一种热泵机调温取水系统

本案为分案申请，原申请的发明名称为：一种GHP燃气热泵机，原申请的申请日为：2020年04月16号，原申请的申请号为：202010301475.X。

技术领域

本发明涉及的是机械设备技术领域，具体为一种热泵机调温取水系统。

背景技术

中国专利公开号：CN200975779公开了一种GHP燃气热泵空调机温水取出系统，涉及GHP燃气热泵空调机，GHP燃气热泵空调机燃气排气热交换器出口上装有热交换器，该热交换器通过装有温水循环泵的循环水管连通温水取出热交换器，温水取出热交换器的另一侧装有连接至另一个温水循环泵的热水循环水管，该热水循环水管接通温水取出补燃燃气热水器，热水器上还设有热水供水管，热水供水管与混水阀接通。

由此可见，所述系统虽将燃气热泵与热水器结合，但却无法精确控制热水的加热温度和加热时间，同时在进行换热时无法对需要使用的热水量进行准确控制。

发明内容

本发明的目的是为了解决以上所提出的问题，而提出的一种热泵机调温取水系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括控制面板，其特征在于：所述控制面板内设有控制模块，所述控制模块内设有用水情况矩阵组、换热管路数量矩阵、换热水使用量矩阵、热泵机内能矩阵、循环泵功率矩阵和热泵机预设流速矩阵，所述用水情况矩阵组为用水情况矩阵组F(A1，A2，A3，A4),所述其中，A1为用于洗手的微量用水矩阵组，A2为用于洗漱和清洗餐具的少量用水矩阵组，A3为用于洗澡的中量用水矩阵组，A4为用于清洗衣物的大量用水矩阵组；其中，A1(Q21，T，t)，A2(Q22，T，t)，A3(Q23，T，t)，A4(Q24，T，t)，其中，Q21为第一热水器热水使用量，Q22为第二热水器热水使用量，Q23为第三热水器热水使用量，Q24为第四热水器热水使用量，矩阵中各热水使用量的数值逐渐增加；

在使用所述热泵时，先通过控制面板选取指定的加热参数，控制模块会根据加热参数在用水情况矩阵组A中建立矩阵组Ai(Q2i，T，t)其中，i＝1、2、3、4，并在选定矩阵组Ai的基础上依次在加热温度矩阵T中选取实际加热温度Tm，其中m＝1、2、3、4，在加热时间矩阵t中选取实际加热时间tn，其中n＝1、2、3、4，选取完成后，控制模块会在启动时建立实际用水情况矩阵Ai(Q2i，Tm，tn)并将Q2i，Tm，tn作为本次加热中的初始数值；

所述热泵机换热水使用量矩阵Q1(Q11，Q12，Q13，Q14)，其中，Q11为第一热泵机换热水使用量，Q12为第二热泵机换热水使用量，Q13为第三热泵机换热水使用量，Q14为第四热泵机换热水使用量，矩阵中各换热水使用量的数值逐渐增加；

当控制模块在建立实际用水情况矩阵A时，控制模块会根据矩阵A中的换热器热水使用量Q2i从热泵机换热水使用量矩阵选取指定的热泵机换热水使用量Q1i作为实际热泵机换热水使用量：

当i＝1时，控制模块选取第一热泵机换热水使用量Q11；

当i＝2时，控制模块选取第二热泵机换热水使用量Q12；

当i＝3时，控制模块选取第三热泵机换热水使用量Q13；

当i＝4时，控制模块选取第四热泵机换热水使用量Q14。

所述换热管路数量矩阵为换热管路数量矩阵N(N1，N2，N3，N4)；所述热泵机内能矩阵为热泵机内能矩阵W0(W1，W2，W3，W4)和加热器加热功率矩阵P0(P1，P2，P3，P4)；其中，W1为第一热泵机所需内能，W2为第二热泵机所需内能，W3为第三热泵机所需内能，W4为第四热泵机所需内能；P1为第一加热器加热功率，P2为第二加热器加热功率，P3为第三加热器加热功率，P4为第四加热器加热功率；在热泵运行时，控制模块会结合实际热泵机换热水使用量Q1i和实际用水情况矩阵Ai中的实际加热温度Tm，通过计算得出燃气热泵机实际所需内能W并将W与热泵机内能矩阵W0中的各项数据进行对比：

当W＜W1时，控制模块将加热器加热功率调节为P1；

当W1≤W＜W2时，控制模块将加热器加热功率调节为P2；

当W2≤W＜W3时，控制模块将加热器加热功率调节为P3；

当W3≤W＜W4时，控制模块将加热器加热功率调节为P4。

所述热泵机预设流速矩阵分为热泵机预设流速矩阵v10(v11，v12，v13，v14)和热水器预设流速矩阵v20(v21，v22，v23，v24)，所述循环泵功率矩阵分为第一循环泵功率矩阵P10(P11，P12，P13，P14)和第二循环泵功率矩阵P20(P21，P22，P23，P24)；

热泵机运行时，控制模块会结合实际热泵机换热水使用量Q1i和实际用水情况矩阵Ai中的实际加热时间tn，通过计算得出热泵机实际换热水流速v1，控制模块在计算出v1后将其与热泵机预设流速矩阵v10中的数据进行对比，并根据对比结果从第一循环泵功率矩阵P10选取对应数值：

当v1＜v11时，控制模块将第一循环泵的功率调节为P11；

当v11≤V1＜v12时，控制模块将第一循环泵的功率调节为P12；

当v12≤V1＜v13时，控制模块将第一循环泵的功率调节为P13；当v13≤V1＜v14时，控制模块将第一循环泵的功率调节为P14；热泵运行时，控制模块会结合实际用水情况矩阵Ai中的实际热水使用量Q2i和实际加热时间tn，通过计算得出换热器使用水实际流速v2，控制模块在计算出v2后将其与换热器流速矩阵v20中的数据进行对比，并根据对比结果从第二循环泵功率矩阵P20选取对应数值：当v2＜v21时，控制模块将第二循环泵的功率调节为P21；

当v21≤V2＜v22时，控制模块将第二循环泵的功率调节为P22；当v22≤V2＜v23时，控制模块将第二循环泵的功率调节为P23；当v23≤V2＜v24时，控制模块将第二循环泵的功率调节为P24。

优选的，所述T为加热温度矩阵，T(T1，T2，T3，T4)，其中T1为第一加热温度，T2第二加热温度，T3为第三加热温度，T4为第四加热温度，矩阵中各温度数值逐渐增加。

优选的，所述t为加热时间矩阵，t(t1，t2，t3，t4)，其中t1为第一加热时间，t2第二加热时间，t3为第三加热时间，t4为第四加热时间，矩阵中各时间数值逐渐增加。

优选的，所述控制模块分别与加热器、第一循环泵、第二循环泵、第一流速检测器、第二流速检测器和各阀门相连，用以在热泵运行时检测并调节上述部件的运行参数；在控制模块中还设有计时器，用以记录热泵的加热时间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设置控制面板并在控制面板内设置控制模块，通过使用控制模块对热泵运行中的指定参数进行监控和调节，保证了热泵在对水进行加热时各项参数的精确性，从而提高了所述热泵的加热效率。同时，通过在控制模块中设置用水矩阵组F(A1，A2，A3，A4)，使用者能够根据不同的用水情况从A1、A2、A3、A4中选取相应的热水使用量Ai，并通过Ai(Q2i，T，t)调节使用水的总量、加热温度以及加热时间；在选取加热温度T和加热时间t时，各参数均含有四个档位，通过对不同档位的选取能够得到实际用水情况矩阵Ai(Q2i，Tm，tn)，控制模块会通过确定的实际用水情况矩阵Ai控制指定部件的运行参数，从而达到对指定量热水的高效加热。同时，在建立矩阵Ai后，控制模块能够根据热泵机换热水使用量Q1i和实际用水情况矩阵Ai中的实际加热温度Tm，通过计算得出燃气热泵机实际所需内能W，并根据W确定加热器加热功率；根据实际热泵机换热水使用量Q1i和实际用水情况矩阵Ai中的实际加热时间tn，通过计算得出热泵机实际换热水流速v1，并根据v1确定第一循环泵功率；根据实际用水情况矩阵Ai中的实际热水使用量Q2i和实际加热时间tn，通过计算得出换热器使用水实际流速v2，并根据v2确定第二循环泵功率。通过对热量和功率的精确控制，提高了加热器、第一循环泵和第二循环泵的对资源的高效使用，从而提高了热泵的资源利用率。

附图说明

图1为本发明所述GHP燃气热泵机的主视结构示意图；

图2为本发明所述GHP燃气热泵机的主视内部结构示意图；

图3为本发明所述GHP燃气热泵机中第一换热管和第二换热管的俯视内部结构示意图；

图4为本发明所述GHP燃气热泵机的主视内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，其为本发明所述GHP燃气热泵机的主视结构示意图，本发明所述热泵包括燃气热泵机1、燃气热水器2、热交换箱4、支腿5和控制面板19。其中，所述燃气热泵机1与热交换箱4相连，用以向热交换箱4循环输送换热水。所述燃气热水器2与所述热交换箱4相连，用向热交换箱4循环输送使用水。所述控制面板19设置在热交换箱4上，在控制面板19内设有控制模块，用以设定、监控和调节热泵在运行时指定部件的加热参数。

在使用所述热泵时，先通过控制面板19设定对应的加热参数，设定完成后，控制面板19会根据设定的参数分别控制指定部件的运行参数。当热泵运行时，燃气热泵机1对其内部的储水进行加热并在加热后将指定量的高温的换热水输送至热交换箱4，燃气热水器2将指定量的低温的使用水输送至热交换箱4，热交换箱对换热水和使用水进行换热，并在换热完成后将低温的换热水回流至燃气热泵机1，将高温的使用水回流至燃气热水器。

具体而言，所述燃气热泵机1内设有用以对换热水进行加热的加热器，燃气热泵机1还外接有第一进液管8和第一出液管12。其中第一进液管8两端分别与燃气热泵机1和热交换箱4相连，用以将换热水从燃气热泵机1输送至热交换箱4。第一出液管12两端分别与燃气热泵机1和热交换箱4相连，用以将换热后的换热水从热交换箱4输送至燃气热泵机1。热泵运行时，加热器对燃气热泵机1内储存的换热水进行加热，并在加热到指定温度后通过第一进液管8将换热水输送至换热箱4，换热箱4将换热水和使用水进行换热后，将换热后的换热水通过第一出液管12将换热水回流至燃气热泵机1。

具体而言，所述燃气热水器2包括出水口3、第二进液管13和第二出液管17。其中第二进液管13的两端分别与燃气热水器2和热交换箱4相连，用以将燃气热水器2内储存的使用水输送至热交换箱4。第二出液管17的两端分别与燃气热水器2和热交换箱4相连，用以将热交换箱4换热完成的使用水回流至燃气热水器2。所述出水口3设置在燃气热水器2底部侧壁，用以输出换热完成的使用水。热泵运行时，热交换箱4通过第二进液管13从燃气热水器2中抽取指定量的使用水，换热箱4将换热水和使用水进行换热后，将换热后的使用水通过第二出液管17回流至燃气热水器2，在需要使用热水时，燃气热水器2通过出水口3输出热水。

具体而言，所述热交换箱4上设有支腿5、第一循环泵6和第二循环泵7。其中，支腿5设置在热交换箱4底部，用以提高热交换箱4的稳定性。第一循环泵6设置在热交换箱4顶部并与第一进液管8相连，用以抽取换热水。第二循环泵7设置在热交换箱4顶部并与第二进液管12相连，用以抽取使用水。当热泵运行时，第一循环泵6启动，通过第一进液管8将换热水抽取至热交换箱4内部，第二循环泵7启动，通过第二进液管12将使用水抽取至热交换箱内部。

具体而言，第一循环泵6上还设有第一流速检测器，用以实时检测抽取的换热水的流速。第二循环泵7上设有第二流速检测器，用以实时检测抽取的使用水的流速。当第一循环泵6和第二循环泵7运行时，第一流速检测器和第二流速检测器会分别检测换热水和使用水的流速，并将检测到的流速输送至控制模块。

请参阅图2所示，其为本发明所述GHP燃气热泵机实施例1的主视内部结构示意图。所述热交换向内部包括第一T型管9、四根第一换热管10、第二T型管11、进液总管14、四根第二换热管15、出液总管16和出液总管16。其中第一T型管9两端分别与第一循环泵6和第一换热管10相连，用以将第一循环泵6输出的换热水输送至指定的第一换热管10。第二T型管11两端分别与第二换热管和第一出液管12相连，用以将换热完成的换热水输送至指定的第一出液管12。进液总管14两端分别与第二循环泵7和第二换热管15相连，用以将第二循环泵7输出的使用水输送至指定的第二换热管15。出液总管16的两端分别与第二换热管15和第二出液管17相连，用以将换热完成的使用水输送至第二出液管17。热泵运行时，第一循环泵6将换热水通过第一T型管9输出至指定的第一换热管10，第二循环泵7将使用水通过进液总管14输出至指定的第二换热管15；第一换热管10内的换热水和第二换热管15内的使用水进行热交换，热交换完成后，换热水通过第二T型管11和第一出液管12回流至燃气热泵机1，使用水通过出液总管16和第二出液管17回流至燃气热水器2。

具体而言，所述第一T型管9设置在热交换箱4上部，包括总一个管路和四个支管路，其中总管路与第一循环泵6输出端相连，各支管路分别与对应的第一换热管10相连，用以分流第一循环泵6输出的换热水并将换热水输送至指定的第一换热管10中；在第一T型管9的各支管路上均设有阀门，各阀门分别与控制模块相连，用以通过控制模块控制第一换热管10的使用数量。

所述第二T型管15的结构与第一T型管9相同，其设置在热交换箱4下部，第二T型管的总管路与第一出液管12相连，各支管路分别与对应的第一换热管10相连，用以汇流指定第一换热管10换热后的换热水并将换热水输送至燃气热泵机1。

具体而言，所述进液总管14设置在热交换箱4上部并与第二换热管15相连，在进液总管14下端设有四根进液支管，各进液支管分别与对应的第二换热管15相连，用以通过第二循环泵7将使用水输送至指定的第二换热管15中；在进液总管14的各进液支管上均设有阀门，各阀门分别与控制模块相连，用以通过控制模块控制第二换热管15的使用数量；出液总管16设置在热交换箱下部并与第二换热管15相连，在出液总管16上端还设有四根出液支管，各出液支管分别与对应的第二换热管15相连，用以汇流指定第二换热管15换热后的使用水并将使用水输送至燃气热水器2。

具体而言，各第二换热管15分别套设在对应第一换热管10的外部，用以增加换热管组的换热面积从而提高热交换箱4的换热效率。

请参阅图3所示，其为本发明所述GHP燃气热泵机中第一换热管和第二换热管的俯视内部结构示意图。在第一换热管10和第二换热管15之间还设有导热环18，所述导热环18为非金属导热材料，具有较高的导热效果，所述第二换热管15的表面涂覆有隔热涂层，所述第一换热管10为导热性高的材料制成，用以增加换热水与使用水之间的热交换速率。

请参阅图4所示，其为本发明所述GHP燃气热泵机实施例2的主视内部结构示意图。本实施例所述热泵的结构与实施例一中的结构相同，不同之处在于，在本实施例所述热交换箱4内部设有抓手20，通过使用抓手，能够使各组换热管稳定设置在指定位置，从而防止热交换箱在运行过程中由于振动导致换热管组互相碰撞从而导致损坏。增加了所述热交换箱在运行时的稳定性。

请参阅图1-图4所示，本发明所述所述控制模块中预设有用水情况矩阵组F(A1，A2，A3，A4)和换热管路数量矩阵N(N1，N2，N3，N4)，其中，A1为用于洗手的微量用水矩阵组，A2为用于洗漱和清洗餐具的少量用水矩阵组，A3为用于洗澡的中量用水矩阵组，A4为用于清洗衣物的大量用水矩阵组。其中，A1(Q21，T，t)，A2(Q22，T，t)，A3(Q23，T，t)，A4(Q24，T，t)，其中，Q21为第一热水器热水使用量，Q22为第二热水器热水使用量，Q23为第三热水器热水使用量，Q24为第四热水器热水使用量，矩阵中各热水使用量的数值逐渐增加。

T为加热温度矩阵，T(T1，T2，T3，T4)，其中T1为第一加热温度，T2第二加热温度，T3为第三加热温度，T4为第四加热温度，矩阵中各温度数值逐渐增加；t为加热时间矩阵，t(t1，t2，t3，t4)，其中t1为第一加热时间，t2第二加热时间，t3为第三加热时间，t4为第四加热时间，矩阵中各时间数值逐渐增加。

在使用所述热泵时，先通过控制面板选取指定的加热参数，控制模块会根据加热参数在用水情况矩阵组A中建立矩阵组Ai(Q2i，T，t)其中，i＝1、2、3、4，并在选定矩阵组Ai的基础上依次在加热温度矩阵T中选取实际加热温度Tm，其中m＝1、2、3、4，在加热时间矩阵t中选取实际加热时间tn，其中n＝1、2、3、4，选取完成后，控制模块会在启动时建立实际用水情况矩阵Ai(Q2i，Tm，tn)并将Q2i，Tm，tn作为本次加热中的初始数值。

所述控制模块中还设有热泵机换热水使用量矩阵Q1(Q11，Q12，Q13，Q14)，其中，Q11为第一热泵机换热水使用量，Q12为第二热泵机换热水使用量，Q13为第三热泵机换热水使用量，Q14为第四热泵机换热水使用量，矩阵中各换热水使用量的数值逐渐增加。

当控制模块在建立实际用水情况矩阵A时，控制模块会根据矩阵A中的换热器热水使用量Q2i从热泵机换热水使用量矩阵选取指定的热泵机换热水使用量Q1i作为实际热泵机换热水使用量：

当i＝1时，控制模块选取第一热泵机换热水使用量Q11；

当i＝2时，控制模块选取第二热泵机换热水使用量Q12；

当i＝3时，控制模块选取第三热泵机换热水使用量Q13；

当i＝4时，控制模块选取第四热泵机换热水使用量Q14。

具体而言，所述控制模块中还预设有热泵机内能矩阵W0(W1，W2，W3，W4)和加热器加热功率矩阵P0(P1，P2，P3，P4)；其中，W1为第一热泵机所需内能，W2为第二热泵机所需内能，W3为第三热泵机所需内能，W4为第四热泵机所需内能；P1为第一加热器加热功率，P2为第二加热器加热功率，P3为第三加热器加热功率，P4为第四加热器加热功率。

在热泵运行时，控制模块会结合实际热泵机换热水使用量Q1i和实际用水情况矩阵Ai中的实际加热温度Tm，通过计算得出燃气热泵机实际所需内能W并将W与热泵机内能矩阵W0中的各项数据进行对比：

当W＜W1时，控制模块将加热器加热功率调节为P1；

当W1≤W＜W2时，控制模块将加热器加热功率调节为P2；

当W2≤W＜W3时，控制模块将加热器加热功率调节为P3；

当W3≤W＜W4时，控制模块将加热器加热功率调节为P4。

具体而言，所述控制模块中还预设有热泵机预设流速矩阵v10(v11，v12，v13，v14)、热水器预设流速矩阵v20(v21，v22，v23，v24)、第一循环泵功率矩阵P10(P11，P12，P13，P14)和第二循环泵功率矩阵P20(P21，P22，P23，P24)。

热泵运行时，控制模块会结合实际热泵机换热水使用量Q1i和实际用水情况矩阵Ai中的实际加热时间tn，通过计算得出热泵机实际换热水流速v1，控制模块在计算出v1后将其与热泵机预设流速矩阵v10中的数据进行对比，并根据对比结果从第一循环泵功率矩阵P10选取对应数值：

当v1＜v11时，控制模块将第一循环泵的功率调节为P11；

当v11≤V1＜v12时，控制模块将第一循环泵的功率调节为P12；

当v12≤V1＜v13时，控制模块将第一循环泵的功率调节为P13；

当v13≤V1＜v14时，控制模块将第一循环泵的功率调节为P14。

热泵运行时，控制模块会结合实际用水情况矩阵Ai中的实际热水使用量Q2i和实际加热时间tn，通过计算得出换热器使用水实际流速v2，控制模块在计算出v2后将其与换热器流速矩阵v20中的数据进行对比，并根据对比结果从第二循环泵功率矩阵P20选取对应数值：

当v2＜v21时，控制模块将第二循环泵的功率调节为P21；

当v21≤V2＜v22时，控制模块将第二循环泵的功率调节为P22；

当v22≤V2＜v23时，控制模块将第二循环泵的功率调节为P23；

当v23≤V2＜v24时，控制模块将第二循环泵的功率调节为P24。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。