排风、空调和热泵热水设备能量梯级利用系统与方法

1.排风、空调和热泵热水设备能量梯级利用系统，其特征在于，包括室外空调设备（3）、空气源热泵热水机组室外设备（4）、排风设备侧静压箱（9）、室外设备侧静压箱（14）和能量梯级利用系统控制器（28）和至少一个变频排风设备（1）；变频排风设备（1）安装在建筑墙体（29）内，变频排风设备（1）的进风口和排风口分别伸出建筑墙体（29）的内外壁，排风设备侧静压箱（9）安装于建筑墙体（29）的外壁上，变频排风设备（1）的排风口伸入排风设备侧静压箱（9）中，室外空调设备（3）和空气源热泵热水机组室外设备（4）安装于排风设备侧静压箱（9）和室外设备侧静压箱（14）之间，室外空调设备（3）的进风口和空气源热泵热水机组室外设备（4）的进风口均伸入排风设备侧静压箱（9）中，室外空调设备（3）的出风口和空气源热泵热水机组室外设备（4）的出风口均伸入室外设备侧静压箱（14）中，变频排风设备（1）的排风口位于室外空调设备（3）的进风口的负压区与空气源热泵热水机组室外设备（4）的进风口的负压区；空气源热泵热水机组室外设备（4）、室外空调设备（3）、变频排风设备（1）均与能量梯级利用系统控制器（28）相连；能量梯级利用系统还包括排风静压箱热泵热水机组侧进风风阀（10）、排风静压箱空调侧进风风阀（11）、空调侧自然进排风风阀（12）、热泵热水机组侧自然进排风风阀（13）、室外设备静压箱热泵热水机组侧风阀（15）、室外设备静压箱内部风阀（16）、室外设备静压箱空调侧风阀（17），排风静压箱热泵热水机组侧进风风阀（10）、排风静压箱空调侧进风风阀（11）、空调侧自然进排风风阀（12）、热泵热水机组侧自然进排风风阀（13）、室外设备静压箱热泵热水机组侧风阀（15）、室外设备静压箱内部风阀（16）和室外设备静压箱空调侧风阀（17）均与能量梯级利用系统控制器（28）相连；排风静压箱热泵热水机组侧进风风阀（10）的阀体装于排风设备侧静压箱（9）内部，排风静压箱热泵热水机组侧进风风阀（10）的阀体位于空气源热泵热水机组室外设备（4）和变频排风设备（1）之间，用于控制变频排风设备（1）的排风是否能够进入空气源热泵热水机组室外设备（4）；排风静压箱空调侧进风风阀（11）的阀体亦装于排风设备侧静压箱（9）内部，排风静压箱空调侧进风风阀（11）的阀体位于室外空调设备（3）和变频排风设备（1）之间，用于控制变频排风设备（1）的排风是否能够进入室外空调设备（3）；空调侧自然进排风风阀（12）的阀体安装于排风设备侧静压箱（9）的开口处，空调侧自然进排风风阀（12）的阀体位于室外空调设备（3）的外侧；热泵热水机组侧自然进排风风阀（13）的阀体安装于排风设备侧静压箱（9）的另一侧开口处，热泵热水机组侧自然进排风风阀（13）的阀体位于空气源热泵热水机组室外设备（4）的外侧；室外设备静压箱热泵热水机组侧风阀（15）的阀体安装于室外设备侧静压箱（14）的开口处，室外设备静压箱热泵热水机组侧风阀（15）的阀体位于空气源热泵热水机组室外设备（4）的外侧；室外设备静压箱空调侧风阀（17）的阀体安装于室外设备侧静压箱（14）的另一开口处，室外设备静压箱空调侧风阀（17）的阀体位于室外空调设备（3）的外侧；室外设备静压箱内部风阀（16）的阀体安装于室外设备侧静压箱（14）的内部，室外设备静压箱内部风阀（16）的阀体位于空气源热泵热水机组室外设备（4）和室外空调设备（3）之间；排风静压箱热泵热水机组侧进风风阀（10）的阀体、排风静压箱空调侧进风风阀（11）的阀体、空调侧自然进排风风阀（12）的阀体、热泵热水机组侧自然进排风风阀（13）的阀体、室外设备静压箱热泵热水机组侧风阀（15）的阀体、室外设备静压箱空调侧风阀（17）的阀体、室外设备静压箱内部风阀（16）的阀体分别与不同的电动机相连；排风静压箱热泵热水机组侧进风风阀（10）、排风静压箱空调侧进风风阀（11）、空调侧自然进排风风阀（12）、热泵热水机组侧自然进排风风阀（13）、室外设备静压箱热泵热水机组侧风阀（15）、室外设备静压箱空调侧风阀（17）、室外设备静压箱内部风阀（16）分别通过不同的电动机与能量梯级利用系统控制器 28相连；通过不同的电动机控制相应风阀的开闭，隔断气流或使气流通过。 2.根据权利要求1所述的排风、空调和热泵热水设备能量梯级利用系统，其特征在于，排风设备侧静压箱（9）内设有排风静压箱热泵热水机组侧温度传感器（18）、排风静压箱热泵热水机组侧压力传感器（19）、排风静压箱空调侧温度传感器（20）和排风静压箱空调侧压力传感器（21）；室外设备侧静压箱（14）内设有室外设备静压箱热泵热水机组侧温度传感器（22）、室外设备静压箱热泵热水机组侧压力传感器（23）、室外设备静压箱空调侧温度传感器（24）和室外设备静压箱空调侧压力传感器（25）；排风、空调和热泵热水设备能量梯级利用系统的外部设有室外温度传感器（26）和室外压力传感器（27）；所有传感器均与能量梯级利用系统控制器（28）相连。 3.根据权利要求1或2所述的排风、空调和热泵热水设备能量梯级利用系统，其特征在于，空气源热泵热水机组室外设备（4）包括换热器（6）和双向轴流风机（8）；通过能量梯级利用系统控制器（28）控制空气源热泵热水机组室外设备4的双向轴流风机8正反转；室外空调设备（3）包括换热器（5）和风机（7）；室外空调设备（3）的风机（7）亦与能量梯级利用系统控制器（28）相连；由于室外空调设备（3）的进风口和空气源热泵热水机组室外设备（4）的进风口均伸入排风设备侧静压箱（9）中，变频排风设备（1）的排风口位于室外空调设备（3）的进风口的负压区与空气源热泵热水机组室外设备（4）的进风口的负压区；所以，从变频排风设备（1）的排风口排出的气流经排风设备侧静压箱（9）后，形成排风加压气流，强化排风效果，提高换热效率；通过能量梯级利用系统控制器（28），根据需要控制变频排风设备（1）低频运行，降低变频排风设备能耗；室内排风的余热或余冷与室外空调设备（3）的换热器（5）或空气源热泵热水机组室外设备（4）的换热器（6）进行热交换；冬季的排风余热减少或避免出现室外空调设备（3）与热泵热水机组室外设备（4）结霜现象；由于室外空调设备（3）的出风口和空气源热泵热水机组室外设备（4）的出风口均伸入室外设备侧静压箱（14）中；所述空气源热泵热水机组室外设备（4）的双向轴流风机（8）正转或反转运行，根据需要调整运行状态，最大限度利用室内排风余热或者室外空调设备排风余热；在供冷季，通过能量梯级利用系统控制器（28）控制空气源热泵热水机组双向轴流风机的反向运行，利用室外空调设备（3）的排风余热，提升空气源热泵热水机组室外设备（4）的进风温度，提高热泵热水机组效率。 4.根据权利要求1或2所述的排风、空调和热泵热水设备能量梯级利用系统，其特征在于，变频排风设备用于排出室内废气，包括设备机房排风机、卫生间排风扇、室内排风扇、车库排风机、排风竖井排风机、排风管道排风系统和组合式空调机组排风机。 5.根据权利要求1或2所述的排风、空调和热泵热水设备能量梯级利用系统，其特征在于，所述室外空调设备（3），是指空调系统设置在室外的与空气进行热交换的设备，包括分体式空调器室外机、VRV空调室外机、多联机空调室外机、家用中央空调室外机、风冷热泵机组。 6.根据权利要求1或2所述的排风、空调和热泵热水设备能量梯级利用系统，其特征在于，所述能量梯级利用系统控制器（28）选用现有DDC控制器；能量梯级利用系统控制器（28）能与已有的空调系统控制器与空气源热泵热水机组控制器集成在一起。 7.根据权利要求1-6任一项所述排风、空调和热泵热水设备能量梯级利用系统的控制方法，其特征在于，包括如下运行模式：a、供冷季既有空调制冷又有热水需求时，所述能量梯级利用系统控制器（28）控制所述排风静压箱热泵热水机组侧进风风阀（10）、室外设备静压箱空调侧风阀（17）为关闭状态，而排风静压箱空调侧进风风阀（11）、空调侧自然进排风风阀（12）、热泵热水机组侧自然进排风风阀（13）和室外设备静压箱热泵热水机组侧风阀（15）、室外设备静压箱内部风阀（16）为开启状态；建筑物排出冷风经过所述室外空调设备换热器（5），提高室外空调设备换热效率；所述室外空调设备（3）吹出热风，进入所述室外设备侧静压箱（14）中，所述空气源热泵热水机组室外设备的双向轴流风机（8）反向运行，利用所述室外设备侧静压箱（14）中的热风，通过空气源热泵热水机组室外设备（4）的换热器（6），提升空气源热泵热水机组的夏季运行效率，满足热水需求；还能根据传感器所测的压力值或温度值，通过传感器灵活控制：通过能量梯级利用系统控制器（28）对比由室外温度传感器（26）与室外设备静压箱空调侧温度传感器（24）测得的温度，以及室外压力传感器（27）与室外设备静压箱空调侧压力传感器（25）测得的压力，当室外温度小于室外空调设备（3）吹出的空气温度时，关闭室外设备静压箱空调侧风阀（17），打开室外设备静压箱内部风阀（16）；当室外温度大于室外空调设备（3）吹出的空气温度时，根据室外压力传感器（27）与室外设备静压箱空调侧压力传感器（25）测得的压力值，由系统控制器（28）内置的能耗实时计算控制程序来计算实时能耗，如果风压接力节约的能量高于由温差增加节约的能量，仍然关闭室外设备静压箱空调侧风阀（17），打开室外设备静压箱内部风阀（16），空气源热泵热水机组室外设备（4）利用室外空调设备（3）排风的能量；反之，当室外温度大于室外空调设备（3）吹出的空气温度但风压接力节约的能量低于由温差增加节约的能量，则打开室外设备静压箱空调侧风阀（17），关闭室外设备静压箱内部风阀（16），空气源热泵热水机组室外设备4利用室外自然风的能量；b、供冷季有空调制冷无热水需求时，所述能量梯级利用系统控制器（28）控制所述排风静压箱热泵热水机组侧进风风阀（10）为关闭状态，而排风静压箱空调侧进风风阀（11）、空调侧自然进排风风阀（12）、热泵热水机组侧自然进排风风阀（13）、室外设备静压箱热泵热水机组侧风阀（15）和室外设备静压箱空调侧风阀（17）为开启状态；从变频排风设备1排出的冷风经过所述室外空调设备（3）的换热器（5），增加换热温差，满足制冷需求；c、供热季既有空调制热又有热水需求时，所述能量梯级利用系统控制器（28）控制所述室外设备静压箱内部风阀（16）为关闭状态，而所述排风静压箱热泵热水机组侧进风风阀（10）、排风静压箱空调侧进风风阀（11）、空调侧自然进排风风阀（12）、热泵热水机组侧自然进排风风阀（13）、室外设备静压箱热泵热水机组侧风阀（15）和室外设备静压箱空调侧风阀（17）为开启状态；所述空气源热泵热水机组室外设备双向轴流风机（8）正向运行；从变频排风设备（1）排出的室内带有余热的排风分别进入到所述室外空调设备（3）的换热器（5）和所述热泵热水机组室外设备（4）的换热器（6）进行换热，提升空调和热泵热水机组的效率，减少或避免结霜现象产生；d、供热季有空调制热无热水需求时，所述能量梯级利用系统控制器（28）控制所述排风静压箱热泵热水机组侧进风风阀（10）为关闭状态，而所述排风静压箱空调侧进风风阀（11）、空调侧自然进排风风阀（12）、热泵热水机组侧自然进排风风阀（13）、室外设备静压箱内部风阀（16）、室外设备静压箱热泵热水机组侧风阀（15）和室外设备静压箱空调侧风阀（17）为开启状态；从变频排风设备（1）排出的室内带有余热的排风进入到所述室外空调设备（3）的换热器（5），满足供热需求；e、过渡季节只有热水需求无空调需求时，所述能量梯级利用系统控制器（28）控制所述排风静压箱空调侧进风风阀（11）为关闭状态，所述排风静压箱热泵热水机组侧进风风阀（10）、空调侧自然进排风风阀（12）、热泵热水机组侧自然进排风风阀（13）、室外设备静压箱热泵热水机组侧风阀（15）、室外设备静压箱内部风阀（16）和室外设备静压箱空调侧风阀（17）为开启状态；此时，所述空气源热泵热水机组室外设备双向轴流风机（8）正向运行，室内排风余热经过所述空气源热泵热水机组室外设备的换热器（6），提升热泵热水机组换热效率；f、既无热水需求又无空调需求时，所述能量梯级利用系统控制器（28）控制室外设备静压箱热泵热水机组侧风阀（15）、室外设备静压箱内部风阀（16）和室外设备静压箱空调侧风阀（17）为关闭状态，所述排风静压箱热泵热水机组侧进风风阀（10）、所述排风静压箱空调侧进风风阀（11）、空调侧自然进排风风阀（12）、热泵热水机组侧自然进排风风阀（13）为开启状态；变频排风设备（1）依然运行；室外空调设备（3）和空气源热泵热水机组室外设备（4）均不作冷热回收用；其中，a、c、e为三种典型模式。