本發(fā)明涉及加熱制冷聯(lián)合系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種空氣源熱泵熱水器的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、空氣源熱泵熱水器是一種高效節(jié)能的熱水設(shè)備，它通過電力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)工作，從周圍空氣中吸收熱量，并將這些熱量轉(zhuǎn)移到水中以加熱水。與傳統(tǒng)的電熱水器或燃?xì)鉄崴飨啾?，空氣源熱泵熱水器能夠在消耗較少能量的情況下提供等量甚至更多的熱水，其能效比(cop)通?？梢赃_(dá)到3.0以上，意味著每消耗1千瓦時(shí)電能可以獲得超過3千瓦時(shí)的熱量。這種熱水器不僅環(huán)保，減少溫室氣體排放，而且運(yùn)行成本更低，適合家庭和商業(yè)用途。

2、現(xiàn)有的空氣源熱泵熱水器在長(zhǎng)時(shí)間使用后，其性能和效率往往會(huì)受到一些因素的影響，尤其是蒸發(fā)器上積聚的灰塵以及冷凝器內(nèi)部形成的水垢。隨著時(shí)間的推移，空氣中懸浮的塵埃顆粒會(huì)逐漸沉積在蒸發(fā)器的表面，形成一層阻礙熱量交換的覆蓋物。這層灰塵減少了蒸發(fā)器與周圍空氣之間的接觸面積，降低了從空氣中吸收熱量的效率，進(jìn)而使得設(shè)備需要消耗更多的電能來達(dá)到相同的加熱效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種空氣源熱泵熱水器的系統(tǒng)及方法，旨在可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行過程中的灰塵和結(jié)垢情況從而及時(shí)干預(yù)處理，提高能量利用效率。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種空氣源熱泵熱水器的系統(tǒng)，包括能耗監(jiān)測(cè)模塊、灰塵檢測(cè)模塊、結(jié)垢檢測(cè)模塊、報(bào)警模塊、自動(dòng)清潔指令生成模塊；

3、所述能耗監(jiān)測(cè)模塊，用于檢測(cè)到空氣源熱泵熱水器的能耗超過預(yù)設(shè)值時(shí)，啟動(dòng)灰塵檢測(cè)模塊和結(jié)垢檢測(cè)模塊對(duì)蒸發(fā)器和冷凝器的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)；

4、所述灰塵檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)蒸發(fā)器上附著的灰塵的遮擋程度；

5、所述結(jié)垢檢測(cè)模塊，用于測(cè)量流體通過冷凝器前后的壓力變化以得到結(jié)垢程度；

6、所述報(bào)警模塊，用于將所述結(jié)垢程度和覆蓋程度送到中央處理單元進(jìn)行分析比較，以判斷是否超出預(yù)設(shè)閾值，當(dāng)灰塵或結(jié)垢程度超過設(shè)定閾值時(shí)發(fā)出警報(bào)信號(hào)；

7、所述自動(dòng)清潔指令生成模塊，用于當(dāng)灰塵或結(jié)垢程度超過設(shè)定閾值時(shí)，自動(dòng)生成清潔指令并提示用戶執(zhí)行相應(yīng)維護(hù)操作。

8、其中，所述空氣源熱泵熱水器的系統(tǒng)還包括維護(hù)時(shí)間預(yù)測(cè)模塊，所述維護(hù)時(shí)間預(yù)測(cè)模塊用于根據(jù)能耗數(shù)據(jù)、灰塵程度和結(jié)垢程度的歷史記錄，預(yù)測(cè)未來的高能耗期，并提前通知用戶進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。

9、其中，所述能耗監(jiān)測(cè)模塊包括數(shù)據(jù)獲取單元、閾值設(shè)置單元和驅(qū)動(dòng)單元；

10、所述數(shù)據(jù)獲取單元，用于通過電能表持續(xù)獲取空氣源熱泵熱水器的能耗數(shù)據(jù)；

11、所述閾值設(shè)置單元，用于設(shè)置各種工況下的安全能耗閾值曲線；

12、所述驅(qū)動(dòng)單元，用于一旦能耗監(jiān)測(cè)模塊檢測(cè)到當(dāng)前的能耗數(shù)據(jù)超過了安全能耗閾值曲線則發(fā)出指令給灰塵檢測(cè)模塊和結(jié)垢檢測(cè)模塊。

13、其中，所述灰塵檢測(cè)模塊包括光學(xué)數(shù)據(jù)采集單元、特征提取單元和灰塵比例計(jì)算單元；

14、所述光學(xué)數(shù)據(jù)采集單元，用于采用光學(xué)傳感器每隔預(yù)設(shè)的周期對(duì)蒸發(fā)器表面進(jìn)行掃描，得到光學(xué)數(shù)據(jù)；

15、所述特征提取單元，用于基于光學(xué)數(shù)據(jù)收集關(guān)于蒸發(fā)器表面反射光強(qiáng)度、透光率數(shù)據(jù)；

16、所述灰塵比例計(jì)算單元，用于基于所收集的表面反射光強(qiáng)度、透光率數(shù)據(jù)計(jì)算出蒸發(fā)器表面被灰塵覆蓋的比例。

17、其中，所述灰塵比例計(jì)算單元包括基準(zhǔn)獲取子單元、光特征數(shù)據(jù)計(jì)算子單元、灰塵面積計(jì)算子單元、覆蓋率計(jì)算子單元；

18、所述基準(zhǔn)獲取子單元，用于在蒸發(fā)器處于干凈狀態(tài)時(shí)，記錄下傳感器的初始讀數(shù)作為基準(zhǔn)值；

19、所述光特征數(shù)據(jù)計(jì)算子單元，用于根據(jù)傳感器類型提取反射光強(qiáng)度和透光率數(shù)據(jù)；

20、所述灰塵面積計(jì)算子單元，用于反射光強(qiáng)度和透光率數(shù)據(jù)和樣本數(shù)據(jù)匹配計(jì)算灰塵覆蓋面積；

21、所述覆蓋率計(jì)算子單元，用于基于灰塵覆蓋面積，結(jié)合蒸發(fā)器總面積，計(jì)算出實(shí)際的灰塵覆蓋比例。

22、其中，所述灰塵面積計(jì)算子單元包括樣本數(shù)據(jù)庫(kù)、相鄰數(shù)據(jù)匹配器、線性估算器；

23、所述樣本數(shù)據(jù)庫(kù)包含多種灰塵覆蓋程度樣本，每個(gè)樣本包含對(duì)應(yīng)的反射光強(qiáng)度、透光率及已知的灰塵覆蓋比例；

24、所述相鄰數(shù)據(jù)匹配器，用于使用最近鄰算法將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)特征與樣本數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以尋找最接近的樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)；

25、所述線性估算器，用于根據(jù)最接近的樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)，結(jié)合樣本數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)的灰塵覆蓋比例信息，線性計(jì)算出當(dāng)前蒸發(fā)器表面的灰塵覆蓋比例。

26、其中，所述結(jié)垢檢測(cè)模塊包括壓力數(shù)據(jù)獲取單元、基準(zhǔn)數(shù)據(jù)設(shè)置單元、壓力差計(jì)算單元、結(jié)垢程度計(jì)算單元；

27、所述壓力數(shù)據(jù)獲取單元，用于在冷凝器的進(jìn)口和出口處獲取進(jìn)口壓力數(shù)據(jù)和出口壓力數(shù)據(jù)；

28、所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)設(shè)置單元，用于設(shè)置冷凝器清潔狀態(tài)下的基礎(chǔ)壓力差值作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；

29、所述壓力差計(jì)算單元，用于將實(shí)時(shí)計(jì)算得到的壓力與初始設(shè)定的基準(zhǔn)壓力，得到壓力差值；

30、所述結(jié)垢程度計(jì)算單元，用于基于壓力差值在壓力結(jié)垢模型中匹配對(duì)應(yīng)的結(jié)垢比例值，得到結(jié)垢程度。

31、其中，所述報(bào)警模塊包括數(shù)據(jù)傳輸單元、判斷單元、警報(bào)單元；

32、所述數(shù)據(jù)傳輸單元，用于將采集到的結(jié)垢程度和覆蓋程度數(shù)據(jù)傳輸給中央處理單元；

33、所述判斷單元，用于將結(jié)垢程度和覆蓋程度與預(yù)設(shè)的安全閾值進(jìn)行比較，得到比較差值；

34、所述警報(bào)單元，用于如果比較差值超過了預(yù)設(shè)閾值，則發(fā)出警報(bào)。

35、第二方面，本發(fā)明還提供一種空氣源熱泵熱水器的系統(tǒng)的控制方法，包括：

36、檢測(cè)到空氣源熱泵熱水器的能耗超過預(yù)設(shè)值時(shí)，啟動(dòng)灰塵檢測(cè)模塊和結(jié)垢檢測(cè)模塊對(duì)蒸發(fā)器和冷凝器的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)；

37、檢測(cè)蒸發(fā)器上附著的灰塵的遮擋程度；

38、測(cè)量流體通過冷凝器前后的壓力變化以得到結(jié)垢程度；

39、將所述結(jié)垢程度和覆蓋程度送到中央處理單元進(jìn)行分析比較，以判斷是否超出預(yù)設(shè)閾值，當(dāng)灰塵或結(jié)垢程度超過設(shè)定閾值時(shí)發(fā)出警報(bào)信號(hào)；

40、當(dāng)灰塵或結(jié)垢程度超過設(shè)定閾值時(shí)，自動(dòng)生成清潔指令并提示用戶執(zhí)行相應(yīng)維護(hù)操作。

41、本發(fā)明的一種空氣源熱泵熱水器的系統(tǒng)及方法，能耗監(jiān)測(cè)模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控空氣源熱泵熱水器的整體能耗情況?；覊m檢測(cè)模塊用于評(píng)估蒸發(fā)器表面灰塵覆蓋的程度。該模塊采用光學(xué)技術(shù)來測(cè)量灰塵對(duì)光反射或透射的影響。當(dāng)灰塵積累達(dá)到一定程度時(shí)，該信息會(huì)被傳遞給中央處理單元供進(jìn)一步分析。結(jié)垢檢測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)冷凝器內(nèi)部管道中因礦物質(zhì)沉積形成的結(jié)垢情況。通過測(cè)量流體通過冷凝器前后的壓力變化來間接反映結(jié)垢程度。隨著結(jié)垢層增厚，流動(dòng)阻力增大，導(dǎo)致進(jìn)出口之間的壓力差上升。結(jié)垢檢測(cè)模塊定期采集這些數(shù)據(jù)并與基準(zhǔn)值比較，判斷是否需要采取行動(dòng)。報(bào)警模塊接收來自灰塵檢測(cè)模塊和結(jié)垢檢測(cè)模塊的數(shù)據(jù)，并將其送至中央處理單元進(jìn)行詳細(xì)分析。如果分析結(jié)果顯示灰塵或結(jié)垢程度超出了預(yù)設(shè)的安全閾值，報(bào)警模塊會(huì)立即觸發(fā)警報(bào)信號(hào)，通知用戶注意潛在問題。警報(bào)形式可以是聲音、燈光或是通過移動(dòng)應(yīng)用發(fā)送通知。自動(dòng)清潔指令生成模塊在檢測(cè)到灰塵或結(jié)垢超標(biāo)的情況下，自動(dòng)生成詳細(xì)的清潔指令，并向用戶提供必要的指導(dǎo)和支持材料?？梢愿鶕?jù)具體狀況生成個(gè)性化的維護(hù)建議，包括推薦的最佳清潔時(shí)間點(diǎn)、所需工具及安全注意事項(xiàng)等。此外，還可能提供鏈接至在線教程或視頻指南，幫助用戶更好地完成清潔任務(wù)。

42、通過集成上述各模塊的功能，這種空氣源熱泵熱水器系統(tǒng)不僅能夠在早期階段發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致效率下降的問題，還能主動(dòng)引導(dǎo)用戶采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防性維護(hù)措施，從而延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，減少不必要的能源浪費(fèi)，保證系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。