CSHIA微课 | 中弘智能侯士健:中央空调系统如何与智能家居融合?

[导读] 中央空调目前在中国市场上已经是几千亿的大市场,排名前几位的空调品牌每年的销售额达上百亿。

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青岛中弘智能物联有限公司总经理,侯士健

中央空调目前在中国市场上已经是几千亿的大市场,排名前几位的空调品牌每年的销售额达上百亿。对很多消费者来讲,中央空调的选择已经不再是奢侈品或者是一个需要慎重去考虑的问题。目前很多的消费者在选择空调的时候,会考虑中央空调,所以我们在很多城市,甚至在一些县级市场或乡镇市场能够看到各种中央空调品牌专卖店。

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而智能家居经过这些年的发展,很多消费者也在认可其所带来的价值和生活的便利性。所以在家庭这个领域里面中央空调和智能家居就有了必然的联系。如何将中央空调融入在智能家居系统中,通过整体式智能系统实现家庭里面各种电器、灯光、窗帘,包括中央空调的控制,成为了智能家居的厂家、经销商在很多的项目当中都要面临的一个问题。

这些年,由于市场份额的扩大,其实很多中央空调的厂家也在智能化上做了很多工作,也有了一些智能层面的产品和方案。比如说,有一些厂家会开发自己的APP,消费者可以通过APP控制空调。也有些空调厂家通过传感器来感应人体是否存在,同时做出自动操作。

真正能够体现“智能”的地方,一定是在智能家居领域。但其实这和“基因”密切相关。对于中央空调厂家来讲,他们都是属于传统的制造商,由于认知、技术储备、技术路线、技术方向等问题,更多关注在于空调本身控制上面,关注怎么让空调更节能,内机更美观,噪音更低,风速循环效果更好这些问题。由于这些短板,他们做出来的智能产品方案没办法大范围应用。相反,对于智能家居行业,不管是厂家还是经销商,可以通过其他手段,例如传感、场景化联动,来实现智能化的应用。而且应用方案可以用到各个品牌的中央空调当中。

中央空调的三种产品形态

中央空调从大的产品形态上来讲,有三种形式,第一种形式,就是水系统,即水空调。第二种形式,是风管系统。第三种形式,叫做冷媒系统。这三种之间最大的一个区别就是他们的冷媒介质,或者说对室内空气进行冷却的方式。

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水系统是直接通过室外机,产生十几度的冷水,通过室内风扇送到室内吹入房间。风管系统与新风机类似,它的特点是整个系统只有一个控制器来进行调节,也就是说整个系统的全开后,每一个房间的出风口,都会有冷风吹出来,也就说它是直接通过冷风室外机工作,对于风管里面的风进行冷却或者加热,让冷风或者热风直接进到风管里面,然后进到每个房间里面。第三种冷媒系统是采用制冷剂,即各种氟利昂产品,通过室外机压缩以后,到一定的温度,然后送到室内进行冷却。不管是哪一种形式的空调系统,制冷原理其实都是热交换。目前对于家用场景来说,冷煤系统占有率最高,接近95%。在冷媒系统中,基本上70%多联机,30%单元机。

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多联机中央空调工作原理

多联机本身的控制有两个大部件。一个是室外压缩机,另外一个就是在室内机上会有一个电子膨胀阀。对于空调来讲,室外和室内机上都会有一个电路板,这是一个控制板,控制板会采集设定温度和环境温度,根据温差的大小,来决定室外运行频率和室内电子膨胀阀的开合度。电子膨胀阀动作调节度在2000~3000控制层级,精度颇高。当设定温度和环境温度相差较大时,室外压缩机的频率相对较高,室内电子膨胀阀开度更大。同时制冷剂量大,则会带走更多的冷量或热量。

智能家居若需要控制中央空调的话,则只需要告诉多联机三个事情。一是开or关。二是开多少度。三是室内机风扇是多少风速。满足这三个控制条件,则具体的逻辑完全是中央空调系统内部来运作。温度到了后,空调中还有一个概念是温控停机。某一台的温度到了,那么这台的电子膨胀阀就会自动关闭,风扇也会微风运转。当所有的室内机都达到温度,那么室外压缩机会自动停机。这就是多联机中央空调完整的一系列温度控制原理。

遇到过很多集成商想要对多联机中央空调的内部逻辑进行控制,例如温度到了后,想直接控制内机的开启。一般来说,不太建议这么做。因为这种控制都是基于传统水空调的理解。传统水空调的内机控制只有室内风扇和水阀。对于水空调来讲,面板传感器检测到温度到达目标值,面板将会对风扇进行控制,同时输出信号,将水阀关闭。但是多联机中央空调内部控制逻辑非常强,可以很精确控制室内温度,并保持在一个曲线上。如果我们直接参与它的开停,反而造成舒适性下降。

中央空调系统工程中遇到的问题

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目前市面上90%以上的空调没有办法同时制冷和制热。比如一个外机加五个室内机。不能够达到某一台室内机制冷,而另一台制热。只有多管制才能够实现。所以我们集成商经常会遇到客户反映开不了空调的问题,到现场一看,发现有的房间制冷,有的房间制热。导致空调宕机。

另外,有的消费者对室内机进行模式调节的时候发现,调不了自己想要的模式。因为有些品牌的空调,为了避免模式冲突,设置了主内机的概念,就是只有主内机能够调节模式,别的都调不了模式。最有代表性的就是大金。而格力,是可以设置主内机功能。另外,东芝这些品牌则没有主内机概念,如果调模式,会对空调工作有影响。通常都认调的第一个模式。

多联机中央空调是自成一套控制体系的,那么它的外机和内机之间会进行通讯,来进行各种数据的传输和控制逻辑的实现。这种情况下,和任何通讯总线一样,在室内外机通讯总线上都是通过地址来进行识别的。对于同一个外界来讲,比如说还是一拖五,那么这五个台内机都有一个独立的一个地址,室外机根据这些地址来对室内机进行识别。那么我们在做系统集成的过程中,通过智能家居系统来进行空调控制的时候,实际上是基于空调本身地址,根据品牌不一样,有的是自动分的,有的是手动设置。

单元机中央空调系统工作原理

单元机中央空调系统和传统单元机空调都是一拖一,区别在于室内机形式上。传统单元机以壁挂机为主,通过红外面板遥控器控制和调节。那么单元机室内机的形式和中央空调是一样的,最常见的是就是风管式的,而且可以以配线控器,也就是说,它是属于变形的常规一拖一壁挂机,但是又有中央空调的特点。所以很多地产商会对外宣传也是装了中央空调。

中央空调系统如何与智能家居融合控制?

首先,必须有接口,智能家居系统必须能够和中央空调连接在一起。第二,通讯协议,通过通讯协议的方式对空调来进行温度调节,风速调节。而空调本身的协议永远是不可能开放的。这就像我们很多的智能家居品牌在打造的生态一样。每个空调品牌自己就是小生态。某个品牌室内机必须接在该品牌室外机上面,面板也只能接在自己室内机上面。如果空调原厂直接把协议全部公开的话,也就意味着所有空调厂家协议都公开了,就意味着任何一家生产制造企业都可以按照他公开这个协议来生产或者制作室内机。所以说这种情况下,一定会出现一个设备把这些非公开的协议转换成公开的。如CoolMaster等品牌都是做此类设备的。

此时,集成商担心的一个问题是,第三方的网关是否会和空调厂家产生冲突,或者说扯皮的事情。从这个角度上来讲,目前厂家专利保护很严格,但是从来没有出现过问题,我认为没必要去担心,我们只需要考虑两个因素就够了:第一,技术上能不能兼容,稳定性如何。不仅是与空调产品的兼容,也要考虑到与智能家居系统的兼容性。第二,就是价格,也就是性价比。

技术上来说,智能家居系统分为有线和无线。有线有KNX、485、TCP、Modbus等等。但是,采用这些协议,即使通讯接口满足了,也有一个短板,在做场景化控制的时候,如果是群控的话,系统集成、编程上面的便利性会大打折扣。尤其是大多数都没有统一标准。所以很多原厂网关选择采用自定义协议,集成更加方便。而无线目前以Zigbee为主。虽然协议接口大体相同,但很多厂家都自成生态,并不是完全互联互通。对于空调网关来说,如何与无线智能家居系统对接呢?原厂网关,难度会较大。使用第三方网关相对简单些,直接植入无线芯片即可。

安装、调试、服务层面上来说,空调行业中有一句话叫三分产品,七分安装。对于消费者来讲,其实购买了空调以后,只是半成品,需要工人安装后才能正常使用。而且安装、焊接质量直接决定了使用年限。那么中央空调与智能家居融合也是这样,网关和空调直接如何连接,如何设置调整,也是很重要的环节。

目前智能家居对中央空调的控制,仅仅是解决了一个可以控制的问题,还没有做到非常细化的一些功能,其实有很多改进之处。比如说传感器连锁控制,位置感应功能,睡眠场景应用等。这些都是需要智能家居厂商和集成商们一起去完善的。

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