本发明涉及空调/热泵供暖热水系统技术领域。
背景技术：
随着人们生活水平的提高，在满足室内供暖、空调和提供热水需求同时，也要求尽可能节能和低碳环保，多功能热泵热水机组是最适合的设备，也是当前最热门的研究课题，也有许多的专利，包括本申请人也申请和被授权了许多多功能热水热泵的专利，但是由于是制冷剂多回路系统，厂家在生产过程还是遇到困难。而目前的冷暖水风机，制冷剂循环于空气换热器和水冷换热器之间，通过一个四通阀切换制冷剂循环方向，可以实现供暖热水和空调冷水的两个功能，但是无法实现在夏天制冷空调时制洗浴热水的功能，不能利用制冷时排放到空环境气中的废热制热水。
技术实现要素：
为了克服现有多功能供暖空调热水热泵的制冷剂回路复杂，保留现有冷水空调机结构简单和制冷剂循环回路单一的优点，弥补其不能组织同时制冷空调和制洗浴热水的不足，更好地发挥热泵的节能作用，本发明提出一种三用三换热器四模态热泵机组，通过改进冷水空调机的制冷剂循环系统，能够执行冬季热泵循环制供暖热水，夏季制空调冷水的同时制洗浴热水，单独制空调冷水，一年四季单独制洗浴热水的四种运行模态，从而实现供暖、空调和制洗浴热水的三用目的。本发明结构简单，易于实现，节能效果好。
本发明的三用三换热器四模态热泵机组的技术方案
本发明的三用三换热器四模态热泵机组，包括制冷剂循环系统，供暖空调水循环系统、洗浴热水循环系统，以及温度、压力探测和电气控制系统；所述的制冷剂循环系统，包括压缩机，四通阀，水换热器，风换热器，节流器，气液分离器，风换热器配置的主机风机；所述的四通阀有四个接口，四通阀的进气口单独置于四通阀体的一侧，四通阀体的另一侧布置有三个接口：左接口、中接口和右接口；四通阀处在制冷剂做热泵循环时，四通阀体的进气口与左接口连通，中接口与右接口连通，四通阀处在制冷剂做制冷循环时，四通阀体的进气口与右接口连通，中接口与左接口连通；在节流器两端靠近风换热器和水换热器左端接口的制冷剂管路上布置有第一、二温度传感器和压力传感器；
其特征在于：所述的三用三换热器四模态热泵机组的制冷剂循环系统，还包括有由热水换热器和两个单向阀构成的制冷剂单向通过热水换热器的单向热水换热器组件；记两个单向阀分别为第一、二单向阀；所述的单向热水换热器组件构成方式是：热水换热器的制冷剂通路的一个端口与第一单向阀的进口连接，第一单向阀的出口与第二单向阀的进口并联接口为单向热水换热器组件的制冷剂出口，热水换热器的制冷剂通路的另一个端口与第二单向阀的出口并联接口为单向热水换热器组件的制冷剂进口；所述的热水换热器是板式换热器或套管式换热器，换热器的一侧通制冷剂，另一侧通水；所述的节流器是双向节流器或毛细管节流器；所述的三用三换热器四模态热泵机组的制冷剂回路的结构和连接方式是：压缩机的排气口与四通阀的进气口连接，四通阀的左接口与水换热器的制冷剂通路的右接口连接，水换热器的制冷剂通路的左接口与节流器的第一端口连接，节流器的第二端口与风换热器的制冷剂通路的左端接口连接；四通阀的右接口与单向热水换热器组件的制冷剂进口连接；单向热水换热器组件的制冷剂出口与风换热器的制冷剂通路的右端接口连接；四通阀的中接口与气液分离器的进口连接；气液分离器的出口与压缩机进口连接；所连成的回路充注制冷剂；
所述的三用三换热器四模态热泵机组的制冷剂循环系统，其特征在于：所述的供暖空调水循环系统，包括水换热器、水-风散热器、主循环水泵、管路阀门，或还包括暖气片散热器；所述的水换热器水侧的左、右端接口都连接着两路管接头，各路管接头都安装了电磁阀；所述供暖空调水循环系统的循环回路构成是：水换热器水侧的左、右接口的第一路分别与供暖空调水循环系统的回水、供水总管连接；水-风散热器和暖气片散热器并联在回水、供水总管之间，各散热器支路上配置有阀门，主循环水泵顺供暖空调水循环方向安装在供暖空调水循环系统的回水总管或供水总管上；在供暖空调水循环回路的最高位安装有放气阀；供暖空调水循环回路灌满水；在接近水换热器水侧的左、右接口的管路上布置有温度传感器；
所述的三用三换热器四模态热泵机组的制冷剂循环系统，其特征在于：所述的洗浴热水循环系统，包括水换热器、热水换热器、储热水箱，洗浴热水循环泵；所述的储热水箱设置有循环水进口、循环水出口和热水出口，分别布置在储热水箱的中部、下部和上部位置；所述的热水换热器水侧的两端口管接头都安装有电磁阀；所述的洗浴热水循环系统的循环回路构成是：水换热器水侧的左、右端接口连接的第二路管接头，与热水换热器水侧两端口的管接头并联，其并联接口与洗浴热水循环系统的回水总管、出水总管连接；洗浴热水循环泵顺洗浴热水的循环方向安装在洗浴热水循环系统的回水总管或出水总管上；自来水进水管插接在洗浴热水的回水总管上，自来水进水管上安装有进水阀和进水单向阀；洗浴热水循环系统的热水出口管接头安装有热水出水阀后与用户的热水管连接；储热水箱及洗浴热水循环回路灌满水；在接近储热水箱的回水总管、出水总管和热水水管上布置有温度传感器；所述的热水换热器竖立安装，或把水侧接口朝下安装，在热水换热器水侧的低位接口连接管路的最低处插接一段放水管，放水管上安装有放水电磁阀或手动放水阀门；
所述的三用三换热器四模态热泵机组，其特征在于：所述的制冷剂循环系统，只通过一个四通阀的切换就能获得制冷剂两种循环方式和组织四种运行模态；制冷剂两种循环方式是：热泵循环和制冷循环；热泵循环的制冷剂流程是：压缩机→四通阀的进气口到左接口→水换热器→节流器→风换热器→第二单向阀→四通阀的右接口到中接口→气液分离器→压缩机；制冷循环的制冷剂流程是：压缩机→四通阀的进气口到右接口→热水换热器→第一单向阀→风换热器→节流器→水换热器→四通阀的左接口到中接口→气液分离器→压缩机；在热泵循环可执行两个模态：制热水供暖和制洗浴热水模态；在制冷循环也可执行两个模态：制空调冷水和制空调冷水兼制洗浴热水模态；
所述的三用三换热器四模态热泵机组，其特征在于：所述的制热水供暖模态是，制冷剂做热泵循环，由风换热器吸收环境空气的热量，在水换热器换热给供暖空调水，经供暖空调水循环，最后到水-风散热器和暖气片散热器放热给房间的空气；其控制方式是：压缩机开启，主机风机开启，四通阀处在热泵循环状态，水换热器水侧左、右接口的第一路电磁阀开启，第二路电磁阀关闭；水-风散热器和暖气片散热器并联支路上的阀门开启，主循环水泵运转，水-风散热器的风机开启；洗浴热水循环系统停止运行，洗浴热水循环泵停止；热水换热器水侧的两端口管接头上的电磁阀关闭，放水电磁阀或手动放水阀门开启，热水换热器无水；
所述的三用三换热器四模态热泵机组，其特征在于：所述的制洗浴热水模态是，制冷剂做热泵循环，由风换热器吸收环境空气的热量，在水换热器换热给洗浴热水，经洗浴热水循环，最后把储热水箱的水加热；其控制方式是：压缩机开启，主机风机开启，四通阀处在热泵循环状态，水换热器水侧的左、右接口第二路的电磁阀开启，第一路电磁阀关闭，洗浴热水循环泵运转，储热水箱水被加热；主循环泵关闭，热水换热器水侧的两端口管接头的电磁阀关闭，放水电磁阀或手动放水阀门开启，热水换热器无水；
所述的三用三换热器四模态热泵机组，其特征在于：所述的制空调冷水模态是，制冷剂做制冷循环，水-风散热器从房间的空气吸热，经供暖空调水循环，在水换热器换热给制冷剂，最后在风换热器把热量放给室外空气；其控制方式是：压缩机开启，主机风机开启，四通阀处在制冷循环状态，水换热器水侧左、右接口的第一路电磁阀开启，第二路电磁阀关闭，主循环泵运转；洗浴热水循环泵停止，热水换热器水侧的两端口管接头的电磁阀开启，放水电磁阀或手动放水阀门关闭，热水换热器有水；
所述的三用三换热器四模态热泵机组，其特征在于：所述的制空调冷水兼制洗浴热水模态是，制冷剂做制冷循环，水-风散热器从房间的空气吸热，经供暖空调水循环，在水换热器换热给制冷剂，再在热水换热器把热量交换给洗浴热水，又经过洗浴热水的循环，不断把储热水箱的水加热；其控制方式是：压缩机开启，主机风机关闭，四通阀处在制冷循环状态，水换热器水侧左、右接口的第一路电磁阀开启，第二路电磁阀关闭，主循环泵运转；热水换热器水侧的两端口管接头的电磁阀开启，放水电磁阀或手动放水阀门关闭，热水换热器有水，洗浴热水循环泵运转；
所述的三用三换热器四模态热泵机组，其特征在于：机组的除霜方式是：制冷剂做制冷循环，压缩机开启，主机风机停止；除霜时制冷剂由水换热器通过供暖空调水循环系统或洗浴热水循环系统的运行获取热量除霜。
本发明的创新点主要有：
1、所述的三用三换热器四模态热泵机组，制冷剂循环系统除包含一般供暖空调冷水机组所具有的压缩机、四通阀、水换热器、风换热器、节流器、气液分离器外，增添有由热水换热器和两个单向阀构成的制冷剂单向通过热水换热器的单向热水换热器组件，所增添的热水换热器是安置在风换热器与四通阀连接管路之间。
2、本发明提出的三用三换热器四模态热泵机组，所述的水换热器水侧配接两个水路循环系统：供暖空调水循环系统和洗浴热水循环系统，因此，水换热器承担三种模态的换热任务：供暖热水，空调冷水和洗浴热水。
3、所增添的单向热水换热器组件，只允许制冷循环时压缩机排气经过热水换热器去风换热器，不允许热泵循环时制冷剂通过热水换热器流去气液分离器，而是通过第二单向阀旁路流到气液分离器；因此，在制冷循环做空调冷水时，能够由热水换热器回收压缩机排气放出的热量，加热洗浴热水，而又能在热泵循环时避免了低温制冷剂通过热水换热器，也就不会引起热水换热器内残存的水结冰问题；这是实现制空调冷水的同时制洗浴热水模态关键创新点。
4、供暖方式设计有水-风散热器和暖气片散热器两种方式，水-风散热器承担快速供暖和夏天空调提供凉风的作用，而热水暖气片对于卧室可静音供暖，两种散热器配合，是家庭中央空调的好搭档。
5、本发明机组除霜利用储热水箱热水的热量，除霜热量充足，因此能够在短时间内除霜彻底，能够保证三用三换热器四模态热泵机组冬季正常运行；
本发明系统的最大特点在单一制冷剂回路中实现供暖空调热水三用四模态运行，特别是能够实现制空调冷水的同时制洗浴热水模态运行方式，能获得最佳节能效果，其先进性、创新性和实用性明显。
附图说明
图1是本发明的三用三换热器四模态热泵机组实施例1的基本结构示意图，制热水供暖模态。
图2是本发明的实施例1处在制洗浴热水模态。
图3是本发明的实施例1处在制空调冷水模态。
图4是本发明的实施例1处在制空调冷水的同时制洗浴热水模态。
图5是本发明的实施例1处在除霜的一种方式。
具体实施方式：
下面结合实施例及其附图，进一步说明本发明。但本发明并不仅限于此。
实施例1
本发明的三用三换热器四模态热泵机组的基本结构如图1所示，包括制冷剂循环系统，供暖空调水循环系统、洗浴热水循环系统，以及温度、压力探测和电气控制系统；所述的制冷剂循环系统，包括压缩机1，四通阀2，水换热器4，风换热器6，节流器5，气液分离器7，由热水换热器3和两个单向阀d1、d2构成的制冷剂单向通过热水换热器的单向热水换热器组件；风换热器配置的主机风机6a；所述的四通阀有四个接口，四通阀的进气口单独置于四通阀体的一侧，四通阀体的另一侧布置有三个接口：左接口、中接口和右接口；四通阀处在制冷剂做热泵循环时，四通阀体的进气口与左接口连通，中接口与右接口连通，四通阀处在制冷剂做制冷循环时，四通阀体的进气口与右接口连通，中接口与左接口连通；所述的单向热水换热器组件构成方式是：热水换热器3的制冷剂通路的一个端口与第一单向阀d1的进口连接，第一单向阀的出口与第二单向阀d2的进口并联接口为单向热水换热器组件的制冷剂出口，热水换热器3的制冷剂通路的另一个端口与第二单向阀的出口并联接口为单向热水换热器组件的制冷剂进口；所述的热水换热器是板式换热器或套管式换热器，换热器的一侧通制冷剂，另一侧通水；所述的节流器是双向节流器或毛细管节流器；所述的制冷剂回路的结构和连接方式是：压缩机1的排气口与四通阀2的进气口连接，四通阀的左接口与水换热器4的制冷剂通路的右接口连接，水换热器的制冷剂通路的左接口与节流器5的第一端口连接，节流器的第二端口与风换热器6的制冷剂通路的左端接口连接；四通阀的右接口与单向热水换热器组件的制冷剂进口连接；单向热水换热器组件的制冷剂出口与风换热器6的制冷剂通路的右端接口连接；四通阀的中接口与气液分离器7的进口连接；气液分离器的出口与压缩机进口连接；所连成的回路充注制冷剂r22或r134a。
实施例1的三用三换热器四模态热泵机组的供暖空调水循环系统，包括水换热器4、水-风散热器9、主循环水泵11、或还包括暖气片散热器10；所述的水换热器水侧的左、右端接口连接的管接头都有两个支路，第一路接头分别安装了电磁阀f1、f3,第二路接头分别安装了电磁阀f2、f4；所述供暖空调水循环系统的循环回路构成是：水换热器水侧的左、右接口的第一路分接头别与供暖空调水循环系统的回水、供水总管连接，水-风散热器9和暖气片散热器10并联在回水、供水总管之间，两个散热器支路上分别配置有阀门f7、f8，主循环水泵11顺供暖空调水循环方向安装在供暖空调循环系统的回水总管上,其出口接电磁阀；在供暖空调水循环回路的最高位安装有放气阀f11；供暖空调水循环回路灌满水；在接近水换热器水侧的左、右接口的管路上布置有温度传感器t3、t4。
实施例1的三用三换热器四模态热泵机组洗浴热水循环系统，包括有：水换热器4、热水换热器3、储热水箱8，洗浴热水循环泵12；储热水箱8设置有循环水进口、循环水出口和热水出口，分别布置在储热水箱的中部、下部和上部位置；所述的热水换热器水侧的下、上两端口管接头安装有电磁阀f5、f6；所述洗浴热水循环系统的循环回路构成是：水换热器4水侧的左、右端接口连接的第二路管接头，与热水换热器3水侧两端口管接头并联，其并联接口与洗浴热水循环系统的回水总管、出水总管连接；洗浴热水循环泵12顺洗浴热水的循环方向安装在洗浴热水循环系统的出水总管上；自来水进水管插接在洗浴热水的回水总管上，自来水进水管上安装有进水阀f9和进水单向阀df；洗浴热水循环系统的热水出口管接头安装有热水出水阀f10后与用户的热水管连接；储热水箱8及其循环水回路灌满水；在接近储热水箱的出水总管、回水总管和热水出水管上布置有温度传感器t5、t6和t7；所述的热水换热器竖立安装，或把水侧接口朝下安装，在热水换热器水侧的低位接口连接管路最低处插接一根放水管，放水管上安装有放水电磁阀或手动放水阀门f12。
所述的三用三换热器四模态热泵机组的制冷剂能做两种循环：热泵循环和制冷循环；参见附图1、附图2，热泵循环的制冷剂流程是：压缩机1→四通阀2的进气口到左接口→水换热器4→节流器5→风换热器6→第二单向阀d2→四通阀2的右接口到中接口→气液分离器7→压缩机1；参见附图3、附图4和附图5，制冷循环的制冷剂流程是：压缩机1→四通阀2的进气口到右接口→热水换热器3→第一单向阀d1→风换热器6→节流器5→水换热器4→四通阀2的左接口到中接口→气液分离器7→压缩机1；在热泵循环可执行两个模态：制热水供暖和制洗浴热水模态，参见附图1和附图2；在制冷循环也可执行两个模态：制空调冷水和制空调冷水兼制洗浴热水模态，参见附图3和附图4；
实施例1的三用三换热器四模态热泵机组执行制热水供暖运行模态，借助附图1说明，此模态制冷剂做热泵循环，由风换热器6吸收环境空气的热量，在水换热器4换热给供暖空调水，经供暖空调水循环，最后到水-风散热器9和暖气片散热器10放热给房间的空气；其控制方式是：压缩机1开启，主机风机6a开启，四通阀2处在热泵循环状态，水换热器4水侧左、右接口的第一路电磁阀f1、f3开启，第二路电磁阀f2、f4关闭；水-风散热器和暖气片散热器并联支路上的阀门f7、f8开启，主循环水泵11运转，水-风散热器的风机9a开启；洗浴热水循环系统停止运行，洗浴热水循环泵12停止；热水换热器水侧的两端口接头的电磁阀f5、f6关闭，放水电磁阀或手动放水阀门f12开启，热水换热器无水；热水供暖运行模态时，供暖空调水循环流程是：水换热器4水侧的右端口→电磁阀f3→第一支路电磁阀f7和第二支路电磁阀f8→水-风散热器9和暖气片散热器10→主循环水泵11→水换热器4水侧的左端口，参见附图1中的粗黑箭头线所示。
实施例1的三用三换热器四模态热泵机组执行制洗浴热水运行模态，借助附图2说明，在此运行模态时，制冷剂做热泵循环，由风换热器6吸收环境空气的热量，在水换热器4换热给洗浴热水，经洗浴热水循环，最后把储热水箱8的水加热；其控制方式是：压缩机1开启，主机风机6a开启，四通阀2处在热泵循环状态，水换热器4水侧左、右接口的第二路电磁阀开启f2、f4，第一路电磁阀f1、f3关闭，洗浴热水循环泵12运转，储热水箱8的水被加热；主循环泵11关闭，热水换热器水侧两端口的管接头电磁阀f5、f6关闭，放水电磁阀或手动放水阀门f12开启，热水换热器无水；制洗浴热水模态时，洗浴热水循环流程是：水换热器4水侧的右端口→第二路电磁阀f4→储热水箱8→洗浴热水循环泵12→第二路电磁阀f2→水换热器4水侧的左端口，参见附图2中的点点箭头线所示。
实施例1的三用三换热器四模态热泵机组执行制空调冷水运行模态，借助附图3说明，在此运行模态时，制冷剂做制冷循环，水-风散热器9从房间的空气吸热，经供暖空调水循环，在水换热器4换热给制冷剂，最后在风换热器6把热量放给室外空气；其控制方式是：压缩机1开启，主机风机6a开启，四通阀2处在制冷循环状态，水换热器水侧左、右接口的第一路电磁阀f1、f3开启，第二路电磁阀f2、f4关闭，水-风散热器9支路的电磁阀f7开启，暖气片散热器10支路的电磁阀f8关闭，主循环泵运转11，洗浴热水循环泵12停止；热水换热器水侧两端口管接头的电磁阀f5、f6开启，放水电磁阀或手动放水阀门f12关闭，热水换热器有水；空调冷水循环路线：水换热器4水侧的右端口→电磁阀f3→第一支路电磁阀f7→水-风散热器9→主循环水泵11→电磁阀f1→水换热器4水侧的左端口，参见附图1中的粗黑箭头线所示。
实施例1的三用三换热器四模态热泵机组执行制空调冷水兼制热水运行模态，借助附图4说明，在此运行模态时，制冷剂做制冷循环，水-风散热器9从房间的空气吸热，经供暖空调水循环，在水换热器4换热给制冷剂，又在热水换热器把热量交换给洗浴热水，再经过洗浴热水循环，把储热水箱的水加热；其控制方式是：压缩机1开启，主机风机6a关闭，四通阀2处在制冷循环状态，水换热器水侧左、右接口的第一路电磁阀f1、f3开启，第二路电磁阀f2、f4关闭，水-风散热器9支路的电磁阀f7开启，暖气片散热器10支路的电磁阀关闭，主循环泵运转11；热水换热器水侧两端口管接头的电磁阀f2、f4开启，放水电磁阀或手动放水阀门f12关闭，热水换热器有水；洗浴热水循环泵12运转；空调冷水循环路线：水换热器4水侧的右端口→电磁阀f3→第一支路电磁阀f7→水-风散热器9→主循环水泵11→电磁阀f1→水换热器4水侧的左端口，参见附图1中的粗黑箭头线所示；洗浴热水循环路线：热水换热器3上端口→电磁阀f6→储热水箱→洗浴热水循环泵12→电磁阀f5→热水换热器3下端口，参见附图4中的点点箭头线所示。
实施例1的三用三换热器四模态热泵机组执行除霜方式是：制冷剂做制冷循环，压缩机开启，主机风机停止；除霜时制冷剂由水换热器通过供暖空调水循环回路运行获取热量除霜；除霜模态的制冷剂循环路线参见附图5中的细实箭头线；洗浴热水循环路线，参见附图5中的点点箭头线所示。