空调热水两用系统及其制热控制方法与流程

本发明涉及空调领域，具体是涉及一种空调热水两用系统及其制热控制方法。

背景技术：

热泵空调热水功能一体机是一种给房间制冷、供暖以及制生活热水于一体的机组，在空调制冷工况下，机组能将空调中的冷凝热量予以回收并用于生活热水供应，不但可以提高空调的制冷效率，也可以制取大量的免费热水，同时可以减少空调冷凝热量对周围环境造成的热污染，节约大量的一次能源。

在空调制热工况下，需要机组能同时满足供暖和生活热水的需求，机组处于高负载运行状态，这可能造成供暖或供热水功能出现能力不足的问题，一次你现有技术的热泵空调热水功能一体机大多采用的是启停切换控制，采取空调优先(或热水优先)的方式，当空调负荷满足后停止制热并切换到制热水的状态，当空调负荷不满足时再切回到制热的状态，以此降低机组的负荷。

然而，在此控制方式下，无法同时满足热水的连续供应和空调的供暖，不能满足用户的使用需求。

技术实现要素：

本发明的目的之一是提供一种节能、经济且有利于快速达到设定温度的空调热水两用系统。

为了实现上述目的，本发明提供的空调热水两用系统包括压缩机、室外换热器、节流阀及室内换热器、第一热水换热回路、第二热水换热回路、热水器、辅助加热器、流量调节阀和控制器，第一热水换热回路具有第一接口和第二接口，室内换热器具有第三接口和第四接口，节流阀具有第五接口和第六接口，室外换热器具有第七接口和第八接口，第一接口通过第一管路与压缩机的高压接口连通，第二接口通过第二管路与第五接口连通，第三接口通过第三管路与压缩机的高压接口连通，第四接口通过第四管路与第五接口连通，第六接口与第七接口连通，第八接口与压缩机的低压接口连通；流量调节阀设于第一管路上，或流量调节阀设于第二管路上，或流量调节阀设于第三管路上，或流量调节阀设于第四管路上；热水器包括第一换热段和第一加热件，第一热水换热回路与第一换热段换热，第二热水换热回路位于第三管路上；辅助加热器包括循环水回路和第二加热件，循环水回路包括第二换热段，第二换热段与第二热水换热回路换热；流经第一加热件前后的水流以及流经第二加热件前后的水流均设有温度传感器，流量调节阀及各温度传感器均与控制器通信连接。

由上可见，本发明通过对空调热泵两用系统的设计，一方面，通过第一电加热件、第二电加热件及热泵系统三方供能，使得空调在制热工况下，有利于保障热水器快速达到设定出水温度，并且有利于保证空调快速达到设定出风温度，便于快速达到控制目标；另一方面，本申请技术方案能够将热水器产热与空调制热平衡控制，使整个空调热水两用系统，更多地采用热泵系统供热，并尽量降低第一电加热件及第二电加热件的使用，有利于节约电能，有利于提升用电经济性。

一个优选的方案是，还包括换向阀，换向阀具有第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口，压缩机的高压接口与第一阀口连通，第三管路与第二阀口连通，第八接口与第三阀口连通，压缩机的低压接口与第四阀口连通；第二接口通过第五管路与第六接口连通，第二管路上设有第一阀门，第五管路上设有第二阀门。

由上可见，这样，在空调处于制热工况时，第一阀口与第二阀口连通，第三阀口与第四阀口连通，第三管路通过换向阀与压缩机的高压接口连通，第八接口通过换向阀与低压接口连通，第八接口通过换向阀与低压接口连通，通过换向阀、第一阀门及第二阀门的设置，可以通过换向阀改变第一阀口、第二阀口、第三阀口及第四阀口的连通关系，使得本申请技术方案的空调热水两用系统中室内换热器既能调节为按制热运行，又能调节为按制冷运行，实用性更强。

进一步的方案是，压缩机的高压接口通过第六管路与第一阀口连通，第六管路上设有第四阀门。

由上可见，这样能够通过关闭第四阀门来使空调停止运行，并且不影响热泵系统为热水器中的水加热。

另一个优选的方案是，第一换热段包括第一水箱，第一热水换热回路置于第一水箱中。

进一步的方案是，第一加热件位于第一水箱的出水端。

再一个优选的方案是，第一加热件为电加热件，和/或第二加热件为电加热件。

又一个优选的方案是，辅助加热器还包括第二水箱，第二换热段与第二水箱组成循环水回路，第二加热件位于第二水箱的出水端。

又一个优选的方案是，循环水回路上设有水泵。

又一个优选的方案是，流量调节阀设于第三管路上，第一管路上设有第三阀门。

还一个优选的方案是，流量调节阀的数量为两个，一个流量调节阀设于第一管路上或设于第二管路上，另一个流量调节阀设于第三管路上或设于第四管路上。

由上可见，采用第二流量调节阀直接控制第一管路的制冷剂流量，有利于精确控制第一热水换热回路的制冷剂流量。

本发明的目的之二是提供一种节能、经济且有利于快速达到设定温度的空调热水两用系统的制热控制方法。

为了实现上述目的，本发明提供的空调热水两用系统的制热控制方法包括前述的空调热水两用系统，步骤包括：获取第一加热件前后水流的温度值，将第一加热件前后水流的温度值相减并取其绝对值，得到第一温差；获取第二加热件前后水流的温度值，将第二加热件前后水流的温度值相减并取其绝对值，得到第二温差；判断第一温差与第二温差的大小，若第一温差大于第二温差，则调节流量调节阀的开度使第一热水换热回路的流量增大；若第一温差小于第二温差，则调节流量调节阀的开度使第二热水换热回流的流量增大。

由上可见，本发明的制热控制方法由于采用前述的空调热水两用系统，一方面，通过第一电加热件、第二电加热件及热泵系统三方供能，使得空调在制热工况下，有利于保障热水器快速达到设定出水温度，并且有利于保证空调快速达到设定出风温度，便于快速达到控制目标；另一方面，本申请技术方案能够将热水器产热与空调制热平衡控制，使整个空调热水两用系统，更多地采用热泵系统供热，并尽量降低第一电加热件及第二电加热件的使用，有利于节约电能，有利于提升用电经济性。

本发明的目的之三是提供一种节能、经济且有利于快速达到设定温度的空调热水两用系统的制热控制方法。

为了实现上述目的，本发明提供的空调热水两用系统的制热控制方法，包括前述的空调热水两用系统，步骤包括：获取热水器出水温度，将出水温度与定设出水温度相减并取其绝对值，得到第三温差；获取室内换热器的出风温度，将出风温度与设定出风温度相减并取其绝对值，得到第四温差；判断第三温差与第四温差的大小，若第三温差大于第四温差，则调节流量调节阀的开度使第一热水换热回路的流量增大；若第三温差小于第四温差，则调节流量调节阀的开度使第二热水换热回流的流量增大。

由上可见，本发明的制热控制方法由于采用前述的空调热水两用系统，一方面，通过第一电加热件、第二电加热件及热泵系统三方供能，使得空调在制热工况下，有利于保障热水器快速达到设定出水温度，并且有利于保证空调快速达到设定出风温度，便于快速达到控制目标；另一方面，本申请技术方案能够将热水器产热与空调制热平衡控制，使整个空调热水两用系统，更多地采用热泵系统供热，并尽量降低第一电加热件及第二电加热件的使用，有利于节约电能，有利于提升用电经济性。

附图说明

图1是本发明空调热水两用系统实施例一的系统结构原理图；

图2是本发明空调热水两用系统实施例二的系统结构原理图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本申请中描述一个接口/管路/阀口与另一个接口/管路/阀口连通并不一定指直接连通，还可以是通过其它管路/零件等间接连通。

空调热水两用系统及其制热控制方法实施例一：

请参照图1，本实施例的空调热水两用系统包括压缩机1、四通阀2、室内换热器3、电子膨胀阀4、室外换热器13、分液器5、第一热水换热回路6、第二热水换热回路(图中未示出)、热水器7、辅助加热器20和控制器(图中未示出)。

压缩机1具有低压接口102和高压接口101，四通阀2具有第一阀口201、第二阀口202、第三阀口203和第四阀口204，第一热水换热回路6具有第一接口601和第二接口602，室内换热器3具有第三接口301和第四接口302，电子膨胀阀4具有第五接口401和第六接口402，室外换热器13具有第七接口131和第八接口132。

压缩机1的高压接口101通过第六管路14与第一阀口201连通，压缩机1的高压接口101通过第一管路8与第一接口601连通，室内换热器3的第三接口301通过第三管路10与第二阀口202连通，室内换热器3的第四接口302通过第四管路11与电子膨胀阀4的第五接口401连通，电子膨胀阀4的第六接口402与室外换热器13的第七接口131连通，室外换热器13的第八接口132与第三阀口203连通，第四阀口204与分液器5的入口501连通，分液器5的出口502与压缩机1的低压接口102连通，第二接口602通过第二管路9与第五接口401连通，第二接口602通过第五管路12与第六接口402连通。

第二管路9上设有第一电磁阀16，第五管路12上设有第二电磁阀15，第一管路8上设有第三电磁阀17，第六管路14上设有第四电磁阀18，第三管路10上设有流量调节阀19，第一电磁阀16、第二电磁阀15、第三电磁阀17、第四电磁阀18及流量调节阀19均与控制器通信连接。

热水器7包括第一水箱701和第一电加热件703，第一电加热件703设于第一水箱701的出水端，第一热水换热回路6置于第一水箱701中。

辅助加热器20包括循环水回路2001、第二电加热件2004和水泵2002，水泵2002抽动水流在循环水回路2001中循环，循环水回路2001包括第二水箱2003和第二换热段(图中未示出)，第二换热段与第二热水换热回路换热，第二电加热件2004设于第二水箱2003向第二换热段泵水的出水端，第二热水换热回路位于第三管路10上。具体地，辅助加热器20及室内换热器3均位于空调室内机中。

流经第二电加热件2004前后的水流以及流经第一电加热件703前后的水流均设有温度传感器702、704，各温度传感器702、704均与控制器通信连接；具体地，可以在第一水箱701内设置一个温度传感器702，在第一水箱701的出水管路上设置一个温度传感器704，第一水箱701内的温度传感器702检测流经第一电加热件703之前的水流温度，第一水箱701的出水管路上的温度传感器704检测流经第一电加热件703之后的水流温度；同理，也可以在第二水箱2003内设一个温度传感器2005，并在第二水箱2003的出水管路上设置一个温度传感器2006，第二水箱2003内的温度传感器检测流经第二电加热件2004之前的水流温度，第二水箱2003的出水管路上的温度传感器检测流经第二电加热件2004之后的水流温度。

在空调单独开启时，控制器控制第一电磁阀16、第二电磁阀15及第三电磁阀17关闭，并控制第四电磁阀18开启；此时若空调处于制冷工况，四通阀2的第一阀口201与第三阀口203连通，第二阀口202与第四阀口204连通，制冷剂从压缩机1的高压接口101流入四通阀2后，首先从第三阀口203流出至室外换热器13，高温制冷剂与室外环境换热后经电子膨胀阀4节流降压为低温制冷剂，低温制冷剂流入室内换热器3与室内环境换热，然后经四通阀2的第二阀口202流入四通阀2，并从四通阀2的第四阀口204流出至分液器5，最终经分液器5分液后流回压缩机1的低压接口102；此时若空调处于制热工况，四通阀2的第一阀口201与第二阀口202连通，第三阀口203与第四阀口204连通，制冷剂从压缩机1的高压接口101流入四通阀2后，首先从第二阀口202流出至室内换热器3，高温制冷剂与室内环境换热后经电子膨胀阀4节流降压为低温制冷剂，低温制冷剂流入室外换热器13与室外环境换热，然后经四通阀2的第三阀口203流入四通阀2，并从四通阀2的第四阀口204流出至分液器5，最终经分液器5分液后流回压缩机1的低压级；具体地，空调出风口设有温度传感器，该温度传感器与控制器电连接，在空调处于制热工况下，如果出现空调器的出风温度达不到设定出风温度，那么控制器控制辅助加热器20运行，第二电加热件2004将泵入第二换热段的水流加热，加热后的水流与第二热水换热回路换热，使得流入室内换热器3的制冷剂温度升高，进而提升空调的出风温度。

在热水器7单独开启时，控制器控制第一电磁阀16、第二电磁阀15及第三电磁阀17开启，并控制第四电磁阀18及流量调节阀19关闭；此时高温制冷剂从压缩机1的高压接口101流出后通过第一管路8流至第一热水换热回路6，第一热水换热回路6与第一水箱701中的水换热，然后经电子膨胀阀4节流降压后流至室外换热器13，由室外换热器13换热后经四通阀2流至分液器5，并最终经分液器5分液后流回压缩机1的高压接口101。

在热水器7与空调均开启时，第一电磁阀16、第二电磁阀15、第三电磁阀17及第四电磁阀18均开启；此时若空调处于制冷工况，高温制冷剂从压缩机1的高压接口101流出后，一部分高温制冷剂经第一阀口201流入四通阀2，另一部分高温制冷剂经第一管路8流入第一热水换热回路6，流入四通阀2的高温制冷剂与空调单独开启时制冷工况的运行一致，流入第一热水换热回路6的高温制冷剂经第五管路12流至电子膨胀阀4，经电子膨胀阀4节流降压后流至室内换热器3，与室内换热器3换热后经四通阀2流至分液器5，最终经分液器5分液后流回压缩机1的低压接口102；此时若空调处于制热工况时，一部分高温制冷剂经第一阀口201流入四通阀2，另一部分高温制冷剂经第一管路8流入第一热水换热回路6，流入四通阀2的高温制冷剂与空调单独开启时制热工况的运行一致，流入第一热水换热回路6的高温制冷剂与热水器7单独开启时的运行一致。

在热水器7与空调均开启时，在空调处于制冷工况下，第一热水换热回路6与室内换热器3为互补的运行关系，因此空调制冷与热水器7加热两者能够很好的协调.

然而在空调处于制热工况下，第一热水换热回路6与室内换热器3均需要高温高压的制冷剂来换热，这样一方面会增大压缩机1的负荷，另一方面也容易使得热水加热缓慢并且容易使得空调出风达不到设定出风温度；基于此，本申请技术方案在热水器7上添加第一电加热件703，在第三管路10上添加第二热水换热回路和流量调节阀19，并采用辅助加热器20对第二热水换热回路进行辅助加热，流经第一电加热件703前后的水流以及流经第二电加热件2004前后的水流均设有温度传感器2005、2006，流量调节阀19及各温度传感器2005、2006均与控制器通信连接，各温度传感器2005、2006将检测到的温度值数据传给控制器，第一电加热件703前后水流温差的绝对值为第一温差，第二电加热件2004前后水流温差的绝对值为第二温差，控制器根据第一温差与第二温差的大小来实时调整流量调节阀19的开度，进而调节室内换热器3及第一热水换热回路6的相对流量大小。

可选择地，流量调节阀19还可以设于第四管路11上，同样能实现调节室内换热器3与第一热水换热回路6中制冷剂流量的目的，能实现发明目的。

当第一温差大于第二温差时，控制器控制流量调节阀19的开度减小，继而使第一热水换热回路6中的制冷剂流量增大，使室内换热器3中的制冷剂流量减小；当第一温差小于第二温差时，控制器控制流量调节阀19的开度增大，继而使第一热水换热回路6中的制冷剂流量减小，使室内换热器3中的制冷剂流量增大，便于实现空调制热与热水器7产热的平衡。

第一温差越大说明第一电加热件703的功率越高，第二温差越大说明第二电加热件2004的功率越高，当然关于第一电加热件703的开关及功率调节，可以是控制器根据出水温度与设定出水温度的差值进行控制；关于第二电加热件2004的开关及功率调节，可以是控制器根据出风温度与设定出风温度的差值进行控制；第一电加热件703与第二电加热件2004可以是由本申请技术方案中的控制器统一控制，也可以是由热水器的控制器单独控制第一电加热件703，且由空调的控制器单独控制第二电加热件2004，而本申请技术方案的控制器只用于控制热水器与空调的平衡制热。

众所周知，热泵系统的热效率是电加热热效率的好几倍，消耗等量电能的情况下，热泵系统能够换热几倍于电加热产生的热能；并且，换热环境温度越低，越有利于与高温制冷剂换热，高温制冷剂的换热速率越快，然而，如果将空调热水两用系统设置为空调优先，在空调出风温度未达到设定出风温度之前均不为热水器7流入高温制冷剂，此时的热水器7出水全部采用第一电加热件703进行电加热，随着室内环境温度的升高，室内换热器3与室内环境换热难度增加，换热速率变慢，此时整个热泵系统处于低负荷运行状态，而电加热处于高负荷运行状态，不利于节约电能。

本申请技术方案中，将空调制热与热水器7产热平衡起来，热水器7更需要加热时就将更大量的高温制冷剂用于产生热水，空调更需要加热时就将更大量的高温制冷剂用于产生暖风，这样不论是热水器7的出水温度未达到设定出水温度还是空调器的出风温度未达设定出风温度，均优先采用高温制冷剂进行换热，有利于提升热泵系统的利用率，有利于减少电加热使用，有利于节约电能，提升用电经济性。

需要说明的是，本申请的制热控制方法仅为了控制热水器与空调平衡运行，至于空调和热水器各自的控制可以按照现有设计的方法进行，也即：在空调出风温度达不到设定出风温度时，还可以控制辅助加热器20对进入室内换热器3的制冷剂进行加热，当然辅助加热器20也会与室内环境进行直接换热，同样有利于室内环境的温度快速达到设定温度，以尽快满足用户对空调出风温度的要求，同理，在热水器7的出水温度达不到设定出水温度时，也可以通过第一电加热件703对热水器7的出水水流进行加热，以尽快满足用户对热水器7出水温度的要求；当然，不论是辅助加热器20的第二电加热件2004开启还是第一电加热件703开启都会引起对应加热件前后的温差加大，因此也会引起流量调节阀19的开度变化，以平衡热水器与空调的运行需求。

例如，在空调稳定制热期间开启热水器7时，首先第一电加热件703开启，第一电加热件703前后的温差加大，第一温差加大，控制器识别到第一温差较大，便将流量调节阀19的开度减小，由第一热水换热回路6与第一电加热件703一起加热水，避免热水器7出现单独电加热的情况，这样有利于节约电能，有利于提升用电经济性。

因此，一方面，本申请技术方案通过第一电加热件703、第二电加热件2004及热泵系统三方供能，使得空调在制热工况下，有利于保障热水器7快速达到设定出水温度，并且有利于保证空调快速达到设定出风温度；另一方面，本申请技术方案将热水器7产热与空调制热平衡控制，使整个空调热水两用系统相对而言，更多地采用热泵系统供热，并尽量降低第一电加热件703及第二电加热件2004的使用，有利于节约电能，有利于提升用电经济性。

可选择地，第一水箱701还可以具有预设的低水位、高水位和温度限定值，第一水箱701内设有水位传感器和温度传感器，温度传感器均及水位传感器均与控制器通信连接，当第一水箱701的水温高于预设的温度限定值时或第一水箱701的水位低于低水位时，为第一水箱701补水，直至检测到第一水箱701的水温低于温度限定值且第一水箱701的水位高于低水位时停止补水；优选地，补水至第一水箱701的水温低于温度限定值以下10摄氏度且第一水箱701的水位高于低水位时停止补水；当然，如果水位达到高水位时第一水箱701内的水温仍高于温度限定值(或高于温度限定值以下10摄氏度)，则停止补水并控制第三电磁阀17关闭。

优选地，当温度传感器检测到第一水箱701内的温度大于温度限定值时，控制器控制第三电磁阀17关闭，当水位传感器检测到第一水箱701的水位低于低水位时，为第一水箱701补水。

可选择地，在空调与热水器同时开启，且空调处于制热工况时，除了通过对比第一温差与第二温差的大小来控制流量调节阀19的开度外，还可以采用第三温差与第四温差的对比来控制流量调节阀19的开度，第三温差为热水器7出水温度与设定出水温度之差的绝对值，第四温差为空调出风温度与设定出风温度之差的绝对值；若第三温差大于第四温差，则调大流量调节阀19的开度，使第一热水换热回路6中的冷媒流量相对增大，使室内换热器3中的制冷剂流量相对减小；若第三温差小于第四温差，则调小流量调节阀19的开度，使室内换热器3中的制冷剂流量相对增大，使第一热水换热回路6中的冷媒流量相对减小。

这样同样能平衡热水器7与空调的运行，同样能实现节约电能的目的。

空调热水两用系统及其制热控制方法实施例二：

请参照图2，本实施例的空调热水两用系统中，在第一管路8上加装第二流量调节阀21，采用第二流量调节阀21替代第三电磁阀17，第一管路8上的第二流量调节阀21与控制器通信连接，采用第二流量调节阀21直接控制第一管路8的制冷剂流量，有利于精确控制第一热水换热回路6的制冷剂流量。

空调热水两用系统及其制热控制方法实施例二的其余部分同空调热水两用系统及其制热控制方法实施例一。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。