[发明专利]梯级能量利用的可调容量的家庭能源系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种热力工程技术领域的系统，具体是一种梯级能量利用的可调容量的家庭能源系统。

背景技术

随着科学技术的发展，社会的进步，人类在认识自然、改造自然的过程中，正逐渐地开始重视加强保护自然的意识，并付诸于实际行动。而同时，环境保护又对科学技术提出了更高的要求。近年来，日趋严重的臭氧层破坏，全球变暖使得空调领域向高效、节能、环保的制冷技术不断进步。

在目前的家庭生活中，家用热水器和热泵空调器是不可缺少的必需品。据统计，我国各种热水器的累计生产总量已经超过空调器，而在各种热水器中，燃气热水器、电热水器和太阳能热水器占主导地位。其中，燃气热水器使用高品位的燃料来生产60度左右的热水，造成一定的能源浪费，而且存有严重的安全隐患，每年因燃气热水器使用而引起的中毒事件时有报道，而且燃气价格不断上升，燃气热水器的竞争力大大减小；电热水器安全、方便，其市场份额与日俱增，然而在日常家庭使用中，家用电热水器直接将高品位电能转化为热能，使用时间长，没有季节的区别，耗电量较大，造成很大的能源浪费，而且存有触电的隐患；常规的太阳能热水器在阴雨天，特别是长江中下游的梅雨季节不能使用，只能靠电加热来弥补太阳能的不足，也存在能源的浪费现象，而且太阳能热水器普遍存在初投资过高、水资源浪费严重、管路腐蚀及影响建筑美观等诸多问题。而同时，由于空调器是季节性产品，实际使用时间较短，长期被闲置，故其使用率比较低，空调器和热水器的这些使用特点使得整个家庭的耗能情况比较严重。

目前，将空调和热水器组合起来，使之具有供冷、供热和提供热水的功能，已经成为解决现有家庭耗能严重问题，减少热岛效应的一个重要方案。比如在空调室外机一侧增设水箱，该热水换热器位于四通换向阀之后，与空调室外风冷盘管串联使用，通过制冷剂回路中多个电磁阀与膨胀器的使用，完成系统供冷、供热和热水供应的功能，但在系统的制冷剂管路上增加多个电磁控制阀。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号CN101033866A，该专利发明了热泵热水器联合系统，采用2个空气源或水源换热器，3个水冷换热器，通过换热器之间的串并联组合，结合多个制冷剂管路的电动三通阀、电磁阀等连通位置与开闭状态，实现冬夏季不同工况的系统管路，实现冬夏季供暖、供冷及供应生活热水的目的。但不足之处在于在系统的制冷剂管路上增加多个电磁控制阀，可靠性难以保证，而且系统结构复杂，控制困难，经济性和实用性欠缺。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种梯级能量利用的可调容量的家庭能源系统，使其解决目前家庭冷热能源供应中存在热水供应效率低、安全隐患多，空调夏季存在大量冷凝废热，形成城市热岛效应，而过渡季节闲置时间较长的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括压缩机、热水换热器、四通换向阀、室外风冷盘管、第一单向阀、第二单向阀、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、空调冷热水换热器、气液分离器、水侧电动三通调节阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第一水泵、第二水泵。这些部件构成制冷剂回路、生活热水和冷冻水回路，具体说明如下。

制冷剂回路的各部件的连接方式：压缩机的出口与热水换热器的制冷剂进口连接，热水换热器制冷剂出口与四通换向阀的第一连接端连接，四通换向阀的第二连接端与室外风冷盘管的入口连接，冷风盘管的出口分成两路，一路与第一单向阀入口连接，第一单向阀的出口与第一电子膨胀阀的入口连接；另一路与第二电子膨胀阀的入口连接，第二电子膨胀阀的出口与第二单向阀的入口连接，第一管路的第一电子膨胀阀的出口与第二管路的第二单向阀的出口合并，与空调冷热水换热器的制冷剂入口连接，空调冷热水换热器的制冷剂出口与四通换向阀的第三连接端连接，四通换向阀第四连接端与气液分离器的入口连接，气液分离器的出口与压缩机的入口连接。

生活热水回路的连接方式：

生活热水的进口与第一水泵的入口连接，第一水泵的出口与电动三通调节阀的入口连接，然后分成两路，一路通过电动三通调节阀的一个出口与热水换热器的水侧入口连接，另一路通过水侧电动三通调节阀另一出口与第一路的热水换热器的水侧出口合并，与第一电磁阀的入口连接，第一电磁阀的出口与生活热水的出口连接。

冷冻水回路的连接方式：

冷冻水的进口与第二水泵的入口连接，第二水泵的出口与空调冷热水换热器的水侧入口连接，空调冷热水换热器的水侧出口与第二电磁阀的入口连接，第二电磁阀的出口与冷冻水的出口连接。