CN114353195A - 一种中央空调 - Google Patents

Abstract

中央空调具有：储热水箱，其配置为存储与制冷循环回路热交换而加热的水，储热水箱的进水端设置有进水阀；远程控制器，其配置为：获取补水模式下单位时间储热水箱的液面上升值以及设定周期内储热水箱的实际供水量以拟合用水量曲线，利用拟合用水量曲线生成预测补水水位，并基于预测补水水位驱动进水阀动作。本发明通过采样获得用户实际用水量的离散数据，根据离散数据生成相应的函数和曲线，基于与用户实际用水量数据吻合的函数和方程生成预测水位，进一步智能决策储热水箱进水阀的控制逻辑，形成于用户使用习惯对应的定制控制方法。

Description

一种中央空调

技术领域

本发明属于空气调节设备技术领域，尤其涉及一种中央空调。

背景技术

部分中央空调具有供热水的功能。这种中央空调具有供热水用的储热水箱，以及空调运行必要的制冷系统。储热水箱通常设置有补水阀，补水阀打开时，外部水源为水箱补水；补水阀关闭时，外部水源停止为水箱补水。补水阀的控制基于水位传感器的检测，当储热水箱中的水位低于最低设定水位时，补水阀打开；当储热水箱中的水位高于最高设定水位时，补水阀关闭。

采用固定档位控制储热水箱的水位时存在的问题包括：用水高峰时，储热水箱水位偏低，水量不足。用水低谷时，水箱水位偏高，水量过多，反复加热降温，导致能源效率降低。

本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

发明内容

本发明针对现有技术中采用固定档位控制储热水箱的水位时可能存在用水高峰水量不足，用水低谷水量过多能源效率偏低的问题，设计并提供一种中央空调。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种中央空调，具有储热水箱，储热水箱配置为存储与制冷循环回路热交换而加热的水，储热水箱的进水端设置有进水阀；还包括：远程控制器，远程控制器配置为：获取补水模式下单位时间储热水箱的液面上升值以及设定周期内储热水箱的实际供水量以拟合用水量曲线，利用拟合用水量曲线生成预测补水水位，并基于预测补水水位驱动进水阀动作。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

本发明中远程控制器通过采样获得用户实际用水量的离散数据，根据离散数据生成相应的函数和曲线，基于与用户实际用水量数据吻合的函数和方程生成预测水位，进一步智能决策储热水箱进水阀的控制逻辑，形成于用户使用习惯对应的定制控制方法。本发明基于远程控制器克服了本地控制器的数据计算能力瓶颈，可以实现精确控制。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的中央空调一种具体实施例的结构示意图；

图2为本发明所提供的中央空调一种具体实施例的通信信号路径示意图；

图3为本发明所提供的中央空调中远程控制器所执行的一种流程图；

图4为本发明所提供的中央空调中远程控制器获取补水模式下单位时间储热水箱的液面上升值时的一种流程图；

图5为本发明所提供的中央空调中远程控制器获取设定周期内所述储热水箱的实际供水量时的一种流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

中央空调的一种可选结构如图1所示，其配置为储热式热水机。其中设置有储热水箱10以提供热水。中央空调包括制冷循环回路。制冷循环回路包括流体连接的压缩机20、室外热交换器22、四通阀(图中未示出)、节流装置21和套管式热交换器24。套管式热交换器24设置于储热水箱10外侧。制冷循环回路执行一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，与储热水箱10中的水热交换，加热储热水箱10中的水并配置加热后的水贮存在储热水箱10中。具体来说，低温低压制冷剂进入压缩机20，压缩机20压缩成高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入套管式热交换器24。套管式热交换器24将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到储热水箱10中。节流装置21使在套管式热交换器24中冷凝形成的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。室外热交换器22蒸发在节流装置21中膨胀的制冷剂，并使处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机20。中央空调的室外机14为设置有压缩机20和室外热交换器22的机体。

在本实施例中，储热水箱10配置为存储与制冷循环回路热交换而加热的水并进一步向用户供应。除如图1中所示的结构外，储热水箱10具体可以通过配管和换热器设计，与制冷循环回路中其它位置的制冷剂热交换或者与其它具有不同流路设计的制冷循环回路中的制冷剂(废热利用)以提高水温，储热水箱10还可以设置辅助加热器(例如电加热器或者太阳能加热器)以提高热效率。储热水箱10的进水端设置有进水阀12，进水阀12可选择地设置于储热水箱10上或者设置于与储热水箱10连通的管路上。可以根据实际需求在储热水箱10的出水端设置有供水阀，供水阀可选择地设置于储热水箱10上、设置于与储热水箱10连通的管路上，或者设置于用户的用水终端处。储热水箱10中设置有液位传感器11，以及若干水温传感器。

如图2所示，中央空调的室外机14中设置有主板，主板配置为搭载本地控制器16。本地控制器16构造为与变频装置电连接以驱动变频装置工作以调节压缩机的转速，与进水阀12电连接以驱动进水阀12在打开状态和关闭状态之间切换，接收处理各种传感器的采样信号以及实现必要的通信功能。本地控制器16优选由一颗处理器芯片实现。在本实施例中，还包括远程控制器17，远程控制器17与本地控制器16通信连接。远程控制器17配置为执行如图3所示的多个步骤。

步骤S10：获取补水模式下单位时间储热水箱的液面上升值，以高度值为单位。

步骤S20：获取设定周期内储热水箱的实际供水量，以液位高度计。

步骤S30：拟合用水量曲线。

步骤S40：利用拟合用水量曲线生成预测补水水位。

步骤S50：基于预测补水水位驱动进水阀动作。

远程控制器17优选由云平台实现。

本发明中远程控制器通过采样获得用户实际用水量的离散数据，根据离散数据生成相应的函数和曲线，基于与用户实际用水量数据吻合的函数和方程生成预测水位，进一步智能决策储热水箱进水阀的控制逻辑，形成于用户使用习惯对应的定制控制方法。本发明基于远程控制器克服了本地控制器的数据计算能力瓶颈，可以实现精确控制。

如图2所示，在本实施例中，室外机14中设置有无线通信模块15。本地控制器16与远程控制器17通过无线通信模块15通信连接。无线通信模块15可以选用NB-I oT无线通讯模块、4G无线通信模块或5G无线通信模块。远程控制器17还可以设置人机交互界面或者进一步与其它的控制终端18通信连接。若选用NB-I oT无线通讯模块，NB-I oT平台可以选用的现有服务商提供的NB-I oT平台，其中包括业务网关和CMP定位接口，在此不对NB-I oT平台的服务商进行限定。

参照图4，对获取补水模式下单位时间所述储热水箱的液面上升值时远程控制器配置执行的控制步骤进行介绍。

步骤S11：驱动进水阀保持打开状态。远程控制器通过无线通信下发指令至本地控制器，本地控制器驱动进水阀保持打开状态，补水指令设定。

步骤S12：若设置供水阀，则驱动供水阀保持关闭状态。若供水阀为电动阀，则远程控制器通过无线通信下发指令至本地控制器，本地控制器驱动供水阀保持关闭状态，同时暂时禁用其它控制终端对供水阀的控制。若供水阀为手动阀，则配置为检测供水阀的开关状态，并在供水阀关闭且保持关闭时执行以下步骤。储热水箱工作在补水模式。

步骤S13：设定补水周期T，所述补水周期的时长为t₀。t₀优选设定为10分钟。

步骤S14：在补水周期启动时，采样储热水箱的液面高度记为第一水位L₀。

步骤S15：在补水周期结束时，采样储热水箱的液面高度记为第二水位L₁。

步骤S16：计算第二水位和第一水位之间的水位差ΔL＝L₁-L₀。

步骤S17：计算水位差与补水周期时长的比值，记为补水模式下单位时间储热水箱的液面上升值b,

补水模式下单位时间储热水箱的液面上升值为可变值，在一种优选的方式中，远程控制器保持对液面上升值的自学习和不断修正。自学习的修正过程包括以下步骤。

设定连续多个补水周期T,T∈{T₁,…,T_n},n为补水周期T的设定个数；

计算每一个补水周期对应的单位时间储热水箱的液面上升值b,b∈{b₁,…,b_n}；

计算多个液面上升值的平均值，记为补水模式下单位时间储热水箱的修正液面上升值b′,

若不设置补水阀，则初次上电补水时测得的多个液面上升值的平均值可以大致预测出准确的液面上升值b。或者，还可以在拟合用水量曲线后，选取一段或多段用水量为0的区间，再次计算液面上升值b，并用后者对液面上升值b进行二次校正。

进一步参照图5对获取设定周期内所述储热水箱的实际供水量时，远程控制器配置执行步骤进行介绍。

步骤S21:设定拟合周期P。拟合周期的时长为p，拟合周期P的起始时刻优选设定为0时0分，拟合周期的时长优选设定为10分钟。

步骤S22：在拟合周期启动时，采样储热水箱的液面高度记为实时水位h₁。同时，初始化累计补水时长，拟合周期启动时，累计补水时长为0。

步骤S23：判断储热水箱的实时水位是否低于最低设定水位。最低设定水位为实现设定并存储在本地控制器中的参考值，具体数值可以常规中央空调的设置，在此不做赘述。

步骤S24-1：在拟合周期持续期内，如果储热水箱的实时水位低于最低设定水位，则驱动进水阀打开。

步骤S24-2：在拟合周期持续期内，如果储热水箱的实时水位高于最低设定水位，则保持进水阀关闭。

步骤S25：在拟合周期内，每隔设定间隔t₁获取一次进水阀的工作状态。t₁优选设定为1分钟。

步骤S26：判断进水阀是否处于打开状态。

步骤S27：如果进水阀处于打开状态，则累加设定间隔t₁，更新并记为累计补水时长d。如果进水阀处于关闭状态，则保持累计补水时长d不变。即每过1分钟记录一次进水阀状态，如果进水阀是打开的，则在当前累计补水时长的基础上增加1分钟。

步骤S28：在拟合周期结束时，采样储热水箱的液面高度记为实时水位h₂。

步骤S29：计算拟合周期内的实际用水水量H。可选择的，可以根据补水模式下单位时间储热水箱的液面上升值b或者补水模式下单位时间储热水箱的修正液面上升值b′计算实际用水水量H，即：

H＝h₁-h₂-b×d或者H＝h₁-h₂-b′×d。

优选根据补水模式下单位时间储热水箱的修正液面上升值b′计算实际用水水量H。

以下对拟合用水量曲线时，远程控制器所执行的多个步骤进行介绍。

设定连续多个拟合周期P，P∈{P₁,…,P_m}；

各个拟合周期的时长p∈{p₁,…,p_m}，m为拟合周期P的设定个数,多个拟合周期P的时长总和

(小时)，第一个拟合周期的起始时刻优选设定为0时0分。

计算每个拟合周期P内的实际用水水量H，H∈{H₁,…,_m}，以液面高度计。

利用各个拟合周期P内的实际用水水量H拟合单日用水量曲线。单日用水量曲线的横坐标为时间，纵坐标为实际用水水量。

优选取多个校正周期进一步对拟合曲线进行修正。

以24小时为单位设定多个校正周期K，K∈{K₁,…,K_s}，s为校正周期K的设定个数。s优选为7，即采集7日内的数据。

将每个校正周期划分为连续多个拟合周期，

多个拟合周期记为P∈{P₁₁,…,P_1m,…,P_s1,…,P_sm}。

计算每个拟合周期内的实际用水水量；

计算多个校正周期中对应的拟合周期的实际用水水量的平均值，记为校正实际用水水量H′。具体来说：计算P₁₁,…,P_s1共7个校正周期对应的第一个拟合周期的实际用水量的平均值记为对应第一个拟合周期的校正实际用水水量H′，并以此类推，计算全部对应的拟合周期的实际用水水量的平均值，分别记为对应拟合周期的校正实际用水水量H′。

利用校正实际用水水量H′拟合单日用水量曲线，以修正拟合曲线。

以下对利用拟合用水量曲线生成预测补水水位时，远程控制器所执行的步骤进行介绍：

根据单日用水量曲线计算供水时段的预测水量Q，例如未来一个小时的预测水量，以液面高度计。

进一步配置远程控制器在储热水箱的水位低于预测水位L_p时，生成补水指令，控制进水阀切换为打开状态。并在其它状态下，清除补水指令。

优选的，在利用拟合用水量曲线生成预测补水水位时，远程控制器配置为：

根据单日用水量曲线计算供水时段的预测水量Q。

调用预留裕量k校正预测水量Q得到校正预测水量Q′，Q′＝Q×(1+k)；以液面高度计。

其中预留裕量k∈(0,1)。利用预留裕量应对用户的临时用水需求，预留裕量写入远程控制器中以供随时设定、修改、调用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种中央空调，具有：

储热水箱，所述储热水箱配置为存储与制冷循环回路热交换而加热的水，所述储热水箱的进水端设置有进水阀；

其特征在于，还包括：

远程控制器，所述远程控制器配置为：获取补水模式下单位时间所述储热水箱的液面上升值以及设定周期内所述储热水箱的实际供水量以拟合用水量曲线，利用所述拟合用水量曲线生成预测补水水位，并基于所述预测补水水位驱动所述进水阀动作。

2.根据权利要求1所述的中央空调，其特征在于：

获取补水模式下单位时间所述储热水箱的液面上升值时，所述远程控制器配置为：

驱动所述进水阀保持打开状态；

设定补水周期T，所述补水周期的时长为t₀；

在补水周期启动时，采样所述储热水箱的液面高度记为第一水位L₀；

在补水周期结束时，采样所述储热水箱的液面高度记为第二水位L₁；

计算第二水位和第一水位之间的水位差ΔL＝L₁-L₀；

计算所述水位差与所述补水周期时长的比值，记为补水模式下单位时间所述储热水箱的液面上升值b，

3.根据权利要求2所述的中央空调，其特征在于：

获取补水模式下单位时间所述储热水箱的液面上升值时，所述远程控制器还配置为：

设定连续多个补水周期T，T∈{T₁，...，T_n}，n为补水周期T的设定个数；

计算每一个补水周期对应的单位时间所述储热水箱的液面上升值b，b∈{b₁，...，b_n}；

计算多个液面上升值的平均值，记为补水模式下单位时间所述储热水箱的修正液面上升值b′，

4.根据权利要求2或3所述的中央空调，其特征在于：

获取设定周期内所述储热水箱的实际供水量时，所述远程控制器配置为：

设定拟合周期P，所述拟合周期的时长为p；在所述拟合周期持续期内，若所述储热水箱的实时水位低于最低设定水位，则驱动所述进水阀打开；

在所述拟合周期启动时，采样所述储热水箱的液面高度记为实时水位h₁；

在所述拟合周期内，每隔设定间隔t₁获取一次所述进水阀的工作状态；

如果所述进水阀处于打开状态，则累加所述设定间隔t₁并记为累计补水时长d；

在所述拟合周期结束时，采样所述储热水箱的液面高度记为实时水位h₂；

计算所述拟合周期内的实际用水水量H，其中H＝h₁-h₂-b×d或者H＝h₁-h₂-b′×d。

5.根据权利要求4所述的中央空调，其特征在于：

拟合用水量曲线时，所述远程控制器配置为：

设定连续多个所述拟合周期P，P∈{P₁，...，P_m}，各个拟合周期的时长p∈{p₁，...，p_m}，m为拟合周期P的设定个数，多个拟合周期P的时长总和

(小时)；

计算每个所述拟合周期P内的实际用水水量H，H∈{H₁，...，H_m}

利用各个所述拟合周期P内的实际用水水量H拟合单日用水量曲线。

6.根据权利要求5所述的中央空调，其特征在于：

拟合用水量曲线时，所述远程控制器配置为：

以24小时为单位设定多个校正周期K，K∈{K₁，...，K_s}，s为校正周期K的设定个数，

将每个校正周期划分为连续多个拟合周期；

计算每个所述拟合周期内的实际用水水量；

计算多个所述校正周期中对应的拟合周期的实际用水水量的平均值，记为校正实际用水水量H′；

利用校正实际用水水量H′拟合单日用水量曲线。

7.根据权利要求5所述的中央空调，其特征在于：

利用所述拟合用水量曲线生成预测补水水位时，所述远程控制器配置为：

根据所述单日用水量曲线计算供水时段的预测水量Q。

8.根据权利要求5所述的中央空调，其特征在于：

利用所述拟合用水量曲线生成预测补水水位时，所述远程控制器配置为：

根据所述单日用水量曲线计算供水时段的预测水量Q；

调用预留裕量k校正所述预测水量Q得到校正预测水量Q′，Q′＝Q×(1+k)；

其中预留裕量k∈(0，1)。

9.根据权利要求1所述的中央空调，其特征在于：还包括：

本地控制器，所述本地控制器与所述进水阀电连接以驱动所述进水阀在打开状态和关闭状态之间切换；

所述本地控制器与所述远程控制器通信连接。

10.根据权利要求9所述的中央空调，其特征在于：还包括：

无线通信模块，所述本地控制器与所述远程控制器通过所述无线通信模块无线连接；

所述无线通信模块为NB-IoT无线通讯模块、4G无线通信模块或5G无线通信模块。

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