CN110793135A - 一种地暖空调一体机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种地暖空调一体机，包括：室外机；水模块，其冷媒侧通过冷媒管路与所述室外机相连通且与所述室外机通讯连接；水模块控制器，其与所述水模块通讯连接；线控器；所述水模块控制器集成于所述线控器内，所述线控器与所述水模块通讯连接，且所述线控器根据室内实际温度和室内目标温度之间的温度差控制所述水模块的出水侧的出水温度。本发明用于实现出水温度智能控制，提升节能效果。

Description

一种地暖空调一体机
技术领域
本发明属于地暖空调机控制技术领域，具体涉及一种地暖空调一体机。
背景技术
如图1所示，现有地暖空调机包括室外侧冷热水机组、室内末端设备和室内侧线控器，冷热水机组包括室外机和通过冷媒配管与室外机的冷媒管路相连的水模块，且水模块通过水路循环管路向室内末端设备供应循环冷热水，实际上，水模块是一个水侧换热器，其冷媒侧接收室外机所制得的冷热量并将冷热量传递出水侧，冷热水机组自带一个水模块控制器，用于控制机组的启停、制冷制热模式切换及水温数值的设定；室内末端设备包括风机盘管（简称风盘）、地暖盘管（简称地暖）或暖气片等换热器，室内侧线控器由其自身带有温度传感器，可以监测室内当前环境温度，并根据当前环境温度与设定的目标环境温度之差控制室内末端换热器的启停、风机盘管中风机的高低档切换及水路的通断。
现有这种地暖空调一体机，冷热水机组和室内末端设备分别独立控制，在使用时，需要将水模块控制器开机，再将室内侧线控器开机使水路循环可用，且室内侧末端的供水温度需要通过水模块控制器设定，使用不方便，且通过手动设定出水温度，例如一般在制热时，需要设定35℃~55℃的出水温度而在制冷时需要设定5℃~15℃的出水温度，出水温度一经设定，除非人为变更，出水温度不会改变，不能根据当前室内的实际负荷自适应调节，导致节能效果差，有时为了方便，在整个制冷或制热季仅设定一个出水温度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地暖空调一体机，用于解决现有冷热水机组中通过水模块控制器手动设定水温导致使用不便且节能效果差的问题，实现出水温度智能控制，提升用户使用体验。
为了解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案予以解决：
一种地暖空调一体机，包括：室外机；水模块，其冷媒侧通过冷媒管路与所述室外机相连通且与所述室外机通讯连接；水模块控制器，其与所述水模块通讯连接；线控器；其特征在于，所述水模块控制器集成于所述线控器内，所述线控器与所述水模块通讯连接，且所述线控器根据室内实际温度和室内目标温度之间的温度差控制所述水模块的出水侧的出水温度。
如上所述的地暖空调一体机，在所述地暖空调一体机的工作模式为制冷模式时，所述线控器控制所述出水温度与所述温度差的绝对值成负线性相关变化，而在所述工作模式为制热模式时，所述线控器控制所述出水温度与所述温度差成正线性相关变化。
如上所述的地暖空调一体机，所述线控器根据室外实际温度和所述温度差控制所述水模块的出水侧的出水温度。
如上所述的地暖空调一体机，所述出水温度表示为关于所述温度差和所述室外实际温度的二元一次方程。
如上所述的地暖空调一体机，所述水模块集成设置在所述室外机内。
如上所述的地暖空调一体机，所述水模块的电控板与所述室外机的电控板形成集成电控板，所述线控器与所述集成电控板通讯连接。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果是：在不增加硬件成本的情况下，建立室内侧线控器分别与冷热水机组及室内侧末端设备的通讯连接，且仅通过在室内侧线控器上设置室内目标温度，根据室内目标温度和室内实际温度之间的温度差，实现出水温度的智能控制，方便用户使用，提升用户使用体验，且出水温度可根据室内负荷自动调节，实现机组节能运行，延长机组使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简要介绍，显而易见地，下面描述的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。
图1为现有技术中地暖空调一体机的结构示意图；
图2为本发明提出的一种地暖空调一体机一种实施例的结构示意图；
图3为本发的地暖空调一体机实施例进行水温控制的一种方法实施例的流程图；
图4为本发明的地暖空调一体机实施例进行水温控制的另一种方法实施例的流程图；
图5为图3中地暖空调一体机实施例进行水温控制实施例中制冷模式下Tw与温差△T1、T外1和T外2之间的关系图表；
图6为图3中地暖空调一体机实施例进行水温控制实施例中制热模式下Tw与温差△T2、T外3和T外4之间的关系图表。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
在现有地暖空调一体机中，如图1所示，水模块和室外机分体式设计，室外机主要包括冷凝器、电机、压缩机、电子膨胀阀及四通阀等，其由室外机电控板控制，实现制冷制热；水模块实际上为一个水侧换热器，由水模块电控板控制，水模块的冷媒侧接收通过室外机的冷媒管路流出的冷媒，经过换热后从出水侧流出冷热水，且冷热水通过水路循环管路流入室内侧末端设备，实现室内侧制冷制热，水模块控制器与水模块控制板直接通讯且通过水模块控制板与室外机控制板间接通讯。
如图2所示，在本实施例中，将水模块控制器集成于室内侧线控器内，使室内侧线控器集成了水模块控制器的功能，且通过软件实现对冷热水机组和室内侧末端设备的通讯连接，线控器发送命令控制风盘或地暖或暖气片，同时线控器和冷热水机组之间相互通讯，实现线控器控制冷热水机组的启停及制冷水、制热水，一个冷热水机组可以最多可以连接16格房间内的16台线控器（在本实施例中，仅以2个房间为例进行说明），每台线控器可以设置自己的机号、并将机号信息发送给冷热水机组。可以在线控器上选择模式（包括制热模式和制冷模式）和设定室内目标温度Ts，同时线控器上自带一个温度传感器可以检测室内实际温度Ta，线控器只需要将开机/停机、工作模式、室内目标温度Ts和室内实际温度Ta发送给冷热水机组，冷热水机组就可以计算出出水温度。在本实施例中，如果地暖空调一体机处于制热模式时，若存在多个房间需要制热的情况，选择多个房间中温度最高的一个室内目标温度作为室内目标温度Ts来计算出水温度，如果地暖空调一体机处于制冷模式时，若存在多个房间需要制冷的情况，选择多个房间中温度最低的一个室内目标温度作为室内目标温度Ts来计算出水温度。
实施例一
为了实现通过线控器上设定室内目标温度Ts即可实现出水温度Tw的控制，首先在线控器上设定地暖空调一体机的工作模式（包括制冷模式和制热模式）和室内目标温度Ts，并实时检测室内实际温度Ta且计算温度差△T1=Ta-Ts；然后判断工作模式，在工作模式为制冷模式时，线控器控制出水温度Tw与△T1成负线性相关变化，在工作模式为制热模式时，线控器控制出水温度Tw与|△T1|成正线性相关变化。
具体地，如图3所示，示出了本实施例地暖空调一体机进行水温控制的一种方法的流程图。在制冷模式下时，计算温差△T1=Ta-Ts，根据Tw=a1*△T1+b1计算出水温度Tw，其中0℃≤△T1≤T1，a1、b1和T1均为预设值且a1<0；在工作模式为制热模式时，计算温差△T2=Ts-Ta，根据Tw=a2*△T2+b2计算出水温度Tw，其中0℃≤△T2≤T2，a2、b2和T2均为预设值且a2>0。
在本实施例中，在制冷模式下，设定Tw=a1*△T1+b1，例如选取0℃≤△T1≤10℃，对应出水温度Tw在12℃至7℃之间变化，此时可计算a1=-0.5，且根据△T1=0℃时，Tw=12℃，可推知b1=12，即在制冷模式下，当0℃≤△T1≤10℃时，Tw按照如下线性方程式变化Tw=-0.5*△T1+12，且当△T1<0℃时，设定Tw=12℃，而当△T1>10℃时，设定Tw=7℃，△T1表示室内实际温度Ta与室内目标温度Ts的接近程度，在冷热水机组运行过程中，△T1越大表明室内需求的负荷越大，因此，出水温度Tw也相应地设定的低一些，△T1越小表明室内需求的负荷越小，因此，出水温度Tw也相应地设定的高一些，实现在提升水温的同时实现机组节能。实际上，在制冷模式下，当△T1<0℃时，在之前室内实际温度Ta已经达到了室内目标温度Ts了，此时线控器会主动将当前房间的风盘阀门关掉，即水不会再流向此房间，这样冷热水机组所制冷水流向其他有需求的房间。
在制热模式下，设定Tw=a2*△T2+b2，例如选取0℃≤△T2≤10℃，对应出水温度Tw在40℃至55℃之间变化，此时可计算a2=1.5，且根据△T2=0℃时，Tw=40℃，可推知b2=40，即在制热模式下，当0℃≤△T2≤10℃时，Tw按照如下线性方程式变化Tw=1.5*△T2+40，且当△T2<0℃时，设定Tw=40℃，而当△T2>10℃时，设定Tw=55℃，△T2表示室内目标温度Ts与室内实际温度Ta的接近程度，在冷热水机组运行过程中，△T2越大表明室内需求的负荷越大，因此，出水温度Tw也相应地设定的高一些，△T2越小表明室内需求的负荷越小，因此，出水温度Tw也相应地设定的低一些，实现在降低水温的同时实现机组节能。实际上，在制热模式下，当△T2<0℃时，在之前室内实际温度Ta已经达到了室内目标温度Ts了，此时线控器会主动将当前房间的风盘阀门关掉，即水不会再流向此房间，这样冷热水机组所制热水流向其他有需求的房间。
在制热模式下时，可以设置在风盘制热时和地暖制热时的出水温度不同，可以将风盘制热时出水温度高于地暖制热时的出水温度，这是因为地暖制热和风盘制热的特点不同，地暖的散热方式是以辐射采暖为主，热量由下而上均匀辐射散热，房间同一层面的温度均匀、温差小，使人的感觉是足热头凉；单独风盘或风盘和暖气片组合热传导方式使以对流为主的采暖方式，是上出风的方式，人体比较难感觉到，因此，对于人体感知到同样的温度时，风盘的出水温度会较地暖的出水温度高一些，实现舒适采暖的同时节省能耗。
本实施例的地暖空调一体机，在不增加硬件成本的情况下，仅通过在室内侧线控器上设置室内目标温度Ts，根据室内目标温度Ts和室内实际温度Ta两者的室内侧温差，实现出水温度Tw的智能控制，方便用户使用，提升用户使用体验，且出水温度Tw可根据室内负荷自动调节，实现机组节能运行，延长机组使用寿命。
实施例二
本实施例冷热水机组是空气源热泵水机组，空气源热泵有一个特点，在相同出水温度Tw下，制冷时室外环境T外温度越高，能效越低，而在制热时室外环境温度T外越低，能效越低。因此，在本实施例中，在计算出水温度Tw时，将室外环境温度也T外考虑进去，以尽量使机组运行在高能效状态。在本实施例中，出水温度Tw表示为关于温度差△T1和室外实际温度T外的二元一次方程。
如图4所示，示出了本实施例地暖空调一体机进行水温控制的另一种方法的流程图。首先设定地暖空调一体机的工作模式及室内目标温度Ts；实时检测室内实际温度Ta；实时检测室外实际环境温度T外；在工作模式为制冷模式时，计算温差△T1=Ta-Ts，根据Tw=a1*△T1+b1*T外+c1计算出水温度Tw，其中0℃≤△T1≤T1，T外1≤T外≤T外2，a1、b1、c1、T外1和T外2均为预设值且a1<0；在工作模式为制热模式时，计算温差△T2=Ts-Ta，根据Tw=a2*△T2+b2*T外+c2计算出水温度Tw，其中0℃≤△T2≤T2，T外3≤T外≤T外4，所述a2、b2、c2、T外3和T外4均为预设值且a2>0。
为了得到Tw与△T（△T1或△T2）和T外之间的关系，在本实施例中，制冷模式下，选择0℃≤△T1≤10℃，在某一室外实际环境温度T外下相对于0℃≤△T1≤10℃对应一段出水温度范围，例如选择出水温度范围T范1在13℃至5℃之间变化，而在引入室外实际环境温度T外，T外1取25℃，T外2取45℃，在对应0℃≤△T1≤10℃时，T外环境的变化引起出水温度的变化，例如对应对于25℃≤T外≤45℃时出水温度范围T范2在5℃至18℃之间变化；在制热模式下，选择0℃≤△T2≤10℃，在某一室外实际环境温度T外下相对于0℃≤△T1≤10℃对应一段出水温度范围，例如选择出水温度范围T范3在40℃至55℃之间变化，而在引入室外实际环境温度T外，T外3取-20℃，T外4取10℃，在对应0℃≤△T1≤10℃时，T外环境的变化引起出水温度的变化，例如对应对于-20℃≤T外≤10℃时出水温度范围T范4在35℃至55℃之间变化。
具体地，如图5和图6所示，在制冷模式下，设定Tw=a1*△T1+b1*T外+c1（a1<0），首先引入温差△T1且0℃≤△T1≤10℃，将Tw=a1*△T1+b1*T外+c1简化为Tw=a1*△T1+m1，此时假设室外实际环境温度为某一值，对应0℃≤△T1≤10℃的出水温度范围T范1在13℃至5℃之间变化，当然也可以在18℃至10℃之间变化，只是这两种情况下对应的室外实际环境温度不同，例如选择T范1在13℃至5℃之间变化，计算△T范1=13℃-5℃=8℃，可计算a1=-(13℃-5℃)/（10℃-0℃）=-0.8，此后引入室外实际环境温度T外且T外1（即25℃）≤T外≤T外2（即45℃），且在室外实际环境温度T外驱动下水温度范围T范2在5℃至18℃之间变化，记m1=b1*T外+c1，即要求在25℃≤T外≤45℃下13℃≤m1≤18℃，此时计算得b1=0.25，c1=6.75，则制冷模式下的出水温度Tw=-0.8*△T1+0.25*T外+6.75。
在△T1<0℃时可以将Tw设定为一定值，或者在△T1<0℃时设定T外=0℃，此时Tw=-0.8*△T1+6.75，Tw与△T1成负线性相关；而当△T1>10℃时可以将Tw设定为一定值，或者在△T1>10℃时设定△T1=10℃，Tw=-8+0.25*T外+6.75=0.25*T外-1.25，在对应于25℃≤T外≤45℃且△T1>10℃，5℃≤Tw≤10℃。
图5中阴影部分表示，根据Tw=-0.8*△T1+0.25*T外+6.75，得到的室内侧温差△T1（0℃≤△T1≤10℃）和T外（25℃≤T外≤45℃）与Tw之间的图表。参见图5，△T1表示室内实际温度Ta与室内目标温度Ts的接近程度，在冷热水机组运行过程中，△T1越大表明室内需求的负荷越大，因此，出水温度Tw也相应地设定的低一些，△T1越小表明室内需求的负荷越小，因此，出水温度Tw也相应地设定的高一些，实现在提升水温的同时实现机组节能；且在室外环境温度T外升高的过程中适当地提升出水温度Tw，使机组运行在高能效状态。实际上，在制冷模式下，当△T1<0℃时，在之前室内实际温度Ta已经达到了室内目标温度Ts了，此时线控器会主动将当前房间的风盘阀门关掉，即水不会再流向此房间，这样冷热水机组所制冷水流向其他有需求的房间。
如图6所示，在制热模式下，设定Tw=a2*△T2+b2*T外+c2（a2>0），首先引入温差△T2且0℃≤△T2≤10℃，将Tw=a2*△T2+b2*T外+c2简化为Tw=a2*△T2+m2，此时假设室外实际环境温度为某一值，对应0℃≤△T2≤10℃的出水温度范围T范3在35℃至50℃之间变化，当然也可以在40℃至55℃之间变化，只是这两种情况下对应的室外实际环境温度不同，例如选择T范3在40℃至55℃之间变化，计算△T范3=55℃40℃=15℃，可计算a2=(55℃-40℃)/（10℃-0℃）=1.5，此后引入室外实际环境温度T外且T外3（即-20℃）≤T外≤T外4（即10℃），在T外驱动下水温度范围T范4在35℃至55℃之间变化，记m2=b2*T外+c2，即要求在-20℃≤T外≤10℃下35℃≤m2≤40℃，此时计算得b2=0.17，c2=38.3，则制热模式下的出水温度Tw=1.5*△T2+0.17*T外+38.3。
在△T2<0℃时可以将Tw设定为一定值，或者在△T2<0℃时设定T外=0℃，此时Tw=1.5*△T2+38.3，Tw与△T2成正线性相关；而当△T2>10℃时可以将Tw设定为一定值，或者在△T2>10℃时设定△T2=10℃，Tw=15+0.17*T外+38.3=0.17*T外+53.3，在对应于-20℃≤T外≤10℃且△T2>10℃时，49.9℃≤Tw≤55℃。
图6中阴影部分表示，根据Tw=1.5*△T2+0.17*T外+38.3，得到的室内侧温差△T2（0℃≤△T2≤10℃）和T外（-20℃≤T外≤10℃）与Tw之间的图表。参考图6，△T2表示室内目标温度Ts与室内实际温度Ta的接近程度，在冷热水机组运行过程中，△T2越大表明室内需求的负荷越大，因此，出水温度Tw也相应地设定的高一些，△T2越小表明室内需求的负荷越小，因此，出水温度Tw也相应地设定的低一些，实现在降低水温的同时实现机组节能；且在室外环境温度T外降低的过程中适当地降低温度Tw，使机组运行在高能效状态。实际上，在制热模式下，当△T2<0℃时，在之前室内实际温度Ta已经达到了室内目标温度Ts了，此时线控器会主动将当前房间的风盘阀门关掉，即水不会再流向此房间，这样冷热水机组所制热水流向其他有需求的房间。
在制热模式下时，可以设置在风盘制热时和地暖制热时的出水温度不同，可以将风盘制热时出水温度高于地暖制热时的出水温度，这是因为地暖制热和风盘制热的特点不同，地暖的散热方式是以辐射采暖为主，热量由下而上均匀辐射散热，房间同一层面的温度均匀、温差小，使人的感觉是足热头凉；单独风盘或风盘和暖气片组合热传导方式使以对流为主的采暖方式，是上出风的方式，人体比较难感觉到，因此，对于人体感知到同样的温度时，风盘的出水温度会较地暖的出水温度高一些，实现舒适采暖的同时节省能耗。
本实施例的地暖空调一体机，在不增加硬件成本的情况下，仅通过在室内侧线控器上设置室内目标温度Ts，根据室内目标温度Ts和室内实际温度Ta两者的室内侧温差以及室外实际环境温度T外，实现出水温度Tw的智能控制，方便用户使用，提升用户使用体验，且出水温度Tw可根据室内负荷及室外实际环境自动调节，实现机组节能运行，延长机组使用寿命。
实施例三
为了便于地暖空调一体机的安装，进一步地，将水模块集成设置在室外机内，形成整体式冷热水机组，这样，由于水模块设置在室外机内，这样就不需要在工程现场施工原水模块与室外机相连的（如图1示出的）冷媒管路，整体式安装冷热水机组后，现场仅需要施工水路循环管路即可，提升施工效率。
进一步地，可以将水模块电控板和室外机电控板独立设计，使得水模块电控板与集成后的线控器直接通讯以及室外机电控板通过水模块电控板与集成后的线控器间接通信，也可以将水模块电控板和室外机电控板集成设计以形成冷热水机组的集成电控板，在本实施例中，优选将将水模块电控板和室外机电控板集成设计以形成冷热水机组的集成电控板，如图2所示，集成后的线控器通过室内外通讯线与冷热水机组的集成电控板直接通讯，提高通讯效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种地暖空调一体机，包括：
室外机；
水模块，其冷媒侧通过冷媒管路与所述室外机相连通且与所述室外机通讯连接；
水模块控制器，其与所述水模块通讯连接；
线控器；
其特征在于，所述水模块控制器集成于所述线控器内，所述线控器与所述水模块通讯连接，且所述线控器根据室内实际温度和室内目标温度之间的温度差控制所述水模块的出水侧的出水温度。
2.根据权利要求1所述的地暖空调一体机，其特征在于，在所述地暖空调一体机的工作模式为制冷模式时，所述线控器控制所述出水温度与所述温度差的绝对值成负线性相关变化，而在所述工作模式为制热模式时，所述线控器控制所述出水温度与所述温度差成正线性相关变化。
3.根据权利要求1所述的地暖空调一体机，其特征在于，所述线控器根据室外实际温度和所述温度差控制所述水模块的出水侧的出水温度。
4.根据权利要求3所述的地暖空调一体机，其特征在于，所述出水温度表示为关于所述温度差和所述室外实际温度的二元一次方程。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的地暖空调一体机，其特征在于，所述水模块集成设置在所述室外机内。
6.根据权利要求5所述的地暖空调一体机，其特征在于，所述水模块的电控板与所述室外机的电控板形成集成电控板，所述线控器与所述集成电控板通讯连接。
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