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空气能热水器及其节能控制方法和装置背景
截至2016年7月，市场上的空气能热水器的加热方式主要有：预约定时加热、即时加热以及即用即热等几种方式。这些加热方式主要是基于水温与设定温度的差值来判断是否需要加热，只要达到设定的差值空气能热水器即开始加热，而不考虑当前环境温度和实时电价。因此，常常会出现空气能热水器在实时工作能效低以及电价高的时段加热的现象，不利于节能降耗。[3]
空气能热水器及其节能控制方法和装置发明内容
空气能热水器及其节能控制方法和装置目的
《空气能热水器及其节能控制方法和装置》旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，该发明的个目的在于提出一种空气能热水器的节能控制方法，该方法基于智能模糊温度判别，可以使空气能热水器在能效的时段实现提前加热，达到节能的目的。
该发明的第二个目的在于提出一种空气能热水器的节能控制装置。
该发明的第三个目的在于提出一种空气能热水器。[3]
空气能热水器及其节能控制方法和装置技术方案
《空气能热水器及其节能控制方法和装置》方面实施例提出了一种空气能热水器的节能控制方法，包括以下步骤：获取预设周期内每个时间点的室外环境温度，并根据所述预设周期内每个时间点的室外环境温度计算未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度；根据所述未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度、用户设定的用水时间段和设定温度、以及当前水温计算所述空气能热水器在所述未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值，并根据所述空气能热水器在所述未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值获取加热能效值对应的加热时段；在所述加热能效值对应的加热时段根据所述设定温度对所述空气能热水器进行加热控制，以降低电能损耗。
根据该发明实施例的空气能热水器的节能控制方法，首先，获取预设周期内每个时间点的室外环境温度，并根据预设周期内每个时间点的室外环境温度计算未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度，然后，根据未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度、用户设定的用水时间段和设定温度、以及当前水温计算空气能热水器在未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值，并根据空气能热水器在未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值获取加热能效值对应的加热时段，最后，在加热能效值对应的加热时段根据设定温度对空气能热水器进行加热控制，以降低电能损耗。该方法基于智能模糊温度判别，可以使空气能热水器在能效的时段实现提前加热，达到节能的目的。
根据该发明的一个实施例，所述加热能效值对应的加热时段在所述用水时间段之前。
根据该发明的一个实施例，所述预设周期为一周，所述每个时间点对应一个小时，根据以下公式计算所述未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度：
为达到上述目的，该发明第二方面实施例提出了一种空气能热水器的节能控制装置，包括：计算模块，用于获取预设周期内每个时间点的室外环境温度，并根据所述预设周期内每个时间点的室外环境温度计算未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度；第二计算模块，用于根据所述未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度、用户设定的用水时间段和设定温度、以及当前水温计算所述空气能热水器在所述未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值，并根据所述空气能热水器在所述未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值获取加热能效值对应的加热时段；加热控制模块，用于在所述加热能效值对应的加热时段根据所述设定温度对所述空气能热水器进行加热控制，以降低电能损耗。
根据该发明实施例的空气能热水器的节能控制装置，首先，通过计算模块获取预设周期内每个时间点的室外环境温度，并根据预设周期内每个时间点的室外环境温度计算未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度，然后，通过第二计算模块根据未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度、用户设定的用水时间段和设定温度、以及当前水温计算空气能热水器在未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值，并根据空气能热水器在未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值获取加热能效值对应的加热时段，最后，通过加热控制模块在加热能效值对应的加热时段根据设定温度对空气能热水器进行加热控制，以降低电能损耗。该装置基于智能模糊温度判别，可以使空气能热水器在能效的时段实现提前加热，达到节能的目的。
根据该发明的一个实施例，所述加热能效值对应的加热时段在所述用水时间段之前。
根据该发明的一个实施例，所述预设周期为一周，所述每个时间点对应一个小时，所述计算模块根据以下公式计算所述未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度
根据该发明的一个实施例，在所述用水时间段之前，所述加热控制模块还判断所述空气能热水器的水温是否达到所述设定温度，如果未达到所述设定温度，所述加热控制模块则控制所述空气能热水器进行快速加热，以使所述空气能热水器的水温在所述用水时间段达到所述设定温度。[3]
空气能热水器及其节能控制方法和装置改善效果
根据《空气能热水器及其节能控制方法和装置》实施例的空气能热水器的节能控制装置，基于智能模糊温度判别，可以使空气能热水器在能效的时段实现提前加热，达到节能的目的，实现空气能热水器的节能模式，基于分时电价功能，可以使空气能热水器在电价费用的时段实现提前加热，达到经济的目的，实现空气能热水器的经济模式，同时，在用水时间段之前，还判断空气能热水器的水温是否达到设定温度，如果未达到设定温度，则控制空气能热水器进行快速加热，以使空气能热水器的水温在用水时间段达到设定温度，从而保证了用户的用水需求。
此外，该发明实施例还提出一种空气能热水器，其包括上述的空气能热水器的节能控制装置。该发明实施例的空气能热水器，通过上述的空气能热水器的节能控制装置，基于智能模糊温度判别，可以在加热能效值对应的加热时段根据设定温度进行加热，以降低电能损耗，达到节能的目的。[3]
空气能热水器及其节能控制方法和装置附图说明
图1是根据《空气能热水器及其节能控制方法和装置》一个实施例的空气能热水器的节能控制方法的流程图；
图2是根据该发明一个实施例的空气能热水器以节能模式工作的流程图；
图3是根据该发明一个实施例的空气能热水器以经济模式工作的流程图；
图4是根据该发明另一个实施例的空气能热水器的节能控制方法的流程图；
图5是根据该发明一个实施例的空气能热水器的节能控制装置的方框示意图。[3]
附图说明
空气能热水器及其节能控制方法和装置技术领域
《空气能热水器及其节能控制方法和装置》涉及热水器技术领域，特别涉及一种空气能热水器的节能控制方法、一种空气能热水器的节能控制装置和一种空气能热水器。[3]
空气能热水器及其节能控制方法和装置权利要求
1.《空气能热水器及其节能控制方法和装置》包括以下步骤：获取预设周期内每个时间点的室外环境温度，并根据所述预设周期内每个时间点的室外环境温度计算未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度；根据所述未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度、用户设定的用水时间段和设定温度、以及当前水温计算所述空气能热水器在所述未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值，并根据所述空气能热水器在所述未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值获取加热能效值对应的加热时段；在所述加热能效值对应的加热时段根据所述设定温度对所述空气能热水器进行加热控制，以降低电能损耗。
2.如权利要求1所述的空气能热水器的节能控制方法，其特征在于，所述加热能效值对应的加热时段在所述用水时间段之前。
3.如权利要求1或2所述的空气能热水器的节能控制方法，其特征在于，所述预设周期为一周，所述每个时间点对应一个小时，根据以下公式计算所述未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度：
4.如权利要求1所述的空气能热水器的节能控制方法，其特征在于，还包括：获取所述未来预设时间段内每个时间点对应的电价；根据所述未来预设时间段内每个时间点对应的电价和所述空气能热水器在所述未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值计算所述空气能热水器的加热时段，以在所述的加热时段根据所述设定温度对所述空气能热水器进行加热控制，其中，所述的加热时段在所述用水时间段之前。
5.如权利要求1所述的空气能热水器的节能控制方法，其特征在于，在所述用水时间段之前，还判断所述空气能热水器的水温是否达到所述设定温度，如果未达到所述设定温度，则控制所述空气能热水器进行快速加热，以使所述空气能热水器的水温在所述用水时间段达到所述设定温度。
6.一种空气能热水器的节能控制装置，其特征在于，包括：计算模块，用于获取预设周期内每个时间点的室外环境温度，并根据所述预设周期内每个时间点的室外环境温度计算未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度；第二计算模块，用于根据所述未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度、用户设定的用水时间段和设定温度、以及当前水温计算所述空气能热水器在所述未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值，并根据所述空气能热水器在所述未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值获取加热能效值对应的加热时段；加热控制模块，用于在所述加热能效值对应的加热时段根据所述设定温度对所述空气能热水器进行加热控制，以降低电能损耗。
7.如权利要求6所述的空气能热水器的节能控制装置，其特征在于，所述加热能效值对应的加热时段在所述用水时间段之前。
8.如权利要求6或7所述的空气能热水器的节能控制装置，其特征在于，所述预设周期为一周，所述每个时间点对应一个小时，所述计算模块根据以下公式计算所述未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度：
9.如权利要求6所述的空气能热水器的节能控制装置，其特征在于，还包括：第三计算模块，用于获取所述未来预设时间段内每个时间点对应的电价，并根据所述未来预设时间段内每个时间点对应的电价和所述空气能热水器在所述未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值计算所述空气能热水器的加热时段，以使所述加热控制模块在所述的加热时段根据所述设定温度对所述空气能热水器进行加热控制，其中，所述的加热时段在所述用水时间段之前。
10.如权利要求6所述的空气能热水器的节能控制装置，其特征在于，在所述用水时间段之前，所述加热控制模块还判断所述空气能热水器的水温是否达到所述设定温度，如果未达到所述设定温度，所述加热控制模块则控制所述空气能热水器进行快速加热，以使所述空气能热水器的水温在所述用水时间段达到所述设定温度。
11.一种空气能热水器，其特征在于，包括如权利要求6-10中任一项所述的空气能热水器的节能控制装置。[3]
空气能热水器及其节能控制方法和装置实施方式
图1是根据《空气能热水器及其节能控制方法和装置》一个实施例的空气能热水器的节能控制方法的流程图。如图1所示，该空气能热水器的节能控制方法包括以下步骤：
S1，获取预设周期内每个时间点的室外环境温度，并根据预设周期内每个时间点的室外环境温度计算未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度。
根据该发明的一个实施例，预设周期为一周，每个时间点对应一个小时，根据以下公式（1）计算未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度：
其中，Tmn为一周内每个小时对应的室外环境温度，n的取值范围为0-23，m的取值范围为0-6，且m、n为整数，T7n为未来一天内每个小时对应的室外环境温度。
也就是说，对一周内的每个时间点的空气能热水器工作的室外环境温度Tmn进行实时采样和统计，得出前一周的室外环境温度的总体变化趋势，进而预测未来一天的温度变化趋势。
具体地，检测连续7天的空气能热水器工作的室外环境温度，将一周内每个小时对应的室外环境温度记为Tmn，其中，m为天数，范围为0-6，n为不同的时间整点，范围0-23。未来一天内的每个整点的温度值都可以根据之前的7×24＝168个温度数据，通过公式
需要说明的是，如果因断电、信号干扰等原因使得某个或某些时间点的室外环境温度缺失，则可以采用其上一个时间点的室外环境温度作为该时间点的缺失室外环境温度。
S2，根据未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度、用户设定的用水时间段和设定温度、以及当前水温计算空气能热水器在未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值，并根据空气能热水器在未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值获取加热能效值对应的加热时段。
其中，未来预设时间段可以根据实际情况进行设定，例如，可以为24小时。
S3，在加热能效值对应的加热时段根据设定温度对空气能热水器进行加热控制，以降低电能损耗。
可以理解，在该发明实施例中，加热能效值对应的加热时段在用水时间段之前。
具体地，可以模拟空气能热水器运行时的实际环境，测得在不同室外环境温度下，不同起始水温加热时变频压缩机能效系数时的工作频率，以及该频率下单位时间（即每小时）内的加热输出热量。将该室外环境温度、不同加热起始水温以及加热输出量之间的对应关系以表格的形式存储在空气能热水器的MCU（Micro controller Unit，微控制单元）或存储芯片中，进而结合用户设定的用水时间段和设定温度，计算空气能热水器的加热能效值对应的加热时间段，以使空气能热水器可以在用户设定的用水时间段之前，在能效的时段实现提前加热，以降低空闲时段的热量损耗。
也就是说，空气能热水器可以根据用户设定的用水时间段和设定温度，在用户设定的用水时间之前，在能效的时段实现提前加热，以达到节能的目的，即空气能热水器以节能模式运行。
具体而言，如图2所示，用户设定用水时间段为时间点A（该时间点A为用户设定的用水时间段的开始时间），设定温度为Ts，MCU根据一周内每个时间点的室外环境温度Tmn的采样值，通过公式
根据该发明的一个实施例，上述的空气能热水器的节能控制方法还可以包括：获取未来预设时间段内每个时间点对应的电价；根据未来预设时间段内每个时间点对应的电价和空气能热水器在未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值计算空气能热水器的加热时段，以在的加热时段根据设定温度对空气能热水器进行加热控制，其中，的加热时段在用水时间段之前。
具体地，如图3所示，空气能热水器工作在经济模式时，首先需要用户输入的当地电网的一天中不同时段的电价，最终可以根据存储的不同水温和室外环境温度下的能效值和各个时间段对应的电价，计算出惠的加热开始时间和加热停止时间，以使空气能热水器在用户设定的用水时间A之前的电价费用的时段进行加热，从而达到经济的目的。需要说明的是，如图3所示，如果用户预先未输入电价信息，则可以通过设置在空气能热水器上的提示装置提示用户输入分时电价。
为保证用户的用水需求，根据该发明的一个实施例，在用水时间段之前，还可以判断空气能热水器的水温是否达到设定温度，如果未达到设定温度，则控制空气能热水器进行快速加热，以使空气能热水器的水温在用水时间段达到设定温度。
具体地，如图4所示，在空气能热水器以节能模式和经济模式运行时，由于气候经济变化等因素可能会使未来24小时预测的室外环境温度与实际温度之间的差值过大，造成空气能热水器的加热输出热量小于预测值，在用水时间A之前不能加热到设定温度Ts。因此，在用户设定的用水时间A之前的一个小时，可以根据当前水温、室外环境温度及存储的室外环境温度判断空气能热水器是否可以使水温在用水时间A之前达到设定温度Ts，如果不能达到，则控制空气能热水器进入快速加热模式，以确保用户的用水需求。
综上所述，根据该发明实施例的空气能热水器的节能控制方法，基于智能模糊温度判别，可以使空气能热水器在能效的时段实现提前加热，达到节能的目的，实现空气能热水器的节能模式，基于分时电价功能，可以使空气能热水器在电价费用的时段实现提前加热，达到经济的目的，实现空气能热水器的经济模式，同时，在用水时间段之前，还判断空气能热水器的水温是否达到设定温度，如果未达到设定温度，则控制空气能热水器进行快速加热，以使空气能热水器的水温在用水时间段达到设定温度，从而保证了用户的用水需求。
图5是根据该发明一个实施例的空气能热水器的节能控制装置的方框示意图。如图5所示，该节能控制装置包括：计算模块10、第二计算模块20和加热控制模块30。
其中，计算模块10用于获取预设周期内每个时间点的室外环境温度，并根据预设周期内每个时间点的室外环境温度计算未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度。第二计算模块20用于根据未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度、用户设定的用水时间段和设定温度、以及当前水温计算空气能热水器在未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值，并根据空气能热水器在未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值获取加热能效值对应的加热时段。加热控制模块30用于在加热能效值对应的加热时段根据设定温度对空气能热水器进行加热控制，以降低电能损耗。
可以理解，在该发明实施例中，加热能效值对应的加热时段在用水时间段之前。
根据该发明的一个实施例，预设周期可以为一周，每个时间点对应一个小时，计算模块根据以下公式（1）计算未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度：
其中，Tmn为一周内每个小时对应的室外环境温度，n的取值范围为0-23，m的取值范围为0-6，且m、n为整数，T7n为未来一天内每个小时对应的室外环境温度。
也就是说，计算模块10对一周内的每个时间点的空气能热水器工作的室外环境温度Tmn进行实时采样和统计，得出前一周的室外环境温度的总体变化趋势，进而预测未来一天的温度变化趋势。
具体地，计算模块10检测连续7天空气能热水器工作的的室外环境温度，将一周内每个小时对应的室外环境温度记为Tmn，其中，m为天数，范围为0-6，n为不同的时间整点，范围0-23。未来一天内的每个整点的温度值都将根据之前的7×24＝168个温度数据，通过公式
需要说明的是，如果因断电、信号干扰等原因使得某个或某些时间点的室外环境温度缺失，则可以采用其上一个时间点的室外环境温度作为该时间点的缺失室外环境温度。
第二计算模块20根据计算模块10计算的未来预设时间段内每个时间点的室外环境温度、不同起始水温加热的能效系数和单位小时内的加热输出热量，结合用户设定的用水时间段和设定温度，计算空气能热水器的加热能效值对应的加热时段，以使加热控制模块30可以在用户设定的用水时间之前，在加热能效的时段控制空气能热水器实现提前加热，以降低空闲时段的电能损耗。
也就是说，空气能热水器可以根据用户设定的用水时间和设定温度，在用户设定的用水时间之前，在能效的时段实现提前加热，以达到节能的目的，即空气能热水器以节能模式运行。具体而言，如图2所示，用户设定用水时间设定为时间A（该时间点A为用户设定的用水时间段的开始时间），将设定温度为Ts，计算模块10根据一周内每个时间点的室外环境温度Tmn的采样值，通过公式
根据该发明的一个实施例，上述的空气能热水器的节能控制装置还可以包括：第三计算模块。
第三计算模块用于获取未来预设时间段内每个时间点对应的电价，并根据未来预设时间段内每个时间点对应的电价和空气能热水器在未来预设时间段内每个时间点对应的加热能效值计算空气能热水器的加热时段，以使加热控制模块30在的加热时段根据设定温度对空气能热水器进行加热控制，其中，的加热时段在用水时间段之前。
具体地，如图3所示在空气能热水器工作在经济模式时，第三计算模块根据用户输入的当地电网的一天中不同时段的电价，和存储的不同水温和室外环境温度下的能效值和各个时间段对应的电价，计算出惠的加热开始时间和加热停止时间，以使加热控制模块30控制空气能热水器在用户设定的用水时间A之前的电价费用的时段进行加热，从而达到经济的目的。
需要说明的是，如图3所示，如果用户预先未输入电价信息，则可以通过设置在空气能热水器上的提示装置提示用户输入分时电价。
为保证用户的用水需求，根据该发明的一个实施例，在用水时间段之前，加热控制模块30还可以用于判断空气能热水器的水温是否达到设定温度，如果未达到设定温度，加热控制模块则控制空气能热水器进行快速加热，以使空气能热水器的水温在用水时间段达到设定温度。
具体地，如图4所示，在空气能热水器以节能模式和经济模式运行时，为由于气候经济变化等因素可能会使未来24小时预测的室外环境温度与实际温度之间的差值过大，造成空气能热水器的加热输出热量小于预测值，在用水时间A之前不能加热到设定温度Ts。因此在用户设定的用水时间A之前的一个小时，加热控制模块30可以根据当前水温、室外环境温度及存储的室外环境温度判断空气能热水器的水温是否可以在用水时间A之前达到设定温度Ts，如果不能达到，加热控制模块30则控制空气能热水器进入快速加热模式，以确保用户的用水需求。[3]
空气能热水器及其节能控制方法和装置荣誉表彰
2020年7月17日，《空气能热水器及其节能控制方法和装置》获得安徽省第七届奖金奖。[2]
参考资料
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