一种二氧化碳复合式热泵热水及空调系统及其控制方法

专利主权项内容

1.一种二氧化碳复合式热泵热水及空调系统，其特征是所述系统是由二氧化碳热泵单元、氟循环单元和储水箱(20)构成；所述二氧化碳热泵单元是以二氧化碳为制冷剂，第一换热器(4)设置在二氧化碳制冷压缩机(1)的出口管路中，第一室外换热器(2)设置在二氧化碳制冷压缩机(1)的入口管路中，在所述第一换热器(4)和第一室外换热器(2)之间设置第一节流阀(3)，形成第一热泵循环回路；所述氟循环单元是以氟里昂为制冷剂，利用四通阀(11)和各切换阀构成如下可选通的各循环回路：第二热泵循环回路：自压缩机(10)的出口端依次经四通阀(11)的第一端口和第二端口、第二切换阀(25)、第二换热器(14)、第三切换阀(35)、第三节流阀(23)进入第二室外换热器(22)，再经四通阀(11)的第四端口和第三端口返回压缩机(10)的入口端；热泵与制冷循环回路：自压缩机(10)的出口端依次经四通阀(11)的第一端口和第二端口、第二切换阀(25)、第二换热器(14)、第三切换阀(35)、第四切换阀(45)、第二节流阀(13)、室内空气冷却器(12)，第一切换阀(15)，再经四通阀(11)的第四端口和第三端口返回压缩机(10)的入口端；制冷空调循环回路：自压缩机(10)的出口端依次经四通阀(11)的第一端口和第四端口、第二室外换热器(22)、切换阀(45)、第二节流阀(13)、室内空气冷却器(12)、第一切换阀(15)、第二切换阀(25)，再经四通阀(11)的第二端口和第三端口返回压缩机(10)的入口端；第一换热器(4)和第二换热器(14)共同设置在储水箱(20)中；所述二氧化碳复合式热泵热水及空调系统按如下不同模式进行工作：第一工作模式为制冷工作模式：由所述二氧化碳热泵单元构成的第一热泵循环回路停止运行；选通所述氟循环单元在制冷空调循环回路中运行；以所述室内空气冷却器(12)作为氟循环单元的蒸发器，为室内空气降温和除湿，以所述第二室外换热器(22)作为氟循环单元的冷凝器向室外放热；第二工作模式为制冷和热水供给工作模式：由所述二氧化碳热泵单元构成的第一热泵循环回路停止运行；选通所述氟循环单元在热泵与制冷循环回路中运行，以所述室内空气冷却器(12)作为氟循环单元的蒸发器，为室内空气降温和除湿，以所述第二换热器(14)作为氟循环单元的冷凝器，放热并生产热水；第三工作模式为热水供给模式M1：由所述二氧化碳热泵单元构成的第一热泵循环回路停止运行；选通所述氟循环单元在第二热泵循环回路中运行，以所述第二换热器(14)作为氟循环回路的冷凝器，放热并生产热水，以所述第二室外换热器(22)作为蒸发器从室外空气中吸热；第四工作模式为热水供给模式M2：所述氟循环单元停止运行；由所述二氧化碳热泵单元构成的第一热泵循环回路投入运行；以所述第一换热器(4)作为二氧化碳热泵循环回路的气体冷却器，放热并加热热水，以所述第一室外换热器(2)作为蒸发器从室外空气中吸热；第五工作模式为热水供给模式M3：当室外温度Ta低于设定的上限室外环境温度Tco，单独以第二热泵循环回路运行不能满足供水水温要求时，设置第一热泵循环回路和第二热泵循环回路协同运行的双循环复合热泵工作模式；针对所述第五工作模式，按如下方式控制第一热泵循环回路和第二热泵循环回路的协同运行：利用温度传感器分别检测获得热水出水口A的出水温度T以及室外温度Ta；供水温度设定值为Ts±ΔTs，其中ΔTs为供水温度的允许偏差；设定二氧化碳热泵单元启动运行的上限室外环境温度为Tco；在Ta≤Tco时：当T≤Ts–ΔTs，且第二热泵循环回路的持续运行时长达到t时，启动第一热泵循环回路运行；当T≥Ts+ΔTs，且第一热泵循环回路持续运行时长达到t时，停止第一热泵循环回路的运行；其中t、t为设定值。1212