CN104019558B - 一种空气源热泵热水器的节能控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种空气源热泵热水器的节能控制系统和方法，系统由中央控制模块、计时频率发生器、气温传感器、水温传感器、存储器、压缩机、保温水桶组成，各模块分别与中央控制模块连接。中央控制模块内设定固定的外部温度采样间隔，接收计时频率发生器发送的计时脉冲，一旦达到采样间隔时间，给气温传感器发送获取外部气温指令，并接收传感器返回温度数据；中央控制模块将采样的序号与存储单元中记录比较，判断出当前时点是否为当天气温较高时点；是则启动压缩机，否则不启动压缩机。本发明能够依据已记录的外部气温变化，自动选择在当天温度较高的时段启动压缩机；在选择何时启动压缩机的过程中，不依赖热水器的时钟准确性，无须用户校准热水器的时钟。

Description

一种空气源热泵热水器的节能控制系统和方法

技术领域

本发明属于节能技术领域。

背景技术

空气源热泵热水器由于相对于传统电热水器的节能优势，已在很多家庭广泛使用。如果每个家庭每月即使只减少一度电的消耗，都可以对节能工作产生巨大的积极影响。

现在已有的节能控制方法，是当热水器的时钟走到14点钟左右，启动压缩机（通常中午时段是当天气温较高时段）。此方法最大的缺点是要求热水器的时钟必须准确。一旦市电停电，时钟将会断电重置，用户必须及时重新设置热水器时间；否则，压缩机将在错误的时间段启动（甚至是温度最低的凌晨启动），此时热水器不仅没有起到节能的作用，反而会更加耗费能源。在实际使用过程中，用户很难经常校准热水器的时间。如果是上班时间停电，用户甚至不知道停过电，或者即使知道停电造成了时钟重置，也会疏于重新设置时钟。所以多数在使用的热水器，时钟并不准确。采用此类节能控制方法的空气源热泵热水器并不能有效节能。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种空气源热泵热水器的节能控制系统和方法，可以不依赖热水器的准确时钟，通过自身记录的外部气温变化，能够智能选择在当天温度较高的时段启动压缩机，制备热水，节约能源。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

本发明所述的节能控制系统由中央控制模块、计时频率发生器、气温传感器、水温传感器、存储器、压缩机、保温水桶组成，各模块分别与中央控制模块连接。

计时频率发生器产生计时脉冲，用来计算时间；气温传感器获取压缩机外部气温；水温传感器获取保温水桶内水温，存储器有两个存储单元：第一存储单元和第二存储单元，第一存储单元记录最高气温，第二存储单元记录最高气温出现时的采样序号。中央控制模块内设定一个固定的外部温度采样时间间隔，接收计时频率发生器发送的计时脉冲，一旦达到采样的间隔时间，给气温传感器发送获取外部气温的指令，并接收传感器返回的温度数据。中央控制模块将采样的序号与第二存储单元中记录的采样序号相比较，判断出当前时点是否为当天气温较高时点；如果是则启动压缩机，如果不是则不启动压缩机。

本发明所述的控制方法由以下步骤构成：

S1、人工设定期望压缩机启动的保温水桶的水温；

S2、启动压缩机，将保温水桶内水温加热升至用户设定水温后关闭压缩机；

S3、设定外部气温采样的时间间隔T（以分钟为单位）；

S4、计算出每天采样次数N=INT(24*60/T)；

S5、将中央控制模块中的记录当前采样次数变量 i 赋初始值为1；

S6、初始化存储器，第一存储单元记录当前压缩机外部气温值为最高气温，第二存储单元记录采样序号1为最高气温采样序号；

S7、启动压缩机，将保温水桶内水温加热升至用户设定的压缩机启动水温加4℃后关闭压缩机。（加4℃是为了防止第一天使用频繁启动压缩机）

S8、中央控制模块从气温传感器中获取压缩机外部实时气温值；

S9、判断压缩机外部实时气温是否高于第一存储单元中记录的最高气温，是则进入S10；否则进入S11；

S10、记录最高气温信息：将第一存储单元中记录的最高气温值置为压缩机外部实时气温值；将第二存储单元中记录的最高气温出现采样序号置为i值；

S11、判断i值是否等于第二存储单元中记录的最高气温出现的采样序号，是则进入S12；否则进入S14；

S12、获取保温水桶内水温，判断水温是否低于用户设定的启动压缩机的水温，是则进入S13；否则进入S14；

S13、启动压缩机，将保温水桶内水温加热升至用户设定的压缩机启动水温后关闭压缩机；

S14、接收计时频率发生器送来的时钟脉冲，判断时间累计是否到了外部气温采样间隔时间T，是则进入S15；否则继续等待；

S15、i=i+1；

S16、判断i是否大于N，否则进入S8；是则设置i等于1进入S8。

本发明步骤S3所述的外部气温采样的时间间隔T，最好由厂商在热水器出厂时预设好，为便于计算，最好在5、10、15、20、30中选择一个数据。

本发明可以自动记录各时点外部气温值，并依据已记录的外部气温数据，自动选择在当日温度较高的时段启动空气源热泵热水器压缩机，达到节约能源的目的。在运行过程中，热水器无需用户校准时钟，不论时钟走时是否准确，热水器都能够依据之前记录的各时点外部气温，自动学习修正启动压缩机的时间。在通常情况下，热水器都可以自动在当天温度较高的时段启动压缩机。这种控制方法不需要用户干预，可操作性强，具有很好的用户体验，并且能够降低使用成本，节约电力能源。

本发明的优点是：（1）能够依据已记录的外部气温变化，自动选择在当天温度较高的时段启动压缩机；（2）在选择何时启动压缩机的过程中，不依赖热水器的时钟准确性，无须用户校准热水器的时钟。

附图说明

图1为本发明系统框图。

图2为本发明流程图。

具体实施方式

本发明将通过以下实施例作进一步的说明。

实施例：免人工干预智能型节能空气源热泵热水器。

空气源热泵热水器设有智能节能模式。用户只需要在热水器控制面板上选择智能节能模式，并设定好压缩机启动温度。热水器完成初始化，进入稳定运行阶段后，系统中的存储器中保存了一个完整计时周期的不同时点外部气温列表。系统中的中央控制器通过接收计时频率发生器的信号，判断是否到记录时点；如果到了记录时点，则记录外部气温，将序号和外部气温的温度值写入到存储器中，并将记录的当前序号和历史记录中最高温度的序号对比，如果序号相同，中央控制器通过检测保温水桶的水温传感器的温度，判断保温桶水温是否低于设定的压缩机启动温度，如果未到达设定温度，则启动压缩机，开始制备热水。

热水器加电后第一次运行智能节能模式时，按照本发明所述方法，热水器将首先启动压缩机，第一次制备好热水。热水器不断记录外部气温值，存储在自身的存储器中。热水器连续运行24小时后，完成初始化工作，自动进入了稳定运行阶段。热水器可以依据过去24小时的外部气温值作为经验值，自动选择在当天气温较高的时段启动压缩机，达到节能效果。整个过程无需人工干预，完全由热水器智能控制。

在实际运行过程中，还可以稍微调整控制方法，将一个记录外部气温值的完整计时周期延长至48小时、72小时或更长。这样，热水器在选择启动压缩机时段的时候，将能够对过去几天的外部气温数据进行综合，减少天气剧烈变化时对选择压缩机启动时段的影响。

Claims (1)

1.一种空气源热泵热水器的节能控制系统的控制方法，控制系统由中央控制模块、计时频率发生器、气温传感器、水温传感器、存储器、压缩机、保温水桶组成，各模块分别与中央控制模块连接，其特征是按以下步骤：

S1、人工设定期望压缩机启动的保温水桶的水温；

S2、启动压缩机，将保温水桶内水温加热升至用户设定水温后关闭压缩机；

S3、设定外部气温采样的时间间隔T，以分钟为单位；

S4、计算出每天采样次数N=INT(24*60/T)；

S5、将中央控制模块中的记录当前采样次数变量 i 赋初始值为1；

S6、初始化存储器，第一存储单元记录当前压缩机外部气温值为最高气温，第二存储单元记录采样序号1为最高气温采样序号；

S7、启动压缩机，将保温水桶内水温加热升至用户设定的压缩机启动水温加4℃后关闭压缩机；

S8、中央控制模块从气温传感器中获取压缩机外部实时气温值；

S9、判断压缩机外部实时气温是否高于第一存储单元中记录的最高气温，是则进入S10；否则进入S11；

S10、记录最高气温信息：将第一存储单元中记录的最高气温值置为压缩机外部实时气温值；将第二存储单元中记录的最高气温出现采样序号置为i值；

S11、判断i值是否等于第二存储单元中记录的最高气温出现的采样序号，是则进入S12；否则进入S14；

S12、获取保温水桶内水温，判断水温是否低于用户设定的启动压缩机的水温，是则进入S13；否则进入S14；

S13、启动压缩机，将保温水桶内水温加热升至用户设定的压缩机启动水温后关闭压缩机；

S14、接收计时频率发生器送来的时钟脉冲，判断时间累计是否到了外部气温采样间隔时间T，是则进入S15；否则继续等待；

S15、i=i+1；

S16、判断i是否大于N，否则进入S8；是则设置i等于1进入S8。