专利名称：空调热泵热水与太阳能加热集成系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种集成系统，具体地说，涉及一种将空调热泵热水系统与太阳能加热系统集成的系统。
背景技术：
二十多年来，太阳能热水加热系统作为传统节能热水产品一直被众多家庭使用， 而且最近几年，政府把其列为节能建筑首选的节能热水设备之一。另外，空气源热泵热水系统近几年来也在家居节能生活中得到接受和认可。但是无论是太阳能热水系统还是热泵热水系统都存在各自的缺点。比如太阳能热水器，受阳光有无及强度影响很大；空气源热泵热水器当环境温度极高或极低及水温很高时都存在效率方面的影响。除此之外，热泵热水器使用的是空调热泵的原理制热水，因而单独购买热泵热水器不仅增加投资而且占用室外空间，影响建筑美观。
发明内容
本发明的目的是提供一种将空调热泵热水系统与太阳能加热系统集成的系统。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是
一种空调热泵热水与太阳能加热集成系统，其包括第一水箱、加热所述的第一水箱中的水的太阳能子系统、加热所述的第一水箱中的水的空调热泵子系统；
所述的空调热泵子系统包括空调热泵热水主机、与所述的空调热泵热水主机通过第一连接系统相连接的室内空调机；所述的第一连接系统包括设置于所述的空调热泵热水主机中的第四加热盘管、由所述的第四加热盘管引出并连接至所述的室内空调机中的第一出水管路、由所述的室内空调机引出并连接至所述的空调热泵热水主机的第一回水管路、维持所述的第一连接系统中水循环的第一循环泵；
所述的空调热泵热水主机与所述的第一水箱通过第二连接系统相连接；所述的第二连接系统包括由所述的第一水箱引出并连接至所述的空调热泵热水主机的第二出水管路、设置于所述的空调热泵热水主机中并与所述的第二出水管路相连接的第二加热盘管、连接所述的第二加热盘管与所述的第一水箱的第二回水管路、维持所述的第二连接系统中水循环的第二循环泵；
所述的太阳能子系统与所述的第一水箱通过第三连接系统相连接。优选的，其还包括地暖子系统，所述的地暖子系统包括地暖换热器，所述的地暖换热器与所述的空调热泵热水主机、所述的第一水箱通过第四连接系统相连接；所述的第四连接系统包括设置于所述的空调热泵热水主机中的第五加热盘管、由所述的第五加热盘管引出并连接至所述的地暖换热器一端的地暖进水管路、由所述的地暖换热器的另一端引出并连接至所述的第五加热盘管的地暖回水管路、维持所述的第四连接系统中水循环的第三循环泵；所述的地暖回水管路分为并联的第一支路、第二支路，所述的第一支路上连接有内置于所述的第一水箱中的第一加热盘管，所述的第一支路和所述的第二支路的汇合点设置有切换所述的地暖回水管路中水的流向的电动三通阀，所述的电动三通阀具有第一端口、 第二端口、第三端口，所述的第一支路、所述的第二支路、所述的地暖回水管路分别连接在所述的电动三通阀的第一端口、第二端口、第三端口 ；
所述的地暖换热器具有空调热泵热水主机单独提供采暖、第一水箱单独提供采暖、空调热泵热水主机与第一水箱串联提供采暖三种工作模式；
当采用所述的空调热泵热水主机单独提供采暖工作模式时，所述的电动三通阀的第二端口与第三端口导通，所述的第三循环泵运转，所述的空调热泵热水主机运转，所述的地暖回水管路中的水由所述的第二支路经所述的电动三通阀的第二端口和第三端口回到所述的第五加热盘管中换热；
当采用所述的第一水箱单独提供采暖工作模式时，所述的电动三通阀的第一端口和第三端口导通，所述的第三循环泵运转，所述的空调热泵热水主机关机，所述的地暖回水管中的水经所述的第一支路进入所述的第一水箱中换热后，由所述的电动三通阀的第一端口和第三端口回到所述的第五加热盘管中；
当采用所述的空调热泵热水主机与第一水箱串联提供采暖工作模式时，所述的电动三通阀的第一端口和第三端口导通，所述的第三循环泵运转，所述的空调热泵热水主机运转， 所述的地暖回水管路中的水经所述的第一支路进入所述的第一水箱中换热后，由所述的电动三通阀的第一端口和第三端口回到所述的第五加热盘管中换热。优选的，所述的地暖进水管路由所述的第一出水管路引出，所述的地暖回水管路与所述的第一回水管路相连接，所述的第一循环泵与所述的第三循环泵为同一循环泵，所述的第四加热盘管和所述的第五加热盘管为同一加热盘管。优选的，所述的地暖进水管路上设置有地暖控制阀。优选的，所述的地暖回水管路上设置有测量所述的地暖回水温度的第一温度传感器，所述的第一水箱中设置有测量水温的第二温度传感器。优选的，所述的第一水箱内设置有第一辅助电加热装置，所述的第一水箱的出水口经截止阀与热水供应装置相连接。优选的，所述的太阳能子系统包括太阳能集热器、与所述的第一水箱通过所述的第三连接系统相连接的第二水箱、连接所述的第二水箱与所述的太阳能集热器的第五连接系统；所述的第二水箱的进水口通过自动补水阀与水源相连接，所述的第三连接系统包括连接所述的第二水箱的出水口与所述的第一水箱的进水口的水箱补水管路；所述的第五连接系统包括由所述的太阳能集热器引出并连接至所述的第二水箱的太阳能进水管路、与所述的太阳能进水管路相连接并设置于所述的第二水箱内的第三加热盘管、连接所述的第三加热盘管与所述的太阳能集热器的太阳能回水管路、维持所述的第五连接系统中水循环的第五循环泵、设置于所述的太阳能进水管路或所述的太阳能回水管路上的第一止回阀。优选的，所述的第三连接系统还包括连接所述的第一水箱的出水口与所述的第二水箱的进水口的水箱回水管路，所述的水箱回水管路上设置有第四循环泵和第二止回阀。优选的，所述的第二水箱内设置有第二辅助电加热装置、第三温度传感器。优选的，所述的空调热泵热水主机为空气源空调热泵热水主机或水源空调热泵热水主机；所述的空调热泵热水主机为单联机或多联机。本发明将空调热泵热水系统和太阳能加热系统集成，可以提供生活用热水或供地暖等供热设备使用。由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点由于本发明的系统集成了太阳能加热系统与空调热泵热水系统，可以实现制冷、制热、空调制冷热回收、单独制热水、制热同时制热水等多种功能，并可达到节能的目的。
附图1为本发明的空调热泵热水与太阳能加热集成系统的系统示意图。以上附图中1、太阳能集热器；2、第二水箱；3、第一水箱；4、空调热泵热水主机； 5、室内空调机；6、地暖换热器；7、第五循环泵；8、第四循环泵；9、第二循环泵；10、循环泵； 11、电动三通阀；12、地暖控制阀；13、空调控制阀；14、截止阀；15、第三温度传感器；16、第二温度传感器；17、第一温度传感器；18、第四温度传感器；19、第三加热盘管；20、第一加热盘管；21、第一辅助电加热装置；22、第二辅助电加热装置；23、第二止回阀；24、第一止回阀；25、自动补水阀；26、第二加热盘管；27、水箱补水管路；28、水箱回水管路；29、第二回水管路；30、第二出水管路；31、第一出水管路；32、第一回水管路；33、地暖进水管路；34、地暖回水管路；35、第二支路；36、第一支路；37、太阳能进水管路；38、太阳能回水管路；39、加热盘管。
具体实施例方式下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。实施例一参见附图1所示。一种空调热泵热水与太阳能加热集成系统，其包括第一水箱3、加热第一水箱3中的水的太阳能子系统、加热第一水箱3中的水的空调热泵子系统、地暖子系统。太阳能子系统包括太阳能集热器1、与第一水箱3通过第三连接系统相连接的第二水箱2、连接第二水箱2与太阳能集热器1的第五连接系统。太阳能集热器1上设置有第四温度传感器18。第二水箱2的进水口 I通过自动补水阀25与水源相连接，第二水箱2 内设置有第二辅助电加热装置22、第三温度传感器15。第一水箱3中设置有测量第一水箱 3中水温Tl的第二温度传感器16、第一辅助电加热装置21。第三连接系统包括连接第二水箱2的出水口 H与第一水箱3的进水口 I的水箱补水管路27、连接第一水箱3的出水口 H与第二水箱2的进水口 I的水箱回水管路观，水箱回水管路观上设置有第四循环泵8和第二止回阀23。第一水箱3的出水口 H经截止阀14 与热水供应装置相连接以提供热水。第五连接系统包括由太阳能集热器1引出并连接至第二水箱2的太阳能进水管路 37、与太阳能进水管路37相连接并设置于第二水箱2内的第三加热盘管19、连接第三加热盘管19与太阳能集热器1的太阳能回水管路38、维持第五连接系统中水循环的第五循环泵 7、设置于太阳能回水管路38上的第一止回阀对。空调热泵子系统包括空调热泵热水主机4、与空调热泵热水主机4通过第一连接系统相连接的室内空调机5。第一连接系统包括设置于空调热泵热水主机中的第四加热盘管、由第四加热盘管引出并连接至室内空调机5中的第一出水管路31、由室内空调机5引出并连接至空调热泵热水主机4的第一回水管路32、维持第一连接系统中水循环的第一循环泵。第一回水管路32的靠近室内空调机5处设置有空调控制阀13，空调控制阀13为电磁阀。空调热泵热水主机4为空气源空调热泵热水主机或水源空调热泵热水主机，其既可以为单联机，也可以为多联机。室内空调机5可以为一台，也可以为多台并联。空调热泵热水主机4与第一水箱3通过第二连接系统相连接。第二连接系统包括由第一水箱3引出并连接至空调热泵热水主机4的第二出水管路30、设置于空调热泵热水主机4中并与第二出水管路30相连接的第二加热盘管沈、连接第二加热盘管沈与第一水箱3的第二回水管路四、维持第二连接系统中水循环的第二循环泵9。地暖子系统包括地暖换热器6，地暖换热器6与空调热泵热水主机4、第一水箱3 通过第四连接系统相连接。第四连接系统包括设置于空调热泵热水主机4中的第五加热盘管、由第五加热盘管引出并连接至地暖换热器6—端的地暖进水管路33、由地暖换热器6的另一端引出并连接至第五加热盘管的地暖回水管路34、维持第四连接系统中水循环的第三循环泵；地暖回水管路34分为并联的第一支路36、第二支路35，第一支路36上连接有内置于第一水箱3中的第一加热盘管20，第一支路36和第二支路35的汇合点设置有切换地暖回水管路34中水的流向的电动三通阀11，电动三通阀具有第一端口 A、第二端口 C、第三端口 B，第一支路36、第二支路35、由第一支路36和第二支路35汇合后的地暖回水管路34分别连接在电动三通阀11的第一端口 A、第二端口 C、第三端口 B上。地暖进水管路33上设置有地暖控制阀12，地暖控制阀12为电磁阀。在本实施例中，为了简化系统结构，将地暖进水管路33由第一出水管路31引出， 地暖回水管路34与第一回水管路32相连接，第一循环泵与第三循环泵为同一循环泵10，第四加热盘管与第五加热盘管为同一加热盘管39。地暖回水管路34与第一回水管路32汇合后的管路上设置有测量地暖回水温度T2的第一温度传感器17。太阳能集热器1收集热量加热水之后，通过第五连接系统与第二水箱2中的水实现换热，即加热了第二水箱2中的水，第二水箱2中的第三温度传感器15可以检测水温，在太阳能资源匮乏时，可以通过第二辅助电加热装置22来辅助加热第二水箱2中的水。第二水箱2中的热水经水箱补水管路27进入第一水箱3中，第二水箱2可以使进入第一水箱3中水维持较为稳定的温度。第一水箱3中的水可经水箱回水管路观回到第二水箱2中重新加热。在使用地暖子系统时，本系统可以根据需要选择空调热泵热水主机4单独提供采暖、第一水箱3单独提供采暖、空调热泵热水主机4与第一水箱3串联提供采暖三种工作模式。在空调热泵热水主机4单独提供采暖时，空调热泵热水主机4中的水经由其E出水口进入地暖换热器6中，出地暖换热器6后经第二支路35后进入电动三通阀11的第二端口 C，电动三通阀11切换方向使其第二端口 C和第三端口 B连通，于是水经电动三通阀11 的第三端口 B流出，再由D进水口回到空调热泵热水主机4内的加热盘管39中。在此过程中，循环泵10运转，地暖控制阀12接通，空调控制阀13关闭，空调热泵热水主机4制热。在第一水箱3单独提供采暖时，电动三通阀11切换方向使其第一端口 A和第三端口 B连通，第一加热盘管20中的水被第一水箱3中的热水加热后经电动三通阀11的第一端口 A流向第三端口 B，然后再流经空调热泵热水主机4，出空调热泵热水主机4中的水经由其E出水口进入地暖换热器6中，出地暖换热器6后经第一支路36进入第一加热盘管20 中加热。在此过程中，循环泵10运转，地暖控制阀12接通，空调控制阀13关闭，空调热泵热水主机4关闭。在空调热泵热水主机4与第一水箱3串联提供采暖时，电动三通阀11切换方向使其第一端口 A和第三端口 B连通，第一加热盘管20中的水被第一水箱3中的热水加热后经电动三通阀11的第一端口 A流向第三端口 B，然后再流经空调热泵热水主机4内的加热盘管39换热，出空调热泵热水主机4的水经由其E出水口进入地暖换热器6中，出地暖换热器6后经第一支路36进入第一加热盘管20中加热。在此过程中，循环泵10运转，地暖控制阀12接通，空调控制阀13关闭，空调热泵热水主机4制热。上述三种工作方式可根据天气情况及实际需要进行选择，例如在太阳能资源较为充足的情况下可选择由第一水箱3单独提供采暖，在阴天等光照强度较弱时，可选择由空调热泵热水主机4单独提供采暖。若第一水箱3或空调热泵热水主机4单独提供采暖无法满足需要时，可选择二者串联提供采暖。结合到本实施例中，可以根据第二温度传感器16测得的第一水箱3中的水温 Tl和第一温度传感器17测得的地暖回水温度T2关系来确定采暖方式。具体地说，若 ΔΤ1=Τ1-Τ2 ( 5°C时，选择空调热泵热水主机4单独提供采暖；若Δ Tl > 5°C，且地暖回水温度T2与地暖设定温度值1Tset之间的温差Δ Τ2=Τ2- ^θ 满足-Ι < Δ T2 < 1°C，则选择由第一水箱3单独提供采暖；若ΔΤ2 < _1°C，则由空调热泵热水主机4与第一水箱3串联提供采暖。本实施例的空调热泵热水与太阳能加热集成系统可以实现下述功能
(1)制冷、制热功能由空调热泵热水主机4与室内空调机5组成的空调热泵子系统即可以实现；
(2)空调制冷热回收功能由空调热泵热水主机4、室内空调机5、第一水箱3组成的系统可以实现，室内空调机5制冷时所换出的热量经空调热泵热水主机4后提供给第一水箱 3来加热其中的水，以实现空调制冷热回收；
(3)制热同时制热水功能全套系统可以实现在室内空调机5制热的同时制热水。当本加热系统在低温条件下使用时，可以通过第一辅助电加热装置21来辅助加热，并可以向该系统中加入防冻剂来实现防冻及减少热量损耗。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种空调热泵热水与太阳能加热集成系统，其特征在于其包括第一水箱(3)、加热所述的第一水箱(3)中的水的太阳能子系统、加热所述的第一水箱(3)中的水的空调热泵子系统；所述的空调热泵子系统包括空调热泵热水主机(4)、与所述的空调热泵热水主机(4) 通过第一连接系统相连接的室内空调机(5);所述的第一连接系统包括设置于所述的空调热泵热水主机(4)中的第四加热盘管、由所述的第四加热盘管引出并连接至所述的室内空调机(5)中的第一出水管路(31)、由所述的室内空调机(5)引出并连接至所述的空调热泵热水主机(4)的第一回水管路(32)、维持所述的第一连接系统中水循环的第一循环泵 (10)；所述的空调热泵热水主机(4)与所述的第一水箱(3)通过第二连接系统相连接；所述的第二连接系统包括由所述的第一水箱(3)引出并连接至所述的空调热泵热水主机(4)的第二出水管路(30)、设置于所述的空调热泵热水主机(4)中并与所述的第二出水管路(30) 相连接的第二加热盘管(26)、连接所述的第二加热盘管(26)与所述的第一水箱(3)的第二回水管路(29)、维持所述的第二连接系统中水循环的第二循环泵(9)；所述的太阳能子系统与所述的第一水箱(3)通过第三连接系统相连接。
2.根据权利要求1所述的空调热泵热水与太阳能加热集成系统，其特征在于其还包括地暖子系统，所述的地暖子系统包括地暖换热器(6)，所述的地暖换热器(6)与所述的空调热泵热水主机(4)、所述的第一水箱(3)通过第四连接系统相连接；所述的第四连接系统包括设置于所述的空调热泵热水主机(4)中的第五加热盘管、由所述的第五加热盘管引出并连接至所述的地暖换热器(6) —端的地暖进水管路(33)、由所述的地暖换热器(6)的另一端引出并连接至所述的第五加热盘管的地暖回水管路(34)、维持所述的第四连接系统中水循环的第三循环泵(10)；所述的地暖回水管路(34)分为并联的第一支路(36)、第二支路 (35)，所述的第一支路(36)上连接有内置于所述的第一水箱(3)中的第一加热盘管(20)， 所述的第一支路(36)和所述的第二支路(35)的汇合点设置有切换所述的地暖回水管路 (34)中水的流向的电动三通阀(11)，所述的电动三通阀(11)具有第一端口(A)、第二端口 (C)、第三端口(B)，所述的第一支路(36)、所述的第二支路(35)、所述的地暖回水管路(34) 分别连接在所述的电动三通阀(11)的第一端口(A)、第二端口(C)、第三端口(B)；所述的地暖换热器(6)具有空调热泵热水主机(4)单独提供采暖、第一水箱(3)单独提供采暖、空调热泵热水主机(4)与第一水箱(3)串联提供采暖三种工作模式；当采用所述的空调热泵热水主机(4)单独提供采暖工作模式时，所述的电动三通阀 (11)的第二端口(C)与第三端口(B)导通，所述的第三循环泵(10)运转，所述的空调热泵热水主机(4)运转，所述的地暖回水管路(34)中的水由所述的第二支路(35)经所述的电动三通阀(11)的第二端口(C)和第三端口(B)回到所述的第五加热盘管中换热；当采用所述的第一水箱(3)单独提供采暖工作模式时，所述的电动三通阀(11)的第一端口(A)和第三端口(B)导通，所述的第三循环泵(10)运转，所述的空调热泵热水主机(4) 关机，所述的地暖回水管中的水经所述的第一支路(36)进入所述的第一水箱(3)中换热后，由所述的电动三通阀(11)的第一端口(A)和第三端口(B)回到所述的第五加热盘管中； 当采用所述的空调热泵热水主机(4)与第一水箱(3)串联提供采暖工作模式时，所述的电动三通阀(11)的第一端口(A)和第三端口(B)导通，所述的第三循环泵(10)运转，所述的空调热泵热水主机(4)运转，所述的地暖回水管路(34)中的水经所述的第一支路(36) 进入所述的第一水箱(3)中换热后，由所述的电动三通阀(11)的第一端口(A)和第三端口 (B)回到所述的第五加热盘管中换热。
3.根据权利要求2所述的空调热泵热水与太阳能加热集成系统，其特征在于所述的地暖进水管路(33)由所述的第一出水管路(31)引出，所述的地暖回水管路(34)与所述的第一回水管路(32)相连接，所述的第一循环泵(10)与所述的第三循环泵(10)为同一循环泵(10)，所述的第四加热盘管和所述的第五加热盘管为同一加热盘管(39)。
4.根据权利要求2所述的空调热泵热水与太阳能加热集成系统，其特征在于所述的地暖进水管路(33 )上设置有地暖控制阀(12 )。
5.根据权利要求2所述的空调热泵热水与太阳能加热集成系统，其特征在于所述的地暖回水管路(34)上设置有测量所述的地暖回水温度的第一温度传感器(17)，所述的第一水箱(3)中设置有测量水温的第二温度传感器(16)。
6.根据权利要求1所述的空调热泵热水与太阳能加热集成系统，其特征在于所述的第一水箱(3)内设置有第一辅助电加热装置(21)，所述的第一水箱(3)的出水口经截止阀 (14)与热水供应装置相连接。
7.根据权利要求1所述的空调热泵热水与太阳能加热集成系统，其特征在于所述的太阳能子系统包括太阳能集热器(1)、与所述的第一水箱(3)通过所述的第三连接系统相连接的第二水箱(2)、连接所述的第二水箱(2)与所述的太阳能集热器(1)的第五连接系统；所述的第二水箱(2)的进水口通过自动补水阀(25)与水源相连接，所述的第三连接系统包括连接所述的第二水箱(2)的出水口与所述的第一水箱(3)的进水口的水箱补水管路 (27)；所述的第五连接系统包括由所述的太阳能集热器(1)引出并连接至所述的第二水箱 (2)的太阳能进水管路(37)、与所述的太阳能进水管路(37)相连接并设置于所述的第二水箱(2)内的第三加热盘管(19)、连接所述的第三加热盘管(19)与所述的太阳能集热器(1) 的太阳能回水管路(38)、维持所述的第五连接系统中水循环的第五循环泵(7)、设置于所述的太阳能进水管路(37)或所述的太阳能回水管路(38)上的第一止回阀(24)。
8.根据权利要求7所述的空调热泵热水与太阳能加热集成系统，其特征在于所述的第三连接系统还包括连接所述的第一水箱(3)的出水口与所述的第二水箱(2)的进水口的水箱回水管路(28)，所述的水箱回水管路(28)上设置有第四循环泵(8)和第二止回阀 (23)。
9.根据权利要求7所述的空调热泵热水与太阳能加热集成系统，其特征在于所述的第二水箱(2 )内设置有第二辅助电加热装置(22 )、第三温度传感器(15)。
10.根据权利要求1所述的空调热泵热水与太阳能加热集成系统，其特征在于所述的空调热泵热水主机(4)为空气源空调热泵热水主机(4)或水源空调热泵热水主机(4);所述的空调热泵热水主机(4)为单联机或多联机。
全文摘要
本发明涉及一种空调热泵热水与太阳能加热集成系统，其包括第一水箱、太阳能子系统、空调热泵子系统；空调热泵子系统包括空调热泵热水主机、与空调热泵热水主机通过第一连接系统相连接的室内空调机；空调热泵热水主机与第一水箱通过第二连接系统相连接；第二连接系统包括由第一水箱连接至空调热泵热水主机的第二出水管路、设置于空调热泵热水主机中并与第二出水管路相连接的第二加热盘管、连接第二加热盘管与第一水箱的第二回水管路、第二循环泵；太阳能子系统与第一水箱通过第三连接系统相连接。本发明的加热系统集成了太阳能系统与空调热泵系统，可以实现制冷、制热、空调制冷热回收、单独制热水、制热同时制热水等多种功能，并达到节能的目的。
文档编号F25B29/00GK102445022SQ201110405358
公开日2012年5月9日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者周锦生, 徐亮, 柴国红, 邓爱根, 顾小刚 申请人:特灵空调系统(中国)有限公司