《空氣能熱水器及其節能控制方法和裝置》是合肥美的暖通設備有限公司於2016年7月20日申請的發明專利，該專利申請號為2016105743993，公布號為CN106196621A，專利公布日為2016年12月7日，發明人是余根、衛鵬雲、謝永寶、曾智力。
《空氣能熱水器及其節能控制方法和裝置》包括以下步驟：根據第一預設周期內每個時間點的室外環境溫度計算未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度；根據未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度、用戶設定的用水時間段和設定溫度、以及當前水溫計算空氣能熱水器在未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值，並根據空氣能熱水器在未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值獲取最佳加熱能效值對應的加熱時段；在最佳加熱能效值對應的加熱時段根據設定溫度對空氣能熱水器進行加熱控制，以降低電能損耗。該方法基於智慧型模糊溫度判別，可以使空氣能熱水器在能效最高的時段實現提前加熱，達到節能的目的。
2020年7月17日，《空氣能熱水器及其節能控制方法和裝置》獲得安徽省第七屆專利獎金獎。
（概述圖為《空氣能熱水器及其節能控制方法和裝置》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：空氣能熱水器及其節能控制方法和裝置
- 公布號：CN106196621A
- 公布日：2016年12月7日
- 申請號：2016105743993
- 申請日：2016年7月20日
- 申請人：合肥美的暖通設備有限公司
- 地址：安徽省合肥市高新區柏堰科技園創新大道88號
- 發明人：余根、衛鵬雲、謝永寶、曾智力
- 代理機構：北京清亦華智慧財產權代理事務所
- 代理人：張大威
- Int.Cl.：F24H9/20(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2016年7月，市場上的空氣能熱水器的加熱方式主要有：預約定時加熱、即時加熱以及即用即熱等幾種方式。這些加熱方式主要是基於水溫與設定溫度的差值來判斷是否需要加熱，只要達到設定的差值空氣能熱水器即開始加熱，而不考慮當前環境溫度和實時電價。因此，常常會出現空氣能熱水器在實時工作能效低以及電價高的時段加熱的現象，不利於節能降耗。
發明內容
專利目的
《空氣能熱水器及其節能控制方法和裝置》旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，該發明的第一個目的在於提出一種空氣能熱水器的節能控制方法，該方法基於智慧型模糊溫度判別，可以使空氣能熱水器在能效最高的時段實現提前加熱，達到節能的目的。
該發明的第二個目的在於提出一種空氣能熱水器的節能控制裝置。
該發明的第三個目的在於提出一種空氣能熱水器。
技術方案
《空氣能熱水器及其節能控制方法和裝置》第一方面實施例提出了一種空氣能熱水器的節能控制方法，包括以下步驟：獲取第一預設周期內每個時間點的室外環境溫度，並根據所述第一預設周期內每個時間點的室外環境溫度計算未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度；根據所述未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度、用戶設定的用水時間段和設定溫度、以及當前水溫計算所述空氣能熱水器在所述未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值，並根據所述空氣能熱水器在所述未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值獲取最佳加熱能效值對應的加熱時段；在所述最佳加熱能效值對應的加熱時段根據所述設定溫度對所述空氣能熱水器進行加熱控制，以降低電能損耗。
根據該發明實施例的空氣能熱水器的節能控制方法，首先，獲取第一預設周期內每個時間點的室外環境溫度，並根據第一預設周期內每個時間點的室外環境溫度計算未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度，然後，根據未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度、用戶設定的用水時間段和設定溫度、以及當前水溫計算空氣能熱水器在未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值，並根據空氣能熱水器在未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值獲取最佳加熱能效值對應的加熱時段，最後，在最佳加熱能效值對應的加熱時段根據設定溫度對空氣能熱水器進行加熱控制，以降低電能損耗。該方法基於智慧型模糊溫度判別，可以使空氣能熱水器在能效最高的時段實現提前加熱，達到節能的目的。
根據該發明的一個實施例，所述最佳加熱能效值對應的加熱時段在所述用水時間段之前。
根據該發明的一個實施例，所述第一預設周期為一周，所述每個時間點對應一個小時，根據以下公式計算所述未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度：
，其中，Tmn為一周內每個小時對應的室外環境溫度，n的取值範圍為0-23，m的取值範圍為0-6，且m、n為整數，T7n為未來一天內每個小時對應的室外環境溫度。 根據該發明的一個實施例，上述的空氣能熱水器的節能控制方法，還包括：獲取所述未來預設時間段內每個時間點對應的電價；根據所述未來預設時間段內每個時間點對應的電價和所述空氣能熱水器在所述未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值計算所述空氣能熱水器最經濟的加熱時段，以在所述最經濟的加熱時段根據所述設定溫度對所述空氣能熱水器進行加熱控制，其中，所述最經濟的加熱時段在所述用水時間段之前。 根據該發明的一個實施例，在所述用水時間段之前，還判斷所述空氣能熱水器的水溫是否達到所述設定溫度，如果未達到所述設定溫度，則控制所述空氣能熱水器進行快速加熱，以使所述空氣能熱水器的水溫在所述用水時間段達到所述設定溫度。
為達到上述目的，該發明第二方面實施例提出了一種空氣能熱水器的節能控制裝置，包括：第一計算模組，用於獲取第一預設周期內每個時間點的室外環境溫度，並根據所述第一預設周期內每個時間點的室外環境溫度計算未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度；第二計算模組，用於根據所述未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度、用戶設定的用水時間段和設定溫度、以及當前水溫計算所述空氣能熱水器在所述未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值，並根據所述空氣能熱水器在所述未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值獲取最佳加熱能效值對應的加熱時段；加熱控制模組，用於在所述最佳加熱能效值對應的加熱時段根據所述設定溫度對所述空氣能熱水器進行加熱控制，以降低電能損耗。
根據該發明實施例的空氣能熱水器的節能控制裝置，首先，通過第一計算模組獲取第一預設周期內每個時間點的室外環境溫度，並根據第一預設周期內每個時間點的室外環境溫度計算未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度，然後，通過第二計算模組根據未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度、用戶設定的用水時間段和設定溫度、以及當前水溫計算空氣能熱水器在未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值，並根據空氣能熱水器在未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值獲取最佳加熱能效值對應的加熱時段，最後，通過加熱控制模組在最佳加熱能效值對應的加熱時段根據設定溫度對空氣能熱水器進行加熱控制，以降低電能損耗。該裝置基於智慧型模糊溫度判別，可以使空氣能熱水器在能效最高的時段實現提前加熱，達到節能的目的。
根據該發明的一個實施例，所述最佳加熱能效值對應的加熱時段在所述用水時間段之前。
根據該發明的一個實施例，所述第一預設周期為一周，所述每個時間點對應一個小時，所述第一計算模組根據以下公式計算所述未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度，其中，Tmn為一周內每個小時對應的室外環境溫度，n的取值範圍為0-23，m的取值範圍為0-6，且m、n為整數，T7n為未來一天內每個小時對應的室外環境溫度。 根據該發明的一個實施例，上述的空氣能熱水器的節能控制裝置，還包括：第三計算模組，用於獲取所述未來預設時間段內每個時間點對應的電價，並根據所述未來預設時間段內每個時間點對應的電價和所述空氣能熱水器在所述未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值計算所述空氣能熱水器最經濟的加熱時段，以使所述加熱控制模組在所述最經濟的加熱時段根據所述設定溫度對所述空氣能熱水器進行加熱控制，其中，所述最經濟的加熱時段在所述用水時間段之前。
根據該發明的一個實施例，在所述用水時間段之前，所述加熱控制模組還判斷所述空氣能熱水器的水溫是否達到所述設定溫度，如果未達到所述設定溫度，所述加熱控制模組則控制所述空氣能熱水器進行快速加熱，以使所述空氣能熱水器的水溫在所述用水時間段達到所述設定溫度。
改善效果
根據《空氣能熱水器及其節能控制方法和裝置》實施例的空氣能熱水器的節能控制裝置，基於智慧型模糊溫度判別，可以使空氣能熱水器在能效最高的時段實現提前加熱，達到節能的目的，實現空氣能熱水器的節能模式，基於分時電價功能，可以使空氣能熱水器在電價費用最低的時段實現提前加熱，達到經濟的目的，實現空氣能熱水器的經濟模式，同時，在用水時間段之前，還判斷空氣能熱水器的水溫是否達到設定溫度，如果未達到設定溫度，則控制空氣能熱水器進行快速加熱，以使空氣能熱水器的水溫在用水時間段達到設定溫度，從而保證了用戶的用水需求。
此外，該發明實施例還提出一種空氣能熱水器，其包括上述的空氣能熱水器的節能控制裝置。該發明實施例的空氣能熱水器，通過上述的空氣能熱水器的節能控制裝置，基於智慧型模糊溫度判別，可以在最佳加熱能效值對應的加熱時段根據設定溫度進行加熱，以降低電能損耗，達到節能的目的。
附圖說明
圖1是根據《空氣能熱水器及其節能控制方法和裝置》一個實施例的空氣能熱水器的節能控制方法的流程圖；
圖2是根據該發明一個實施例的空氣能熱水器以節能模式工作的流程圖；
圖3是根據該發明一個實施例的空氣能熱水器以經濟模式工作的流程圖；
圖4是根據該發明另一個實施例的空氣能熱水器的節能控制方法的流程圖；
圖5是根據該發明一個實施例的空氣能熱水器的節能控制裝置的方框示意圖。
技術領域
《空氣能熱水器及其節能控制方法和裝置》涉及熱水器技術領域，特別涉及一種空氣能熱水器的節能控制方法、一種空氣能熱水器的節能控制裝置和一種空氣能熱水器。
權利要求
1.《空氣能熱水器及其節能控制方法和裝置》包括以下步驟：獲取第一預設周期內每個時間點的室外環境溫度，並根據所述第一預設周期內每個時間點的室外環境溫度計算未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度；根據所述未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度、用戶設定的用水時間段和設定溫度、以及當前水溫計算所述空氣能熱水器在所述未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值，並根據所述空氣能熱水器在所述未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值獲取最佳加熱能效值對應的加熱時段；在所述最佳加熱能效值對應的加熱時段根據所述設定溫度對所述空氣能熱水器進行加熱控制，以降低電能損耗。
2.如權利要求1所述的空氣能熱水器的節能控制方法，其特徵在於，所述最佳加熱能效值對應的加熱時段在所述用水時間段之前。
3.如權利要求1或2所述的空氣能熱水器的節能控制方法，其特徵在於，所述第一預設周期為一周，所述每個時間點對應一個小時，根據以下公式計算所述未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度：其中，Tmn為一周內每個小時對應的室外環境溫度，n的取值範圍為0-23，m的取值範圍為0-6，且m、n為整數，T7n為未來一天內每個小時對應的室外環境溫度。
4.如權利要求1所述的空氣能熱水器的節能控制方法，其特徵在於，還包括：獲取所述未來預設時間段內每個時間點對應的電價；根據所述未來預設時間段內每個時間點對應的電價和所述空氣能熱水器在所述未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值計算所述空氣能熱水器最經濟的加熱時段，以在所述最經濟的加熱時段根據所述設定溫度對所述空氣能熱水器進行加熱控制，其中，所述最經濟的加熱時段在所述用水時間段之前。
5.如權利要求1所述的空氣能熱水器的節能控制方法，其特徵在於，在所述用水時間段之前，還判斷所述空氣能熱水器的水溫是否達到所述設定溫度，如果未達到所述設定溫度，則控制所述空氣能熱水器進行快速加熱，以使所述空氣能熱水器的水溫在所述用水時間段達到所述設定溫度。
6.一種空氣能熱水器的節能控制裝置，其特徵在於，包括：第一計算模組，用於獲取第一預設周期內每個時間點的室外環境溫度，並根據所述第一預設周期內每個時間點的室外環境溫度計算未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度；第二計算模組，用於根據所述未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度、用戶設定的用水時間段和設定溫度、以及當前水溫計算所述空氣能熱水器在所述未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值，並根據所述空氣能熱水器在所述未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值獲取最佳加熱能效值對應的加熱時段；加熱控制模組，用於在所述最佳加熱能效值對應的加熱時段根據所述設定溫度對所述空氣能熱水器進行加熱控制，以降低電能損耗。
7.如權利要求6所述的空氣能熱水器的節能控制裝置，其特徵在於，所述最佳加熱能效值對應的加熱時段在所述用水時間段之前。
8.如權利要求6或7所述的空氣能熱水器的節能控制裝置，其特徵在於，所述第一預設周期為一周，所述每個時間點對應一個小時，所述第一計算模組根據以下公式計算所述未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度：其中，Tmn為一周內每個小時對應的室外環境溫度，n的取值範圍為0-23，m的取值範圍為0-6，且m、n為整數，T7n為未來一天內每個小時對應的室外環境溫度。
9.如權利要求6所述的空氣能熱水器的節能控制裝置，其特徵在於，還包括：第三計算模組，用於獲取所述未來預設時間段內每個時間點對應的電價，並根據所述未來預設時間段內每個時間點對應的電價和所述空氣能熱水器在所述未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值計算所述空氣能熱水器最經濟的加熱時段，以使所述加熱控制模組在所述最經濟的加熱時段根據所述設定溫度對所述空氣能熱水器進行加熱控制，其中，所述最經濟的加熱時段在所述用水時間段之前。
10.如權利要求6所述的空氣能熱水器的節能控制裝置，其特徵在於，在所述用水時間段之前，所述加熱控制模組還判斷所述空氣能熱水器的水溫是否達到所述設定溫度，如果未達到所述設定溫度，所述加熱控制模組則控制所述空氣能熱水器進行快速加熱，以使所述空氣能熱水器的水溫在所述用水時間段達到所述設定溫度。
11.一種空氣能熱水器，其特徵在於，包括如權利要求6-10中任一項所述的空氣能熱水器的節能控制裝置。
實施方式
圖1是根據《空氣能熱水器及其節能控制方法和裝置》一個實施例的空氣能熱水器的節能控制方法的流程圖。如圖1所示，該空氣能熱水器的節能控制方法包括以下步驟：
S1，獲取第一預設周期內每個時間點的室外環境溫度，並根據第一預設周期內每個時間點的室外環境溫度計算未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度。
根據該發明的一個實施例，第一預設周期為一周，每個時間點對應一個小時，根據以下公式（1）計算未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度：
其中，Tmn為一周內每個小時對應的室外環境溫度，n的取值範圍為0-23，m的取值範圍為0-6，且m、n為整數，T7n為未來一天內每個小時對應的室外環境溫度。
也就是說，對一周內的每個時間點的空氣能熱水器工作的室外環境溫度Tmn進行實時採樣和統計，得出前一周的室外環境溫度的總體變化趨勢，進而預測未來一天的溫度變化趨勢。
具體地，檢測連續7天的空氣能熱水器工作的室外環境溫度，將一周內每個小時對應的室外環境溫度記為Tmn，其中，m為天數，範圍為0-6，n為不同的時間整點，範圍0-23。未來一天內的每個整點的溫度值都可以根據之前的7×24＝168個溫度數據，通過公式計算得出，其中，T7n為未來一天內每個小時對應的室外環境溫度。
需要說明的是，如果因斷電、信號干擾等原因使得某個或某些時間點的室外環境溫度缺失，則可以採用其上一個時間點的室外環境溫度作為該時間點的缺失室外環境溫度。
S2，根據未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度、用戶設定的用水時間段和設定溫度、以及當前水溫計算空氣能熱水器在未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值，並根據空氣能熱水器在未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值獲取最佳加熱能效值對應的加熱時段。
其中，未來預設時間段可以根據實際情況進行設定，例如，可以為24小時。
S3，在最佳加熱能效值對應的加熱時段根據設定溫度對空氣能熱水器進行加熱控制，以降低電能損耗。
可以理解，在該發明實施例中，最佳加熱能效值對應的加熱時段在用水時間段之前。
具體地，可以模擬空氣能熱水器運行時的實際環境，測得在不同室外環境溫度下，不同起始水溫加熱時變頻壓縮機能效係數最高時的工作頻率，以及該頻率下單位時間（即每小時）內的加熱輸出熱量。將該室外環境溫度、不同加熱起始水溫以及加熱輸出量之間的對應關係以表格的形式存儲在空氣能熱水器的MCU（Micro controller Unit，微控制單元）或存儲晶片中，進而結合用戶設定的用水時間段和設定溫度，計算空氣能熱水器的最佳加熱能效值對應的加熱時間段，以使空氣能熱水器可以在用戶設定的用水時間段之前，在能效最高的時段實現提前加熱，以降低空閒時段的熱量損耗。
也就是說，空氣能熱水器可以根據用戶設定的用水時間段和設定溫度，在用戶設定的用水時間之前，在能效最高的時段實現提前加熱，以達到節能的目的，即空氣能熱水器以節能模式運行。
具體而言，如圖2所示，用戶設定用水時間段為時間點A（該時間點A為用戶設定的用水時間段的開始時間），設定溫度為Ts，MCU根據一周內每個時間點的室外環境溫度Tmn的採樣值，通過公式計算出未來24小時的室外環境溫度值（步驟S101）。然後，根據計算的未來24小時內每個時間點的室外環境溫度、用戶設定的用水時間A和設定溫度Ts、以及當前水溫計算空氣能熱水器在未來24小時內每個時間點對應的加熱能效值（步驟S102）。實時檢測每個時間點的室外環境溫度，以更新未來24小時的室外環境溫度值（步驟S103）。MCU根據當前水箱的水溫T與設定溫度Ts之間的差值以及水箱容積V計算出加熱到設定溫度需要的最低加熱能效值QXmin＝|T-Ts|×CVρ，其中，ρ為水的密度，C為水的比熱容，水箱容積V可以通過線控制器輸入至MCU（步驟S104）。結合用戶設定的用水時間A前的12個小時內的每個時間點的室外環境溫度值，可以通過查表從存儲數據中獲得每個時間點空氣能熱水器的加熱能效值QSn，其中，下一時間點空氣能熱水器的加熱能效值QSn+1對應的水箱初始溫度可以根據上一時間點的水箱初始溫度Tn和熱量能能效值QSn計算得出，即：Tn+1＝（QSn/CVρ）+Tn，（步驟S105）。將上述計算出的連續若干小時的加熱能效值進行累加，根據累加的加熱能效值和最低需求熱量QXmin，計算出最佳加熱能效值，並獲取最佳加熱能效值對應的加熱開始時間B和加熱停止時間C，並在B時刻控制空氣能熱水器進行加熱，在時間A之前將水箱溫度加熱至設定溫度Ts（步驟S106-S107）。由此，該方法可以控制空氣能熱水器在能效最高的時段實現提前加熱，達到節能的目的。
根據該發明的一個實施例，上述的空氣能熱水器的節能控制方法還可以包括：獲取未來預設時間段內每個時間點對應的電價；根據未來預設時間段內每個時間點對應的電價和空氣能熱水器在未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值計算空氣能熱水器最經濟的加熱時段，以在最經濟的加熱時段根據設定溫度對空氣能熱水器進行加熱控制，其中，最經濟的加熱時段在用水時間段之前。
具體地，如圖3所示，空氣能熱水器工作在經濟模式時，首先需要用戶輸入的當地電網的一天中不同時段的電價，最終可以根據存儲的不同水溫和室外環境溫度下的能效值和各個時間段對應的電價，計算出最優惠的加熱開始時間和加熱停止時間，以使空氣能熱水器在用戶設定的用水時間A之前的電價費用最低的時段進行加熱，從而達到經濟的目的。需要說明的是，如圖3所示，如果用戶預先未輸入電價信息，則可以通過設定在空氣能熱水器上的提示裝置提示用戶輸入分時電價。
為保證用戶的用水需求，根據該發明的一個實施例，在用水時間段之前，還可以判斷空氣能熱水器的水溫是否達到設定溫度，如果未達到設定溫度，則控制空氣能熱水器進行快速加熱，以使空氣能熱水器的水溫在用水時間段達到設定溫度。
具體地，如圖4所示，在空氣能熱水器以節能模式和經濟模式運行時，由於氣候經濟變化等因素可能會使未來24小時預測的室外環境溫度與實際溫度之間的差值過大，造成空氣能熱水器的加熱輸出熱量小於預測值，在用水時間A之前不能加熱到設定溫度Ts。因此，在用戶設定的用水時間A之前的一個小時，可以根據當前水溫、室外環境溫度及存儲的室外環境溫度判斷空氣能熱水器是否可以使水溫在用水時間A之前達到設定溫度Ts，如果不能達到，則控制空氣能熱水器進入快速加熱模式，以確保用戶的用水需求。
綜上所述，根據該發明實施例的空氣能熱水器的節能控制方法，基於智慧型模糊溫度判別，可以使空氣能熱水器在能效最高的時段實現提前加熱，達到節能的目的，實現空氣能熱水器的節能模式，基於分時電價功能，可以使空氣能熱水器在電價費用最低的時段實現提前加熱，達到經濟的目的，實現空氣能熱水器的經濟模式，同時，在用水時間段之前，還判斷空氣能熱水器的水溫是否達到設定溫度，如果未達到設定溫度，則控制空氣能熱水器進行快速加熱，以使空氣能熱水器的水溫在用水時間段達到設定溫度，從而保證了用戶的用水需求。
圖5是根據該發明一個實施例的空氣能熱水器的節能控制裝置的方框示意圖。如圖5所示，該節能控制裝置包括：第一計算模組10、第二計算模組20和加熱控制模組30。
其中，第一計算模組10用於獲取第一預設周期內每個時間點的室外環境溫度，並根據第一預設周期內每個時間點的室外環境溫度計算未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度。第二計算模組20用於根據未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度、用戶設定的用水時間段和設定溫度、以及當前水溫計算空氣能熱水器在未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值，並根據空氣能熱水器在未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值獲取最佳加熱能效值對應的加熱時段。加熱控制模組30用於在最佳加熱能效值對應的加熱時段根據設定溫度對空氣能熱水器進行加熱控制，以降低電能損耗。
可以理解，在該發明實施例中，最佳加熱能效值對應的加熱時段在用水時間段之前。
根據該發明的一個實施例，第一預設周期可以為一周，每個時間點對應一個小時，第一計算模組根據以下公式（1）計算未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度：
其中，Tmn為一周內每個小時對應的室外環境溫度，n的取值範圍為0-23，m的取值範圍為0-6，且m、n為整數，T7n為未來一天內每個小時對應的室外環境溫度。
也就是說，第一計算模組10對一周內的每個時間點的空氣能熱水器工作的室外環境溫度Tmn進行實時採樣和統計，得出前一周的室外環境溫度的總體變化趨勢，進而預測未來一天的溫度變化趨勢。
具體地，第一計算模組10檢測連續7天空氣能熱水器工作的的室外環境溫度，將一周內每個小時對應的室外環境溫度記為Tmn，其中，m為天數，範圍為0-6，n為不同的時間整點，範圍0-23。未來一天內的每個整點的溫度值都將根據之前的7×24＝168個溫度數據，通過公式計算得出，其中，T7n為未來一天內每個小時對應的室外環境溫度。
需要說明的是，如果因斷電、信號干擾等原因使得某個或某些時間點的室外環境溫度缺失，則可以採用其上一個時間點的室外環境溫度作為該時間點的缺失室外環境溫度。
第二計算模組20根據第一計算模組10計算的未來預設時間段內每個時間點的室外環境溫度、不同起始水溫加熱的能效係數和單位小時內的加熱輸出熱量，結合用戶設定的用水時間段和設定溫度，計算空氣能熱水器的最佳加熱能效值對應的加熱時段，以使加熱控制模組30可以在用戶設定的用水時間之前，在加熱能效最高的時段控制空氣能熱水器實現提前加熱，以降低空閒時段的電能損耗。
也就是說，空氣能熱水器可以根據用戶設定的用水時間和設定溫度，在用戶設定的用水時間之前，在能效最高的時段實現提前加熱，以達到節能的目的，即空氣能熱水器以節能模式運行。具體而言，如圖2所示，用戶設定用水時間設定為時間A（該時間點A為用戶設定的用水時間段的開始時間），將設定溫度為Ts，第一計算模組10根據一周內每個時間點的室外環境溫度Tmn的採樣值，通過公式計算出未來24小時的室外環境溫度值（步驟S101）。然後，第二計算模組20根據計算的未來24小時內每個時間點的室外環境溫度、用戶設定的用水時間A和設定溫度Ts、以及當前水溫計算空氣能熱水器在未來24小時內每個時間點對應的加熱能效值（步驟S102）。實時檢測每個時間點的室外環境溫度，以更新未來24小時的室外環境溫度值，其中，可以但不限於通過溫度感測器檢測室外環境溫度（步驟S103）。MCU根據當前水箱的水溫T與設定溫度Ts之間的差值以及水箱容積V計算出加熱到設定溫度需要的最低加熱能效值QXmin＝|T-Ts|×CVρ，其中，ρ為水的密度，C為水的比熱容，水箱容積V可以通過線控制器輸入至MCU（步驟S104）。第二計算模組20結合用戶設定的用水時間A之前12小時內的每個時間點對應的的室外環境溫度值，通過查表，從存儲數據中獲得每個時間點空氣能熱水器的加熱能效值QSn，其中，下一時間點空氣能熱水器的加熱能效值QSn+1對應的水箱初始溫度可以根據上一時間點的水箱初始溫度Tn和熱量能能效值QSn計算得出，即：Tn+1＝（QSn/CVρ）+Tn，（步驟S105）。將上述計算出的連續若干小時的加熱能效值進行累加，根據累加的加熱能效值和最低需求熱量QXmin，第二計算模組20計算出最佳加熱能效值，並獲取最佳加熱能效值對應的加熱開始時間B和加熱停止時間C，並在B時刻加熱控制模組30對空氣能熱水器進行加熱控制，在時間A之前將水箱溫度加熱至設定溫度Ts（步驟S106-S107）。由此，該裝置可以控制空氣能熱水器在能效最高的時段實現提前加熱，達到節能的目的。
根據該發明的一個實施例，上述的空氣能熱水器的節能控制裝置還可以包括：第三計算模組。
第三計算模組用於獲取未來預設時間段內每個時間點對應的電價，並根據未來預設時間段內每個時間點對應的電價和空氣能熱水器在未來預設時間段內每個時間點對應的加熱能效值計算空氣能熱水器最經濟的加熱時段，以使加熱控制模組30在最經濟的加熱時段根據設定溫度對空氣能熱水器進行加熱控制，其中，最經濟的加熱時段在用水時間段之前。
具體地，如圖3所示在空氣能熱水器工作在經濟模式時，第三計算模組根據用戶輸入的當地電網的一天中不同時段的電價，和存儲的不同水溫和室外環境溫度下的能效值和各個時間段對應的電價，計算出最優惠的加熱開始時間和加熱停止時間，以使加熱控制模組30控制空氣能熱水器在用戶設定的用水時間A之前的電價費用最低的時段進行加熱，從而達到經濟的目的。
需要說明的是，如圖3所示，如果用戶預先未輸入電價信息，則可以通過設定在空氣能熱水器上的提示裝置提示用戶輸入分時電價。
為保證用戶的用水需求，根據該發明的一個實施例，在用水時間段之前，加熱控制模組30還可以用於判斷空氣能熱水器的水溫是否達到設定溫度，如果未達到設定溫度，加熱控制模組則控制空氣能熱水器進行快速加熱，以使空氣能熱水器的水溫在用水時間段達到設定溫度。
具體地，如圖4所示，在空氣能熱水器以節能模式和經濟模式運行時，為由於氣候經濟變化等因素可能會使未來24小時預測的室外環境溫度與實際溫度之間的差值過大，造成空氣能熱水器的加熱輸出熱量小於預測值，在用水時間A之前不能加熱到設定溫度Ts。因此在用戶設定的用水時間A之前的一個小時，加熱控制模組30可以根據當前水溫、室外環境溫度及存儲的室外環境溫度判斷空氣能熱水器的水溫是否可以在用水時間A之前達到設定溫度Ts，如果不能達到，加熱控制模組30則控制空氣能熱水器進入快速加熱模式，以確保用戶的用水需求。
榮譽表彰
2020年7月17日，《空氣能熱水器及其節能控制方法和裝置》獲得安徽省第七屆專利獎金獎。
