CN102226566B - 一种空调设备智能型节能控制器及其控制方法 - Google Patents

一种空调设备智能型节能控制器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

一种空调设备智能型节能控制器,包括空调器和独立的节能控制器,所述空调器上设有控制电路系统,所述节能控制器包括微处理器、测温器、参数设置装置、存贮芯片、时钟芯片,第一开关继电器,所述测温器安装在空调器的室内机上,所述微处理器的输入端与所述测温器、时钟芯片、存贮芯片连接,所述微处理器的输出端与第一开关继电器连接,所述第一开关继电器设在空调器压缩机驱动信号线上或者连接空调器室内机的制冷高精密电阻和温度传感器。本发明从控制空调的工作时段和温度范围来达到减少能源浪费的目的,杜绝非工作时间空调滥用的情况出现,避免了人为的过度浪费资源,在实现节能的同时,亦能满足人体的舒适度。

Description

一种空调设备智能型节能控制器及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种空调器控制技术领域,特别涉及一种具有智能型节能功能的空调设备智能型节能控制器及控制方法。
背景技术
[0002]目前,宾馆房间、教室、办公场所、娱乐场所、会场等多种场合都是安装有空调器,如何减少电能消耗、降低空调使用费用、提高空调器节能控制技术、推进我国节能意识、节省能源消耗等问题,显得越发突出。有关调查显示:人员离开房间后,空调没有关停;办公场所、会场等场合空调温度过低的情况非常普遍,造成大量电力浪费,针对造成的电力浪费进行有效控制非常有必要。虽然国家出台有关公共建筑室内温度控制要求——夏天供冷不能低于26°C,冬天供热不能高于10°C,但实际的执行情况不明显,其中的原因也在于目前市场上还没有专用于空调设备智能型节能控制的产品销售,造成实现节能降耗目的缺乏有效工具。
[0003] 申请日为2008年11月18日、公开日为2010年7月28日、申请号为200820203505. 8的中国发明专利公开了一种用于各种分体空调进行节能控制的装置,它采用相应的温度检测装置、外部交流电压检测装置、红外线遥控输出装置、通信装置,方便用户通过互联网或局域网得到空调工作数据,并实现对空调的控制。本装置虽然可以实现宾馆房间、教室、办公场所、娱乐场所、会场等场合的空调节能控制,控制中心对每一台分体空调机所在房间的室温进行实时监控,当发现室温低于26摄氏度,但空调机还在运行时,控制中心自动发出报警,管理人员对空调机进行远程控制和调节。但该空调节能控制的装置需要建立控制网络,建网成本和网络维护、现场监控需要投入相当资金,综合效益不高、可行性不强。
[0004]目前也有些空调的节能控制器,为达到节能的目的,当在一定的条件下,通过直接关闭空调的电源来达到节能目的,按功能可分为两大类:定时关闭和感应无人时关闭。但是,对于人来人往的公共场所、刻意设高温或低温的情况,没有合适的节能方案,如果强行关闭电源,就以牺牲人体的舒适度为代价,而且空调器是否节能,还与开启频繁度有关,仅是通过感应房间内是否有人来控制空调的开关,不一定能达到节能的目的,相反,还有可能因为压缩机的频繁启动而使耗电量增加。随着世界范围内能源日益紧缺和人们对舒适环境的追求,人们需要一种既节能又保证舒适度的空调设备智能型节能控制器产品。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题是,针对现有技术存在的不足,提供一种空调设备智能型节能控制器及其控制方法,应用在家用空调或者商用空调上,使空调器控制在工作时段内才可以工作,而非工作时段则不能开机运行,且使得空调器的温度控制在合适的节能范围内,减少环境资源的浪费,响应节能环保的号召。
[0006] 本发明的技术方案是:一种空调设备智能型节能控制器,包括空调器和独立的节能控制器,所述空调器上设有控制电路系统,所述节能控制器包括微处理器、测温器、参数设置装置、存贮芯片、时钟芯片,第一开关继电器,所述测温器安装在空调器的室内机上,所述微处理器的输入端与所述测温器、时钟芯片、存贮芯片连接,所述微处理器的输出端与第一开关继电器连接,所述第一开关继电器设在空调器压缩机驱动信号线上或者连接空调器室内机的制冷高精密电阻和温度传感器;所述节能控制器的参数设置装置是外置式的,所述节能控制器上设有插接端口,所述参数设置装置上设有与插接端口相适配的外置插头;所述节能控制器还包括与微处理器通信连接的第二开关继电器,所述第二开关继电器连接室内机上的制热高精密电阻,并与空调器控制电路系统的室内温度传感器并联;所述第一开关继电器与空调器控制电路系统的室内温度传感器串联连接。
[0007] 上述的空调设备智能型节能控制器,在空调器室内机回风口上装设与微处理器通信连接的湿度传感器。
[0008] 上述空调设备智能型节能控制器的控制方法,包括以下步骤:
[0009] a)参数设置装置将用户设定的工作时段参数和温度控制参数输入存贮芯片,时钟芯片输出当前时间信号,微处理器读取时钟芯片数据,判断当前时间是否在工作时段内,若否,则控制第一开关继电器吸合;若是,则第一开关继电器打开、并进入步骤b);
[0010] b)检测测温器数据,判断当前温度是否低于设定温度Tc,若是,则控制第一开关继电器吸合;若否,则进入步骤c);
[0011] c)检测测温器数据,判断当前温度是否高于设定温度Tf,其中,Tc〈Tf,若是,则控制第一开关继电器打开;若否,则返回主程序。
[0012] 上述的空调设备智能型节能控制器的控制方法,参数设置装置将用户设定的湿度控制参数输入存贮芯片,微处理器读取湿度传感器的数据,判断当前空气湿度是否大于设定湿度值HD,若是,则控制第一开关继电器打开按除湿程序工作;若否,则返回主程序。
[0013] 上述的空调设备智能型节能控制器的控制方法,所述的除湿程序是第一开关控制器累计打开一段时间tl后,累计吸合一段时间t2。
[0014] 上述的空调设备智能型节能控制器的控制方法,参数设置装置将用户设定的工作时段参数、制冷模式或制热模式参数下的温度控制参数输入存贮芯片,时钟芯片输出当前时间信号,微处理器读取时钟芯片的数据。
[0015] 在制冷模式下,第二开关继电器打开,判断当前时间是否在工作时段内,若否,则控制第一开关继电器吸合;若是,则第一开关继电器打开、并进入步骤b);
[0016] b)检测测温器数据,判断当前温度是否低于设定温度Tc,若是,则控制第一开关继电器吸合;若否,则进入步骤c);
[0017] c)检测测温器数据,判断当前温度是否高于设定温度Tf,其中,Tc〈Tf,若是,则控制第一开关继电器打开;若否,则返回主程序;
[0018] 在制热模式下,第一开关继电器打开,微处理器读取时钟芯片的数据,判断当前时间是否在工作时段内,若否,则控制第二开关继电器吸合;若是,则第二开关继电器打开、并进入步骤d);
[0019] d)检测测温器数据,判断当前温度是否高于设定温度Ta,若是,则控制第二开关继电器吸合;若否,则进入步骤e);
[0020] e)检测测温器数据,判断当前温度是否低于设定温度Tb,其中,Tb〈Ta,若是,则控制第二开关继电器打开;若否,则返回主程序。
[0021] 本发明的有益效果是:本发明的节能控制器首先从控制空调的工作时段来达到减少能源浪费的目的,杜绝非上班、非工作时间空调滥用的情况出现,和人走忘记关空调的现象。
[0022] 其次,本发明在室内机回风位置装设温度检测装置,当回风温度低于节能控制器的设定值时,系统可使室内机停止制冷运行,直至房间温度回升到一定值。它可以有效保证房间空调长期在26°C以上制冷,避免了人为的过度浪费资源,且在实现节能的同时,亦能满足人体的舒适度。
[0023] 再者,本发明的节能控制器设计了外置参数设置装置,使用节能控制器时,只需要将参数设置装置接插到节能控制器的外接端口中,分别根据用户需要对运行时间、温度、湿度进行调定,调定之后即可取走外置参数设置装置,交由空调设备管理人员保管,用户则不能自行设置参数。
[0024] 本发明控制电路设计巧妙简单,装置轻便小巧,对分散式使用空调的场所进行独立控制,避免了集中控制带来的庞大改造投入,以及管理、使用和维护带来的难度。结合空调设备特点、使用地域和用户的特别要求,无需与空调本身控制电路进行嵌入接驳,安装使用方便。
[0025] 通过运行对比试验,节能开关运行可靠,空调运行期间节能达15%左右,限制运行时间不耗能。
附图说明
[0026] 图1是本发明空调设备智能型节能控制器的原理框图;
[0027] 图2是本发明空调设备智能型节能控制器的电路原理图;
[0028] 图3是空调设备智能型节能控制器用于商用空调上的控制系统结构示意图;
[0029] 图4是空调设备智能型节能控制器用于家用空调上的控制系统结构示意图;
[0030] 图5是温度传感器在商用空调室内机上的电路控制图;
[0031] 图6是空调设备智能型节能控制器在家用空调上的安装示意图。
具体实施方式
[0032] 实施例一
[0033] 本发明目的在于对空调设备(包括单元式家用空调设备和多联式商用空调设备)增加一个可调节的智能节能控制开关,使空调器在工作时段按设定的温度条件工作,避免资源浪费的情况发生。本发明设计时钟电路及延时电路,根据设定的运行时间段,对输出的驱动信号进行使能控制。节能开关配置温度传感器和湿度传感器,采集室内环境温度和湿度参数,设计温度控制电路、湿度控制电路,将温度和湿度物理量变为电参数。设计微处理器电路,接收温度、湿度信号。编制控制程序,将采集的温度、湿度与设定的温度、湿度进行逻辑运算,输出控制信号。设计放大及驱动电路,控制触点式控制器(开关继电器),进而控制压缩机电源或者是间接控制压缩机的开停参数。根据室内湿度参数的变化,运行制冷模式或除湿模式。设计外置参数装置,包括按键电路、放大电路、微处理器控制电路、显示电路、输出电路等,对节能控制器进行参数调节。[0034] 图1是本发明空调器智能节能控制器的组成结构框图,本发明构造一种空调器的智能型节能控制器,包括微处理器1、测温器5 (温度传感器)、湿度传感器52、参数设置装置2、存贮芯片3、时钟芯片4、开关继电器6,它与原有的空调控制器一起实行双模式运行,智能结合,既能满足人体的舒适度要求,又达到节能效果。
[0035] 本发明的空调设备智能型节能控制器使用的基本条件是:
[0036] (I)电源电压适用范围:输入电压176〜264V ;
[0037] (2)交流输入电源频率:50Hz和60Hz兼容;
[0038] (3)节能控制器工作环境温度:一7°C〜+ 43°C ;工作环境湿度:RH20%〜RH90%。
[0039] 节能控制器的输入配置有:测温器(用于检测室内机回风温度)、室内相对湿度传感器、手动工作时段限制设定、手动制冷制热温度调节限定、时间校准。
[0040] 节能控制器的输出配置包括:开关继电器,6V 二极管电源指示灯及二极管运行指示灯。
[0041] 节能控制器的操作显示界面内包括:电源控制开关按键;运行指示;电源指示;运行时间区域设定接口 ;制冷、制热温度设定接口 ;
[0042] 参见图6,节能控制器91可安装在空调室内机90附近,它的测温器设在室内机内回风口处,它通过电源线连接室外机92的压缩机电路上。节能控制器91上设有参数设置装置的插接端口 21。参见图2、图3、图6,微处理器I接收与其输入端相连的测温器5、湿度传感器52、时钟芯片4的温度信号、湿度信号、时间信号,将采集的温度、湿度、时间信号与设定的温度、湿度、时间段进行逻辑运算,输出控制信号到第一开关继电器61。在家用空调上应用本发明的节能控制器时,第一开关继电器61与空调器的压缩机7是串联连接的。微处理器I控制开关继电器的开合,从而控制空调器的压缩机的启停。
[0043] 参数设置装置2是可拔接的,用于输入制冷温度数值、制热温度数值、湿度数值、工作时间段数值,所输入的数值保存在存贮芯片3中。在节能控制器上设插接端口 21,参数设置装置2上设有与插接端口相适配的外置插头。湿度传感器52设在测温器附近并与微处理器通信连接。下面根据各不同控制方式举例说明一下:
[0044] 在家用空调设备上使用时,可采取第一开关继电器直接对压缩机进行开停控制实现节能降耗的目的。具体操作如下:通过参数设置装置,设定控制时间段在:7 :30-12:00,13:30-17:00,相对湿度HD为85%,制冷温度为Tc26°C、Tf30°C。首先,微处理器判断当前时间是否在设定时间段7 :30—12:00、13:30—17:00内,如果不在工作时段内,则通过开关继电器断开压缩机的电路,这时空调器将不能制冷或制热;如果在工作时段内,则进行下一程序:微处理器检测测温器数据,判断当前温度是否在节能控制器的设定温度范围内(如260C —30°C),若当前温度范围在26°C —30°C,则第一开关继电器维持原状态,若当前温度低于26°C,则向第一开关继电器输出控制信号使第一开关继电器61断开压缩机的电源输入;若高于30°C,则向第一开关继电器输出控制信号使第一开关继电器61导通压缩机的电源输入。在第一开关继电器接通压缩机的电源电路期间,空调器的压缩机启停控制是按照空调器原有的控制系统执行的。
[0045] 如果当前室内温度值为23°C以上,并且室内湿度大于或等于设定湿度值85%,则节能控制器输出到第一开关继电器61 —个工作循环信号,如打开时间tl持续10分钟、闭合时间t2持续10分钟,也就是说在开关继电器闭合接通压缩机7的电源电路的10分钟内,是完全按原空调器控制器的控制规则进行的,而在开关继电器打开的10分钟内,空调器压缩机停止工作。
[0046] 当空调器具有制冷和制热两种模式时,制冷模式按上述的执行,在制热模式时,时段的控制按上述的时段控制方法执行,温度控制如下:假定要求制热的范围是:Tbl5°C —Ta20°C,若当前温度范围在15°C —20°C内,则第一开关继电器维持原状态,若当前温度高于20°C,则向第一开关继电器输出控制信号使第一开关继电器61断开压缩机的电源输入;若低于15°C,则向第一开关继电器输出控制信号使第一开关继电器61导通压缩机的电源输入。在第一开关继电器接通压缩机的电源电路期间,空调器的压缩机启停控制是按照空调器原有的控制系统执行的。
[0047] 实施例二
[0048] 对于使用多联式商用空调的场合,一般由一台室外机带多台室内机,各个室内机上设置冷媒的流量控制阀(或称电子膨胀阀),节能控制器的开关继电器因此不能通过控制压缩机的一开关方式来达到节能控制的目的。在这种情况下,我们通过对室内机原有的温度传感器的结构作调整,使节能控制器可以通过影响原有的控制器的温度信号输入参数值来实现流量控制阀的开关控制,从而达到使空调器在设定的时间段按一定的温度条件运行的目的。
[0049] 本实施例与实施例一的区别是增加了第二开关继电器62、制冷高精密电阻81和制热高精密电阻82,开关继电器的连接方式不再是连接在压缩机的电源电路上,而是连接在制冷高精密电阻81和制热高精密电阻82上。图5中表述了两开关继电器和空调原控制系统的室内机温度传感器的连接关系。在空调原控制系统中,温度传感器80用于检测室内机回风温度,控制系统读取数据并根据数据控制该室内机冷媒流量控制阀的开度。参见图5,第一开关继电器串联连接制冷高精密电阻81和温度传感器80,第二开关继电器串联连接制热高精密电阻82后再与温度传感器80并联。举例说明控制方法如下:
[0050] 再以工作时段7 :30—12:00、13:30—17:00为例,假定是制冷模式且制冷温度要求为Tc26°C、Tf30°C。首先,微处理器判断当前时间是否在设定时间段7:30—12:00、13:30—17:00内,如果不在工作时段内,则接通第一开关继电器61,此时制冷高精密电阻81和温度传感器80串联,制冷高精密电阻81的阻值表示为R81,温度传感器80的阻值表示为R80,第二开关继电器62是常开状态,则此时输入到空调室内机控制板上的温度传感器的电阻信号就是(R80+R81),空调器控制系统控制冷媒流量控制阀关闭,这时空调器室内机将不能制冷;如果在工作时段内,则微处理器检测测温器数据,判断当前温度是否在节能控制器的设定温度范围内(如26 V —30 V),若当前温度低于26 °C,则向第一开关继电器61输出控制信号使制冷高精密电阻81和温度传感器80串联,空调器控制系统控制冷媒流量控制阀关闭;若高于30°C,则断开制冷高精密电阻81和温度传感器80的串联,此时输入到空调室内机控制板上温度传感器的电阻信号是R80,空调器的压缩机启停控制是按照空调器原有的控制系统执行的。若当前温度范围在26°C -3(TC,则第一开关继电器维持原状态,同理,当在制热模式时,是通过控制制热高精密电阻82和温度传感器80是否并联,从而达到节能控制的目的。在制热时,第一开关继电器打开。假定要求制热的范围条件是不高于Ta20 °C,并设定Tb 15 °C,若当前温度高于20 °C,则向第二开关继电器62输出控制信号使制热高精密电阻82和温度传感器80并联,空调器控制系统控制冷媒流量控制阀关闭;若低于15°C,则断开制热高精密电阻82和温度传感器80的并联,若当前温度范围在15°C —20°C,则维持第二开关继电器62原状态不变。
[0051] 实施例三
[0052] 为了实现产品的通用化,使本发明的空调设备智能型节能控制器可同时适用于单元式的家用空调机和多联式的商用空调系统上,在节能控制器上预留有第一开关继电器和第二开关继电器,微处理器的输出端口分别连接第一开关继电器和第二开关继电器,在制冷模式下,微处理器的控制信号输出到第一开关继电器上,同时,第二开关继电器常开。当在制热模式下,微处理器输出的控制信号输出到第二开关继电器上,同时,第一开关继电器常开。当在家用空调上使用时,将第一开关继电器和第二开关继电器并联,再串联连接在压缩机的电源电路中,不管是制冷还是制热,微处理器输出的信号都去控制压缩机的电源电路。当在商用空调系统上使用时,第一开关继电器和第二开关继电器的连接同实施例二,这样,就可以使节能控制器在家用空调和商用空调上互换使用,提高了标准化程度。
[0053] 未述部分同实施例一(单元式家用空调)、或者是实施例二 (多联式商用空调)。

Claims (6)

1. 一种空调设备智能型节能控制器,包括空调器和独立的节能控制器,所述空调器上设有控制电路系统,所述节能控制器包括微处理器、测温器、参数设置装置、存贮芯片、时钟芯片,第一开关继电器,其特征在于:所述测温器安装在空调器的室内机上,所述微处理器的输入端与所述测温器、时钟芯片、存贮芯片连接,所述微处理器的输出端与第一开关继电器连接,所述第一开关继电器设在空调器压缩机驱动信号线上或者连接空调器室内机的制冷高精密电阻和温度传感器;所述节能控制器的参数设置装置是外置式的,所述节能控制器上设有插接端口,所述参数设置装置上设有与插接端口相适配的外置插头;所述节能控制器还包括与微处理器通信连接的第二开关继电器,所述第二开关继电器连接室内机上的制热高精密电阻,并与空调器控制电路系统的室内温度传感器并联;所述第一开关继电器与空调器控制电路系统的室内温度传感器串联连接。
2.根据权利要求1所述的空调设备智能型节能控制器,其特征在于:在空调器室内机回风口上装设与微处理器通信连接的湿度传感器。
3.根据权利要求1所述空调设备智能型节能控制器的控制方法,其特征在于包括以下步骤:a)参数设置装置将用户设定的工作时段参数和温度控制参数输入存贮芯片,时钟芯片输出当前时间信号,微处理器读取时钟芯片数据,判断当前时间是否在工作时段内,若否, 则控制第一开关继电器吸合;若是,则第一开关继电器打开、并进入步骤b);b)检测测温器数据,判断当前温度是否低于设定温度Tc,若是,则控制第一开关继电器吸合;若否,则进入步骤c);c)检测测温器数据,判断当前温度是否高于设定温度Tf,其中,Tc〈Tf,若是,则控制第一开关继电器打开;若否,则返回主程序。
4.根据权利要求3所述的空调设备智能型节能控制器的控制方法,其特征在于:参数设置装置将用户设定的湿度控制参数输入存贮芯片,微处理器读取湿度传感器的数据,判断当前空气湿度是否大于设定湿度值HD,若是,则控制第一开关继电器打开按除湿程序工作;若否,则返回主程序。
5.根据权利要求4所述的空调设备智能型节能控制器的控制方法,其特征在于:所述的除湿程序是第一开关控制器累计打开一段时间tl后,累计吸合一段时间t2。
6.根据权利要求1所述的空调设备智能型节能控制器的控制方法,其特征在于:参数设置装置将用户设定的工作时段参数、制冷模式或制热模式参数下的温度控制参数输入存贮芯片,时钟芯片输出当前时间信号,微处理器读取时钟芯片的数据,在制冷模式下,第二开关继电器打开,判断当前时间是否在工作时段内,若否,则控制第一开关继电器吸合;若是,则第一开关继电器打开、并进入步骤b);b)检测测温器数据,判断当前温度是否低于设定温度Tc,若是,则控制第一开关继电器吸合;若否,则进入步骤c);c)检测测温器数据,判断当前温度是否高于设定温度Tf,其中,Tc〈Tf,若是,则控制第一开关继电器打开;若否,则返回主程序;在制热模式下,第一开关继电器打开,微处理器读取时钟芯片的数据,判断当前时间是否在工作时段内,若否,则控制第二开关继电器吸合;若是,则第二开关继电器打开、并进入步骤d);d)检测测温器数据,判断当前温度是否高于设定温度Ta,若是,则控制第二开关继电器吸合;若否,则进入步骤e);e)检测测温器数据, 判断当前温度是否低于设定温度Tb,其中,Tb〈Ta,若是,则控制第二开关继电器打开;若否,则返回主程序。
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