一种双源级热式热水机组及其控制方法

1.一种双源级热式热水机组，其特征在于，包括第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统、第四制冷系统和自动控制系统，所述第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统的结构设置一致；第一制冷系统的水蒸发器、第二制冷系统的水蒸发器、第三制冷系统的水蒸发器和第四制冷系统的水蒸发器分别通过进水管和出水管并联连接，进水管连接冷媒水泵和第一进水温度传感器，出水管连接第一出水温度传感器和第一流量保护器，第一制冷系统的水蒸发器的出水口连接有第一防冻保护器，第二制冷系统的水蒸发器的出水口连接有第二防冻保护器，第三制冷系统的水蒸发器的出水口连接有第三防冻保护器，第四制冷系统的水蒸发器的出水口连接有第四防冻保护器；第一制冷系统的冷凝器与第二制冷系统的冷凝器连接，第二制冷系统的冷凝器与第三制冷系统的冷凝器连接，第三制冷系统的冷凝器与第四制冷系统的冷凝器连接；第一制冷系统的冷凝器的进水口依次连接第二进水温度传感器和热水泵，第四制冷系统的冷凝器的出水口依次连接有第四出水温度传感器和第四流量保护器；所述第一制冷系统的空气蒸发器连接第一融霜温度传感器，第二制冷系统的空气蒸发器连接第二融霜温度传感器，第三制冷系统的空气蒸发器连接第三融霜温度传感器，第四制冷系统的空气蒸发器连接第四融霜温度传感器；
所述自动控制系统包括中央控制器和传感器数据采集子系统，所述第二进水温度传感器、第四出水温度传感器、第四流量保护器、第一进水温度传感器、第一出水温度传感器、第一流量保护器、第一融霜温度传感器、第二融霜温度传感器、第三融霜温度传感器、第四融霜温度传感器、第一防冻保护器、第二防冻保护器、第三防冻保护器和第四防冻保护器都与传感器数据采集子系统连接，传感器数据采集子系统与中央控制器连接，热水泵和冷媒水泵都与中央控制器连接，由中央控制器控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统按要求运行；
所述第一制冷系统包括第一压缩机、第一四通阀、第一冷凝器、第一水蒸发器、第一空气蒸发器、第一气分和第一轴流风机，所述第一四通阀第一接口与第一压缩机一端连接，第一压缩机另一端与第一气分一端连接，第一气分另一端与第一四通阀第二接口连接，第一四通阀第三接口与第一水蒸发器一端连接，第一水蒸发器另一端与第一冷凝器一端连接，第一冷凝器另一端与第一四通阀第四接口连接，第一四通阀第三接口与第一空气蒸发器一端连接，第一空气蒸发器另一端与第一水蒸发器另一端连接；第一轴流风机设置在第一空气蒸发器处，为第一制冷系统的空气流动提供动力；所述第一压缩机和第一四通阀都与中央控制器连接；
所述第一冷凝器和第一水蒸发器之间设置有第一冷凝器单向阀，第一水蒸发器和第一四通阀第三接口之间设置有第一水蒸发器单向阀，第一水蒸发器和第一空气蒸发器之间设置有第一空气蒸发器单向阀。
2.根据权利要求1所述的双源级热式热水机组，其特征在于，所述第一空气蒸发器单向阀和第一水蒸发器之间设置有第一空气蒸发器前电磁阀，第一冷凝器单向阀和第一水蒸发器之间设置有第一水蒸发器前电磁阀，第一空气蒸发器和第一四通阀第三接口之间设置有第一空气蒸发器后电磁阀，所述第一空气蒸发器前电磁阀、第一水蒸发器前电磁阀和第一空气蒸发器后电磁阀都与中央控制器连接；所述第一冷凝器单向阀的出口和进口之间连接有第一冷凝器膨胀阀，第一空气蒸发器单向阀的出口和进口之间连接有第一空气蒸发器膨胀阀，第一水蒸发器和第一水蒸发器前电磁阀之间设置有第一水蒸发器膨胀阀。
3.一种如权利要求1-2任意一项所述的双源级热式热水机组的控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤A00：通过显示操作面板输入运行模式，设定参数，开启双源级热式热水机组；
步骤B00：第二进水温度传感器、第四出水温度传感器、第一进水温度传感器和第一出水温度传感器实时监测各进出水温度并反馈至传感器数据采集子系统，第四流量保护器和第一流量保护器实时监测整个系统的流量并反馈至传感器数据采集子系统，第一融霜温度传感器、第二融霜温度传感器、第三融霜温度传感器和第四融霜温度传感器实时监测各空气蒸发器的温度并反馈至传感器数据采集子系统；
步骤C00：传感器数据采集子系统把收集到的数据反馈至中央控制器；
步骤D00：中央控制器通过判断分析，控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统的启动或停机，根据不同运行模式控制整个机组按要求运行，同时控制热水泵和冷媒水泵按照要求运行。
4.根据权利要求3所述的双源级热式热水机组的控制方法，其特征在于，所述步骤A00-步骤D00中，中央控制器通过以下步骤控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统的启动或停机：
步骤a11：通过显示操作面板输入运行模式，设定四个启动温度，分别为T启1、T启2、T启3和T启4，且T启1＜T启2＜T启3＜T启4，设定第二进水温度传感器监测到的进水温度为TA，设定融霜启动温度为T融0，设定融霜停止温度为T融1，融霜温度传感器实时监测到的融霜温度为T融，设定启动融霜模式标准时间为t设，实际融霜温度已经低于融霜标准温度的持续时间为t0，设定运行融霜模式的标准时间为t设运，实际融霜时间为t运，设定机组热水出水温度设置值为TB设，第四出水温度传感器测量实际出水温度为TB ，设定实际环境温度为T环，环境温度设定值为T环设，开启双源级热式热水机组；
步骤b11：第一进水温度传感器将实时监测到的进水温度反馈至传感器数据采集子系统，融霜温度传感器实时监测到的融霜温度反馈至传感器数据采集子系统，第四出水温度传感器测量实际出水温度反馈至传感器数据采集子系统；
步骤c11：传感器数据采集子系统把收集到的数据反馈至中央控制器；
步骤d11：中央控制器判断TA与T启1、T启2、T启3和T启4之间的大小，若TA＜T启1，执行步骤d12，若T启1＜TA＜启2，执行步骤d13，若T启2＜TA＜启3，执行步骤d14，若T启3＜TA＜启4，执行步骤d15，若TA＞T启4，执行步骤d16；
步骤d12：中央控制器控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统均启动进行制热运行；
步骤d13：中央控制器控制第二制冷系统和第三制冷系统启动进行制热运行，第一制冷系统和第四制冷系统停机；
步骤d14：中央控制器控制第三制冷系统和第四制冷系统启动进行制热运行，第一制冷系统和第二制冷系统停机；
步骤d15：中央控制器控制第四制冷系统启动进行制热运行，第一制冷系统、第二制冷系统和第三制冷系统停机；
步骤d16：中央控制器控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统均停机。
5.根据权利要求4所述的双源级热式热水机组的控制方法，其特征在于，当步骤a11输入的运行模式为手动且为水源供热运行模式时，包括以下步骤：
步骤e11：中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀关闭，控制水蒸发器前电磁阀开启，控制没有启动的制冷系统保持停机。
6.根据权利要求4所述的双源级热式热水机组的控制方法，其特征在于，当步骤a11输入的运行模式为手动且为空气源供热运行模式时，中央控制器根据实际自动在空气源供热运行模式和融霜模式之间切换，包括以下步骤：
步骤e21：中央控制器判断T融是否步骤e22：中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀得电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀开启，控制水蒸发器前电磁阀关闭，控制没有启动的制冷系统保持停机，执行步骤e21；
步骤e23：中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀开启，控制水蒸发器前电磁阀关闭，控制没有启动的制冷系统保持停机，执行步骤e21。
7.根据权利要求4所述的双源级热式热水机组的控制方法，其特征在于，当步骤a11输入的运行模式为自动模式时，包括以下步骤：
步骤e31：中央控制器判断T环与T环设的大小，若T环T环设，执行步骤e33-步骤e35；
步骤e32：中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀关闭，控制水蒸发器前电磁阀开启，控制没有启动的制冷系统保持停机；
步骤e33：中央控制器判断T融是否步骤e34：中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀得电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀开启，控制水蒸发器前电磁阀关闭，控制没有启动的制冷系统保持停机，执行步骤e33；
步骤e35：中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀开启，控制水蒸发器前电磁阀关闭，控制没有启动的制冷系统保持停机，执行步骤e33。
8.根据权利要求5-7任意一项所述的双源级热式热水机组的控制方法，其特征在于，在水源供热运行模式或空气源供热运行模式下，中央控制器通过以下步骤保证热水出水温度达到设定值：
步骤f31：中央控制器判断TB与TB设的大小，若TB ＜TB设，执行步骤f32，若TB ＞TB设，执行步骤f33；
步骤f32：中央控制器控制已经启动的制冷系统的压缩机进行加载运行，控制没有启动的制冷系统保持停机，保证热水出水温度达到设定值；
步骤f33：中央控制器控制已经启动的制冷系统的压缩机进行卸载运行，控制没有启动的制冷系统保持停机，保证热水出水温度达到设定值。

一种双源级热式热水机组及其控制方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种热水机组，尤其涉及的是一种双源级热式热水机组及其控制方法。\n背景技术\n[0002] 我国北部地区冬季环境温度低，政府供暖是老百姓生活必须品，由于天然气源少，传统采暖设备一般采用燃煤锅炉、电加热等，造成北方大面积冬季空气污染。\n[0003] 采用热泵热水机组供热方式，可节约采暖能耗和改善空气清洁，目前已经有部分公共建筑选用单级型空气源热水机组用于替代锅炉，具有一定的节能效果，但是，传统的空气源热水机组均采用单级型设计，例如需要60℃生活热情况下，整机的冷凝温度需要高达\n63 65℃，从而导致了单级型空气源热水机组的压缩机运行效率相当低，仍然无法大幅度降~\n低冷热水同时需要所需的能耗。而且，在我国广大北方地区，冬天气温低至-20 -40℃，这个~\n温度下空气源热泵机组的热量衰减严重，加热量不足而且能效比低，能耗高，甚至会出现压缩机超范围运行，损坏压缩机的问题，可靠性也不高。\n[0004] 可见，目前传统的单级型空气源热水机组，在冬天气温低情况下，热量衰减严重，加热量不足而且能效比低，能耗高；容易超范围运行，可靠性不高；同时，它单级设计采用单级加热方式，在常温情况下，压缩机运行效率也比较低、能耗大，不符合目前国家倡导的“节能减排”政策及建设能源节约型、环境友好型社会的要求。\n[0005] 因此，现有技术还有待于改进和发展。\n发明内容\n[0006] 本发明的目的在于提供一种双源级热式热水机组及其控制方法，旨在解决现有的单级型空气源热水机组在气温低时衰减严重，加热量不足，能效比低，能耗高，在常温情况下，压缩机运行效率低、能耗大的问题。\n[0007] 本发明的技术方案如下：\n[0008] 一种双源级热式热水机组，其中，包括第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统、第四制冷系统和自动控制系统，所述第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统的结构设置一致；第一制冷系统的水蒸发器、第二制冷系统的水蒸发器、第三制冷系统的水蒸发器和第四制冷系统的水蒸发器分别通过进水管和出水管并联连接，进水管连接冷媒水泵和第一进水温度传感器，出水管连接第一出水温度传感器和第一流量保护器，第一制冷系统的水蒸发器的出水口连接有第一防冻保护器，第二制冷系统的水蒸发器的出水口连接有第二防冻保护器，第三制冷系统的水蒸发器的出水口连接有第三防冻保护器，第四制冷系统的水蒸发器的出水口连接有第四防冻保护器；第一制冷系统的冷凝器与第二制冷系统的冷凝器连接，第二制冷系统的冷凝器与第三制冷系统的冷凝器连接，第三制冷系统的冷凝器与第四制冷系统的冷凝器连接；第一制冷系统的冷凝器的进水口依次连接第二进水温度传感器和热水泵，第四制冷系统的冷凝器的出水口依次连接有第四出水温度传感器和第四流量保护器；所述第一制冷系统的空气蒸发器连接第一融霜温度传感器，第二制冷系统的空气蒸发器连接第二融霜温度传感器，第三制冷系统的空气蒸发器连接第三融霜温度传感器，第四制冷系统的空气蒸发器连接第四融霜温度传感器；\n[0009] 所述自动控制系统包括中央控制器和传感器数据采集子系统，所述第二进水温度传感器、第四出水温度传感器、第四流量保护器、第一进水温度传感器、第一出水温度传感器、第一流量保护器、第一融霜温度传感器、第二融霜温度传感器、第三融霜温度传感器、第四融霜温度传感器、第一防冻保护器、第二防冻保护器、第三防冻保护器和第四防冻保护器都与传感器数据采集子系统连接，传感器数据采集子系统与中央控制器连接，热水泵和冷媒水泵都与中央控制器连接，由中央控制器控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统按要求运行。\n[0010] 所述的双源级热式热水机组，其中，所述第一制冷系统包括第一压缩机、第一四通阀、第一冷凝器、第一水蒸发器、第一空气蒸发器、第一气分和第一轴流风机，所述第一四通阀第一接口与第一压缩机一端连接，第一压缩机另一端与第一气分一端连接，第一气分另一端与第一四通阀第二接口连接，第一四通阀第三接口与第一水蒸发器一端连接，第一水蒸发器另一端与第一冷凝器一端连接，第一冷凝器另一端与第一四通阀第四接口连接，第一四通阀第三接口与第一空气蒸发器一端连接，第一空气蒸发器另一端与第一水蒸发器另一端连接；第一轴流风机设置在第一空气蒸发器处，为第一制冷系统的空气流动提供动力；\n所述第一压缩机和第一四通阀都与中央控制器连接。\n[0011] 所述的双源级热式热水机组，其中，所述第一冷凝器和第一水蒸发器之间设置有第一冷凝器单向阀，第一水蒸发器和第一四通阀第三接口之间设置有第一水蒸发器单向阀，第一水蒸发器和第一空气蒸发器之间设置有第一空气蒸发器单向阀。\n[0012] 所述的双源级热式热水机组，其中，所述第一空气蒸发器单向阀和第一水蒸发器之间设置有第一空气蒸发器前电磁阀，第一冷凝器单向阀和第一水蒸发器之间设置有第一水蒸发器前电磁阀，第一空气蒸发器和第一四通阀第三接口之间设置有第一空气蒸发器后电磁阀，所述第一空气蒸发器前电磁阀、第一水蒸发器前电磁阀和第一空气蒸发器后电磁阀都与中央控制器连接；所述第一冷凝器单向阀的出口和进口之间连接有第一冷凝器膨胀阀，第一空气蒸发器单向阀的出口和进口之间连接有第一空气蒸发器膨胀阀，第一水蒸发器和第一水蒸发器前电磁阀之间设置有第一水蒸发器膨胀阀。\n[0013] 一种如上述任意一项所述的双源级热式热水机组的控制方法，其中，具体包括以下步骤：\n[0014] 步骤A00：通过显示操作面板输入运行模式，设定参数，开启双源级热式热水机组；\n[0015] 步骤B00：第二进水温度传感器、第四出水温度传感器、第一进水温度传感器和第一出水温度传感器实时监测各进出水温度并反馈至传感器数据采集子系统，第四流量保护器和第一流量保护器实时监测整个系统的流量并反馈至传感器数据采集子系统，第一融霜温度传感器、第二融霜温度传感器、第三融霜温度传感器和第四融霜温度传感器实时监测各空气蒸发器的温度并反馈至传感器数据采集子系统；\n[0016] 步骤C00：传感器数据采集子系统把收集到的数据反馈至中央控制器；\n[0017] 步骤D00：中央控制器通过判断分析，控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统的启动或停机，根据不同运行模式控制整个机组按要求运行，同时控制热水泵和冷媒水泵按照要求运行。\n[0018] 所述的双源级热式热水机组的控制方法，其中，所述步骤A00-步骤D00中，中央控制器通过以下步骤控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统的启动或停机：\n[0019] 步骤a11：通过显示操作面板输入运行模式，设定四个启动温度，分别为T启1、T启2、T启3和T启4，且T启1＜T启2＜T启3＜T启4，设定第二进水温度传感器监测到的进水温度为TA，设定融霜启动温度为T融0，设定融霜停止温度为T融1，融霜温度传感器实时监测到的融霜温度为T融，设定启动融霜模式标准时间为t设，实际融霜温度已经低于融霜标准温度的持续时间为t0，设定运行融霜模式的标准时间为t设运，实际融霜时间为t运，设定机组热水出水温度设置值为TB设，第四出水温度传感器测量实际出水温度为TB ，设定实际环境温度为T环，环境温度设定值为T环设，开启双源级热式热水机组；\n[0020] 步骤b11：第一进水温度传感器将实时监测到的进水温度反馈至传感器数据采集子系统，融霜温度传感器实时监测到的融霜温度反馈至传感器数据采集子系统，第四出水温度传感器测量实际出水温度反馈至传感器数据采集子系统；\n[0021] 步骤c11：传感器数据采集子系统把收集到的数据反馈至中央控制器；\n[0022] 步骤d11：中央控制器判断TA与T启1、T启2、T启3和T启4之间的大小，若TA＜T启1，执行步骤d12，若T启1＜TA＜启2，执行步骤d13，若T启2＜TA＜启3，执行步骤d14，若T启3＜TA＜启4，执行步骤d15，若TA＞T启4，执行步骤d16；\n[0023] 步骤d12：中央控制器控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统均启动进行制热运行；\n[0024] 步骤d13：中央控制器控制第二制冷系统和第三制冷系统启动进行制热运行，第一制冷系统和第四制冷系统停机；\n[0025] 步骤d14：中央控制器控制第三制冷系统和第四制冷系统启动进行制热运行，第一制冷系统和第二制冷系统停机；\n[0026] 步骤d15：中央控制器控制第四制冷系统启动进行制热运行，第一制冷系统、第二制冷系统和第三制冷系统停机；\n[0027] 步骤d16：中央控制器控制第一制冷系统、第二制冷系统、第三制冷系统和第四制冷系统均停机。\n[0028] 所述的双源级热式热水机组的控制方法，其中，当步骤a11输入的运行模式为手动且为水源供热运行模式时，包括以下步骤：\n[0029] 步骤e11：中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀关闭，控制水蒸发器前电磁阀开启，控制没有启动的制冷系统保持停机。\n[0030] 所述的双源级热式热水机组的控制方法，其中，当步骤a11输入的运行模式为手动且为空气源供热运行模式时，中央控制器根据实际自动在空气源供热运行模式和融霜模式之间切换，包括以下步骤：\n[0031] 步骤e21：中央控制器判断T融是否T环设，执行步骤e33-步骤e35；\n[0036] 步骤e32：中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀关闭，控制水蒸发器前电磁阀开启，控制没有启动的制冷系统保持停机；\n[0037] 步骤e33：中央控制器判断T融是否T环设，执行步骤e33-步骤e35；\n[0080] 步骤e32：中央控制器控制已经启动的制冷系统的四通阀失电，控制已经启动的制冷系统的空气蒸发器前电磁阀和空气蒸发器后电磁阀关闭，控制水蒸发器前电磁阀开启，控制没有启动的制冷系统保持停机；\n[0081] 步骤e33：中央控制器判断T融是否