本发明涉及热水器领域。
背景技术：
太阳能热水机组由于节能环保，使用已经越来约广泛，特别是公共环境下使用(如学校)，但是太阳能热水器的缺点是冬季利用率低，产水量小。单纯的太阳能热水工程为了满足冬天使用往往集热板块布置数量多，投资大，防冻要求高。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是实现一种实现太阳能、空气源分立和联合使用的热水器，保证任何季节热水机组的可靠使用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种分季节切换式热水机组，热水机组包括太阳能热水机组，所述太阳能热水机组的太阳能集热器设有真空集热管，所述真空集热管将阳光辐射的能量转换成为热量传递到集热器金属流道流动的水中，所述太阳能集热器内的热水由循环水泵加压后流入水箱内，所述热水机组设有空气能热泵机组，所述空气能热泵机组的进水管和出水管分别连接水箱。
所述热水机组设有辅助加热机组，所述辅助加热机组的进水管和出水管分别连接水箱。
所述太阳能集热器采用全玻璃真空管集热器阵列组合构成的强制集热循环装置，所述水箱的注水口依次通过单向阀、补水电磁阀和过滤器连接冷水进水，所述太阳能集热器的进水管路通过定温补水电磁阀连接自来水源管。
所述热水机组设有控制器，所述水箱内设有温度传感器和水位传感器，所述温度传感器和水位传感器输出信号至控制器，控制器设有显控装置，所述控制器输出参数信号至显控装置，所述显控装置输入用户操作指令至控制器，所述控制器输出驱动信号至循环水泵、定温补水电磁阀、补水电磁阀、空气能热泵机组和辅助加热机组。
基于所述的热水机组包括太阳能热水机组的控制方法：
1)定温补水控制方法：当真空集热管内热水温度达到设定值温度时，定温补水电磁阀开启，自来水经太阳能集热器加热后流入水箱，当真空集热管内热水温度到达下限时定温补水电磁阀关闭；当真空集热管内热水受太阳辐射升温加热温度再次达到设定值温度时，定温补水电磁阀再次开启，重复循环直至水箱水位达到上限水位值时系统转入到温差循环控制方法；
2)温差循环控制方法：当水箱水位达到上限水位值且集热器温度t1大于储热水箱温度t2时，启动循环水泵运行抽取水箱热水压入集热器循环加热后再流回储热水箱；当储热水箱温度t2小于集热器温度t1时，循环水泵停止，当储热水箱水位降至设定水位时，控制器自动切换到定温补水控制方法；
3)强制补水控制方法：当水位达到或低于水位下限时强制打开补水电磁阀d，补水到水位下限的上一档后停止，若此时阳光辐射强度充足，符合定温补水条件则自动进入定温补水控制方法；
4)防冻循环控制方法：当集热器温度降至4℃以下时,控制器自动启动循环水泵进行系统防冻处理，当集热器温度升至8℃以下时，循环水泵停止；
5)管路循环控制方法：当水箱温度高于所设定温度，管道温度低于所设定温度下限时，自动启动循环水泵，直到管道温度达到所设定的温度上限时关闭循环水泵。
6)定时加热方法：当实际时间在所设定时间段内而水箱温度低于设定的温度时，自动启动空气能热泵机组，待储热水箱温度升到设定温度时自动停止空气能热泵机组辅助加热；
7)辅助加热方法：当空气能热泵机组启动后设定时间内，水箱温度低于设定的温度时，自动启动辅助加热机组，待储热水箱温度升到设定温度时自动停止辅助加热机组辅助加热。
本发明是一种实现太阳能、空气源分立和联合使用的热水机组，联合使用时能效比大于单纯空气源能效比，可以方便、可靠，在运行中避免太阳能冬季低温热水浪费现象。
附图说明
下面对本发明说明书中附图表达的内容作简要说明：
图1为分季节切换式热水机组结构原理框图。
具体实施方式
本太阳能集中热水系统以太阳辐射能作为能源，可将通过光的辐照产生的热能传递到储热水箱中，加热储热水箱中的水制取生活热水。淮南地区太阳能资源属三类地区,年均日照曝辐总量为4200-5400mj/m2。根据太阳能热水系统设计原则和现场条件等原因,本太阳能集中热水系统采用全玻璃真空管集热器阵列组合强制集热循环，热水系统集热非承压运行，真空集热管在有太阳光辐射的条件下不断收集阳光辐射的能量转换成为热量不断的传递到集热器金属流道流动的水中，被加热的水由集热循环泵加压后流入储热保温水箱内，集热循环泵不断的抽取储热水箱的水送入集热器流道加热后再流回水箱，不断提升储热水箱水温。空气源热泵热水系统作为第二热水设备起到补充热水使用量和提升热水温度的作用。同时在集热水箱内设有电辅助加热器作为辅助加热装置必要时制取洗浴热水来满足用水需求，为了最大限度利用太阳能量，减少常规能源消耗,本热水系统的辅助加热装置在有太阳辐照的时段内受控制系统控制不进行辅助加热。
根据用户现场条件及用户要求恒温热水输出，本热水系统另设置1台24吨集热储热保温水箱，该水箱为方形保温水箱，该水箱设置在浴室西边地面上(需要在地面采用水泥混凝土制作承重基础)，浴室楼上原来的热水箱还作为恒温水箱使用，洗浴供热水还采用原来的供热水设备输出至各洗浴点。
根据用户现场条件，在阴、雨、雾、雪天气太阳能资源不足的情况下，采用3套10匹空气能热水机组作为春、夏、秋季辅助加热的设备制取生活热水来满足学生洗澡用水需求。冬季气温特别低时在集热水箱内设有的工程类电辅助加热器作为辅助加热装置制取生活热水来满足用水需求。
为减少热量损失，本热水系统的热水管道采用保温效果较好的橡塑保温管，其厚度为20㎜，外表套有铝板防水保护层。管道可采用ppr管或国标热镀锌管。
在食堂楼顶层面上可用以安装best58-25/2太阳能集热器模块,太阳能集热器制取的热水进入储热保温水箱，生活洗澡热水由原来恒温水箱输出，采用热水供水循环泵向供水主管路压送热水。每天在规定的时间段内随开即用热水，每天可设定1-2个时间段供应热水。浴室内各用水点随开即用热水。
本热水系统采用的第二热源为空气能热泵机组。拟选用3台kfxrs-36ii空气能热泵机组，该热泵系统不但环保、安全、管理简单(全自动控制),而且也是目前所有热水系统中运行经济效益最好的热水系统,使用该热水系统可以为用户节省十分可观的运行费用空气源热泵热水机组用一份的电能可以从环境中吸取2-5份的免费热能，再用这些热能提取高品位的热水，消耗的一份电能也用于加热水，所以最终的能效比(cop)可以达到5。而相对其他热水加热的形式，如电锅炉的cop为0.95、燃气锅炉的cop为0.8、柴油锅炉的cop为0.54等，空气源热泵机组具有明显的优势。晴天时太阳能工作，节能效果更加突出。
热泵热水机组的性能特点
1)高效节能：高效节能的空气能热水机组，年均能效比≥300％，满足市场需求的节能、安全、快速、大容量、不受环境限制的全新概念的热水工程机组。
2)安全：加热方式完全不同于普通电加热，从根本上杜绝了普通电加热漏电、干烧等安全隐患；热泵热水机组不需要任何燃料输送管道，没有燃料泄漏引起火灾、爆炸等消防安全隐患；水箱与主机间水管路用pp-r管连接，电路只有控制线路而无强电线路连接，实现了完全的水电分离。
3)环保：无废水、废渣、废热、废气排放，不会对大气和环境产生任何污染。安装方便：可以安装在室外空地、天面、阳台、大型停车库、设备层等处，不需专门的设备房；现场安装只需联接三相电源和与水箱的循环水管。
4)模块化控制：由多台机组构成的热水供水系统，实现模块化控制，自动控制调节每台机组的运行时间和投入运行的顺序，保证每台机组总运行时间一致，整个热水供水系统的高效、优化运行。
5)操作简便：机组由微电脑控制自动运行，根据水箱水温和用户用水情况，自动启停，不需专人执守。
6)自动化霜：机组具有防结霜和自动化霜功能，确保机组在低气温环境条件下性能稳定可靠。
7)自动定时开机功能：用户可以自己设定机组自动开机时间，从而实现低谷用电，运行使用费更省。
8)自动防冻功能：当循环管道水温低于5℃时，系统会自动启动循环工作，确保机组在低气温环境条件下水系统不会被冻裂。
9)自动能量调节功能：确保机组夏天高温环境条件下不会出现超负荷，冬天低气温环境条件下机组稳定运行保持较高的能效比。
10)安全保护：设计了多重保护功能，确保机组安全运行。包括系统高低压保护、系统高温保护，系统缺水保护、压机延时启动保护。
本太阳能集中热水系统选用1台s-80太阳能智能控制器作为控制装置，s-80控制器为集中供热水太阳能工程专用智能型控制柜。主要电子元器件采用美国原装进口材料，双电源供电，光电隔离设计，工作稳定可靠，不受强电干扰。电加热、增压泵及循环泵的功率可根据用户要求进行设计。所有参数可用户需求进行修改，而且具有断电记忆功能。太阳能热水系统正常运行无需人员操作,自动运行，只要设置一名兼管人员定时监控控制器的各项参数即可。本太阳热水系统采用集热效率较高的温差循环的方式运行,保温水箱达上限水位后系统转换到温差循环状态,进一步提升保温水箱内热水的温度,这样可以最大限度地采集阳光辐射的热量。本控制器还具备自动与手动切换兼容功能。该控制器有以下功能具体功能如下：
实时数码显示储热水箱水位以及各测温点温度，显示太阳能集中热水的执行元件(水泵、电磁阀等)运行状态。
定温补水功能：当集热器温度达到设定值温度时，定温补水电磁阀d开启，自来水经集热器加热后流入储热水箱，当集热器温度到达下限集热器温度时补水电磁阀关闭。当集热器受太阳辐射升温加热温度再次达到设定值温度时，定温补水电磁阀d再次开启，重复循环直至储热水箱水位达到上限水位值时系统转入到温差循环状态。
温差循环功能：当储热水箱水位达到上限水位值(5h)且集热器温度t1大于储热水箱温度t28℃时(即t1-t2＞8℃)，启动集热循环泵p运行抽取储热水箱热水压入集热器循环加热后再流回储热水箱，以提升储热水箱水温。当储热水箱温度t2小于集热器温度t12℃时(即t1-t2＜2℃)，集热循环泵停止，当集热器受太阳辐射升温加热t1-t2＞8℃时，集热循环泵p重新启动运行，这样不断地提升储热水箱水温。当储热水箱水位降至4h或4h以下时，控制器自动切换到定温补水状态。
强制补水功能：在特殊情况下，当水位达到或低于水位下限时强制打开补水电磁阀d，补水到水位下限的上一档后停止，若此时阳光辐射强度充足，符合定温补水条件则自动进入定温补水状态。
防冻循环功能：冬季本热水循环管路及集热器具备防冻循环控制功能,当集热器温度降至4℃以下时(t1＜4℃),控制器自动启动循环泵p进行系统防冻处理。当集热器温度升至8℃以下时(t1＞4℃)，循环泵p停止。
管路循环功能：当水箱温度高于所设定温度(如50℃)，管道温度低于所设定温度下限时(如40℃)，自动启动管道循环泵，直到管道温度达到所设定的温度上限时(如50℃)关闭管道循环泵。
如用户热水使用时间相对稳定，亦可进行时控方式分时段控制管路循环泵运行与停止，在设定的时间段内自动启动循环泵，到管道温度达到所设定的温度上限时关闭管道循环泵。
定时辅助加热功能：当实际时间在所设定时间段内而水箱温度低于设定的温度时，自动启动辅助加热装置，待储热水箱温度升到设定温度时自动停止辅助加热。
定时加热方法：当实际时间在所设定时间段内而水箱温度低于设定的温度时，自动启动空气能热泵机组，待储热水箱温度升到设定温度时自动停止空气能热泵机组辅助加热；
辅助加热方法：当空气能热泵机组启动后设定时间内，水箱温度低于设定的温度时，自动启动辅助加热机组，待储热水箱温度升到设定温度时自动停止辅助加热机组辅助加热。
本太阳能智能控制器具备漏电保护、防干烧、故障保警等功能。
本发明热水机组的系统特点及优势分析
1、适用范围广：太阳能及空气能产品适用温度5-40℃，并且一年四季全天候使用，不受阴、雨、雪等恶劣天气和夜晚的影响，都能正常的使用。
2、可连续加热：与传统单纯太阳能储水式相比，太阳能加空气能热泵产品集合二者优势，可连续加热，持续不断供热水，满足用户的需求。
3、运行成本：与常规太阳能相比，在春、夏、秋季阳光较好时运行费用高于太阳能但在阴雨天和夜晚，热效率远远高于太阳能的电辅助加热，全年平均下来，常规太阳能电辅助加热系统全年耗能比空气热泵全年总耗能还要高出很多。
4、空气源热泵与太阳能联用特性；本太阳能热水系统为主供水设备，采用定时段控制热水泵运行抽取恒温水箱热水增压后来提供浴室热水用水。热水循环供水管路采用温差循环控制方式，控制系统根据水箱温度信号来控制热水循环泵抽取恒温水箱热水压入热水循环供水管路，热水回水经循环管流回保温水箱。回水管中热水仍被送回保温水箱。空气源热泵为第二热源，提升热水温度增加热水使用量。
综上所述的分析：该系统使用太阳能-空气能两种能源互补，发挥各自优势。系统一年四季机组都处于高能效比的情况运行，供水量大，自动运行。高效节能，安装方便。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。