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，但是由于制冷剂循环的回路多，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，可以实现制作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在单一回路循环的优点，弥补其不能组织制冷空调同时制洗浴热水的不足，更好地发挥热泵的节能作用，本发明提出一种四换热器冷暖热水三用热泵机组，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。本发明制冷剂回路简单，技术易于实现，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
本发明的四换热器冷暖热水三用热泵机组，包括制冷剂循环系统，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，室内、室外风换热器，水换热器，节流器，气液分离器，室内、室外风换热器配置的室内、室外风机；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；所述的水换热器是板式换热器或套管式换热器，水换热器的一侧通制冷剂，另一侧通水；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：所述的四换热器冷暖热水三用热泵机组的制冷剂循环系统，还包括有由两个水换热器和四个单向阀构成的第一、二单向水换热器组件；第一单向水换热器组件的构成方式是：第一水换热器的制冷剂通路的出口端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第一单向水换热器组件的制冷剂出口，第一水换热器的制冷剂通路的进口端与第二单向阀的出口并联接口为第一单向水换热器组件的制冷剂进口；第二单向水换热器组件的构成方式是：第二水换热器的制冷剂通路的出口端与第三单向阀的进口连接，第三单向阀的出口与第四单向阀的进口并联接口为第二单向水换热器组件的制冷剂出口，第二热水换热器的制冷剂通路的进口端与第四单向阀的出口并联接口为第二单向热水换热器组件的制冷剂进口；所述的节流器是双向节流器或毛细管节流器；所述的四换热器冷暖热水三用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，四通阀的左接口与第一单向热水换热器组件的制冷剂进口连接，第一单向热水换热器组件的制冷剂出口与室内风换热器的右接口连接，室内风换热器的左接口与节流器的第一端口连接，节流器的第二端口与室外风换热器的制冷剂通路的左端接口连接；四通阀的右接口与第二单向水换热器组件的制冷剂进口连接；第二单向水换热器组件的制冷剂出口与室外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；
所述的四换热器冷暖热水三用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，包括第一、二水换热器，储热水箱，循环水泵；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，分别与循环回水总管、循环出水总管和热水出水管连接；所述的洗浴热水循环系统的水循环回路构成是：第一、二水换热器水侧的左端接口与左端接口并联，右端接口与右端接口并联；左并联接口与储热水箱的循环出水总管连接，右并联接口与储热水箱的循环回水总管连接；循环水泵顺水循环方向安装在循环回水总管或出水总管上；第一、二水换热器水侧的左端接口管路或右端接口管路上各安装一个电磁阀；自来水进水管插接在循环回水总管上，自来水进水管上安装有进水阀和进水单向阀；储热水箱的热水出水管接头上安装有热水出水阀与用户的热水管连接；储热水箱及水循环回路灌满水；在接近储热水箱的循环回水总管、循环出水总管和热水水管上布置有温度传感器；所述的第一、二水换热器在低位接口的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，以便在检修时放空水换热器的存水；
所述的四换热器冷暖热水三用热泵机组，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→第一水换热器→第一单向阀→室内风换热器→节流器→室外风换热器→第四单向阀→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→第二水换热器→第三单向阀→室外风换热器→节流器→室内风换热器→第二单向阀→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运行模态：制热气和制热水模态；在制冷循环也可执行两个运行模态：制冷气和制冷气兼制热水模态；
所述的四换热器冷暖热水三用热泵机组，其特征在于：所述的制热气模态是，制冷剂做热泵循环，由室外风换热器吸收环境空气的热量，在室内风换热器向房间吹热风；其控制方式是：压缩机开启，室内、室外风机开启，四通阀处在热泵循环状态，水循环回路停止运转，循环水泵停止，第一、二水换热器的水路电磁阀开启，放水电磁阀或手动放水阀门关闭；
所述的四换热器冷暖热水三用热泵机组，其特征在于：所述的制热水模态是，制冷剂做热泵循环，由室外风换热器吸收环境空气的热量，在第一水换热器换热给洗浴热水，经洗浴热水循环，逐渐把储热水箱的水加热；其控制方式是：压缩机开启，室外风机开启，室内风机关闭，四通阀处在热泵循环状态，第一水换热器水路的电磁阀开启，第二水换热器的水路电磁阀关闭，循环水泵运转，储热水箱水被加热；放水电磁阀或手动放水阀门关闭；
所述的四换热器冷暖热水三用热泵机组，其特征在于：所述的制冷气模态是，制冷剂做制冷循环，在室内风换热器吸收房间空气的热量，经制冷剂循环，最后把热量通过室外风换热器放给室外空气；其控制方式是：压缩机开启，室内、室外风机开启，四通处在制冷循环状态，水循环回路停止运转，循环水泵停止，第二水换热器的水路电磁阀开启，第一水换热器的水路电磁阀关闭；放水电磁阀或手动放水阀门关闭；
所述的四换热器冷暖热水三用热泵机组，其特征在于：所述的制冷气兼制热水模态是，制冷剂做制冷循环，室内风换热器吸收房间空气的热量，经制冷剂循环，在第二水换热器把热量交换给洗浴热水，又经过洗浴热水循环，逐渐把储热水箱的水加热；其控制方式是：压缩机开启，室内风机开启，室外风机关闭，四通阀处在制冷循环状态，第二水换热器的水路电磁阀开启，第一路电磁阀关闭，循环水泵运转；放水电磁阀或手动放水阀门关闭，两个水换热器有水；
所述的四换热器冷暖热水三用热泵机组，其特征在于：其除霜方式是：制冷剂做制冷循环，压缩机开启，室内、室外风机停止，第一、二水换热器的水路电磁阀开启，循环水泵运转，水循环回路把储热水箱热水的热量通过两个水换热器热交换，传给制冷剂，再到室外风换热器放出热量，快速除霜。
本发明的创新点主要有：
1、所述的四换热器冷暖热水三用热泵机组，制冷剂循环系统除包含一般冷暖空调机所具有的压缩机，四通阀，室内、室外风换热器，节流器，气液分离器外，增添有两个各由一个水换热器和两个单向阀构成的第一、二单向水换热器组件，第一单向水换热器组件安置在室内风换热器与四通阀连接管路之间，第二单向水换热器组件安置在室外风换热器与四通阀连接管路之间，由于单向水换热器组件只允许制冷剂从压缩机排气流经水换热器，不允许低压蒸发器的低温制冷剂流过水换热器，所以第一、二水换热器分别承担制冷剂热泵循环和制冷循环时换热和加热水的任务，能避免低温制冷剂通过热水换热器，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。
2、由于发明的四换热器冷暖热水三用热泵机组采用上述结构方式，除具有制热气，制冷气功能外，再配合水换热器水侧所连接的水循环回路，可组织两种制热水模式，一种模态是一年常用的从室外吸热独立制热水，另一种是制冷气兼制热水，此模态cop可达7-8。
3、此结构的热泵制冷剂在一个串联回路运行，制冷剂量便于优化，运行时制冷剂量不变，运行稳定。
4、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，能够保证四换热器冷暖热水三用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制热气供暖、制冷气和制热水的三用目的，两种制热水模态，保证一年四季都能用热泵方式制洗浴热水，比电热水器节能70%以上，特别是能够实现制冷气空调同时制洗浴热水运行方式，能获得cop可达7-8最佳节能效果。
综上所述，本发明的四换热器冷暖热水三用热泵机组的先进性、创新性和实用性明显。
附图说明
图1是本发明的四换热器冷暖热水三用热泵机组实施例1的基本结构示意图，制热气模态。
图2是本发明的实施例1处在制热水模态。
图3是本发明的实施例1处在制冷气模态。
图4是本发明的实施例1处在制冷气的同时制热水模态。
图5是本发明的实施例1处在除霜模态。
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
本发明的四换热器冷暖热水三用热泵机组的基本结构如图1所示，包括制冷剂循环系统，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，室内、室外风换热器4、6，节流器5，气液分离器8，两个风换热器分别配置有室内、室外风4a、6a,以及由两个水换热器和四个单向阀构成的第一、二单向水换热器组件；第一单向水换热器组件的构成方式是：第一水换热器3的制冷剂通路的出口端与第一单向阀d1的进口连接，第一单向阀的出口与第二单向阀d2的进口并联接口为第一单向水换热器组件的制冷剂出口；第一水换热器3的制冷剂通路的进口端与第二单向阀d2的出口并联接口为第一单向水换热器组件的制冷剂进口；第二单向水换热器组件的构成方式是：第二水换热器7的制冷剂通路的出口端与第三单向阀d3的进口连接，第三单向阀的出口与第四单向阀d4的进口并联接口为第二单向水换热器组件的制冷剂出口；第二热水换热器7的制冷剂通路的进口端与第四单向阀的出口并联接口为第二单向热水换热器组件的制冷剂进口；所述的节流器5是双向节流器或毛细管节流器；所述的四通阀2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；所述的两个水换热器是板式换热器或套管式换热器，水换热器的一侧通制冷剂，另一侧通水；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t1、t2,在压缩机排气和吸气管路上布置有压力传感器p1和p2。
本发明实施例1的四换热器冷暖热水三用热泵机组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，四通阀的左接口与第一单向热水换热器组件的制冷剂进口连接，第一单向热水换热器组件的制冷剂出口与室内风换热器4的右接口连接，室内风换热器的左接口与节流器5的第一端口连接，节流器的第二端口与室外风换热器6的制冷剂通路的左端接口连接；四通阀的右接口与第二单向水换热器组件的制冷剂进口连接；第二单向水换热器组件的制冷剂出口与室外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8的进口连接；气液分离器的出口与压缩机进口连接；所连成的回路通过充氟接头gf，充注制冷剂r22或r134a。
本发明实施例1的四换热器冷暖热水三用热泵机组的洗浴热水循环系统，包括第一、二水换热器3、7，储热水箱9，循环水泵10；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，分别与循环回水总管、循环出水总管和热水出水管连接；所述的洗浴热水循环系统的水循环回路构成是：第一、二水换热器4、7水侧的左端接口与左端接口并联，右端接口与右端接口并联；左并联接口与储热水箱9的循环出水总管连接，右并联接口与储热水箱的循环回水总管连接；循环水泵顺水循环方向安装在循环出水总管上；第一、二水换热器水侧的左端接口管路或右端接口管路上各安装一个电磁阀f1、f2；自来水进水管插接在循环回水总管上，自来水进水管上安装有进水阀f3和进水单向阀df；储热水箱的热水出水管接头上安装有热水出水阀f4与用户的热水管连接；储热水箱及水循环回路灌满水；在接近储热水箱的循环回水总管、循环出水总管和热水水管上布置有温度传感器t3、t4和t5；在第一、二水换热器在低位接口的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，以便在检修时放空水换热器的存水，此技术为常识技术，没有在附图1中表示。
本发明的四换热器冷暖热水三用热泵机组，实施例1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，参见附图1、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→第一水换热器3→第一单向阀d1→室内风换热器4→节流器5→室外风换热器6→第四单向阀d4→四通阀2的右接口到中接口→气液分离器8→压缩机1；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→第二水换热器7→第三单向阀d3→室外风换热器6→节流器5→室内风换热器4→第二单向阀d2→四通阀2的左接口到中接口→气液分离器8→压缩机1；在热泵循环可执行两个模态：制热气和制热水模态,参见附图1、2；在制冷循环也可执行两个模态：制冷气和制冷气兼制热水模态，参见附图3、4。
附图1所示为本发明实施例1的四换热器冷暖热水三用热泵机组，执行制热气模态的说明示意图，在此模态时，制冷剂做热泵循环，由室外风换热器6吸收环境空气的热量，在室内风换热器4向房间吹热风；其控制方式是：压缩机1开启，室内、室外风机4a、6a开启，四通阀2处在热泵循环状态，水循环回路停止运转，循环水泵10停止第一、二水换热器的水路电磁阀f1、f2开启。
附图2所示为本发明实施例1的四换热器冷暖热水三用热泵机组，执行制热水模态的说明示意图，在此模态时，制冷剂做热泵循环，由室外风换热器6吸收环境空气的热量，在第一水换热器3换热给洗浴热水，经洗浴热水循环，逐渐把储热水箱的水加热；其控制方式是：压缩机1开启，室外风机6a开启，室内风机4a关闭，四通阀2处在热泵循环状态，第一水换热器3水路的电磁阀f1开启，第二水换热器的水路电磁阀f2关闭，循环水泵10运转，储热水箱9的水被加热；放水电磁阀或手动放水阀门关闭。
附图3所示为本发明实施例1的四换热器冷暖热水三用热泵机组，执行制冷气模态的说明示意图，在此模态时，制冷剂做制冷循环，在室内风换热器4吸收房间空气的热量，经制冷剂循环，最后把热量通过室外风换热器6放给室外空气；其控制方式是：压缩机1开启，室内、室外风机4a、6a开启，四通2处在制冷循环状态，水循环回路停止运转，循环水泵10停止，第二水换热器的水路电磁阀f2开启，第一水换热器的水路电磁阀f1关闭。
附图4所示为本发明实施例1的四换热器冷暖热水三用热泵机组，执行制冷气兼制热水模态的说明示意图；在此模态时，制冷剂做制冷循环，室内风换热器4吸收房间空气的热量，经制冷剂循环，在第二水换热器7把热量交换给洗浴热水，又经过洗浴热水循环，逐渐把储热水箱9的水加热；其控制方式是：压缩机1开启，室内风机4a开启，室外风机6a关闭，四通阀2处在制冷循环状态，第二水换热器7的水路电磁阀f2开启，第一水路电磁阀f1关闭，循环水泵10运转；放水电磁阀或手动放水阀门关闭，两个水换热器有水。
附图5所示为本发明实施例1的四换热器冷暖热水三用热泵机组，除霜方式说明示意图，机组在除霜时，制冷剂做制冷循环，压缩机1开启，室内、室外风机4a、6a停止，第一、二水换热器3、7的水路电磁阀f1、f2开启，循环水10运转，水循环回路把储热水箱9的热水热量通过两个水换热器热交换，传给制冷剂，再到室外风换热器放出热量，快速完成除霜。