CN106440266A - 一种空调节能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于空调节能技术领域，公开了一种空调节能控制方法，以空调正常运行为基础进行遍历，得出个设定参数下环境参数与总输出功率的对应关系，然后将环境参数分段，找出各段内对应的总输出功率的最小值，同时确定该总输出功率最小值对应的压缩机目标频率、目标内外机风档，并将上述结果予以保存；当空调进入节能运行阶段后，直接根据当前设定参数和环境参数的值查找已保存的数据中对应的总输出功率最小值，然后依据该总输出功率最小值对应的压缩机目标频率、目标内外机风档控制空调以最小的输出功率运行，同时能保证当前的制冷或制热要求，从而避免空调在参数变化后仍以较高的输出功率运行浪费电能，实现节能。

Description

一种空调节能控制方法

技术领域

本发明涉及空调节能技术领域，特别涉及一种空调节能控制方法。

背景技术

在暖通空调领域，温度、湿度等参数是控制空调系统运行状态所需要的重要参数。空调系统根据当前室内外温/湿度参数调节压缩机功率、送风速度等；但当设定参数或环境参数变化后，空调系统多数时间会以较高的输出功率或送风量来运行，使得室内温度能快速达到目标值。这样原本以低输出功率运行即可满足需求的工况，但空调系统仍然以高输出状态运行，这必然会造成大量电能的浪费。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：为解决在参数变化后空调系统多以高输出功率运行，造成大量电能浪费的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种空调节能控制方法，包括：

曲线绘制阶段：

a、在空调处于正常运行情况下，采集空调的输出参数、环境参数、与所述环境参数对应的设定参数，所述输出参数至少包括空调的压缩机目标频率、目标内外机风档、及对应的总输出功率；

b、绘制设定参数取不同值时环境参数与输出参数中总输出功率的关系曲线；

c、将所述关系曲线中的环境参数划分成连续的、宽度为s的多个分段，用各分段内环境参数的某个值作为这段范围值的表征值，记为表征环境参数；找出各表征环境参数对应范围内的总输出功率最小值；保存各表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系，同时将该总输出功率对应的压缩机目标频率、目标内外机风档予以保存；

节能运行阶段：

A、获取当前的设定参数与环境参数；

B、确定当前环境参数对应的表征环境参数；

C、根据该设定参数下各表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系，查找对应的总输出功率最小值，进而确定该总输出功率最小值对应的压缩机目标频率和目标内外机风档，并据此运行空调；

D、重复执行所述步骤A至步骤C。

其中，

在执行所述步骤c的过程中，若相同设定参数、相同表征环境参数对应的总输出功率的实际值小于已保存的总输出功率最小值，则以当前总输出功率的实际值作为新的总输出功率最小值，同时更新对应的压缩机目标频率和目标内外机风档。

其中，

所述环境参数为室内温度或室外温度，所述设定参数为空调的设定温度；或

所述环境参数为室内湿度或室外湿度，所述设定参数为空调的设定湿度。

其中，在所述步骤a中，每隔设定时间，计算采集到的各项参数各自的平均值，作为所述步骤b的原始数据。

其中，在所述步骤b之后，根据空调的不同工作状态，将所述步骤b得到的关系曲线分割成各工作状态对应时间段tm内的关系曲线；根据各状态下tm时间段内的关系曲线，分别执行所述步骤c。

其中，在所述步骤c中，所述各表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系以表格或二维曲线的方式予以保存，当以二维曲线保存时，定义该曲线为总输出功率-环境参数曲线。

其中，在正常运行状态下，若空调系统接收到进入节能运行阶段的指令、并且各表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系中关于当前设定参数与当前环境参数对应的总输出功率不为空，进入节能运行阶段；否则，进入曲线绘制阶段。

其中，在空调处于节能运行阶段时，若各表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系中关于当前设定参数与环境参数对应的总输出功率为空，空调自动切换至曲线绘制阶段。

其中，所述空调正常运行状态是指：空调系统根据设定温度与实时检测到的室内温度进行比较，并根据比较结果自行开始或停止制冷与制热状态。

其中，所述正常运行状态具体为：

实时采集室内环境温度T1与设定温度Ts并进行比较，同时获取空调当前工作模式；

若获取到的空调当前工作模式为制冷：当比较结果为T1>Ts+Ta且持续时间t1成立时，空调系统开始制冷；在持续制冷状态下，当比较结果为T1≤Ts-Tb且持续时间t2成立时，空调系统停止制冷；其中Ta、Tb、t1、t2均为非负值；

若获取到的空调当前工作模式为制热：当比较结果为T1＜Ts-Tc且持续时间t3成立时，空调系统开始制热；在持续制热状态下，当比较结果为T1≥Ts+Td且持续时间t4成立时，空调系统停止制热；其中Tc、Td、t3、t4均为非负值。

(三)有益效果

上述技术方案具有如下优点：本发明一种空调节能控制方法，以空调正常运行为基础进行遍历，得出个设定参数下环境参数与总输出功率的对应关系，然后将环境参数分段，找出各段内对应的总输出功率的最小值，同时确定该总输出功率最小值对应的压缩机目标频率、目标内外机风档，并将上述结果予以保存；当空调进入节能运行阶段后，直接根据当前设定参数和环境参数的值查找已保存的数据中对应的总输出功率最小值，然后依据该总输出功率最小值对应的压缩机目标频率、目标内外机风档控制空调以最小的输出功率运行，同时能保证当前的制冷或制热要求，从而避免空调在参数变化后仍以较高的输出功率运行浪费电能，实现节能。

附图说明

图1是本发明所述空调进入节能运行阶段的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”包括本数，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明是针对现有技术中，空调运行都是以设定参数进行运行，当设定参数或环境参数变化后，空调系统多数时间会以较高的输出功率或送风量来运行，这样原本以低输出功率运行即可满足需求的工况，但空调系统仍然以高输出状态运行，造成大量电能的浪费。

为了解决该问题，本发明公布了一种空调节能控制方法，包括：

曲线绘制阶段：

a、在空调处于正常运行情况下，采集空调的输出参数、环境参数、与所述环境参数对应的设定参数，所述输出参数至少包括空调的压缩机目标频率、目标内外机风档、及对应的总输出功率；比如每隔2分钟采集一次上述参数；

b、绘制设定参数取不同值时环境参数与输出参数中总输出功率的关系曲线；即根据空调运行中的参数变化进行遍历，以实现绘制出不同设定参数下环境参数与总输出功率的关系曲线的目的；

c、将所述关系曲线中的环境参数划分成连续的、宽度为s的多个分段，用各分段内环境参数的某个值作为这段范围值的表征值，记为表征环境参数，找出各表征环境参数对应范围内的总输出功率最小值；保存各表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系，同时将该总输出功率对应的压缩机目标频率、目标内外机风档予以保存；

即取范围值s以将环境参数划分成连续的多段，取第i段环境参数内的某一值Si表征该第i段环境参数的范围值，记为表征环境参数；其中i为正整数；即将步骤b绘制出的曲线中的环境参数对应的坐标轴划分成连续的多段，对于第i段，用Si表征这一段范围值，且Si就是第i段内的环境参数的某个值，比如用25℃表征24.5-25.5℃的范围值；只要实际环境参数落入某一表征环境参数的表征范围，即用该表征值表示对应的实际值；

找出Si对应范围内的总输出功率最小值Qi，保存各表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系，同时将该总输出功率对应的压缩机目标频率、目标内外机风档予以保存；即找出各段范围值对应的总输出功率的最小值，同时保存该总输出功率最小值对应的具体输出参数；

节能运行阶段：

A、获取当前的设定参数与环境参数；比如设定温度与室内温度；

B、确定当前环境参数对应的表征环境参数；比如室内温度实际为24.9℃，但该值落入表征值25℃对应的范围(24.5，25.5]，则用室内温度25℃表征实际室内温度24.9℃；

C、根据该设定参数下各表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系，查找当前设定参数与表征环境参数对应的总输出功率最小值，进而确定该总输出功率最小值对应的压缩机目标频率和目标内外机风档，并据此运行空调；即只要对应设定参数下，环境参数落入某表征值的范围，即可确定环境参数表征值，进而确定该环境参数表征值对应的总输出功率最小值，最终得出该总输出功率最小值对应的压缩机目标频率、目标内外机风档，然后根据这些具体的输出参数控制空调的运行；即在能够实现制冷或制热目的的前提下，以最小功率输出，实现节能的目的；

D、重复执行所述步骤A至步骤C。确定输出参数后开始控制空调的输出参数，运行一段时间后，比如5分钟，再开始执行步骤A，以便重新获取当前参数，对空调的输出参数进行调整，保证制冷或制热效果。

本发明以空调正常运行为基础进行遍历，得出个设定参数下环境参数与总输出功率的对应关系，然后将环境参数分段，找出各段内对应的总输出功率的最小值，同时确定该总输出功率最小值对应的压缩机目标频率、目标内外机风档，并将上述结果予以保存；当空调进入节能运行阶段后，直接根据当前设定参数和环境参数的值查找已保存的数据中对应的总输出功率最小值，然后依据该总输出功率最小值对应的压缩机目标频率、目标内外机风档控制空调以最小的输出功率运行，同时能保证当前的制冷或制热要求，从而避免空调在参数变化后仍以较高的输出功率运行浪费电能，实现节能的目的。同时保留了空调正常运行的功能，用户可自行选择熟悉的运行方式，不影响用户的操作体验。

进一步的，在执行所述步骤c的过程中，若相同设定参数、相同表征环境参数对应的总输出功率的实际值小于已保存的总输出功率最小值，则以当前总输出功率的实际值作为新的总输出功率最小值，同时更新该新的总输出功率最小值对应的压缩机目标频率和目标内外机风档。由于环境变化，相同设定参数与环境参数下，已经采集到的对应的总输出功率最小值可能发生变化，因此需要在发现新的总输出功率最小值时进行覆盖，以实现进一步的节能运行。

具体的，环境参数可以是室内温度、室内湿度、室内湿度、室外湿度等，并且：

当所述环境参数为室内温度或室外温度时，所述设定参数为空调的设定温度；

当所述环境参数为室内湿度或室外湿度时，所述设定参数为空调的设定湿度。

比如需要参考室内机进行控制室时，则以室内温度或室内湿度作为环境参数，当需要参考室外机进行控制室时，则以室外温度或室外湿度作为环境参数；

另外，南方地区湿度较大，空调运行有时需要以湿度作为参考，这时就需要以室内湿度或室外湿度作为环境参数，相应的设定参数采集设定湿度；而北方地区较为干燥，空调运行主要以温度作为参考，这时就需要以室内温度或室外温度作为环境参数，相应的设定参数采集设定温度。

即环境参数与设定参数的取值类型相同，但具体内容以使用需求为准，一般用户只考虑室内温度或室内湿度，所以环境参数一般取室内湿度或室内温度。

进一步的，在所述步骤a中，每隔设定时间N，计算采集到的各项参数各自的平均值，作为所述步骤b的原始数据；其中，N为正数。比如2分钟采集一次参数时，参数有可能会有较大的波动，为避免波动对数据造成影响，一般可以每隔30分钟计算一次平均值，然后以这组30分钟内的平均值作为步骤b中的一组数据，即步骤b中曲线对应的各点都是各时间段N对应的一组平均值。这样可以排除数据波动造成的影响，保证数据的有效性。由于设定参数是人为设置的，空调运行过程中该参数一般不变化，所以计算平均值时，不计算设定参数的平均值；假如时间段N内采集到的数据中具有不同的设定参数，则按设定参数划分采集到的数据，并单独计算平均值。

进一步的，在所述步骤b之后，根据空调的不同工作状态，将所述步骤b得到的关系曲线分割成各工作状态对应时间段tm内的关系曲线；根据各状态下tm时间段内的关系曲线，分别执行所述步骤c。空调的工作状态可以划分出白天制冷时段、午休时段、夜间休息时段等，然后根据上述时段的持续时间tm将步骤b中的曲线划分成多段，不同工作状态的曲线单独进行处理，后期数据调取时可直接参照空调当前所处环境，在相应tm对应的范围内进行查找，查找速度更快，提高控制响应速度，缩短等待时间，节约电能。

具体的，在所述步骤c中，所述各表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系以表格或二维曲线的方式予以保存，当以二维曲线保存时，定义该曲线为总输出功率-环境参数曲线。比如绘制不同设定参数下环境参数与总输出功率的二维关系曲线，方便查找。

进一步的，在正常运行状态下，若空调系统接收到进入节能运行阶段的指令、并且各表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系中关于当前设定参数与当前环境参数对应的总输出功率不为空，进入节能运行阶段，执行所述步骤A至步骤D；否则，进入曲线绘制阶段，执行所述步骤a至步骤c。即当空调系统接收到进入节能运行阶段的指令后，按道理应该立即进入节能运行阶段，但如果超找不到对应的总输出功率最小值时是无法进行确定空调的输出参数的，也就无法控制空调的运行，因此增加一个条件：各表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系中关于当前设定参数与环境参数对应的总输出功率不为空，以保证进入节能运行阶段后可以依据已保存的参数对空调的输出参数进行调整。

进一步的，在空调处于节能运行阶段时，若各表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系中关于当前设定参数与环境参数对应的总输出功率为空，空调自动切换至曲线绘制阶段，执行所述步骤a至步骤c。即节能运行时，如果查找不到对应的总输出功率最小值，说明表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系中并未记载当前设定参数下当前环境参数的状态，需要重新采集参数以获取当前状态对应的总输出功率最小值，所以空调结束节能运行阶段，开始进入曲线绘制阶段，通过执行步骤a至步骤c确定当前状态对应的总输出功率最小值，为下次进入节能运行阶段做准备。

下面用一个具体的例子对本方案进行具体阐述，以方便理解：

如图1所示，当空调系统接收到进入节能运行阶段的指令后，首先读取到室内温度为24.5℃，设定温度为28℃，在已保存的各表征环境参数与总输出功率最小值的关系数据中查找有没有对应的总输出功率最小值：

若有则按该总输出功率最小值对应的压缩机目标频率、目标内外机风档运行空调，实现在保证当前制冷或制热需求的前提下，以总输出功率最小的状态控制空调的运行，以节省电能；当然，为了保证制冷或制热效果，环境参数表征值的范围s应尽可能取小一点，以最接近当前环境参数的参数运行空调；

若没有查找到对应的总输出功率最小值，说明当前状态点并未被收录到已保存的表征环境参数与总输出功率最小值的关系数据中，此时空调继续保持曲线绘制阶段的运行，以获取数据，为下次进入节能运行阶段做准备。

空调以节能运行阶段运行时，若查找不到当前设定参数和环境参数对应的总输出功率最小值，说明当前状态点并未被收录到已保存的各表征环境参数与总输出功率最小值的关系数据中，此时空调停止节能运行阶段，直接进入曲线绘制阶段，以获取数据，为下次进入节能运行阶段做准备。

曲线绘制阶段的过程大致如下：以采集设定温度和室内温度为例，每隔2分钟采集一次设定温度和室内温度，同时每隔30分钟将采集到的15组数据各自计算平均值，假如设定温度为25℃时，室内温度的平均值是24.8℃，然后以这组平均值作为步骤b中的一个状态点，利用同一设定温度下的多个室内温度状态点绘制曲线，再将多个状态点组成的室内温度的分布范围按1℃一段划分成连续的多段，比如大于24.5℃但小于或等于25.5℃的范围为一段，并用该范围内的25℃这个值进行表征；然后查找25℃的表征范围内总输出功率的最小值，比如800w，则保存如下数据组合：设定温度25℃、表征温度25℃、表征范围1℃、总输出功率最小值800w，同时包括总输出功率为800w时对应的压缩机目标频率、目标内外机风档。如此反复进行遍历，为进入节能运行阶段做准备。

同时，为了方便查找，在步骤b之后，可将得到的曲线按空调的工作状态不同进行分割，单独查找各表征范围内的总输出功率最小值等后续操作；进入节能运行阶段时，直接按照当前环境状态在相应状态的数据中查找，比如午间休息时段，则直接在午间休息时段的数据中进行查找，提高查找速度，缩减等待时间，提高用户体验。

进一步的，所述空调正常运行状态是指：空调系统根据设定温度与实时检测到的室内温度进行比较，并根据比较结果自行开始或停止制冷与制热状态。

更进一步的，所述正常运行状态具体为：

实时采集室内环境温度T1与设定温度Ts并进行比较，同时获取空调当前工作模式；

若获取到的空调当前工作模式为制冷：当比较结果为T1>Ts+Ta且持续时间t1成立时，空调系统开始制冷；在持续制冷状态下，当比较结果为T1≤Ts-Tb且持续时间t2成立时，空调系统停止制冷；其中Ta、Tb、t1、t2均为非负值；即利用Ta和Tb给设定温度一个上下限，室内温度超过上限且持续一段时间t1后，开始制冷；制冷过程中，当室内温度低于下限值且持续一段时间t2后，停止制冷；t1与t2的值可以相同，也可以单独设定；设定上下限以及等待时间t1、t2可以避免空调频繁起停，延长其使用寿命，还节约电能。

若获取到的空调当前工作模式为制热：当比较结果为T1＜Ts-Tc且持续时间t3成立时，空调系统开始制热；在持续制热状态下，当比较结果为T1≥Ts+Td且持续时间t4成立时，空调系统停止制热；其中Tc、Td、t3、t4均为非负值。制热模式下的控制原理与制冷模式类似，效果也相似。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种空调节能控制方法，其特征在于，包括：

曲线绘制阶段：

a、在空调处于正常运行情况下，采集空调的输出参数、环境参数、与所述环境参数对应的设定参数，所述输出参数至少包括空调的压缩机目标频率、目标内外机风档、及对应的总输出功率；

b、绘制设定参数取不同值时环境参数与输出参数中总输出功率的关系曲线；

c、将所述关系曲线中的环境参数划分成连续的、宽度为s的多个分段，用各分段内环境参数的某个值作为这段范围值的表征值，记为表征环境参数，找出各表征环境参数对应范围内的总输出功率最小值；保存各表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系，同时将该总输出功率对应的压缩机目标频率、目标内外机风档予以保存；

节能运行阶段：

A、获取当前的设定参数与环境参数；

B、确定当前环境参数对应的表征环境参数；

C、根据该设定参数下各表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系，查找对应的总输出功率最小值，进而确定该总输出功率最小值对应的压缩机目标频率和目标内外机风档，并据此运行空调；

D、重复执行所述步骤A至步骤C。

2.如权利要求1所述的空调节能控制方法，其特征在于，

在执行所述步骤c的过程中，若相同设定参数、相同表征环境参数对应的总输出功率的实际值小于已保存的总输出功率最小值，则以当前总输出功率的实际值作为新的总输出功率最小值，同时更新对应的压缩机目标频率和目标内外机风档。

3.如权利要求1所述的空调节能控制方法，其特征在于，

所述环境参数为室内温度或室外温度，所述设定参数为空调的设定温度；或

所述环境参数为室内湿度或室外湿度，所述设定参数为空调的设定湿度。

4.如权利要求1所述的空调节能控制方法，其特征在于，在所述步骤a中，每隔设定时间，计算采集到的各项参数各自的平均值，作为所述步骤b的原始数据。

5.如权利要求1至4任一项所述的空调节能控制方法，其特征在于，在所述步骤b之后，根据空调的不同工作状态，将所述步骤b得到的关系曲线分割成各工作状态对应时间段tm内的关系曲线；根据各状态下tm时间段内的关系曲线，分别执行所述步骤c。

6.如权利要求5所述的空调节能控制方法，其特征在于，在所述步骤c中，所述各表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系以表格或二维曲线的方式予以保存，当以二维曲线保存时，定义该曲线为总输出功率-环境参数曲线。

7.如权利要求6所述的空调节能控制方法，其特征在于，在正常运行状态下，若空调系统接收到进入节能运行阶段的指令、并且各表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系中关于当前设定参数与当前环境参数对应的总输出功率不为空，进入节能运行阶段；否则进入曲线绘制阶段。

8.如权利要求7所述的空调节能控制方法，其特征在于，在空调处于节能运行阶段时，若各表征环境参数与总输出功率最小值的对应关系中关于当前设定参数与环境参数对应的总输出功率为空，空调自动切换至曲线绘制阶段。

9.如权利要求1所述的空调节能控制方法，其特征在于，

所述空调正常运行状态是指：空调系统根据设定温度与实时检测到的室内温度进行比较，并根据比较结果自行开始或停止制冷与制热状态。

10.如权利要求9所述的空调节能控制方法，其特征在于，

所述正常运行状态具体为：

实时采集室内环境温度T1与设定温度Ts并进行比较，同时获取空调当前工作模式；

若获取到的空调当前工作模式为制冷：当比较结果为T1>Ts+Ta且持续时间t1成立时，空调系统开始制冷；在持续制冷状态下，当比较结果为T1≤Ts-Tb且持续时间t2成立时，空调系统停止制冷；其中Ta、Tb、t1、t2均为非负值；

若获取到的空调当前工作模式为制热：当比较结果为T1＜Ts-Tc且持续时间t3成立时，空调系统开始制热；在持续制热状态下，当比较结果为T1≥Ts+Td且持续时间t4成立时，空调系统停止制热；其中Tc、Td、t3、t4均为非负值。