[发明专利]一种空调与热泵热水器的耦合系统及其控制方法

说明书

本发明提供了一种空调与热泵热水器的耦合系统及其控制方法，所述耦合系统包括空调机组、热泵热水器、换热模块，所述空调机组设置换热管线，所述换热管线设置换热装置，所述热泵热水器包括水箱，所述换热模块分别与换热装置、水箱连接，使得水箱中的水能够流经换热装置与空调冷媒换热，并循环回水箱中；本发明针对相互独立的空调机组、热泵热水器，在其能够各自独立运行的基础上，仅通过设置换热管线、换热模块，使得热水器中水的能量、空调中冷媒的能量之间能够根据需要进行相互交换，不仅结构简单，而且有效地将相互独立的空调机组、热泵热水器进行耦合使用，有利于提高能源利用的效率，也能够实现高能效、高效率除霜。

技术领域

本发明涉及热泵系统技术领域，特别涉及一种空调与热泵热水器的耦合系统及其控制方法。

背景技术

空调是人们日常生活中不可或缺的电器设备，具有多种多样的结构形式。随着工业设计水平的不断提高，以及新工艺、新材料和新造型在空调上的运用，开发出了各式各样的空调。然而，目前市场上的空调机组外机的翅片管式换热器，在低温高湿的环境下容易结霜，结霜后的翅片管式蒸发器传热性能减弱，空气流动阻力增加，风机性能衰减、输入电流增大，进而导致系制热量及系统制热系数(COP)降低。为维持空调机组稳定工作，需要对空气源热泵的室外机进行周期性的除霜。

除霜可以有很多方法实现:停机除霜、电加热除霜、热气旁通除霜、逆循环除霜等。其中,逆循环除霜、电加热除霜是目前常用的除霜方式，但存在以下问题：

(1)逆向除霜能量主要来自于储存在室内金属盘管的能量和对压缩机输入的功，对于快速、干净除霜是不足的。除霜能力不足会延长除霜时间，造成系统总效率降低，甚至出现除霜不干净，导致频繁进入除霜，恶性循环后导致机组故障。

(2)电加热除霜低效，一份功转换一份热,但系统又不能完全吸收，使得电加热能效比小于1。

同时，在人们日常生活中，生活热水和空气调节两项需求在能耗中占据着较大的比例，往往会同时安装并使用常规的空调、热泵热水器；这在整体系统方案设计层面，空调与热泵热水器同样作为热泵式设备，二者之间往往相互独立运行，缺乏有效的耦合，使得能源利用不够高效，造成较大的能源浪费。虽然现有技术中存在将空调与热泵热水器结合使用的方案，但其结合后的系统结构较为复杂，运行过程中的调控精度较差，难以对热泵设备的除霜等工况进行较为精准、高效及时地调控。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种空调与热泵热水器的耦合系统及其控制方法，以解决现有技术中热泵式设备缺乏有效的耦合，能源利用效率偏低以及其除霜的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种空调与热泵热水器的耦合系统，包括空调机组、热泵热水器、换热模块，所述空调机组设置换热管线，所述换热管线设置换热装置，所述热泵热水器包括水箱，所述换热模块分别与换热装置、水箱连接，使得水箱中的水能够流经换热装置与空调冷媒换热，并循环回水箱中。从而在本申请中，空调机组、热泵热水器之间为相互独立的热泵设备，在能够各自独立运行的基础上，仅通过设置换热管线、换热模块，使得热水器中水的能量、空调中冷媒的能量之间能够根据需要进行相互交换，不仅结构简单，便于家装或家庭改造，能够有效地降低用户家庭电器联用改造的难度、成本；而且有效地将相互独立的空调机组、热泵热水器进行耦合使用，有利于提高能源利用的效率；同时在其中任一个设备除霜时，另一个设备均能够提供有效的热量补给，使得两台热泵式设备之间均能够实现高能效、高效率除霜。

进一步的，所述换热模块包括循环管线，所述循环管线分别与换热装置、水箱连接，并在换热装置、水箱之间形成循环回路，所述循环管线中设置循环水泵，使得水箱中的水能够流经换热装置与空调冷媒换热，并循环回水箱中。