CN105546872A - 一种自动化空气能制冷制热循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化空气能制冷制热循环系统，包括空气能机组、加热储水罐、储液罐、冷却储水罐和控制器；加热储水罐通过管道A向空气能机组输入冷水，通过管道B接收空气能机组输出的热水；加热储水罐向储液罐输出预设温度的热水；冷却储水罐通过管道F及膨胀阀和过滤器接收储液罐输入的低温热水，通过管道G及压缩机和水汽分离器向空气能机组输入中温热水；控制器分别与空气能机组、加热储水罐、储液罐电连接；储液罐的一侧还通过阀门与取暖设备形成封闭式循环连接，冷却储水罐的一侧还与制冷设备形成封闭式循环连接。本发明实现了空气能制冷制热的自动化控制，可以利用空气能同时进行制热和制冷两种效果。

Description

一种自动化空气能制冷制热循环系统

技术领域

本发明涉及空气能技术领域，具体是一种自动化空气能制冷制热循环系统。

背景技术

空气能，是指空气中蕴含的低品位热能，又称空气源。随着现代科技的快速进步，现在市场上开始出现利用空气能对水加热以获得热水的空气能热水器。空气能空调则是热泵热水器和空调相结合的一体多用机，在享用节能热水的同时，可免费享用冷气。在不制热水时，是单独的空调系统；在不使用空调时，则是一个空调热水系统。普通的住房，由于多采用分体式空调，而且空调的使用时间不太长，冬天不用空调的时候这个设备相当于闲置，家里还是需要安装其它的热水器，冷气热水机结合了空调和热水器的使用特点，高效地实现两者的结合。

现有的空气能空调因具有多种作用已逐渐被广泛应用。以空气能、太阳能复合热源解决住宅采暖、空调、热水问题，在功能上都可以实现以下4种工作模式：空气能制热水；空气能采暖；空气能制冷；太阳能制热水。现有的空气能空调的结构设计不合理，存在以下几个方面的问题：整体体积比较大，限制了其应用；结构复杂，制造成本高；制冷制热的效果不好；不能实现太阳能采暖功能；以铜制或钢制盘管作为空气能制热水的传热部件，传热温差大，制冷系统工作压力高，不适合制取高温热水；双盘管水箱空间有限，结构复杂，加工困难，成本高，不适合主机的大型化；空调/地暖末端不能与空气能主机通讯，末端与主机不能协调工作。因此，自动化的利用空气能同时制冷和制热的技术尤为关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动化空气能制冷制热循环系统，利用空气能同时进行制热和制冷两种效果，解决了普通热水器与制冷设备共同使用时产生的耗电量大、热效率低和不安全的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自动化空气能制冷制热循环系统，包括空气能机组、加热储水罐、储液罐、冷却储水罐和控制器；空气能机组上设有冷水输水口和热水输出口；加热储水罐上设有第一出水口、第一进水口和水泵A，第一出水口通过管道A与冷水输入口连通以向空气能机组输入冷水，第一进水口通过管道B与热水输出口连通以接收空气能机组输出的热水，水泵A用于驱动加热储水罐内的水从第一出水口出发流经空气能机组后从第一进水口流回到加热储水罐内部；加热储水罐上还设有第二进水口和第二出水口，第二进水口通过补水管道与外界水源连通以补充冷水，第二出水口用于输出达到预设温度热水；储液罐上设有第一进口和第一出口，第一进口通过管道C与第二出水口连通以接收达到预设温度热水，第一出口用于输出位于储液罐内部的热水以供使用；冷却储水罐上设有进水口和出水口，进水口通过管道F以及设置在管道F上的膨胀阀和过滤器与储液罐的第二出口连通以接收储液罐输入的低温热水，出水口通过管道G以及设置在管道G上的压缩机和水汽分离器与空气能机组上的冷水输入口连通以向空气能机组输入中温热水；控制器分别与空气能机组、加热储水罐、储液罐电连接；储液罐的一侧还通过阀门与取暖设备形成封闭式循环连接，冷却储水罐的一侧还与制冷设备形成封闭式循环连接。

作为本发明进一步的方案：阀门为手动阀或安全阀。

作为本发明进一步的方案：第二出水口位于加热储水罐的上部，第二进水口位于加热储水罐的下部，第一出水口位于加热储水罐的底部，第一进水口位于加热储水罐的中部；第一进口位于储液罐的上部，第一出口位于储液罐的底部。

作为本发明进一步的方案：储液罐上还设有第二出口和第二进口，第二出口通过管道D与管道A或冷水输入口连通以向空气能机组输入低温热水，第二进口通过管道E与管道B或热水输出口连通以接收空气能机组输出的高温热水；在第二出口与冷水输入口连通的路径上，和在第二进口与热水输出口连通的路径上，至少设有一个水泵。

作为本发明进一步的方案：第一出口通过管道H与设在加热储水罐上的回水口连通，管道H上设有水泵B，水泵B能够将从第一出口流出的热水抽入管道H，并进一步将位于管道H内部的冷水压入加热储水罐，以保持管道H内部的水温。

作为本发明进一步的方案：控制器包括第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器和第五控制器；

第一控制器与设在加热储水罐内部的第一温度感应器，以及设在补水管道上的第一电磁阀电连接；第一温度感应器用于感应加热储水罐内部的水温，并将水温信号输送给第一控制器，第一控制器将接收到的水温信号与温度预设值进行比较，在加热储水罐内的水温达到预设值时，第一控制器控制空气能机组和水泵A停止工作，并控制第一电磁阀打开，将加热储水罐内部达到预设温度的热水压入储液罐；在加热储水罐内的水温小于预设值一定数值时，第一控制器控制第一电磁阀关闭，进而使外界水源停止向加热储水罐补入冷水，并使空气能机组和水泵A启动工作，以对位于加热储水罐内部的水再次加热；

第二控制器与设置在储液罐内部的水位感应器和第一电磁阀电连接；水位感应器用于感应储液罐内部的水位，并将水位信号输送给第二控制器，第二控制器将接收到的水位信号与水位预设值进行比较，在储液罐内的水位达到水位预设值时，第二控制器控制第一电磁阀关闭；在储液罐内的水位低于水位预设值时，第二控制器控制第一电磁阀打开；储液罐内的水位达到水位预设值时，第二控制器对于第一电磁阀的控制优先于第一控制器对于第一电磁阀的控制；储液罐内的水位低于水位预设值时，第一控制器对于第一电磁阀的控制优先于第二控制器对于第一电磁阀的控制；

第三控制器与设置在储液罐内部的第二温度感应器电连接；第二温度感应器用于感应储液罐内部的水温，并将水温信号输送给第三控制器，第三控制器将接收到的水温信号与具有低温预设值和高温预设值的温度预设区间进行比较，在储液罐内的水温低于低温预设值时，第三控制器对空气能机组是否工作进行检测；在检测到空气能机组停止工作时，第三控制器控制水泵和空气能机组工作，以将位于储液罐内部的低温热水从第二出口泵至空气能机组加热，并将由空气能机组加热后输出的高温热水输入储液罐；直至储液罐内的水温达到高温预设值时，第三控制器控制水泵和空气能机组停止工作；在检测到空气能机组正在工作时，第三控制器不对水泵和空气能机组进行控制；

第四控制器与设在管道H上的第三温度感应器和第二电磁阀电连接；管道H用于连通加热储水罐和储液罐，第二电磁阀用于控制管道H与加热储水罐之间的通断；第三温度感应器用于感应管道H内部的水温，并将水温信号输送给第四控制器，第四控制器将接收到的水温信号与温度预设值进行比较，在管道H内部的水温＜温度预设值时，第四控制器控制第二电磁阀打开；在管道H内部的水温≥温度预设值时，第四控制器控制第二电磁阀关闭；

第五控制器与设在管道H上的水压感应器和水泵B电连接；水压感应器用于感应管道H内部的水压，并将水压信号输送给第五控制器，第五控制器将接收到的水压信号与水压预设值进行比较，当管道H内部的水压低于预设值时，第五控制器控制水泵B启动，当管道H内部的水压达到预设值时，第五控制器控制水泵B关闭。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可以利用空气能同时进行制热和制冷两种效果，解决了普通热水器与制冷设备共同使用时产生的耗电量大、热效率低和不安全的问题。由于大部分热量从空气中吸收，本发明的热效率可达到300%以上。本发明通过控制器对空气能机组、加热储水罐、储液罐和冷却储水罐的运行进行精确控制，实现了空气能制冷制热的自动化控制，可以根据实际需要设置控制数据，可操作性强。

附图说明

图1是一种自动化空气能制冷制热循环系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例及附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中，一种自动化空气能制冷制热循环系统，包括空气能机组、加热储水罐、储液罐、冷却储水罐和控制器；空气能机组上设有冷水输水口和热水输出口；加热储水罐上设有第一出水口、第一进水口和水泵A，第一出水口通过管道A与冷水输入口连通以向空气能机组输入冷水，第一进水口通过管道B与热水输出口连通以接收空气能机组输出的热水，水泵A用于驱动加热储水罐内的水从第一出水口出发流经空气能机组后从第一进水口流回到加热储水罐内部；加热储水罐上还设有第二进水口和第二出水口，第二进水口通过补水管道与外界水源连通以补充冷水，第二出水口用于输出达到预设温度热水；储液罐上设有第一进口和第一出口，第一进口通过管道C与第二出水口连通以接收达到预设温度热水，第一出口用于输出位于储液罐内部的热水以供使用。

第二出水口位于加热储水罐的上部，第二进水口位于加热储水罐的下部，第一出水口位于加热储水罐的底部，第一进水口位于加热储水罐的中部；第一进口位于储液罐的上部，第一出口位于储液罐的底部。

储液罐上还设有第二出口和第二进口，第二出口通过管道D与管道A或冷水输入口连通以向空气能机组输入低温热水，第二进口通过管道E与管道B或热水输出口连通以接收空气能机组输出的高温热水；在第二出口与冷水输入口连通的路径上，和在第二进口与热水输出口连通的路径上，至少设有一个水泵（图中未示出）。

第一出口通过管道H与设在加热储水罐上的回水口连通，管道H上设有水泵B，水泵B能够将从第一出口流出的热水抽入管道H，并进一步将位于管道H内部的冷水压入加热储水罐，以保持管道H内部的水温；管道H上适于设置用水管。

冷却储水罐上设有进水口和出水口，进水口通过管道F以及设置在管道F上的膨胀阀和过滤器与储液罐的第二出口连通以接收储液罐输入的低温热水，出水口通过管道G以及设置在管道G上的压缩机和水汽分离器与空气能机组上的冷水输入口连通以向空气能机组输入中温热水。

储液罐的一侧还通过阀门与取暖设备形成封闭式循环连接，冷却储水罐的一侧还与制冷设备形成封闭式循环连接。阀门可以是手动阀或安全阀，取暖设备可以是地暖或水暖，制冷设备可以是空调、冷柜或冰箱。

控制器分别与空气能机组、加热储水罐、储液罐电连接。控制器包括第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器和第五控制器。

第一控制器与设在加热储水罐内部的第一温度感应器，以及设在补水管道上的第一电磁阀电连接；第一温度感应器用于感应加热储水罐内部的水温，并将水温信号输送给第一控制器，第一控制器将接收到的水温信号与温度预设值进行比较，在加热储水罐内的水温达到预设值时，第一控制器控制空气能机组和水泵A停止工作，并控制第一电磁阀打开，将加热储水罐内部达到预设温度的热水压入储液罐；在加热储水罐内的水温小于预设值一定数值时，第一控制器控制第一电磁阀关闭，进而使外界水源停止向加热储水罐补入冷水，并使空气能机组和水泵A启动工作，以对位于加热储水罐内部的水再次加热。

第二控制器与设置在储液罐内部的水位感应器和第一电磁阀电连接；水位感应器用于感应储液罐内部的水位，并将水位信号输送给第二控制器，第二控制器将接收到的水位信号与水位预设值进行比较，在储液罐内的水位达到水位预设值时，第二控制器控制第一电磁阀关闭；在储液罐内的水位低于水位预设值时，第二控制器控制第一电磁阀打开；储液罐内的水位达到水位预设值时，第二控制器对于第一电磁阀的控制优先于第一控制器对于第一电磁阀的控制；储液罐内的水位低于水位预设值时，第一控制器对于第一电磁阀的控制优先于第二控制器对于第一电磁阀的控制。

第三控制器与设置在储液罐内部的第二温度感应器电连接；第二温度感应器用于感应储液罐内部的水温，并将水温信号输送给第三控制器，第三控制器将接收到的水温信号与具有低温预设值和高温预设值的温度预设区间进行比较，在储液罐内的水温低于低温预设值时，第三控制器对空气能机组是否工作进行检测；在检测到空气能机组停止工作时，第三控制器控制水泵和空气能机组工作，以将位于储液罐内部的低温热水从第二出口泵至空气能机组加热，并将由空气能机组加热后输出的高温热水输入储液罐；直至储液罐内的水温达到高温预设值时，第三控制器控制水泵和空气能机组停止工作；在检测到空气能机组正在工作时，第三控制器不对水泵和空气能机组进行控制。

第四控制器与设在管道H上的第三温度感应器和第二电磁阀电连接；管道H用于连通加热储水罐和储液罐，并适于设置用水管，第二电磁阀用于控制管道H与加热储水罐之间的通断；第三温度感应器用于感应管道H内部的水温，并将水温信号输送给第四控制器，第四控制器将接收到的水温信号与温度预设值进行比较，在管道H内部的水温＜温度预设值时，第四控制器控制第二电磁阀打开；在管道H内部的水温≥温度预设值时，第四控制器控制第二电磁阀关闭。

第五控制器与设在管道H上的水压感应器和水泵B电连接；水压感应器用于感应管道H内部的水压，并将水压信号输送给第五控制器，第五控制器将接收到的水压信号与水压预设值进行比较，当管道H内部的水压低于预设值时，第五控制器控制水泵B启动，当管道H内部的水压达到预设值时，第五控制器控制水泵B关闭。

当储液罐内的水位达到水位预设值时，控制器在接收到来自水位感应器感应到水位信号时对于第一电磁阀的控制，优先于控制器在接收到来自第一温度感应器感应到的水温信号时对于第一电磁阀的控制；储液罐内的水位低于水位预设值时，控制器在接收到来自第一温度感应器感应到水温信号时对于第一电磁阀的控制，优先于控制器在接收到来自水位感应器感应到的水位信号时对于第一电磁阀的控制。

本发明的工作原理为：当处于制热水工作状态时：压缩机的制冷剂进入水汽分离器，再由水汽分离器经膨胀阀以及水汽分离器回到压缩机形成一个热泵系统；冷却储水罐吸收空气的热量，并经由水汽分离器将热量传递到空气能机组的水中，将加热储水罐的水加热，并储存到储液罐中；热量通过储液罐并经由阀门进入取暖设备，散发于空间内。当处于制冷水工作状态时，经过加热储水罐输出的水通过储液罐散热变为中温液体，并经过膨胀阀使中温液体通过其节流成为低温的蒸汽，过滤器用来过滤该低温蒸汽的尾气，之后制冷剂在冷却储水罐中吸收热量达到制冷效果。

本发明可以利用空气能同时进行制热和制冷两种效果，解决了普通热水器与制冷设备共同使用时产生的耗电量大、热效率低和不安全的问题。由于大部分热量从空气中吸收，本发明的热效率可达到300%以上。本发明通过控制器对空气能机组、加热储水罐、储液罐和冷却储水罐的运行进行精确控制，实现了空气能制冷制热的自动化控制，可以根据实际需要设置控制数据，可操作性强。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种自动化空气能制冷制热循环系统，其特征在于，包括空气能机组、加热储水罐、储液罐、冷却储水罐和控制器；空气能机组上设有冷水输水口和热水输出口；加热储水罐上设有第一出水口、第一进水口和水泵A，第一出水口通过管道A与冷水输入口连通以向空气能机组输入冷水，第一进水口通过管道B与热水输出口连通以接收空气能机组输出的热水，水泵A用于驱动加热储水罐内的水从第一出水口出发流经空气能机组后从第一进水口流回到加热储水罐内部；加热储水罐上还设有第二进水口和第二出水口，第二进水口通过补水管道与外界水源连通以补充冷水，第二出水口用于输出达到预设温度热水；储液罐上设有第一进口和第一出口，第一进口通过管道C与第二出水口连通以接收达到预设温度热水，第一出口用于输出位于储液罐内部的热水以供使用；冷却储水罐上设有进水口和出水口，进水口通过管道F以及设置在管道F上的膨胀阀和过滤器与储液罐的第二出口连通以接收储液罐输入的低温热水，出水口通过管道G以及设置在管道G上的压缩机和水汽分离器与空气能机组上的冷水输入口连通以向空气能机组输入中温热水；控制器分别与空气能机组、加热储水罐、储液罐电连接；储液罐的一侧还通过阀门与取暖设备形成封闭式循环连接，冷却储水罐的一侧还与制冷设备形成封闭式循环连接。

2.根据权利要求1所述的自动化空气能制冷制热循环系统，其特征在于，阀门为手动阀或安全阀。

3.根据权利要求1所述的自动化空气能制冷制热循环系统，其特征在于，第二出水口位于加热储水罐的上部，第二进水口位于加热储水罐的下部，第一出水口位于加热储水罐的底部，第一进水口位于加热储水罐的中部；第一进口位于储液罐的上部，第一出口位于储液罐的底部。

4.根据权利要求1所述的自动化空气能制冷制热循环系统，其特征在于，储液罐上还设有第二出口和第二进口，第二出口通过管道D与管道A或冷水输入口连通以向空气能机组输入低温热水，第二进口通过管道E与管道B或热水输出口连通以接收空气能机组输出的高温热水；在第二出口与冷水输入口连通的路径上，和在第二进口与热水输出口连通的路径上，至少设有一个水泵。

5.根据权利要求1所述的自动化空气能制冷制热循环系统，其特征在于，第一出口通过管道H与设在加热储水罐上的回水口连通，管道H上设有水泵B，水泵B能够将从第一出口流出的热水抽入管道H，并进一步将位于管道H内部的冷水压入加热储水罐，以保持管道H内部的水温。

6.根据权利要求1所述的自动化空气能制冷制热循环系统，其特征在于，控制器包括第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器和第五控制器；

第一控制器与设在加热储水罐内部的第一温度感应器，以及设在补水管道上的第一电磁阀电连接；第一温度感应器用于感应加热储水罐内部的水温，并将水温信号输送给第一控制器，第一控制器将接收到的水温信号与温度预设值进行比较，在加热储水罐内的水温达到预设值时，第一控制器控制空气能机组和水泵A停止工作，并控制第一电磁阀打开，将加热储水罐内部达到预设温度的热水压入储液罐；在加热储水罐内的水温小于预设值一定数值时，第一控制器控制第一电磁阀关闭，进而使外界水源停止向加热储水罐补入冷水，并使空气能机组和水泵A启动工作，以对位于加热储水罐内部的水再次加热；

第二控制器与设置在储液罐内部的水位感应器和第一电磁阀电连接；水位感应器用于感应储液罐内部的水位，并将水位信号输送给第二控制器，第二控制器将接收到的水位信号与水位预设值进行比较，在储液罐内的水位达到水位预设值时，第二控制器控制第一电磁阀关闭；在储液罐内的水位低于水位预设值时，第二控制器控制第一电磁阀打开；储液罐内的水位达到水位预设值时，第二控制器对于第一电磁阀的控制优先于第一控制器对于第一电磁阀的控制；储液罐内的水位低于水位预设值时，第一控制器对于第一电磁阀的控制优先于第二控制器对于第一电磁阀的控制；

第三控制器与设置在储液罐内部的第二温度感应器电连接；第二温度感应器用于感应储液罐内部的水温，并将水温信号输送给第三控制器，第三控制器将接收到的水温信号与具有低温预设值和高温预设值的温度预设区间进行比较，在储液罐内的水温低于低温预设值时，第三控制器对空气能机组是否工作进行检测；在检测到空气能机组停止工作时，第三控制器控制水泵和空气能机组工作，以将位于储液罐内部的低温热水从第二出口泵至空气能机组加热，并将由空气能机组加热后输出的高温热水输入储液罐；直至储液罐内的水温达到高温预设值时，第三控制器控制水泵和空气能机组停止工作；在检测到空气能机组正在工作时，第三控制器不对水泵和空气能机组进行控制；

第四控制器与设在管道H上的第三温度感应器和第二电磁阀电连接；管道H用于连通加热储水罐和储液罐，第二电磁阀用于控制管道H与加热储水罐之间的通断；第三温度感应器用于感应管道H内部的水温，并将水温信号输送给第四控制器，第四控制器将接收到的水温信号与温度预设值进行比较，在管道H内部的水温＜温度预设值时，第四控制器控制第二电磁阀打开；在管道H内部的水温≥温度预设值时，第四控制器控制第二电磁阀关闭；

第五控制器与设在管道H上的水压感应器和水泵B电连接；水压感应器用于感应管道H内部的水压，并将水压信号输送给第五控制器，第五控制器将接收到的水压信号与水压预设值进行比较，当管道H内部的水压低于预设值时，第五控制器控制水泵B启动，当管道H内部的水压达到预设值时，第五控制器控制水泵B关闭。