一种空气源热泵热水、采暖及制冷系统的制作方法

本实用新型涉及一种空气源热泵与太阳能的综合利用系统，具体涉及一种空气源热泵热水、采暖及制冷系统。

背景技术：

空气源热泵采暖、制冷系统用于采暖和制冷愈发广泛，可以为用户提供冬季采暖量或夏季的制冷量。该系统由空气源热泵冷暖机组、热泵循环泵、缓冲水箱、采暖及制冷末端和管路组成，如果用户同时有生活热水需求，需要增加水箱，水箱为封闭式盘管结构，热泵介质流经盘管，间接加热水箱中的水。使用中，水箱水温不足时，在优先供应生活热水的情况下，则需要关停采暖管路，启动热泵制取热水，无法连续供暖，且存在因热泵制热功率高，压缩机排出的热量得不到及时的释放，盘管换热速度慢而导致的高压保护的问题。另外，因盘管内介质较少，储存能量少，热泵机组易频繁启动，导致寿命缩短。如果增设缓冲水箱用来降低主机的启停次数，则需在采暖回路、制冷回路和制热水回路全部设置，增加了系统的复杂程度和成本，同时也增大了系统的热损耗。

空气源热泵与其他清洁能源联用的采暖、制冷系统，特别是与太阳能光热的冷热联供系统，可以实现优势互补，是非集中供暖区域多能互补采暖和制冷的发展方向。这种系统所采用的储换热水箱一般采用双盘管封闭式水箱的结构，用于将两种或者以上的热源耦合，储存热量并通过换热器进行换热，再供热给采暖末端。太阳能集热器通过一组盘管与水箱进行温差循环，提供生活热水用能；空气源热泵冷暖机组连接另一组盘管，在太阳能不足时用于加热水箱的水，同时，空气源热泵冷暖机组提供冬季采暖量或夏季的制冷量。缺点是，太阳能仅能提供生活热水用能，无法参与到采暖中，无法发挥太阳能制取低温热水的优势，两种热源的循环管路和控制系统各自独立，未实现有机的结合。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种易于实现空气源热泵与太阳能光热有机结合，成本较低，并有效解决热泵主机在制热水时的高压保护和频繁启动问题的空气源热泵热水、采暖及制冷系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案为：一种空气源热泵热水、采暖及制冷系统，包括储换热水箱、空气源热泵冷暖机组、给水总管和回水总管，所述给水总管和回水总管与采暖及制冷末端连接；

所述储换热水箱包括外壳、内胆及外壳与内胆之间的保温层，在内胆上设有进水口、出水口、热泵介质入口和热泵介质出口，所述热泵介质入口和热泵介质出口均与内胆直接相通，在内胆内设有盘管，所述进水口和出水口分别与盘管的两端连接并密封；

所述空气源热泵冷暖机组包括热泵主机、热泵循环泵，热泵主机设有热泵给水口、热泵回水口；

所述储换热水箱的进水口连接自来水供水管路、出水口连接生活热水管路，热泵介质出口通过管路与热泵回水口连通，热泵介质入口通过管路连接热泵给水口，在热泵介质入口和热泵给水口之间设有电控三通阀一和电控三通阀二，热泵介质入口连接电控三通阀一的出口b，电控三通阀一的进口a连接电控三通阀二的进口a，电控三通阀一的换向口c通过管路依次连接热泵循环泵和热泵回水口，电控三通阀二的出口b通过管路与热泵给水口连通，电控三通阀二的换向口c连接回水总管，热泵给水口通过管路与给水总管相连通。

优选地，上述系统还包含缓冲水箱，所述缓冲水箱为中空的封闭式水箱，缓冲水箱的入口与电控三通阀一v1的换向口c连接，缓冲水箱的出口与热泵回水口连通。

优选地，所述采暖及制冷末端包括风机盘管末端系统和地暖盘管末端系统，所述风机盘管末端系统包括风机盘管、风机给水管路、风机回水管路和风机电动阀，所述地暖盘管末端系统包括地暖盘管、分集水器、地暖给水管路和地暖回水管路，风机给水管路和地暖给水管路与给水总管连接，风机回水管路和地暖回水管路与回水总管连接。

在采暖时，启动热泵主机制热模式，电控三通阀一的进口a和出口b相通，电控三通阀二的进口a和换向口c相通，热泵循环泵启动，管路中的介质从热泵给水口流出，流经给水总管到达采暖及制冷末端放热后，经回水总管流到储换热水箱中，然后返回到热泵回水口中，在热泵主机中进行热交换，如此循环往复，热泵回水温度记为t4，t4达到设定值时，关闭热泵主机。

在制冷时，启动热泵主机制冷模式，电控三通阀一的进口a和换向口c相通，电控三通阀二进口a和换向口c相通，热泵循环泵启动，管路中的介质从热泵给水口流出，流经给水总管，到达采暖及制冷末端吸热后，返回到热泵回水口，在热泵主机中进行热交换，如此循环往复，t4达到设定值时，关闭热泵主机。

在用热水时，自来水从进水口进入，经盘管加热后，从出水口流出，当热水温度不足时，启动热泵主机制热模式，电控三通阀一的进口a和出口b相通，电控三通阀二的进口a和出口b相通，热泵循环泵启动，管路中的介质从热泵给水口流出，进入热泵介质入口，与盘管换热后，经热泵介质出口流出，返回到热泵回水口中，在热泵主机中进行热交换，如此循环往复，热水温度达到设定值，关闭热泵主机，关闭热泵循环泵。

优选地，所述储换热水箱的内胆上还设有太阳能介质入口和太阳能介质出口，所述太阳能介质入口和太阳能介质出口均与内胆直接相通，太阳能介质入口和太阳能介质出口与太阳能集热系统相连接，所述太阳能集热系统包括太阳能集热器、集热循环泵、补液阀和管路；所述太阳能介质出口、集热循环泵和太阳能集热器的进水口依次通过管路连接，所述太阳能介质入口与太阳能集热器的出水口通过管路连接，补液阀通过管路与太阳能集热器连通，所述太阳能集热器上设有集热温度探头，所测温度记为t1。

优选地，所述储换热水箱上设有位于其中上部的上部温度探头和位于其中下部的下部温度探头，上部温度探头监测内胆上部区域温度，记为t2，以便显示和控制出水温度及控制热泵介质的流量，下部温度探头监测内胆下部区域温度，记为t3，以便控制太阳能温差循环。

太阳能循环模式下，t3低于设定温度时，开启集热温差循环，集热循环泵启动的设定温差记为δt1，关闭的设定温差记为δt2，当t1与t3的温差大于等于δt1时，集热循环泵启动，当t1与t3的温差小于等于δt2时，集热循环泵关闭。在采暖时，启动热泵主机制热模式，电控三通阀一的进口a和出口b相通，电控三通阀二的进口a和换向口c相通，热泵循环泵启动，管路中的介质从热泵给水口流出，流经给水总管到达采暖及制冷末端放热后，经回水总管流到储换热水箱中，在储换热水箱中混水预热，吸收太阳能光热转换的低温热能，然后返回到热泵回水口中，在热泵主机中进行热交换，如此循环往复，当t4达到设定值时，关闭热泵主机。

优选地，所述太阳能集热器为真空管型太阳能集热器，所述补液阀为浮球式或隔膜式自动控水阀。真空管型太阳能集热器采用敞开式结构，设有排气管，浮球式或隔膜式自动控水阀均具有自动控制水位的功能，介质通过补液阀进入到太阳能集热系统的管路中，进而补充储换热水箱中的介质。

本实用新型的有益效果在于：

1.生活用水与内胆的介质隔离，水质清洁，通过盘管的换热，实现连续供应热水；

2.热泵主机制热时，介质通过管路进入到内胆中，热量充分释放，避免了热泵主机的高压保护和频繁启动，制冷时，缓冲水箱接入制冷回路，防止频繁启动的同时，提高了系统的稳定性；

3.储换热水箱的内胆上还设有太阳能介质入口和太阳能介质出口，易于太阳能集热系统连接和耦合控制，太阳能集热系统通过温差循环，加热储换热水箱中的介质，采暖时，介质回水进入储换热水箱进行预热，吸收内胆的低温热能，降低了热泵主机的能耗，实现太阳能与空气能有机结合，提高了太阳能的利用率；

4.真空管型太阳能集热器直通大气，内胆内的压强取决于安装落差，系统的运行压力小，无需膨胀罐，安全性高，内胆的材料相对于封闭式可减薄，节约成本。

附图说明

图1为本实用新型的一种实施例的结构示意图。

图2为本实用新型的另一种实施例的结构示意图。

图中，100：储换热水箱；101：进水口；102：出水口；103：热泵介质入口；104：热泵介质出口；105：太阳能介质入口；106：太阳能介质出口；107：盘管；108：排气口；109：上部温度探头；110：下部温度探头；200：太阳能集热系统；201：太阳能集热器；202：补液阀；300：热泵主机；301：热泵给水口；302：热泵回水口；400：风机盘管末端系统；401：风机盘管；402：风机给水管路；403：风机回水管路；404：风机电动阀；500：地暖盘管末端系统；501：地暖盘管；502：分集水器；503：地暖给水管路；504：地暖回水管路；600：给水总管；700：回水总管；800：缓冲水箱；p1：集热循环泵；p2：热泵循环泵；v1：电控三通阀一；v2：电控三通阀二。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明。

实施例1：如图1所示，本实用新型公开的一种空气源热泵热水、采暖及制冷系统，包括储换热水箱100、空气源热泵冷暖机组、给水总管600和回水总管700，所述给水总管600和回水总管700与采暖及制冷末端连接；

所述储换热水箱100包括外壳、内胆及外壳与内胆之间的保温层，在内胆上设有进水口101、出水口102、热泵介质入口103和热泵介质出口104，所述热泵介质入口103和热泵介质出口104均与内胆直接相通，在内胆内设有盘管107，所述进水口101和出水口102分别与盘管107的两端连接并密封；

所述空气源热泵冷暖机组包括热泵主机300、热泵循环泵p2，热泵主机300设有热泵给水口301、热泵回水口302；

所述储换热水箱的进水口101连接自来水供水管路、出水口102连接生活热水管路，热泵介质出口104通过管路与热泵回水口302连通，热泵介质入口103通过管路连接热泵给水口301，在热泵介质入口103和热泵给水口301之间设有电控三通阀一v1和电控三通阀二v2，热泵介质入口103连接电控三通阀一v1的出口b，电控三通阀一v1的进口a连接电控三通阀二v2的进口a，电控三通阀一v1的换向口c通过管路依次连接热泵循环泵p2和热泵回水口302，电控三通阀二v2的出口b通过管路与热泵给水口301连通，电控三通阀二v2的换向口c连接回水总管700，热泵给水口301通过管路与给水总管600相连通。

进一步地，上述系统还包含缓冲水箱800，所述缓冲水箱800为中空的封闭式水箱，缓冲水箱800的入口与电控三通阀一v1的换向口c连接，缓冲水箱800的出口与热泵回水口302连通。

进一步地，所述采暖及制冷末端包括风机盘管末端系统400和地暖盘管末端系统500，所述风机盘管末端系统400包括风机盘管401、风机给水管路402、风机回水管路403和风机电动阀404，所述地暖盘管末端系统500包括地暖盘管501、分集水器502、地暖给水管路503和地暖回水管路504，风机给水管路402和地暖给水管路503与给水总管600连接，风机回水管路403和地暖回水管路504与回水总管700连接。

在采暖时，启动热泵主机300制热模式，电控三通阀一v1的进口a和出口b相通，电控三通阀二v2的进口a和换向口c相通，热泵循环泵p2启动，管路中的介质从热泵给水口301流出，流经给水总管600到达采暖及制冷末端放热后，经回水总管700流到储换热水箱100中，然后返回到热泵回水口302中，在热泵主机300中进行热交换，如此循环往复，热泵回水温度记为t4，t4达到设定值时，关闭热泵主机300。

在制冷时，启动热泵主机300制冷模式，电控三通阀一v1的进口a和换向口c相通，电控三通阀二v2进口a和换向口c相通，热泵循环泵p2启动，管路中的介质从热泵给水口301流出，流经给水总管600，到达采暖及制冷末端吸热后，返回到热泵回水口302，在热泵主机300中进行热交换，如此循环往复，t4达到设定值时，关闭热泵主机300。

在用热水时，自来水从进水口101进入，经盘管107加热后，从出水口102流出，当热水温度不足时，启动热泵主机300制热模式，电控三通阀一v1的进口a和出口b相通，电控三通阀二v2的进口a和出口b相通，热泵循环泵p2启动，管路中的介质从热泵给水口301流出，进入热泵介质入口103，与盘管107换热后，经热泵介质出口104流出，返回到热泵回水口302中，在热泵主机300中进行热交换，如此循环往复，热水温度达到设定值，关闭热泵主机300，关闭热泵循环泵p2。

实施例2：如图2所示，本实用新型公开的一种空气源热泵热水、采暖及制冷系统，包括储换热水箱100、空气源热泵冷暖机组、给水总管600和回水总管700，所述给水总管600和回水总管700与采暖及制冷末端连接；

所述储换热水箱100包括外壳、内胆及外壳与内胆之间的保温层，在内胆上设有进水口101、出水口102、热泵介质入口103和热泵介质出口104，所述热泵介质入口103和热泵介质出口104均与内胆直接相通，在内胆内设有盘管107，所述进水口101和出水口102分别与盘管107的两端连接并密封；储换热水箱100的内胆上还设有太阳能介质入口105和太阳能介质出口106，所述太阳能介质入口105和太阳能介质出口106均与内胆直接相通，太阳能介质入口105和太阳能介质出口106与太阳能集热系统200相连接；

所述太阳能集热系统200包括太阳能集热器201、集热循环泵p1、补液阀202和管路；所述太阳能介质出口106、集热循环泵p1和太阳能集热器201的进水口依次通过管路连接，所述太阳能介质入口105与太阳能集热器201的出水口通过管路连接，补液阀202通过管路与太阳能集热器201连通，所述太阳能集热器201上设有集热温度探头，所测温度记为t1。

所述空气源热泵冷暖机组包括热泵主机300、热泵循环泵p2，热泵主机300设有热泵给水口301、热泵回水口302；

所述储换热水箱的进水口101连接自来水供水管路、出水口102连接生活热水管路，热泵介质出口104通过管路与热泵回水口302连通，热泵介质入口103通过管路连接热泵给水口301，在热泵介质入口103和热泵给水口301之间设有电控三通阀一v1和电控三通阀二v2，热泵介质入口103连接电控三通阀一v1的出口b，电控三通阀一v1的进口a连接电控三通阀二v2的进口a，电控三通阀一v1的换向口c通过管路依次连接热泵循环泵p2和热泵回水口302，电控三通阀二v2的出口b通过管路与热泵给水口301连通，电控三通阀二v2的换向口c连接回水总管700，热泵给水口301通过管路与给水总管600相连通。

进一步地，所述储换热水箱100上设有位于其中上部的上部温度探头109和位于其中下部的下部温度探头110，上部温度探头109监测内胆上部区域温度，记为t2，以便显示和控制出水温度及控制热泵介质的流量，下部温度探头110监测内胆下部区域温度，记为t3，以便控制太阳能温差循环。

太阳能循环模式下，t3低于设定温度时，开启集热温差循环，集热循环泵p1启动的设定温差记为δt1，关闭的设定温差记为δt2，当t1与t3的温差大于等于δt1时，集热循环泵p1启动，当t1与t3的温差小于等于δt2时，集热循环泵p1关闭。

在采暖时，启动热泵主机300制热模式，电控三通阀一v1的进口a和出口b相通，电控三通阀二v2的进口a和换向口c相通，热泵循环泵p2启动，管路中的介质从热泵给水口301流出，流经给水总管600到达采暖及制冷末端放热后，经回水总管700流到储换热水箱100中，在储换热水箱100中混水预热，吸收太阳能光热转换的低温热能，然后返回到热泵回水口302中，在热泵主机300中进行热交换，如此循环往复，当t4达到设定值时，关闭热泵主机300。

在制冷时，启动热泵主机300制冷模式，电控三通阀一v1的进口a和换向口c相通，电控三通阀二v2进口a和换向口c相通，热泵循环泵p2启动，管路中的介质从热泵给水口301流出，流经给水总管600，到达采暖及制冷末端吸热后，返回到热泵回水口302，在热泵主机300中进行热交换，如此循环往复，t4达到设定值时，关闭热泵主机300。

在用热水时，自来水从进水口101进入，经盘管107加热后，从出水口102流出，当t2温度不足时，启动热泵主机300制热模式，电控三通阀一v1的进口a和出口b相通，电控三通阀二v2的进口a和出口b相通，热泵循环泵p2启动，管路中的介质从热泵给水口301流出，进入热泵介质入口103，与盘管107换热后，经热泵介质出口104流出，返回到热泵回水口302中，在热泵主机300中进行热交换，如此循环往复，t2温度达到设定值时，关闭热泵主机300，关闭热泵循环泵p2。

进一步地，所述太阳能集热器201为真空管型太阳能集热器，所述补液阀202为浮球式或隔膜式自动控水阀。真空管型太阳能集热器采用敞开式结构，设有排气管，浮球式或隔膜式自动控水阀均具有自动控制水位的功能，介质通过补液阀202进入到太阳能集热系统200的管路中，进而补充储换热水箱100中的介质。