CN110925856A - 空气源热泵机组控制方法、装置和可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及空气源热泵机组控制方法、装置和可读存储介质，涉及空气源热泵技术，该控制方法包括：获取未来指定时刻的环境数据；根据环境数据计算目标建筑在指定时刻的建筑热负荷；根据建筑热负荷计算空气源热泵机组在指定时刻的运行策略，使空气源热泵机组在指定时刻按照运行策略运行满足目标建筑在指定时刻的热负荷需求。采用该方法和装置不需要了解建筑的围护结构的材料等的具体热物性信息，降低了预测建筑负荷的难度，计算简单方便，适用性广；提升了用户体验，降低了用户成本。

Description

空气源热泵机组控制方法、装置和可读存储介质

技术领域

本申请空气源热泵技术领域，具体涉及空气源热泵机组控制方法、装置和可读存储介质。

背景技术

目前，空气源热泵机组大多以水温为控制目标，即用户设定某一水温后，机组不断调节自身运行状态，满足出水或进水温度达到用户所设定的目标水温。此种控制方式相对简单，但恒定的水温容易带来供热量较大、耗电量较大和舒适性较低等情况，影响用户的使用。造成这一问题的原因在于，机组供热量与建筑负荷不匹配。

相关技术中，建筑负荷的计算方法较为复杂，需要了解建筑的围护结构的材料等的具体热物性信息，从而获得相关材料系数，以便计算获得建筑负荷。但在实际情况中，针对既有建筑，往往无法获取准确的建筑材料系数。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在恒定的水温造成的供热量较大、耗电量较大和舒适性较低的问题，本申请提供一种空气源热泵机组控制方法、装置和可读存储介质。

第一方面，一种空气源热泵机组控制方法，包括：

获取未来指定时刻的环境数据；

根据所述环境数据计算目标建筑在所述指定时刻的建筑热负荷；

根据所述建筑热负荷计算空气源热泵机组在所述指定时刻的运行策略，使所述空气源热泵机组在所述指定时刻按照所述运行策略运行满足所述目标建筑在所述指定时刻的热负荷需求。

优选的，所述环境数据包括室外温度和/或预设室内温度。

优选的，所述环境数据包括所测室外温度和所述预设室内温度，所述根据所述环境数据计算目标建筑在所述指定时刻的建筑热负荷包括：

按下式确定目标建筑在未来j时刻的建筑热负荷Q_3,j：

Q_3,j＝f(k,T_n,j,T_w,j)；

上式中，k为最优综合导热系数，T_n,j为未来j时刻的预设室内温度，T_w,j为未来j时刻的室外温度。

优选的，所述根据所述环境数据计算目标建筑在所述指定时刻的建筑热负荷之前，还包括：

获取所述最优综合导热系数k。

进一步的，所述获取最优综合导热系数k，包括：

确定多个历史采样周期；

获取每个所述历史采样周期的机组供热量，并根据所述机组供热量获取每个所述历史采样周期的综合导热系数；

利用每个所述历史采样周期的综合导热系数确定其它历史采样周期的建筑热负荷；

将使其它历史采样周期内的建筑热负荷和机组供热量偏差率最小的综合导热系数确定为最优综合导热系数。进一步的，所述根据所述机组供热量获取每个所述历史采样周期的综合导热系数，包括：

按下式确定所述多个所述历史采样周期中第i个采样周期的综合导热系数k_1,i：

k_1,i＝f(Q′_3,i,T′_n,i,T′_w,i)；

上式中，i∈[1,N]，N为历史采样周期总数量；Q′_3,i为所述第i个采样周期的建筑热负荷，T′_n,i为所述第i个采样周期的平均室内温度，T′_w,i为所述第i个采样周期的平均室外温度，其中，所述第i个采样周期的建筑热负荷Q′_3,i等于所述第i个采样周期的机组供热量Q′_1,i。

进一步的，所述利用每个所述历史采样周期的综合导热系数确定其它历史采样周期的建筑热负荷，包括：

按下式确定所述第i个采样周期的综合导热系数对应的所述其他历史采样周期的建筑热负荷Q″_3,i：

Q″_3,i＝f(k_1,i,T″_n,T″_w)；

上式中，T″_n为所述其他历史采样周期的平均室内温度，T″_w为所述其他历史采样周期的平均室外温度。

优选的，所述运行策略包括：控制压缩机的运行频率和目标水温。

优选的，所述根据所述建筑热负荷计算空气源热泵机组在所述指定时刻的运行策略，包括：

令空气源热泵机组在所述指定时刻的供热量等于所述建筑热负荷；

利用所述供热量获取空气源热泵机组在所述指定时刻的压缩机的运行频率和目标水温。

优选的，该控制方法还包括：

根据预设参数对压缩机的运行频率和目标水温进行修正，以减小未来所述指定时刻实际室外温度和获取室外温度之间的偏差，以及实际室内温度和预设室内温度之间的偏差对所述运行策略产生的影响。

第二方面，一种可读存储介质，其上存储有可执行程序，所述可执行程序被处理器执行时实现上述一种空气源热泵机组控制方法的步骤。

第三方面，一种空气源热泵机组控制装置，包括：

通讯单元，用于获取未来指定时刻的环境数据；

负荷计算单元，用于根据所述环境数据计算目标建筑在所述指定时刻的建筑热负荷；

控制单元，用于根据所述建筑热负荷计算空气源热泵机组在所述指定时刻的运行策略，使所述空气源热泵机组在所述指定时刻按照所述运行策略运行满足所述目标建筑在所述指定时刻的热负荷需求。

优选的，所述环境数据包括室外温度和/或室内温度。

优选的，所述负荷计算单元，包括：

数据分析模块，用于获取所述最优综合导热系数k。

进一步的，数据分析模块，包括：

第一确定子模块，用于确定多个历史采样周期；

第一获取子模块，用于获取每个所述历史采样周期的机组供热量，并根据所述机组供热量获取每个所述历史采样周期的综合导热系数；

第二确定子模块，用于利用每个所述历史采样周期的综合导热系数确定其它历史采样周期的建筑热负荷；

第三确定子模块，用于将使其它历史采样周期的建筑热负荷和机组供热量偏差率最小的综合导热系数确定为最优综合导热系数。

进一步的，所述第一获取子模块根据所述机组供热量获取每个所述历史采样周期的综合导热系数包括：所述第一获取子模块按下式确定所述多个历史采样周期中第i个采样周期的综合导热系数k_1,i：

k_1,i＝f(Q′_3,i,T′_n,i,T′_w,i)

上式中，i∈[1,N]，N为历史采样周期总数量；Q′_3,i为所述第i个采样周期的建筑热负荷，T′_n,i为所述第i个采样周期的平均室内温度，T′_w,i为所述第i个采样周期的平均室外温度，其中，所述第i个采样周期的建筑热负荷Q′_3,i等于所述第i个采样周期的机组供热量Q′_1,i。

进一步的，所述第二确定子模块利用每个所述历史采样周期的综合导热系数确定其它历史采样周期的建筑热负荷包括：所述第二确定子模块按下式确定所述第i个采样周期的综合导热系数对应的所述其他历史采样周期的建筑热负荷Q″_3,i：

Q″_3,i＝f(k_1,i,T″_n,T″_w)；

上式中，T″_n为所述其他历史采样周期的平均室内温度，T″_w为所述其他历史采样周期的平均室外温度。

优选的，所述环境数据包括所测室外温度和所述预设室内温度，所述数据分析模块，还用于按下式确定目标建筑在未来j时刻的建筑热负荷Q_3,j：

Q_3,j＝f(k,T_n,j,T_w,j)；

上式中，k为最优综合导热系数，T_n,j为未来j时刻的预设室内温度，T_w,j为未来j时刻的室外温度。

负荷计算单元，还包括数据接收模块，用于将通讯单元中的环境数据传送至数据分析模块。

优选的，所述控制单元，包括：

预测模块，用于令空气源热泵机组在所述指定时刻的供热量为所述建筑热负荷，利用所述供热量获取空气源热泵机组在所述指定时刻的压缩机的运行频率和目标水温。

优选的，所述控制单元还包括：修正模块，用于根据预设参数对压缩机的运行频率和目标水温进行修正，减小未来所述指定时刻实际室外温度和获取室外温度之间的偏差，以及实际室内温度和预设室内温度之间的偏差对所述运行策略产生的影响。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请提供的空气源热泵机组控制方法、装置和可读存储介质，通过获取未来指定时刻的环境数据，根据环境数据计算目标建筑在指定时刻的建筑热负荷，不需要了解建筑的围护结构的材料等的具体热物性信息，降低了预测建筑负荷的难度，计算简单方便，适用性广；通过根据建筑热负荷计算空气源热泵机组在指定时刻的运行策略，使空气源热泵机组在指定时刻按照运行策略运行满足目标建筑在指定时刻的热负荷需求，避免了相关技术中由恒定水温为控制目标造成的供热量较大和耗电量较大，提升了用户体验，降低了用户成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种空气源热泵机组控制方法的流程图；

图2根据另一示例性实施例示出的另一种空气源热泵机组控制方法的流程图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种空气源热泵机组控制方法中步骤202的具体流程图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种空气源热泵机组控制方法中步骤2021的具体流程图；

图5是根据一示例性实施例示出的一种空气源热泵机组控制方法中步骤203的具体流程图；

图6是根据又一示例性实施例示出的一种空气源热泵机组控制装置的功能结构图；

图7是根据再一示例性实施例示出的另一种空气源热泵机组控制装置的功能结构图；

图8是根据一示例性实施例示出的空气源热泵系统的结构图；

图8中，1-室内机，2-室外机，3-气管，4-液管，5-机组出水管，6-机组进水管，7-末端散热器，8-空气源热泵机组控制装置。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种空气源热泵机组控制方法的流程图，参照图1，该方法可以但不限于用于终端中，包括以下步骤：

步骤101：获取未来指定时刻的环境数据；

步骤102：根据环境数据计算目标建筑在指定时刻的建筑热负荷；

步骤103：根据建筑热负荷计算空气源热泵机组在指定时刻的运行策略，使空气源热泵机组在指定时刻按照运行策略运行满足目标建筑在指定时刻的热负荷需求。

本发明实施例提供的一种空气源热泵机组控制方法，通过获取未来指定时刻的环境数据，根据环境数据计算目标建筑在指定时刻的建筑热负荷，不需要了解建筑的围护结构的材料等的具体热物性信息，降低了预测建筑负荷的难度，计算简单方便，适用性广；通过根据建筑热负荷计算空气源热泵机组在指定时刻的运行策略，使空气源热泵机组在指定时刻按照运行策略运行满足目标建筑在指定时刻的热负荷需求，避免了相关技术中由恒定水温为控制目标造成的供热量较大和耗电量较大，提升了用户体验，降低了用户成本。

需要说明的是，本发明实施例提供的一种空气源热泵机组控制方法可以但不限于对未来24小时的运行策略进行预测，包括特定时刻内的压缩机频率，同时可基于获得的策略，预测未来24小时的室内环境温度变化、机组供热量和耗电量等。作为上述实施例的一种改进，本发明实施例提供另一种空气源热泵机组控制方法，参见图2，包括：

201：获取未来指定时刻的环境数据；

可选的，一些实施例中，环境数据可以包括但不限于室外温度和/或预设室内温度。

一些实施例中，可以但不限于通过采用RS485或modbus协议的Wifi、Gprs等通讯方式，从相关数据平台获得未来指定时刻的气象数据(例如室外环境温度等)，具体可以通过气象预报平台，从而获得环境数据中的未来指定时刻的室外温度，未来指定时刻可以是未来特定时间段，如24小时内的任意时刻。

其中，室内温度可以是对历史指定时间段内室内温度的采集，根据历史室内温度获取得到，如可以通过对历史室内温度数据的拟合，进而推算预设室内温度。

作为一种可选的实现方式，若由于网络通讯的原因导致空气源热泵机组无法获得气象数据，则可以依赖于空气源热泵机组中的感温包检测到的数据或依赖于前期运行情况的统计数据作为预测的相关参数。

202：根据环境数据计算目标建筑在指定时刻的建筑热负荷；

参见图3，一些实施例中，步骤202，可以但不限于包括以下过程：

2021：获取最优综合导热系数k。

关于k值的计算过程中，室内环境温度保持恒定，认为室内外的能量变化是平衡的，即室内外的换热量Q₃与机组供热量Q₁相等。根据机组供热量的计算方法，Q₁＝f(f_com,T_水,T_w,τ)，其中，f_com为机组压缩机运行频率，T_水为机组的进水或出水温度，T_w为某一时刻的室外环境温度，t1时间段内的τ为t1时间段内的某一时间间隔。故可计算出t1时间段内的Q₃。由于Q₃＝k(T_w-T_n)，因此，可通过若干的时间段的数据，分别计算出不同的k值，并针对k值进行校核，当某一k值，可使其他多个时间段的Q₁与Q₃相平衡，则此k值，即为所需。

具体的，参见图4，一些实施例中最优综合导热系数k可以但不限于通过以下过程实现：

步骤2021a：确定多个历史采样周期；

步骤2021b：获取每个历史采样周期的机组供热量，并根据机组供热量获取每个历史采样周期的综合导热系数；

步骤2021c：利用每个历史采样周期的综合导热系数确定其它历史采样周期的建筑热负荷；

步骤2021d：将使其它历史采样周期内的建筑热负荷和机组供热量偏差率最小的综合导热系数确定为最优综合导热系数。例如，假设从历史时间中选取多个不同的1个小时的时间段为多个历史采样周期；从历史时间中选取与该多个历史采样周期不同的1个小时的时间段为其他采样周期；需要说明的是，由于是历史时间，所以可以直接获取机组供热量，也就是说机组供热量为已知条件。

具体可选的，步骤2021b，还包括按下式确定多个历史采样周期中第i个采样周期的综合导热系数k_1,i：

k_1,i＝f(Q′_3,i,T′_n,i,T′_w,i)；

上式中，i∈[1,N]，N为历史采样周期总数量；Q′_3,i为第i个采样周期的建筑热负荷，T′_n,i为第i个采样周期的平均室内温度，T′_w,i为第i个采样周期的平均室外温度，其中，第i个采样周期的建筑热负荷Q′_3,i等于第i个采样周期的机组供热量Q′_1,i。

需要说明的是，可以但不限于按下式确定多个历史采样周期中第i个采样周期的综合导热系数k_1,i：

一些实施例中，通过获取第i个采样周期中每分钟的室内温度，利用平均值法获取第i个采样周期中每分钟的平均室内温度，该第i个采样周期中每分钟的平均室内温度即为上述中第i个采样周期的平均室内温度T′_n,i；同理，通过获取第i个采样周期中每分钟的室外温度，利用平均值法获取第i个采样周期中每分钟的平均室外温度，该第i个采样周期中每分钟的平均室外温度即为上述中第i个采样周期的平均室外温度T′_w,i。需要说明的是，本领域技术人员可根据工程需要选择获取第i个采样周期中每分钟或每小时的室内温度和室外温度。

具体可选的，步骤2021c，还包括按下式确定所述第i个采样周期的综合导热系数对应的其他历史采样周期的建筑热负荷Q″_3,i：

Q″_3,i＝f(k_1,i,T″_n,T″_w)；

上式中，T″_n为其他历史采样周期的平均室内温度，T″_w为其他历史采样周期的平均室外温度。

需要说明的是，可以但不限于按下式确定所述第i个采样周期的综合导热系数对应的所述其他历史采样周期的建筑热负荷Q″_3,i：

Q″_3,i＝k_1,i(T″_n-T″_w)。

一些实施例中，通过获取其他历史采样周期中每分钟的室内温度，利用平均值法获取其他历史采样周期中每分钟的平均室内温度，该其他历史采样周期中每分钟的平均室内温度即为上述中其他历史采样周期的平均室内温度T″_n；同理，通过获取其他历史采样周期中每分钟的室外温度，利用平均值法获取其他历史采样周期中每分钟的平均室外温度，该其他历史采样周期中每分钟的平均室外温度即为上述中其他历史采样周期的平均室外温度T″_w。需要说明的是，本领域技术人员可根据工程需要选择获取其他历史采样周期中每分钟或每小时的室内温度和室外温度。

具体可选的，步骤2021d，还包括按下式确定所述第i个采样周期的综合导热系数对应的其它历史采样周期内的建筑热负荷和其它历史采样周期内的机组供热量的偏差率λ：

上式中，Q″₁为其它历史采样周期内的机组供热量。

容易理解的是，获取最优综合导热系数k的过程中，选取的采样周期的室内环境温度应保持恒定，且室内外的能量变化是平衡的，即建筑热负荷(即室内外的换热量)与机组供热量相等。

一些实施例中，可以但不限于利用室内温度传感器获取室内温度。

2022：按下式确定目标建筑在未来j时刻的建筑热负荷Q_3,j：

Q_3,j＝f(k,T_n,j,T_w,j)；

上式中，k为最优综合导热系数，T_n,j为未来j时刻的预设室内温度，T_w,j为未来j时刻的室外温度；j∈[1,M]，M为未来最终时刻；

需要说明的是，可以但不限于按下式确定目标建筑在未来j时刻的建筑热负荷Q_3,j：

Q_3,j＝k(T_n,j-T_w,j)。

例如，假设需要预测未来24小时内的运行策略，则M为未来24小时内需要预测运行策略的最后一个时刻。

203：根据建筑热负荷计算空气源热泵机组在指定时刻的运行策略，使空气源热泵机组在指定时刻按照运行策略运行满足目标建筑在指定时刻的热负荷需求。

具体可选的，一些实施例中，运行策略可以但不限于包括：压缩机的运行频率和目标水温。

进一步可选的，参见图5，步骤203可以但不限于通过以下过程实现：

步骤2031：令空气源热泵机组在指定时刻的供热量为建筑热负荷；

步骤2032：利用该供热量获取空气源热泵机组在指定时刻的压缩机的运行频率和目标水温。

一些实施例中，目标水温为进水温度或出水温度。

具体可选的，步骤2032中利用机组供热量获得机组运行频率和目标水温，是指在某一室外环境温度下，在供热量一定的前提下，以机组运行最低耗电量为约束条件，以Q₁＝f(f_com,T_水,T_w,τ)为目标函数，利用计算机算法获得的。其中，机组耗电量是与机组各主要运行部件相关的计算量。主要运行部件包括压缩机运行频率、风机转速等；

其中，f_com为机组压缩机运行频率，T_水为机组的进水或出水温度，T_w为某一时刻的室外环境温度，t1时间段内的τ为t1时间段内的某一时间间隔。故可计算出t1时间段内的Q₃。一些实施例中，计算机算法可以是但不限于神经网络或遗传算法等。

需要说明的是，本实施例提供的控制方法可以但不限于适用于分体式空气源热泵机组、整体式空气源热泵机组、多联机和空气源热泵热风机中的一种或多种。

容易理解的是，利用未来指定时刻空气源热泵机组的压缩机的运行频率可以获取未来指定时刻空气源热泵机组的耗电量，需要说明的是“利用未来指定时刻空气源热泵机组的压缩机的运行频率获取未来指定时刻空气源热泵机组的耗电量”的方式，是本领域技术人员所熟知的，因此，其具体实现方式不做过多描述。一些实施例中，除了利用未来指定时刻空气源热泵机组的压缩机的运行频率，还需要风机等负载的运行状态来获取未来指定时刻空气源热泵机组的耗电量。

需要说明的是，通过空气源热泵机组在指定时刻按照运行策略运行，避免了现有技术中由恒定水温为控制目标造成的供热量较大或供热量较小引起的室内温度过冷或过热，避免了供热量较大造成的耗电量较大，从而节约了用户成本，大大的提高了用户的用户体验，满足了用户的采暖需求。

由于实际情况下，实际室外环境温度与预测的室外环境温度、实际室内环境温度与预设的室内环境温度均可能出现一定的偏差，因此，需要根据预测与实际的室外环境温度偏差和预设与实际的室内环境温度偏差进行必要的修正。修正过程，主要根据室外环境温度实际值与预测值的偏差、室内环境温度实际值与预设值的偏差，参照预设参数，对压缩机的运行频率和目标水温进行修正。

204：根据预设参数对压缩机的运行频率和目标水温进行修正，减小未来指定时刻实际室外温度和获取室外温度之间的偏差，以及实际室内温度和预设室内温度之间的偏差对所述运行策略产生的影响。

需要说明的是，修正实际室外温度和预测室外温度之间的偏差的优先级要高于修正实际室内温度和预设室内温度之间的偏差，即先修正实际室外温度和预测室外温度之间的偏差，再修正实际室内温度和预设室内温度之间的偏差。

为避免实际运行期间，实际室内温度和预设室内温度的偏差导致供热量的不足或过多，通常需要根据预设参数对压缩机的运行频率和目标水温进行修正，减小未来指定时刻实际室外温度和获取室外温度之间的偏差，以及实际室内温度和预设室内温度之间的偏差对所述运行策略产生的影响。一些实施例中，若本实施例提供的控制方法适用于多联机，则对多联机的进风温度或出风温度进行修正。

一些实施例中，预设参数的设置原理为：

将实际室外温度和预测室外温度之间的偏差划分为A′个区间，每个区间对应不同的压缩机频率修正值和目标水温修正值，当实际室外温度小于预测室外温度，且实际室外温度和预测室外温度的偏差值在某一区间中时，根据该区间对应的压缩机修正频率或目标水温修正值，对预测的压缩机频率或目标水温进行增加，以保证机组供热量满足实际需求。当实际的室外温度大于预测室外温度，且实际室外温度和预测室外温度的偏差值在某区间中时，由于此时的供热量高于实际需求，因此根据该区间对应的压缩机修正频率或目标水温修正值降低压缩机频率或目标水温。

将实际室内温度和预设室内温度之间的偏差划分为A个区间，每个区间对应不同的压缩机频率修正值和目标水温修正值，当实际室内温度小于预设室内温度，且实际室内温度和预设室内温度的偏差值在某一区间中时，根据该区间对应的压缩机修正频率或目标水温修正值，对预测的压缩机频率或目标水温进行增加，以保证机组供热量满足实际需求。当实际的室内温度大于预设室内温度，且实际室内温度和预设室内温度的偏差值在某区间中时，由于此时的供热量高于实际需求，因此根据该区间对应的压缩机修正频率或目标水温修正值降低压缩机频率或目标水温。

对比实际室外温度与预测室外温度以及实际室内温度与预设室内温度，对空气源热泵机组中压缩机的运行频率或目标水温进行调整，确保了机组供热量与建筑负荷相匹配，满足了用户采暖需求，避免室内过冷或过热，提高了用户体验。

例如，如表1所示的用于修正实际室内温度和预设室内温度的偏差的第一预设参数。区间1～区间3对应的实际室内温度和预设室内温度的偏差值代表负偏差；区间5～区间7对应的实际室内温度和预设室内温度的偏差值代表正偏差；压缩机频率修正及目标水温修正值为在当前压缩机频率和目标水温的基础上，根据实际室内温度和预设室内温度的偏差值及对应的正负偏差进行增加或减少的变化量；

如表2所示的用于修正实际室外温度和预测室外温度的偏差的第二预设参数。区间8～区间10对应的实际室外温度和预测室外温度的偏差值代表负偏差；区间12～区间14对应的实际室外温度和预测室外温度的偏差值代表正偏差；压缩机频率修正及目标水温修正值为在当前压缩机频率和目标水温的基础上，根据实际室外温度和预测室外温度的偏差值及对应的正负偏差进行增加或减少的变化量。

表1第一预设参数

表2第二预设参数

205：将修正后的运行频率和目标水温向空气源热泵机组发送；空气源热泵机组接收运行频率和目标水温，在未来指定时刻按照运行频率和目标水温运行。

本实施例提供一种可读存储介质，其上存储有可执行程序，可执行程序被处理器执行时实现上述空气源热泵机组控制方法的步骤。

本实施例提供的空气源热泵机组控制方法和可读存储介质，通过获取未来指定时刻的环境数据，根据环境数据计算目标建筑在指定时刻的建筑热负荷，不需要了解建筑的围护结构的材料等的具体热物性信息，降低了预测建筑负荷的难度，计算简单方便，适用性广；通过根据建筑热负荷计算空气源热泵机组在指定时刻的运行策略，使空气源热泵机组在指定时刻按照运行策略运行满足目标建筑在指定时刻的热负荷需求，避免了相关技术中由恒定水温为控制目标造成的供热量较大和耗电量较大，提升了用户体验，降低了用户成本。

为配合实现上述空气源热泵机组控制方法，本发明实施例提供一种空气源热泵机组控制装置，参照图6，该控制装置包括：

通讯单元，用于获取未来指定时刻的环境数据；

负荷计算单元，用于根据环境数据计算目标建筑在指定时刻的建筑热负荷；

控制单元，用于根据建筑热负荷计算空气源热泵机组在指定时刻的运行策略，使空气源热泵机组在指定时刻按照运行策略运行满足目标建筑在指定时刻的热负荷需求。

本实施例提供的空气源热泵机组控制装置，通过通讯单元获取未来指定时刻的环境数据，再通过负荷计算单元根据环境数据计算目标建筑在指定时刻的建筑热负荷，不需要了解建筑的围护结构的材料等的具体热物性信息，降低了预测建筑负荷的难度，计算简单方便，适用性广；通过控制单元根据建筑热负荷计算空气源热泵机组在指定时刻的运行策略，使空气源热泵机组在指定时刻按照运行策略运行满足目标建筑在指定时刻的热负荷需求，避免了相关技术中由恒定水温为控制目标造成的供热量较大和耗电量较大，提升了用户体验，降低了用户成本。

作为上述实施例的一种改进，本发明实施例提供另一种空气源热泵机组控制装置，参见图7，包括：

通讯单元，用于获取未来指定时刻的环境数据；

负荷计算单元，用于根据环境数据计算目标建筑在指定时刻的建筑热负荷；

控制单元，用于根据建筑热负荷计算空气源热泵机组在指定时刻的运行策略，使空气源热泵机组在指定时刻按照运行策略运行满足目标建筑在指定时刻的热负荷需求。

进一步可选的，环境数据可以但不限于包括室外温度。

一些实施例中，通讯单元可以但不限于采用RS485或modbus协议的Wifi、Gprs等通讯方式，从相关数据平台获得未来指定时刻的气象数据(例如室外环境温度等)，从而获得环境数据室外温度。若由于网络通讯的原因导致空气源热泵机组无法获得气象数据，则可以依赖于空气源热泵机组中的感温包检测到的数据或依赖于前期运行情况的统计数据作为预测的相关参数。

一些实施中，感温包至少有两个，分别用于测量机组进水温度、出水温度以及室内的环境温度。具体的，可内置于机组或外置于水系统中，但其安装位置需靠近机组。

一些实施例中，负荷计算单元可以包括但不限于：

数据分析模块，用于获取最优综合导热系数k。

进一步可选的，数据分析模块，还可以包括但不限于：

第一确定子模块，用于确定多个历史采样周期；

第一获取子模块，用于获取每个所述历史采样周期的机组供热量，并根据机组供热量获取每个所述历史采样周期的综合导热系数；

第二确定子模块，用于利用每个历史采样周期的综合导热系数确定其它历史采样周期的建筑热负荷；

第三确定子模块，用于将使其它历史采样周期的建筑热负荷和机组供热量偏差率最小的综合导热系数确定为最优综合导热系数。

具体可选的，第一获取子模块根据机组供热量获取每个历史采样周期的综合导热系数包括：按下式确定多个历史采样周期中第i个采样周期的综合导热系数k_1,i：

k_1,i＝f(Q′_3,i,T′_n,i,T′_w,i)；

上式中，i∈[1,N]，N为历史采样周期总数量；Q′_3,i为第i个采样周期的建筑热负荷，T′_n,i为第i个采样周期的平均室内温度，T′_w,i为第i个采样周期的平均室外温度；

其中，第i个采样周期的建筑热负荷Q′_3,i等于第i个采样周期的机组供热量Q′_1,i。

需要说明的是，可以但不限于按下式确定多个历史采样周期中第i个采样周期的综合导热系数k_1,i：

具体可选的，第二确定子模块利用每个历史采样周期的综合导热系数确定其它历史采样周期的建筑热负荷包括：第二确定子模块按下式确定其他历史采样周期的建筑热负荷Q″₃：

Q″_3,i＝f(k_1,i,T″_n,T″_w)；

上式中，T″_n为其他历史采样周期的平均室内温度，T″_w为其他历史采样周期的平均室外温度。

需要说明的是，可以但不限于按下式确定其他历史采样周期的建筑热负荷Q″₃：

Q″_3,i＝k_1,i(T″_n-T″_w)。

一些实施例中，可以但不限于利用室内温度传感器获取室内温度。

数据分析模块，还用于按下式确定目标建筑在未来j时刻的建筑热负荷Q_3,j：

Q_3,j＝f(k,T_n,j,T_w,j)；

上式中，k为最优综合导热系数，T_n,j为未来j时刻的预设室内温度，T_w,j为未来j时刻的室外温度；j∈[1,M]，M为未来最终时刻；

需要说明的是，可以但不限于按下式确定目标建筑在未来j时刻的建筑热负荷Q_3,j：

Q_3,j＝k(T_n,j-T_w,j)。

例如，假设需要预测未来24小时内的运行策略，则M为未来24小时内需要预测运行策略的最后一个时刻。

负荷计算单元，还可以包括但不限于：数据接收模块，用于将通讯单元中的环境数据或将室内温度传感器监测的室内温度传送至数据分析模块。

进一步可选的，控制单元，还可以包括但不限于：

预测模块，用于令空气源热泵机组在指定时刻的供热量为建筑热负荷，利用该供热量获取空气源热泵机组在指定时刻的压缩机的运行频率和目标水温。

容易理解的是，利用未来指定时刻空气源热泵机组的压缩机的运行频率可以获取未来指定时刻空气源热泵机组的耗电量，需要说明的是“利用未来指定时刻空气源热泵机组的压缩机的运行频率获取未来指定时刻空气源热泵机组的耗电量”的方式，是本领域技术人员所熟知的，因此，其具体实现方式不做过多描述。

需要说明的是，通过空气源热泵机组在指定时刻按照运行策略运行，避免了现有技术中由恒定水温为控制目标造成的供热量较大或供热量较小引起的室内温度过冷或过热，避免了供热量较大造成的耗电量较大，从而节约了用户成本，大大的提高了用户的用户体验，满足了用户的采暖需求。

控制单元，还可以包括但不限于：修正模块，用于根据预设参数对压缩机的运行频率和目标水温进行修正，减小未来指定时刻实际室外温度和获取室外温度之间的偏差，以及实际室内温度和预设室内温度之间的偏差对所述运行策略产生的影响。

为避免实际运行期间，实际室内温度和预设室内温度的偏差导致供热量的不足或过多，根据预设参数对压缩机的运行频率和目标水温进行修正，减小未来指定时刻实际室外温度和获取室外温度之间的偏差，以及实际室内温度和预设室内温度之间的偏差对所述运行策略产生的影响。

对比实际室内温度与预设室内温度，对空气源热泵机组中压缩机的运行频率或目标水温进行调整，确保了机组供热量与建筑负荷相匹配，满足了用户采暖需求，避免室内过冷或过热，提高了用户体验。

本实施例提供的空气源热泵机组控制装置，通过通讯单元获取未来指定时刻的环境数据，再通过负荷计算单元根据环境数据计算目标建筑在指定时刻的建筑热负荷，不需要了解建筑的围护结构的材料等的具体热物性信息，降低了预测建筑负荷的难度，计算简单方便，适用性广；通过控制单元根据建筑热负荷计算空气源热泵机组在指定时刻的运行策略，使空气源热泵机组在指定时刻按照运行策略运行满足目标建筑在指定时刻的热负荷需求，避免了相关技术中由恒定水温为控制目标造成的供热量较大和耗电量较大，提升了用户体验，降低了用户成本。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

为了便于读者对上述空气源热泵机组控制装置的进一步理解，本发明实施例针对建筑的空气源热泵采暖系统提供一具体实例，该空气源热泵采暖系统架构，参见图8，包括室内机1、室外机2、气管3、液管4、机组出水管5、机组进水管6、末端散热器7和上述空气源热泵机组控制装置8。具体的，该建筑的空气源热泵采暖系统的工作流程如下：

空气源热泵机组控制装置8可以但不限于采用RS485或modbus协议的Wifi、Gprs等通讯方式获取气象数据，然后利用气象数据中的未来指定时刻的室外温度获取未来指定时刻的建筑热负荷，再利用未来指定时刻的建筑热负荷获取空气源热泵机组在指定时刻的运行策略，使空气源热泵机组在指定时刻按照运行策略运行满足目标建筑在指定时刻的热负荷需求；空气源热泵机组控制装置还需根据预设参数对压缩机的运行频率和目标水温进行修正，减小未来指定时刻实际室外温度和获取室外温度之间的偏差，以及实际室内温度和预设室内温度之间的偏差对所述运行策略产生的影响。

空气源热泵机组控制装置8中设有室内温度传感器，室内温度传感器与室内机1的连接方式不限于有线连接，也可采用无线通讯。

一些实施例中，末端散热器7可以但不限于为暖气片。

本实施例提供的某建筑的空气源热泵采暖系统，通过空气源热泵机组控制装置8获取未来指定时刻的环境数据，根据环境数据计算目标建筑在指定时刻的建筑热负荷，不需要了解建筑的围护结构的材料等的具体热物性信息，降低了预测建筑负荷的难度，计算简单方便，适用性广；通过根据建筑热负荷计算空气源热泵机组在指定时刻的运行策略，使空气源热泵机组在指定时刻按照运行策略运行满足目标建筑在指定时刻的热负荷需求，避免了相关技术中由恒定水温为控制目标造成的供热量较大和耗电量较大，提升了用户体验，降低了用户成本。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种空气源热泵机组控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

获取未来指定时刻的环境数据；

根据所述环境数据计算目标建筑在所述指定时刻的建筑热负荷；

根据所述建筑热负荷计算空气源热泵机组在所述指定时刻的运行策略，使所述空气源热泵机组在所述指定时刻按照所述运行策略运行满足所述目标建筑在所述指定时刻的热负荷需求。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述环境数据包括室外温度和/或预设室内温度。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述环境数据包括所测室外温度和所述预设室内温度，所述根据所述环境数据计算目标建筑在所述指定时刻的建筑热负荷包括：

按下式确定目标建筑在未来j时刻的建筑热负荷Q_3,j：

Q_3,j＝f(k,T_n,j,T_w,j)；

上式中，k为最优综合导热系数，T_n,j为未来j时刻的预设室内温度，T_w,j为未来j时刻的室外温度。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述环境数据计算目标建筑在所述指定时刻的建筑热负荷之前，还包括：

获取所述最优综合导热系数k。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述获取最优综合导热系数k，包括：

确定多个历史采样周期；

获取每个所述历史采样周期的机组供热量，并根据所述机组供热量获取每个所述历史采样周期的综合导热系数；

利用每个所述历史采样周期的综合导热系数确定其它历史采样周期的建筑热负荷；

将使其它历史采样周期内的建筑热负荷和机组供热量偏差率最小的综合导热系数确定为最优综合导热系数。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述机组供热量获取每个所述历史采样周期的综合导热系数，包括：

按下式确定多个所述历史采样周期中第i个采样周期的综合导热系数k_1,i：

k_1,i＝f(Q′_3,i,T′_n,i,T′_w,i)；

上式中，i∈[1,N]，N为历史采样周期总数量；Q′_3,i为所述第i个采样周期的建筑热负荷，T′_n,i为所述第i个采样周期的平均室内温度，T′_w,i为所述第i个采样周期的平均室外温度，其中，所述第i个采样周期的建筑热负荷Q′_3,i等于所述第i个采样周期的机组供热量Q′_1,i。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述利用每个所述历史采样周期的综合导热系数确定其它历史采样周期的建筑热负荷，包括：

按下式确定所述第i个采样周期的综合导热系数对应的所述其他历史采样周期的建筑热负荷Q″_3,i：

Q″_3,i＝f(k_1,i,T″_n,T″_w)；

上式中，T″_n为所述其他历史采样周期的平均室内温度，T″_w为所述其他历史采样周期的平均室外温度。

8.根据权利要求1-7任一项所述的控制方法，其特征在于，所述运行策略包括：控制压缩机的运行频率和目标水温。

9.根据权利要求1-7任一项所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述建筑热负荷计算空气源热泵机组在所述指定时刻的运行策略，包括：

令空气源热泵机组在所述指定时刻的供热量等于所述建筑热负荷；

利用所述供热量获取空气源热泵机组在所述指定时刻的压缩机的运行频率和目标水温。

10.根据权利要求1-7任一项所述的控制方法，其特征在于，还包括：

根据预设参数对压缩机的运行频率和目标水温进行修正，以减小未来所述指定时刻实际室外温度和获取室外温度之间的偏差，以及实际室内温度和预设室内温度之间的偏差对所述运行策略产生的影响。

11.一种可读存储介质，其上存储有可执行程序，其特征在于，所述可执行程序被处理器执行时实现权利要求1-10中任一项所述空气源热泵机组控制方法的步骤。

12.一种空气源热泵机组控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：

通讯单元，用于获取未来指定时刻的环境数据；

负荷计算单元，用于根据所述环境数据计算目标建筑在所述指定时刻的建筑热负荷；

控制单元，用于根据所述建筑热负荷计算空气源热泵机组在所述指定时刻的运行策略，使所述空气源热泵机组在所述指定时刻按照所述运行策略运行满足所述目标建筑在所述指定时刻的热负荷需求。

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