料，通过燃烧将热量传递到流经热交换器的低温水中，以达到制备热水的目的，该设备加热速率快，出水温度高，但使用过程中会排放燃气燃烧后的高温气体，且相对于空气能热水器，能效比低；电热水器是指以电作为能源进行加热的热水器，具有寿命长、高效节能、安全环保等优点，不足之处是使用前需预热，还不能连续使用超出该电热水器容量的水量，适合在低电价地区使用；于本发明中，可采用燃气热水器或电热水器与空气能热水器级联使用，实现级联加热功能。

于一实施例中，当所述复热热水器5采用燃气热水器时，所述级联加热系统还包括：高温烟气进气管和烟气控制阀16。

所述烟气控制阀16采用三通阀，所述烟气控制阀16的第一接口①与所述高温烟气进气管的一端连接，所述烟气控制阀16的第二接口②通过第一烟气排放管与大气连接，所述烟气控制阀16的第三接口③通过高温烟气出气管与所述燃气热水器的高温烟气出气口连接；所述高温烟气进气管的另一端与所述空气能热水器4的高温烟气进气口连接，所述高温烟气进气管内的高温烟气在所述空气能热水器4的内部，经所述空气能热水器4内冷媒系统的蒸发器，与所述蒸发器内的冷媒进行热交换，最后经第二烟气排放管排入大气中，在环境温度较低的情况下，提高冷媒的换热效率，进而提升空气能热水器4的运行效率。

所述烟气控制阀16通过无线通讯与所述控制器1连接，用于在控制器1的控制下开关。

需要说明的是，控制器1还用于接收烟气控制阀16的状态反馈和故障信号，并通过故障报警装置7发出报警信号，以提醒用户及时进行故障维修。

进一步地，控制器1接收环境温度传感器2、水温传感器3、空气能热水器4、复热热水器5、第一控制阀8、第二控制阀9、第三控制阀10、第四控制阀11、水位计14、水泵15及烟气控制阀16的故障信号，并通过故障报警装置发出报警信号；于一实施例中，还可将对应每一结构的具体的报警信息显示在控制器1上，便于用户快速确定具体是哪一结构出现故障，减少用户查找故障的时间，提高维修效率。

如图3所示，于一实施例中，本发明的采用上述的级联加热系统实现的级联加热方法，包括以下步骤：

步骤S1、控制器获取环境温度和储水箱内的水温。

步骤S2、在所述水温低于用户在所述控制器上设定的出水温度时，所述控制器根据所述出水温度和所述环境温度，控制空气能热水器和复热热水器中至少一个工作，以实现向所述储水箱内提供热水。

当所述出水温度小于临界运行温度且所述环境温度大于环境预设温度时，所述控制器仅控制所述空气能热水器工作；当所述环境温度小于所述环境预设温度时，所述控制器仅控制所述复热热水器工作；当所述出水温度大于所述临界运行温度且所述环境温度大于所述环境预设温度时，所述控制器控制所述空气能热水器与所述复热热水器级联工作。

需要说明的是，该级联加热方法的工作原理与上述级联加热系统的工作原理相同，在此不再赘述。

综上所述，本发明的级联加热系统及方法该级联加热系统运行状态灵活，在其中任一个热水器故障或需要维护的情况下，仍能保证系统正常运行，满足了不间断提供热水的需求；采用级联运行模式，在满足出水温度的同时降低了系统能耗，克服了空气能热水器对出水温度的限制，提升了系统加热的能效比，在出水温度要求较高的应用场景中具有高效节能的优势；可实现回收利用燃气热水器的高温废气，提高系统换热效率的同时，降低了环境温度对空气能热水器工作条件的限制，提升了系统的工作稳定性；所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种级联加热系统，其特征在于，包括：控制器、环境温度传感器、水温传感器、空气能热水器及复热热水器；

所述水温传感器设置在储水箱内，用于检测所述储水箱内的水温；所述环境温度传感器设置在所述空气能热水器上，用于检测环境温度；所述控制器分别与所述环境温度传感器、所述水温传感器、所述空气能热水器、所述复热热水器连接，在所述水温低于用户在所述控制器上设定的出水温度时，所述控制器根据所述出水温度及接收的所述环境温度控制所述空气能热水器和所述复热热水器中至少一个工作；所述空气能热水器、所述复热热水器均与所述储水箱连接，用于向所述储水箱提供热水，所述空气能热水器还与所述复热热水器连接，用于实现级联加热；

当所述出水温度小于临界运行温度且所述环境温度大于环境预设温度时，仅所述空气能热水器工作；

当所述环境温度小于所述环境预设温度时，仅所述复热热水器工作；

当所述出水温度大于所述临界运行温度且所述环境温度大于所述环境预设温度时，所述空气能热水器与所述复热热水器级联工作。

2.根据权利要求1所述的级联加热系统，其特征在于，所述临界运行温度为所述空气能热水器运行效率的临界点，由所述控制器根据所述空气能热水器的性能参数计算得到；所述环境预设温度为所述空气能热水器工作环境温度的临界点。

3.根据权利要求1所述的级联加热系统，其特征在于，所述空气能热水器包括第一进水口和第一出水口，所述第一进水口连接有第一进水管，所述第一出水口连接有第一出水管；所述复热热水器包括第二进水口和第二出水口，所述第二进水口连接有第二进水管，所述第二出水口连接有第二出水管；

所述第一进水管远离所述第一进水口的一端与第一控制阀连接；所述第一出水管远离所述第一出水口的一端与第二控制阀的第三接口连接；所述第二控制阀的第二接口通过管道与第三控制阀的第二接口连接，所述第二控制阀的第一接口通过管道与第四控制阀的第二接口连接；所述第三控制阀的第一接口通过管道与所述第一控制阀连接，所述第三控制阀的第三接口与所述第二进水管远离所述第二进水口的一端连接；所述第二出水管远离所述第二出水口的一端与所述第四控制阀的第三接口连接；所述第四控制阀的第一接口通过第三进水管与所述储水箱的进水口连接；所述第一控制阀、所述第二控制阀、所述第三控制阀及所述第四控制阀均与所述控制器连接；

仅所述空气能热水器工作时，在所述控制器的控制下，使所述第二控制阀的第一接口、第三接口及所述第四控制阀的第一接口、第二接口均打开；水流加热路径为：经所述第一控制阀进入所述空气能热水器，然后依次经所述第二控制阀和所述第四控制阀进入所述储水箱；

仅所述复热热水器工作时，在所述控制器的控制下，使所述第三控制阀的第一接口、第三接口及所述第四控制阀的第一接口、第三接口均打开；水流加热路径为：依次经所述第一控制阀和所述第三控制阀进入所述复热热水器，最后经由所述第四控制阀进入所述储水箱；

所述空气能热水器与所述复热热水器级联工作时，在所述控制器的控制下，使所述第二控制阀的第二接口和第三接口、所述第三控制阀的第二接口和第三接口及所述第四控制阀的第一接口和第三接口均打开；水流加热路径为：经所述第一控制阀进入所述空气能热水器，然后依次经过所述第二控制阀和所述第三控制阀进入所述复热热水器，最后经由所述第四控制阀进入所述储水箱。

4.根据权利要求1所述的级联加热系统，其特征在于，还包括供水系统；所述供水系统分别与所述控制器、所述空气能热水器及所述复热热水器连接，用于在所述控制器控制下向所述空气能热水器或所述复热热水器供水。

5.根据权利要求4所述的级联加热系统，其特征在于，还包括除垢装置；所述除垢装置分别与所述控制器、所述供水系统连接，用于在所述控制器控制下去除所述供水系统向所述空气能热水器或所述复热热水器提供的水中的杂质。

6.根据权利要求4所述的级联加热系统，其特征在于，所述储水箱内设置有水位计，所述水位计与所述控制器连接，用于检测所述储水箱内的水位；

当所述水位小于低水位预设值时，所述控制器控制所述供水系统向所述空气能热水器或所述复热热水器供水；

当所述水位大于高水位预设值时，所述控制器控制所述储水箱向所述空气能热水器或所述复热热水器供水；

当所述水位介于所述低水位预设值与所述高水位预设值之间，且该级联加热系统处于上水过程中时，由所述供水系统向所述空气能热水器或所述复热热水器供水；

当所述水位介于低水位预设值与高水位预设值之间，且该级联加热系统处于用户使用过程中时，由所述储水箱向所述空气能热水器或所述复热热水器供水。

7.根据权利要求6所述的级联加热系统，其特征在于，当所述控制器控制所述储水箱向所述空气能热水器或所述复热热水器供水时，所述级联加热系统还包括：循环出水管和水泵；所述循环出水管一端与所述储水箱的循环出水口连接，所述循环出水管的另一端与所述水泵的进水口连接，所述水泵的出水口通过水泵出水管分别与所述空气能热水器和所述复热热水器连接；所述水泵还与所述控制器连接，用于在所述控制器控制下工作，以实现所述储水箱向所述空气能热水器或所述复热热水器供水。

8.根据权利要求1所述的级联加热系统，其特征在于，所述复热热水器采用燃气热水器或电热水器。

9.根据权利要求8所述的级联加热系统，其特征在于，当所述复热热水器采用燃气热水器时，所述级联加热系统还包括：高温烟气进气管和烟气控制阀；

所述烟气控制阀采用三通阀，所述烟气控制阀的第一接口与所述高温烟气进气管的一端连接，所述烟气控制阀的第二接口通过第一烟气排放管与大气连接，所述烟气控制阀的第三接口通过高温烟气出气管与所述燃气热水器的高温烟气出气口连接；所述高温烟气进气管的另一端与所述空气能热水器的高温烟气进气口连接，所述高温烟气进气管内的高温烟气在所述空气能热水器的内部，经所述空气能热水器内冷媒系统的蒸发器，与所述蒸发器内的冷媒进行热交换，最后经第二烟气排放管排入大气中；所述烟气控制阀与所述控制器连接。

10.一种采用权利要求1至9中任一所述的级联加热系统实现的级联加热方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制器获取环境温度和储水箱内的水温；

在所述水温低于用户在所述控制器上设定的出水温度时，所述控制器根据所述出水温度和所述环境温度，控制空气能热水器和复热热水器中至少一个工作，以实现向所述储水箱内提供热水；

当所述出水温度小于临界运行温度且所述环境温度大于环境预设温度时，所述控制器仅控制所述空气能热水器工作；当所述环境温度小于所述环境预设温度时，所述控制器仅控制所述复热热水器工作；当所述出水温度大于所述临界运行温度且所述环境温度大于所述环境预设温度时，所述控制器控制所述空气能热水器与所述复热热水器级联工作。

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