一种双源级热式热水机组及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种双源级热式热水机组及其控制方法，包括第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统、第四制冷系统和自动控制系统，创造性地采用了空气源和水源双热源，以及分级加热相结合的方式，实现了水源供热运行模式、空气源供热运行模式和融霜运行模式相结合的级热式节能灵活的运行方式，有效的解决了目前传统的单级型空气源热水机组的问题；与传统的单级型空气源热水机组相比，夏冬均能正常运行，可靠性和能效比高，更节约能源；本机组设计合理、高效节能、运行模式切换灵活、控制精度和智能度高、运行稳定可靠，节约能源、减少环境污染，符合目前国家倡导的“节能减排”政策及建设能源节约型、环境友好型社会的要求。
【专利说明】
一种双源级热式热水机组及其控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种热水机组，尤其涉及的是一种双源级热式热水机组及其控制方法。
【背景技术】
[0002]我国北部地区冬季环境温度低，政府供暖是老百姓生活必须品，由于天然气源少，传统采暖设备一般采用燃煤锅炉、电加热等，造成北方大面积冬季空气污染。
[0003]采用热栗热水机组供热方式，可节约采暖能耗和改善空气清洁，目前已经有部分公共建筑选用单级型空气源热水机组用于替代锅炉，具有一定的节能效果，但是，传统的空气源热水机组均采用单级型设计，例如需要60°C生活热情况下，整机的冷凝温度需要高达63~65°C，从而导致了单级型空气源热水机组的压缩机运行效率相当低，仍然无法大幅度降低冷热水同时需要所需的能耗。而且，在我国广大北方地区，冬天气温低至-20~-40°C，这个温度下空气源热栗机组的热量衰减严重，加热量不足而且能效比低，能耗高，甚至会出现压缩机超范围运行，损坏压缩机的问题，可靠性也不高。
[0004]可见，目前传统的单级型空气源热水机组，在冬天气温低情况下，热量衰减严重，加热量不足而且能效比低，能耗高；容易超范围运行，可靠性不高；同时，它单级设计采用单级加热方式，在常温情况下，压缩机运行效率也比较低、能耗大，不符合目前国家倡导的“节能减排”政策及建设能源节约型、环境友好型社会的要求。
[0005]因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种双源级热式热水机组及其控制方法，旨在解决现有的单级型空气源热水机组在气温低时衰减严重，加热量不足，能效比低，能耗高，在常温情况下，压缩机运行效率低、能耗大的问题。
[0007]本发明的技术方案如下:
一种双源级热式热水机组，其中，包括第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统、第四制冷系统和自动控制系统，所述第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统的结构设置一致；第一制冷系统的水蒸发器、第二制冷系统的水蒸发器、第三制冷系统的水蒸发器和第四制冷系统的水蒸发器分别通过进水管和出水管并联连接，进水管连接冷媒水栗和第一进水温度传感器，出水管连接第一出水温度传感器和第一流量保护器，第一制冷系统的水蒸发器的出水口连接有第一防冻保护器，第二制冷系统的水蒸发器的出水口连接有第二防冻保护器，第三制冷系统的水蒸发器的出水口连接有第三防冻保护器，第四制冷系统的水蒸发器的出水口连接有第四防冻保护器；第一制冷系统的冷凝器与第二制冷系统的冷凝器连接，第二制冷系统的冷凝器与第三制冷系统的冷凝器连接，第三制冷系统的冷凝器与第四制冷系统的冷凝器连接；第一制冷系统的冷凝器的进水口依次连接第二进水温度传感器和热水栗，第四制冷系统的冷凝器的出水口依次连接有第四出水温度传感器和第四流量保护器；所述第一制冷系统的空气蒸发器连接第一融霜温度传感器，第二制冷系统的空气蒸发器连接第二融霜温度传感器，第三制冷系统的空气蒸发器连接第三融霜温度传感器，第四制冷系统的空气蒸发器连接第四融霜温度传感器；
所述自动控制系统包括中央控制器和传感器数据采集子系统，所述第二进水温度传感器、第四出水温度传感器、第四流量保护器、第一进水温度传感器、第一出水温度传感器、第一流量保护器、第一融霜温度传感器、第二融霜温度传感器、第三融霜温度传感器、第四融霜温度传感器、第一防冻保护器、第二防冻保护器、第三防冻保护器和第四防冻保护器都与传感器数据采集子系统连接，传感器数据采集子系统与中央控制器连接，热水栗和冷媒水栗都与中央控制器连接，由中央控制器控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统按要求运行。
[0008]所述的双源级热式热水机组，其中，所述第一制冷系统包括第一压缩机、第一四通阀、第一冷凝器、第一水蒸发器、第一空气蒸发器、第一气分和第一轴流风机，所述第一四通阀第一接口与第一压缩机一端连接，第一压缩机另一端与第一气分一端连接，第一气分另一端与第一四通阀第二接口连接，第一四通阀第三接口与第一水蒸发器一端连接，第一水蒸发器另一端与第一冷凝器一端连接，第一冷凝器另一端与第一四通阀第四接口连接，第一四通阀第三接口与第一空气蒸发器一端连接，第一空气蒸发器另一端与第一水蒸发器另一端连接；第一轴流风机设置在第一空气蒸发器处，为第一制冷系统的空气流动提供动力；所述第一压缩机和第一四通阀都与中央控制器连接。
[0009]所述的双源级热式热水机组，其中，所述第一冷凝器和第一水蒸发器之间设置有第一冷凝器单向阀，第一水蒸发器和第一四通阀第三接口之间设置有第一水蒸发器单向阀，第一水蒸发器和第一空气蒸发器之间设置有第一空气蒸发器单向阀。
[0010]所述的双源级热式热水机组，其中，所述第一空气蒸发器单向阀和第一水蒸发器之间设置有第一空气蒸发器前电磁阀，第一冷凝器单向阀和第一水蒸发器之间设置有第一水蒸发器前电磁阀，第一空气蒸发器和第一四通阀第三接口之间设置有第一空气蒸发器后电磁阀，所述第一空气蒸发器前电磁阀、第一水蒸发器前电磁阀和第一空气蒸发器后电磁阀都与中央控制器连接；所述第一冷凝器单向阀的出口和进口之间连接有第一冷凝器膨胀阀，第一空气蒸发器单向阀的出口和进口之间连接有第一空气蒸发器膨胀阀，第一水蒸发器和第一水蒸发器前电磁阀之间设置有第一水蒸发器膨胀阀。
[0011]一种如上述任意一项所述的双源级热式热水机组的控制方法，其中，具体包括以下步骤:
步骤AOO:通过显示操作面板输入运行模式，设定参数，开启双源级热式热水机组；步骤BOO:第二进水温度传感器、第四出水温度传感器、第一进水温度传感器和第一出水温度传感器实时监测各进出水温度并反馈至传感器数据采集子系统，第四流量保护器和第一流量保护器实时监测整个系统的流量并反馈至传感器数据采集子系统，第一融霜温度传感器、第二融霜温度传感器、第三融霜温度传感器和第四融霜温度传感器实时监测各空气蒸发器的温度并反馈至传感器数据采集子系统；
步骤COO:传感器数据采集子系统把收集到的数据反馈至中央控制器；
步骤DOO:中央控制器通过判断分析，控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统的启动或停机，根据不同运行模式控制整个机组按要求运行，同时控制热水栗和冷媒水栗按照要求运行。
[0012]所述的双源级热式热水机组的控制方法，其中，所述步骤AOO-步骤DOO中，中央控制器通过以下步骤控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统的启动或停机:
步骤all:通过显示操作面板输入运行模式，设定四个启动温度，分别为Tia 2、Τβ 3和Tia 4，且Tia:< T启2< T启3< T启4，设定第二进水温度传感器监测到的进水温度为TA，设定融霜启动温度为Ta。，设定融霜停止温度为Ta i，融霜温度传感器实时监测到的融霜温度为Ta，设定启动融霜模式标准时间为，实际融霜温度已经低于融霜标准温度的持续时间为t。，设定运行融霜模式的标准时间为tiSg，实际融霜时间为，设定机组热水出水温度设置值为Tbs，第四出水温度传感器测量实际出水温度为Tb，设定实际环境温度为，环境温度设定值为Tms，开启双源级热式热水机组；
步骤bll:第一进水温度传感器将实时监测到的进水温度反馈至传感器数据采集子系统，融霜温度传感器实时监测到的融霜温度反馈至传感器数据采集子系统，第四出水温度传感器测量实际出水温度反馈至传感器数据采集子系统；
步骤cll:传感器数据采集子系统把收集到的数据反馈至中央控制器；
步骤dll:中央控制器判断Ta与T启P T启2、T启3和T启4之间的大小，若T A< T启丨，执行步骤dl2，若Tia !< T A<启2，执行步骤dl3，若T启2< T A<启3，执行步骤dl4，若T启3< T A<启4，执行步骤dl5，若TA> T启4，执行步骤dl6 ；
步骤dl2:中央控制器控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统均启动进行制热运行；
步骤dl3:中央控制器控制第二制冷系统和第三制冷系统启动进行制热运行，第一制冷系统和第四制冷系统停机；
步骤dl4:中央控制器控制第三制冷系统和第四制冷系统启动进行制热运行，第一制冷系统和第二制冷系统停机；
步骤dl5:中央控制器控制第四制冷系统启动进行制热运行，第一制冷系统、第二制冷系统和第二制冷系统停机；
步骤dl6:中央控制器控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统均停机。
[0013]所述的双源级热式热水机组的控制方法，其中，当步骤all输入的运行模式为手动且为水源供热运行模式时，包括以下步骤:
步骤ell:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀关闭，控制水蒸发器前电磁阀开启，控制没有启动的制冷系统保持停机。
[0014]所述的双源级热式热水机组的控制方法，其中，当步骤all输入的运行模式为手动且为空气源供热运行模式时，中央控制器根据实际自动在空气源供热运行模式和融霜模式之间切换，包括以下步骤:
步骤e21:中央控制器判断T融是否〈T融0且t ο是否彡t设，若T融〈T融设，执行步骤e22，右T融^ T融。或T融〈1"融。且10〈t设或T融^ T融！或T融〈Tgi jii t g ^ t设运，执灯步骤 e23 ； 步骤e22:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀得电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀开启，控制水蒸发器前电磁阀关闭，控制没有启动的制冷系统保持停机，执行步骤e21 ;
步骤e23:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀开启，控制水蒸发器前电磁阀关闭，控制没有启动的制冷系统保持停机，执行步骤e21。
[0015]所述的双源级热式热水机组的控制方法，其中，当步骤all输入的运行模式为自动模式时，包括以下步骤:
步骤e31:中央控制器判断Tg与Tms的大小，若Tg <T环设，执行步骤e32，若Tg ，执行步骤e33_步骤e35 ；
步骤e32:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀关闭，控制水蒸发器前电磁阀开启，控制没有启动的制冷系统保持停机；
步骤e33:中央控制器判断T融是否〈T融0且t ο是否彡t设，若T融〈T融设，执行步骤e34，右T融^ T融。或T融〈1"融。且10〈t设或T融^ T融！或T融〈Tgi jii t g ^ t设运，执灯步骤 e35 ；
步骤e34:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀得电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀开启，控制水蒸发器前电磁阀关闭，控制没有启动的制冷系统保持停机，执行步骤e33 ；
步骤e35:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀开启，控制水蒸发器前电磁阀关闭，控制没有启动的制冷系统保持停机，执行步骤e33。
[0016]所述的双源级热式热水机组的控制方法，其中，在水源供热运行模式或空气源供热运行模式下，中央控制器通过以下步骤保证热水出水温度达到设定值:
步骤f31:中央控制器判断Tb与T Bia的大小，若Tb < Tb设，执行步骤f32，若Tb > Tb设，执行步骤f33 ；
步骤f32:中央控制器控制已经启动的制冷系统的压缩机进行加载运行，控制没有启动的制冷系统保持停机，保证热水出水温度达到设定值；
步骤f33:中央控制器控制已经启动的制冷系统的压缩机进行卸载运行，控制没有启动的制冷系统保持停机，保证热水出水温度达到设定值。
[0017]本发明的有益效果:本发明通过提供一种双源级热式热水机组及其控制方法，包括第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统、第四制冷系统和自动控制系统，创造性地采用了空气源和水源双热源，以及分级加热相结合的方式，实现了水源供热运行模式、空气源供热运行模式和融霜运行模式相结合的级热式节能灵活的运行方式，有效的解决了目前传统的单级型空气源热水机组在冬天气温低情况下，热量衰减严重，加热量不足而且能效比低，能耗高，容易超范围运行，可靠性不高，单级设计采用单级加热方式，在常温怀况下，压缩机运行效率也比较低、能耗大，不环保的问题。与传统的单级型空气源热水机组相比，夏冬均能正常运行，可靠性和能效比高，更节约能源；本机组设计合理、高效节能、运行模式切换灵活、控制精度和智能度高、运行稳定可靠，节约能源、减少环境污染，符合目前国家倡导的“节能减排”政策及建设能源节约型、环境友好型社会的要求。
【附图说明】
[0018]图1是本发明中双源级热式热水机组的连接示意图。
[0019]图2是本发明中双源级热式热水机组的控制方法的步骤流程图。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
[0021]如图1所示，本双源级热式热水机组包括第一制冷系统100、第二制冷系统200、第三制冷系统300、第四制冷系统400和自动控制系统，所述第一制冷系统100、第二制冷系统200、第三制冷系统300和第四制冷系统400的结构设置一致；第一制冷系统100的水蒸发器、第二制冷系统200的水蒸发器、第三制冷系统300的水蒸发器和第四制冷系统400的水蒸发器分别通过进水管和出水管并联连接，进水管连接冷媒水栗611和第一进水温度传感器605，出水管连接第一出水温度传感器606和第一流量保护器607，第一制冷系统100的水蒸发器的出水口连接有第一防冻保护器610，第二制冷系统200的水蒸发器的出水口连接有第二防冻保护器，第三制冷系统300的水蒸发器的出水口连接有第三防冻保护器，第四制冷系统400的水蒸发器的出水口连接有第四防冻保护器；第一制冷系统100的冷凝器与第二制冷系统200的冷凝器连接，第二制冷系统200的冷凝器与第三制冷系统300的冷凝器连接，第三制冷系统300的冷凝器与第四制冷系统400的冷凝器连接；第一制冷系统100的冷凝器的进水口依次连接第二进水温度传感器602和热水栗612，第四制冷系统400的冷凝器的出水口依次连接有第四出水温度传感器603和第四流量保护器604 ;所述第一制冷系统100的空气蒸发器连接第一融霜温度传感器，第二制冷系统200的空气蒸发器连接第二融霜温度传感器，第三制冷系统300的空气蒸发器连接第三融霜温度传感器，第四制冷系统400的空气蒸发器连接第四融霜温度传感器；所述自动控制系统包括中央控制器和传感器数据采集子系统，所述第二进水温度传感器602、第四出水温度传感器603、第四流量保护器604、第一进水温度传感器605、第一出水温度传感器606、第一流量保护器607、第一融霜温度传感器、第二融霜温度传感器、第三融霜温度传感器、第四融霜温度传感器、第一防冻保护器610、第二防冻保护器、第三防冻保护器和第四防冻保护器都与传感器数据采集子系统连接，传感器数据采集子系统与中央控制器连接，热水栗612和冷媒水栗611都与中央控制器连接，由中央控制器控制第一制冷系统100、第二制冷系统200、第三制冷系统300和第四制冷系统400按要求运行。
[0022]为了方便进行人机交互控制，所述自动控制系统还包括显示操作面板，所述显示操作面板与中央控制器连接，通过显示操作面板输入调节指令至中央控制器，由中央控制器控制整个双源级热式热水机组按要求运行。
[0023]所述第一制冷系统100包括第一压缩机101、第一四通阀102、第一冷凝器103、第一水蒸发器111、第一空气蒸发器113、第一气分115和第一轴流风机116，所述第一四通阀102第一接口 A与第一压缩机101 —端连接，第一压缩机101另一端与第一气分115 —端连接，第一气分115另一端与第一四通阀102第二接口 B连接，第一四通阀102第三接口 C与第一水蒸发器111 一端连接，第一水蒸发器111另一端与第一冷凝器103 —端连接，第一冷凝器103另一端与第一四通阀102第四接口 D连接，第一四通阀102第三接口 C与第一空气蒸发器113 —端连接，第一空气蒸发器113另一端与第一水蒸发器111另一端连接；第一轴流风机116设置在第一空气蒸发器113处，为第一制冷系统100的空气流动提供动力；所述第一压缩机101和第一四通阀102都与中央控制器连接。
[0024]为了防止第一制冷系统100的制冷剂回流，所述第一冷凝器103和第一水蒸发器111之间设置有第一冷凝器单向阀104，第一水蒸发器111和第一四通阀102第三接口 C之间设置有第一水蒸发器单向阀112，第一水蒸发器111和第一空气蒸发器113之间设置有第一空气蒸发器单向阀108。
[0025]为了便于控制第一制冷系统100在运行模式之间切换，所述第一空气蒸发器单向阀108和第一水蒸发器111之间设置有第一空气蒸发器前电磁阀106，第一冷凝器单向阀104和第一水蒸发器111之间设置有第一水蒸发器前电磁阀107，第一空气蒸发器113和第一四通阀102第三接口 C之间设置有第一空气蒸发器后电磁阀114，所述第一空气蒸发器前电磁阀106、第一水蒸发器前电磁阀107和第一空气蒸发器后电磁阀114都与中央控制器连接。
[0026]为了使进入蒸发器的冷媒节流和控制冷媒流量，所述第一冷凝器单向阀104的出口和进口之间连接有第一冷凝器膨胀阀105，第一空气蒸发器单向阀108的出口和进口之间连接有第一空气蒸发器膨胀阀109，第一水蒸发器111和第一水蒸发器前电磁阀107之间设置有第一水蒸发器膨胀阀110。
[0027]本双源级热式热水机组中，热水加热的流程是，热水侧的进水，先进入第一制冷系统100的第一冷凝器103进行一级加热，吸收第一制冷系统100的第一压缩机一 101的排气热量一级升温，然后，进入第二制冷系统200的冷凝器进行二级加热，吸收第二制冷系统200的压缩机的排气热量二级升温，然后，进入第三制冷系统300的冷凝器进行三级加热，吸收第三制冷系统300的压缩机三的排气热量三级升温，然后，进入第四制冷系统400的冷凝器进行四级加热，吸收第四制冷系统400的压缩机四的排气热量四级升温，经过四级加热升温后，达到送水设定温度后送至使用终端进行使用。
[0028]本双源级热式热水机组中，热源侧水源提供热源的流程是，热源侧水源从进水管进水分四路分别进入第一制冷系统100的第一水蒸发器111、第二制冷系统200的水蒸发器、第三制冷系统300的水蒸发器和第四制冷系统400的水蒸发器，吸收各级制冷系统节流后的液态冷媒蒸发的冷量，将热源侧水源的热量传递给各级制冷系统，降温后从各级制冷系统的水蒸发器出来后汇集由出水管排出。
[0029]如图2所示，根据上述所述的双源级热式热水机组的控制方法，具体包括以下步骤:
步骤AOO:通过显示操作面板输入运行模式，设定参数，开启双源级热式热水机组；步骤BOO:第二进水温度传感器602、第四出水温度传感器603、第一进水温度传感器605和第一出水温度传感器606实时监测各进出水温度并反馈至传感器数据采集子系统，第四流量保护器604和第一流量保护器607实时监测整个系统的流量并反馈至传感器数据采集子系统，第一融霜温度传感器613、第二融霜温度传感器614、第三融霜温度传感器615和第四融霜温度传感器616实时监测各空气蒸发器的温度并反馈至传感器数据采集子系统；
步骤COO:传感器数据采集子系统把收集到的数据反馈至中央控制器；
步骤DOO:中央控制器通过判断分析，控制第一制冷系统100、第二制冷系统200、第三制冷系统300和第四制冷系统400的启动或停机，根据不同运行模式控制整个机组按要求运行，同时控制热水栗612和冷媒水栗611按照要求运行。
[0030]具体地，所述步骤AOO-步骤DOO中，中央控制器通过以下步骤控制第一制冷系统100、第二制冷系统200、第三制冷系统300和第四制冷系统400的启动或停机:
步骤all:通过显示操作面板输入运行模式，设定四个启动温度，分别为Tia 2、Τβ 3和Tia 4，且Tia:< T启2< T启3< T启4，设定第二进水温度传感器监测到的进水温度为TA，设定融霜启动温度为Ta。，设定融霜停止温度为Ta i，融霜温度传感器实时监测到的融霜温度为Ta，设定启动融霜模式标准时间为，实际融霜温度已经低于融霜标准温度的持续时间为t。，设定运行融霜模式的标准时间为tiSg，实际融霜时间为，设定机组热水出水温度设置值为Tbs，第四出水温度传感器测量实际出水温度为Tb，设定实际环境温度为，环境温度设定值为Tms，开启双源级热式热水机组；
步骤bll:第一进水温度传感器602将实时监测到的进水温度反馈至传感器数据采集子系统，融霜温度传感器实时监测到的融霜温度反馈至传感器数据采集子系统，第四出水温度传感器603测量实际出水温度反馈至传感器数据采集子系统；
步骤cll:传感器数据采集子系统把收集到的数据反馈至中央控制器；
步骤dll:中央控制器判断Ta与T启P T启2、T启3和T启4之间的大小，若T A< T启丨，执行步骤dl2，若Tia !< T A<启2，执行步骤dl3，若T启2< T A<启3，执行步骤dl4，若T启3< T A<启4，执行步骤dl5，若TA> T启4，执行步骤dl6 ；
步骤dl2:中央控制器控制第一制冷系统100、第二制冷系统200、第三制冷系统300和第四制冷系统400均启动进行制热运行；
步骤dl3:中央控制器控制第二制冷系统200和第三制冷系统300启动进行制热运行，第一制冷系统100和第四制冷系统400停机；
步骤dl4:中央控制器控制第三制冷系统300和第四制冷系统400启动进行制热运行，第一制冷系统100和第二制冷系统200停机；
步骤dl5:中央控制器控制第四制冷系统400启动进行制热运行，第一制冷系统100、第二制冷系统200和第三制冷系统300停机；
步骤dl6:中央控制器控制第一制冷系统100、第二制冷系统200、第三制冷系统300和第四制冷系统400均停机。
[0031]当中央控制器通过上述步骤控制第一制冷系统100、第二制冷系统200、第三制冷系统300和第四制冷系统400启动或停机后，中央控制器根据步骤all输入的运行模式控制机组按要求运行，具体如下:
当步骤all输入的运行模式为手动且为水源供热运行模式时，包括以下步骤:
步骤ell:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀关闭，控制水蒸发器前电磁阀开启，控制没有启动的制冷系统保持停机。
[0032]当步骤all输入的运行模式为手动且为空气源供热运行模式时，中央控制器根据实际自动在空气源供热运行模式和融霜模式之间切换，包括以下步骤:
步骤e21:中央控制器判断T融是否〈T融0且t ο是否彡t设，若T融〈T融设，执行步骤e22，右T融^ T融。或T融〈1"融。且10〈t设或T融^ T融！或T融〈Tgi jii t g ^ t设运，执灯步骤 e23 ；
步骤e22:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀得电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀开启，控制水蒸发器前电磁阀关闭，控制没有启动的制冷系统保持停机，执行步骤e21 ;
步骤e23:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀开启，控制水蒸发器前电磁阀关闭，控制没有启动的制冷系统保持停机，执行步骤e21。
[0033]当步骤all输入的运行模式为自动模式时，包括以下步骤:
步骤e31:中央控制器判断Tg与Tms的大小，若Tg <T环设，执行步骤e32，若Tg ，执行步骤e33_步骤e35 ；
步骤e32:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀关闭，控制水蒸发器前电磁阀开启，控制没有启动的制冷系统保持停机；
步骤e33:中央控制器判断T融是否〈T融0且t ο是否彡t设，若T融〈T融设，执行步骤e34，右T融^ T融。或T融〈1"融。且10〈t设或T融^ T融！或T融〈Tgi jii t g ^ t设运，执灯步骤 e35 ；
步骤e34:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀得电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀开启，控制水蒸发器前电磁阀关闭，控制没有启动的制冷系统保持停机，执行步骤e33 ；
步骤e35:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀开启，控制水蒸发器前电磁阀关闭，控制没有启动的制冷系统保持停机，执行步骤e33。
[0034]在水源供热运行模式下，整个机组的制冷流程是:低温低压的制冷剂蒸气分别经过已经启动的制冷系统的压缩机后，形成高温高压过热蒸气，通过已经启动的制冷系统的四通阀进入各个已经启动的制冷系统的冷凝器进行冷却形成制冷剂过冷液体，制冷剂过冷液体依次经过各个已经启动的制冷系统的冷凝器单向阀、水蒸发器前电磁阀、水蒸发器膨胀阀节流后形成低温低压液体，继而进入各个已经启动的制冷系统的水蒸发器进行蒸发吸收空调用冷媒水的热量，形成低温低压蒸气，再通过各个已经启动的制冷系统的蒸发器单向阀，通过各个已经启动的制冷系统的四通阀和气分，回到各个已经启动的制冷系统的压缩机的吸气口。
[0035]在融霜模式下，整个机组的制冷流程是:低温低压的制冷剂蒸气分别经过已经启动的制冷系统的压缩机后，形成高温高压过热蒸气，通过已经启动的制冷系统的四通阀进入已经启动的制冷系统的空气蒸发器后电磁阀，继而进入已经启动的制冷系统的空气蒸发器加热蒸发器翅片，将翅片上凝结的霜融解，形成制冷剂过冷液体，再通过已经启动的制冷系统的空气蒸发器单向阀、空气蒸发器前电磁阀、冷凝器膨胀阀节流后形成低压液体，进入已经启动的制冷系统的冷凝器吸收热水热量，蒸发形成低温低压蒸气回到已经启动的制冷系统的压缩机吸气口。
[0036]在空气源供热运行模式下，整个机组的制冷流程是:低温低压的制冷剂蒸气分别经过已经启动的制冷系统的压缩机后，形成高温高压过热蒸气，通过已经启动的制冷系统的四通阀进入各个已经启动的制冷系统的冷凝器进行冷却形成制冷剂过冷液体，制冷剂过冷液体依次经过各个已经启动的制冷系统的冷凝器单向阀、空气蒸发器前电磁阀、空气蒸发器膨胀阀节流后形成低温低压液体，继而进入各个已经启动的制冷系统的空气蒸发器进行蒸发吸收大气的热量，形成低温低压蒸气，再通过各个已经启动的制冷系统的空气蒸发器后电磁阀，通过各个已经启动的制冷系统的四通阀和气分，回到各个已经启动的制冷系统的压缩机的吸气口。
[0037]所述融霜模式是在单热运行模式情况下，由于蒸发温度较低，大气中的水气容易结霜，在蒸发器处设置融霜温度传感器，当融霜温度传感器测试温度小于设定值，且累计时间达到设定时间时，机组自动切换进入除霜模式；当融霜温度传感器测试温度大于设定值，且累计时间达到设定时间时，机组自动返回切换至单热运行模式。
[0038]在水源供热运行模式或空气源供热运行模式下，中央控制器通过以下步骤保证热水出水温度达到设定值:
步骤f31:中央控制器判断Tb与T Bia的大小，若Tb < Tb设，执行步骤f32，若Tb > Tb设，执行步骤f33 ；
步骤f32:中央控制器控制已经启动的制冷系统的压缩机进行加载运行，控制没有启动的制冷系统保持停机，保证热水出水温度达到设定值；
步骤f33:中央控制器控制已经启动的制冷系统的压缩机进行卸载运行，控制没有启动的制冷系统保持停机，保证热水出水温度达到设定值。
[0039]本技术方案与现有技术相比具有如下优点:
1、传统的单级型空气源热水机组，在冬天气温低情况下，在低温下热量衰减严重，加热量不足而且能效比低，能耗尚；容易超范围运彳丁，容易损坏，可靠性不尚。
[0040]本技术方案可以采用水源也可以采用空气源方式，机组有三种运行模式，包括:水源供热运行模式、空气源供热运行模式和融霜运行模式:夏天或过渡季节，空气温度比较高时，选用空气源供热运行模式，机组制热量高，能效比高，节约能源；冬天，空气温度比较低时，选用水源供热运行模式，水源可以应用地下水或者地埋管获得温度较高的热源，提升冬天机组的热量和能效比，节约能效的同时提升供热效果；当空气源模式下蒸发器结霜时，机组运行融霜运行模式，除去空气蒸发器结霜后返回单热运行模式继续产生热水，从而保证不管在夏天还是寒冷的冬天，机组均能以最高能效运行，同时提升机组的运行可靠性。
[0041]2、传统的单级型空气源热水机组，采用单级型设计，例如需要60°C生活热情况下，整机的冷凝温度需要高达63~65°C，从而导致了单级型空调热水器的压缩机运行效率相当低，仍然无法大幅度降低冷热水同时需要所需的能耗。
[0042]本技术方案的热水采用四级制冷系统逐级加热，每级制冷系统加热又使用热回收器和冷凝器两级进行加热，与传统的单级单冷凝器型空调热水器相比，例如需要60°C生活热情况下，以第四级制冷系统加热为例，此时排气温度达到90~95°C，此时显热点总热量的20%，显热约可产生2°C温升，因此冷凝器的出水温度是58°C，所以，第四级制冷系统的冷凝温度可以仅达到61~63°C，也即相同出水温度情况下，其余系统的冷凝压力同样下降2°C，整体上降低了制冷系统的冷凝温度，从而提升了整机的能效比，节约能源。
[0043]3、控制精度高，中央控制系统根据显示操作系统的热水出水温度设定等输入要求，通过传感器数据采集子系统采集实际运行中的热水出水温度等数据，自动计算和控制各执行系统，控制四个压缩机和热水栗的开停或载荷比例，确保在任何时间供应的热水温度达到实际使用的需求，有效提升了热水的出水温度控制精度。
[0044]综上所述，本技术方案有效的解决了目前传统的单级型空气源热水机组，在冬天气温低情况下，在低温下热量衰减严重，加热量不足而且能效比低，能耗高，容易超范围运行，可靠性不高，采用单级加热方式，在常温怀况下，压缩机运行效率也比较低、能耗大，不环保的问题；本技术方案创造性的采用了空气源和水源双热源，以及分级加热相结合的方式，实现了水源供热运行模式、空气源供热运行模式和融霜运行模式相结合的级热式节能灵活的运行方式，实现夏天空气源供热节能运行，冬天水源供热节能运行，与传统的单级型空气源热水机组相比，夏冬均能正常运行，可靠性和能效比高，更节约能源，本技术方案设计合理、高效节能、运行模式切换灵活、控制精度和智能度高、运行稳定可靠；本技术方案节约能源、减少环境污染，符合国家倡导的节能和环保政策，具有重要的经济和社会意义。
[0045]应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种双源级热式热水机组，其特征在于，包括第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统、第四制冷系统和自动控制系统，所述第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统的结构设置一致；第一制冷系统的水蒸发器、第二制冷系统的水蒸发器、第三制冷系统的水蒸发器和第四制冷系统的水蒸发器分别通过进水管和出水管并联连接，进水管连接冷媒水栗和第一进水温度传感器，出水管连接第一出水温度传感器和第一流量保护器，第一制冷系统的水蒸发器的出水口连接有第一防冻保护器，第二制冷系统的水蒸发器的出水口连接有第二防冻保护器，第三制冷系统的水蒸发器的出水口连接有第三防冻保护器，第四制冷系统的水蒸发器的出水口连接有第四防冻保护器；第一制冷系统的冷凝器与第二制冷系统的冷凝器连接，第二制冷系统的冷凝器与第三制冷系统的冷凝器连接，第三制冷系统的冷凝器与第四制冷系统的冷凝器连接；第一制冷系统的冷凝器的进水口依次连接第二进水温度传感器和热水栗，第四制冷系统的冷凝器的出水口依次连接有第四出水温度传感器和第四流量保护器；所述第一制冷系统的空气蒸发器连接第一融霜温度传感器，第二制冷系统的空气蒸发器连接第二融霜温度传感器，第三制冷系统的空气蒸发器连接第三融霜温度传感器，第四制冷系统的空气蒸发器连接第四融霜温度传感器； 所述自动控制系统包括中央控制器和传感器数据采集子系统，所述第二进水温度传感器、第四出水温度传感器、第四流量保护器、第一进水温度传感器、第一出水温度传感器、第一流量保护器、第一融霜温度传感器、第二融霜温度传感器、第三融霜温度传感器、第四融霜温度传感器、第一防冻保护器、第二防冻保护器、第三防冻保护器和第四防冻保护器都与传感器数据采集子系统连接，传感器数据采集子系统与中央控制器连接，热水栗和冷媒水栗都与中央控制器连接，由中央控制器控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统按要求运行。2.根据权利要求1所述的双源级热式热水机组，其特征在于，所述第一制冷系统包括第一压缩机、第一四通阀、第一冷凝器、第一水蒸发器、第一空气蒸发器、第一气分和第一轴流风机，所述第一四通阀第一接口与第一压缩机一端连接，第一压缩机另一端与第一气分一端连接，第一气分另一端与第一四通阀第二接口连接，第一四通阀第三接口与第一水蒸发器一端连接，第一水蒸发器另一端与第一冷凝器一端连接，第一冷凝器另一端与第一四通阀第四接口连接，第一四通阀第三接口与第一空气蒸发器一端连接，第一空气蒸发器另一端与第一水蒸发器另一端连接；第一轴流风机设置在第一空气蒸发器处，为第一制冷系统的空气流动提供动力；所述第一压缩机和第一四通阀都与中央控制器连接。3.根据权利要求2所述的双源级热式热水机组，其特征在于，所述第一冷凝器和第一水蒸发器之间设置有第一冷凝器单向阀，第一水蒸发器和第一四通阀第三接口之间设置有第一水蒸发器单向阀，第一水蒸发器和第一空气蒸发器之间设置有第一空气蒸发器单向阀。4.根据权利要求2所述的双源级热式热水机组，其特征在于，所述第一空气蒸发器单向阀和第一水蒸发器之间设置有第一空气蒸发器前电磁阀，第一冷凝器单向阀和第一水蒸发器之间设置有第一水蒸发器前电磁阀，第一空气蒸发器和第一四通阀第三接口之间设置有第一空气蒸发器后电磁阀，所述第一空气蒸发器前电磁阀、第一水蒸发器前电磁阀和第一空气蒸发器后电磁阀都与中央控制器连接；所述第一冷凝器单向阀的出口和进口之间连接有第一冷凝器膨胀阀，第一空气蒸发器单向阀的出口和进口之间连接有第一空气蒸发器膨胀阀，第一水蒸发器和第一水蒸发器前电磁阀之间设置有第一水蒸发器膨胀阀。5.一种如权利要求1-4任意一项所述的双源级热式热水机组的控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤: 步骤AOO:通过显示操作面板输入运行模式，设定参数，开启双源级热式热水机组；步骤BOO:第二进水温度传感器、第四出水温度传感器、第一进水温度传感器和第一出水温度传感器实时监测各进出水温度并反馈至传感器数据采集子系统，第四流量保护器和第一流量保护器实时监测整个系统的流量并反馈至传感器数据采集子系统，第一融霜温度传感器、第二融霜温度传感器、第三融霜温度传感器和第四融霜温度传感器实时监测各空气蒸发器的温度并反馈至传感器数据采集子系统； 步骤COO:传感器数据采集子系统把收集到的数据反馈至中央控制器； 步骤DOO:中央控制器通过判断分析，控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统的启动或停机，根据不同运行模式控制整个机组按要求运行，同时控制热水栗和冷媒水栗按照要求运行。6.根据权利要求5所述的双源级热式热水机组的控制方法，其特征在于，所述步骤AOO-步骤DOO中，中央控制器通过以下步骤控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统的启动或停机: 步骤all:通过显示操作面板输入运行模式，设定四个启动温度，分别为Tia 2、Τβ 3和Tia 4，且Tia:< T启2< T启3< T启4，设定第二进水温度传感器监测到的进水温度为TA，设定融霜启动温度为Ta。，设定融霜停止温度为Ta i，融霜温度传感器实时监测到的融霜温度为Ta，设定启动融霜模式标准时间为，实际融霜温度已经低于融霜标准温度的持续时间为t。，设定运行融霜模式的标准时间为tiSg，实际融霜时间为，设定机组热水出水温度设置值为Tbs，第四出水温度传感器测量实际出水温度为Tb，设定实际环境温度为，环境温度设定值为Tms，开启双源级热式热水机组； 步骤bll:第一进水温度传感器将实时监测到的进水温度反馈至传感器数据采集子系统，融霜温度传感器实时监测到的融霜温度反馈至传感器数据采集子系统，第四出水温度传感器测量实际出水温度反馈至传感器数据采集子系统； 步骤cll:传感器数据采集子系统把收集到的数据反馈至中央控制器； 步骤dll:中央控制器判断Ta与T启P T启2、T启3和T启4之间的大小，若T A< T启丨，执行步骤dl2，若Tia !< T A<启2，执行步骤dl3，若T启2< T A<启3，执行步骤dl4，若T启3< T A<启4，执行步骤dl5，若TA> T启4，执行步骤dl6 ； 步骤dl2:中央控制器控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统均启动进行制热运行； 步骤dl3:中央控制器控制第二制冷系统和第三制冷系统启动进行制热运行，第一制冷系统和第四制冷系统停机； 步骤dl4:中央控制器控制第三制冷系统和第四制冷系统启动进行制热运行，第一制冷系统和第二制冷系统停机； 步骤dl5:中央控制器控制第四制冷系统启动进行制热运行，第一制冷系统、第二制冷系统和第二制冷系统停机； 步骤dl6:中央控制器控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统均停机。7.根据权利要求6所述的双源级热式热水机组的控制方法，其特征在于，当步骤all输入的运行模式为手动且为水源供热运行模式时，包括以下步骤: 步骤ell:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀关闭，控制水蒸发器前电磁阀开启，控制没有启动的制冷系统保持停机。8.根据权利要求6所述的双源级热式热水机组的控制方法，其特征在于，当步骤all输入的运行模式为手动且为空气源供热运行模式时，中央控制器根据实际自动在空气源供热运行模式和融霜模式之间切换，包括以下步骤: 步骤e21:中央控制器判断T融是否〈T融0且t ο是否彡t设，若T融〈T融设，执行步骤e22，右T融^ T融。或T融〈1"融。且10〈t设或T融^ T融！或T融〈Tgi jii t g ^ t设运，执灯步骤 e23 ； 步骤e22:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀得电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀开启，控制水蒸发器前电磁阀关闭，控制没有启动的制冷系统保持停机，执行步骤e21 ; 步骤e23:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀开启，控制水蒸发器前电磁阀关闭，控制没有启动的制冷系统保持停机，执行步骤e21。9.根据权利要求6所述的双源级热式热水机组的控制方法，其特征在于，当步骤all输入的运行模式为自动模式时，包括以下步骤: 步骤e31:中央控制器判断Tg与Tms的大小，若Tg <T环设，执行步骤e32，若Tg ，执行步骤e33_步骤e35 ； 步骤e32:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀关闭，控制水蒸发器前电磁阀开启，控制没有启动的制冷系统保持停机； 步骤e33:中央控制器判断T融是否〈T融0且t ο是否彡t设，若T融〈T融设，执行步骤e34，右T融^ T融。或T融〈1"融。且10〈t设或T融^ T融！或T融〈Tgi jii t g ^ t设运，执灯步骤 e35 ； 步骤e34:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀得电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀开启，控制水蒸发器前电磁阀关闭，控制没有启动的制冷系统保持停机，执行步骤e33 ； 步骤e35:中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀开启，控制水蒸发器前电磁阀关闭，控制没有启动的制冷系统保持停机，执行步骤e33。10.根据权利要求7-9任意一项所述的双源级热式热水机组的控制方法，其特征在于，在水源供热运行模式或空气源供热运行模式下，中央控制器通过以下步骤保证热水出水温度达到设定值: 步骤f31:中央控制器判断Tb与T Bia的大小，若Tb < Tb设，执行步骤f32，若Tb > Tb设，执行步骤f33 ； 步骤f32:中央控制器控制已经启动的制冷系统的压缩机进行加载运行，控制没有启动的制冷系统保持停机，保证热水出水温度达到设定值； 步骤f33:中央控制器控制已经启动的制冷系统的压缩机进行卸载运行，控制没有启动的制冷系统保持停机，保证热水出水温度达到设定值。
【文档编号】F25B41/04GK105890227SQ201510399988
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年7月9日
【发明人】潘展华, 林创辉, 彭雨, 吴东华, 吴高峰, 李兴勇, 张晓艳
【申请人】广东申菱环境系统股份有限公司