CN113790486B - 一体化机柜空调器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种一体化机柜空调器及其控制方法，其中的一体化机柜空调器，包括壳体，壳体内设置有隔板，隔板将壳体的内部空间分隔为室内侧空间及室内侧空间，室外侧空间中设有压缩机，还包括温差发电模块、蓄电模块，温差发电模块能够利用隔板与压缩机之间的温差发电，蓄电模块用于存储温差发电模块发电得到的电能。根据本发明，利用空调器自身的热源部件通过温差发电模块将热能转化为电能并存储于蓄电模块中，在蓄电模块中的存储电量达到一定量时可以通过其对空调器用电部件进行供电，从而节省了对市政供电模块的电能需求，能够利用空调器的废热发电并存储利用，能够降低空调器的运行耗能，更加环保。

Description

一体化机柜空调器及其控制方法
技术领域
本发明属于空气调节技术领域，具体涉及一种一体化机柜空调器及其控制方法。
背景技术
随着时代的发展，我国对节约能源非常重视，5G时代的到来导致一体化机柜空调的市场需求剧增。一体化机柜空调用于给散热元件降温，需要全年24h不间断运行，这导致我国的电能的消耗进一步增加，与我国节能减排的理念相矛盾，因此，降低一体化机柜空调的整机能耗显得至关重要。
发明内容
因此，本发明提供一种一体化机柜空调器及其控制方法，能够克服相关技术中一体化机柜空调器需常年运行制冷整机能耗大不节能的不足。
为了解决上述问题，本发明提供一种一体化机柜空调器，包括壳体，所述壳体内设置有隔板，所述隔板将所述壳体的内部空间分隔为室内侧空间及室内侧空间，所述室外侧空间中设有压缩机，还包括温差发电模块、蓄电模块，所述温差发电模块能够利用所述隔板与所述压缩机之间的温差发电，所述蓄电模块用于存储所述温差发电模块发电得到的电能。
在一些实施方式中，所述温差发电模块的热端与所述压缩机热耦合连接，所述温差发电模块的冷端与所述隔板热耦合连接。
在一些实施方式中，所述壳体包括室外面板，所述温差发电模块的热端还与所述室外面板之间可选择地热耦合连接。
在一些实施方式中，所述一体化机柜空调器还包括空调器供电回路，所述空调器供电回路中具有并联的市政供电模块及所述蓄电模块，所述蓄电模块及市政供电模块可切换地与空调器用电部件电连接，以实现对所述空调器用电部件的选择性供电。
本发明还提供一种一体化机柜空调器的控制方法，用于控制上述的一体化机柜空调器，包括：
获取所述蓄电模块的实时存储电量M；
根据所述实时存储电量M与所述空调器用电部件中每个用电组件的用电需求量的大小关系，选择性地将所述蓄电模块与所述用电组件导通实现供电，并同步断开已经与所述蓄电模块导通的所述用电组件与所述市政供电模块的电连接。
在一些实施方式中，
所述空调器用电部件包括所述压缩机、室内侧风机、室外侧风机、控制器，其中所述压缩机的用电需求量为Ma，所述室内侧风机与室外侧风机的用电需求量皆为Mb，所述控制器的用电需求量为Mc，Mc＜Mb＜Ma，当M＜Mc时，控制所述市政供电模块给所述压缩机、室内侧风机、室外侧风机、控制器供电。
在一些实施方式中，
当Mc≤M＜Mb+Mc时，控制所述市政供电模块给所述压缩机、室内侧风机、室外侧风机供电并断开给所述控制器供电，同步将所述蓄电模块与所述控制器导通实现供电；或者，
当Mb+Mc≤M＜2Mb+Mc时，控制所述市政供电模块给所述室内侧风机及室外侧风机中的一个、压缩机供电并断开给所述室内侧风机及室外侧风机中的另一个、控制器供电，同步将所述蓄电模块与所述室内侧风机及室外侧风机中的另一个、控制器导通实现供电；或者，
当2Mb+Mc≤M＜2Mb+Mc+Ma时，控制所述市政供电模块给所述压缩机供电并断开给所述室内侧风机、室外侧风机、控制器供电，同步将所述蓄电模块与所述室内侧风机、室外侧风机、控制器导通实现供电；或者，
当2Mb+Mc+Ma≤M时，控制所述市政供电模块断开给所述压缩机、室内侧风机、室外侧风机、控制器供电，同步将所述蓄电模块与所述压缩机、室内侧风机、室外侧风机、控制器导通实现供电。
在一些实施方式中，所述控制方法还包括：
获取所述市政供电模块的供电状态，当所述市政供电模块为断电状态时，将所述蓄电模块与报警部件导通实现供电。
在一些实施方式中，所述控制方法还包括：
当所述市政供电模块为断电状态时，控制所述温差发电模块的热端与所述壳体具有的室外面板热耦合连接。
在一些实施方式中，所述控制方法还包括：
获取温差发电模块的热端与冷端的实时温差，当所述实时温差大于预设温差时，控制所述空调器具有的温差发电存储回路闭合，实现所述蓄电模块的电能存储。
本发明提供的一种一体化机柜空调器及其控制方法，利用所述空调器自身的热源部件通过所述温差发电模块将热能转化为电能并存储于所述蓄电模块中，在所述蓄电模块中的存储电量达到一定量时可以通过其对空调器用电部件进行供电，从而节省了对市政供电模块的电能需求，也即本发明的技术方案能够利用空调器的废热发电并存储利用，能够降低空调器的运行耗能，更加环保。
附图说明
图1为本发明实施例的一体化机柜空调器的结构示意图；
图2为本发明实施例的一体化机柜空调器中含温差发电存储回路的原理示意图；
图3为本发明实施例的一体化机柜空调器中含空调器供电回路的原理示意图。
附图标记表示为：
11、壳体；111、室外面板；12、隔板；13、蒸发器；14、压缩机；15、室内侧风机；16、室外侧风机；17、控制器；18、冷凝器；19、毛细管；2、蓄电模块；3、市政供电模块；4、报警部件；5、温差发电模块；61、变压模块；62、过滤模块；100、机柜。
具体实施方式
结合参见图1至图3所示，根据本发明的实施例，提供一种一体化机柜空调器，包括机柜100，所述机柜100内设有发热元件(也即待冷却散热的部件)，所述机柜100上连接有壳体11，所述壳体11内设置有隔板12，所述隔板12将所述壳体11的内部空间分隔为室内侧空间及室内侧空间，所述室内侧空间中设有蒸发器13，所述室外侧空间中设有冷凝器18，对应于所述蒸发器13以冷凝器18则分别设置有室内侧风机15、室外侧风机16，而可以理解的是，所述蒸发器13与冷凝器18之间的冷媒管路上设有毛细管19，所述室外侧空间中还设有压缩机14，还包括温差发电模块5、蓄电模块2，所述温差发电模块5能够利用所述隔板12与所述压缩机14之间的温差发电，所述蓄电模块2用于存储所述温差发电模块5发电得到的电能，具体的，所述温差发电模块5的热端与所述压缩机14热耦合连接，所述温差发电模块5的冷端与所述隔板12热耦合连接，可以理解的是，所述空调器在运转时，所述压缩机14的外壳将具有较大的发热量温度较高，而所述隔板12则由于邻近所述蒸发器13设置，从而具有较低的温度，从而在两者之间形成温差。该技术方案中，利用所述空调器自身的热源部件(也即所述压缩机14及隔板12)通过所述温差发电模块5将热能转化为电能并存储于所述蓄电模块2中，在所述蓄电模块2中的存储电量达到一定量时可以通过其对空调器用电部件进行供电，从而节省了对市政供电模块3的电能需求，也即本发明的技术方案能够利用空调器的废热发电并存储利用，能够降低空调器的运行耗能，更加环保。
作为电能存储领域公知的，所述温差发电模块5与所述蓄电模块2之间形成可控的温差发电存储回路，其具体包括过滤模块61以及变压模块61，此处不做赘述。
在一些实施方式中，所述壳体11包括室外面板111，所述温差发电模块5的热端还与所述室外面板111之间可选择地热耦合连接，具体的，如图2所示出，所述热端与所述室外面板111之间通过开关KM8实现电性连通，进而能够在所述压缩机14未运行(例如断电或者故障时)能够利用处于室外侧的面板中吸收的热量发电，可以理解的是此时所述室外面板111与所述压缩机14在电路方面是并联的。
所述一体化机柜空调器还包括空调器供电回路，所述空调器供电回路中具有并联的市政供电模块3及所述蓄电模块2，所述蓄电模块2及市政供电模块3可切换地与空调器用电部件电连接，以实现对所述空调器用电部件的选择性供电，所述空调器供电回路通过并联的市政供电模块3及蓄电模块2能够根据蓄电模块2的存储电量以及市政供电模块3的供电状态进行切换，保证空调器用电部件的一定程度的正常运行，例如在市政供电模块3断电且蓄电模块2电量足够的时候对所述空调器用电部件供电，防止空调器停机机柜内发热部件的损坏，而可以理解的是，所述空调器的运行过程中，正常情况下所述蓄电模块2将持续储电。
根据本发明的实施例，还提供一种一体化机柜空调器的控制方法，用于控制上述的一体化机柜空调器，包括：
获取所述蓄电模块2的实时存储电量M；
根据所述实时存储电量M与所述空调器用电部件中每个用电组件的用电需求量的大小关系，选择性地将所述蓄电模块2与所述用电组件导通实现供电，并同步断开已经与所述蓄电模块2导通的所述用电组件与所述市政供电模块3的电连接。
具体的，所述空调器用电部件包括所述压缩机14、室内侧风机15、室外侧风机16、控制器17，其中所述压缩机14的用电需求量为Ma，所述室内侧风机15与室外侧风机16的用电需求量皆为Mb，所述控制器17的用电需求量为Mc，Mc＜Mb＜Ma，当M＜Mc时，控制所述市政供电模块3给所述压缩机14、室内侧风机15、室外侧风机16、控制器17供电；或者，当Mc≤M＜Mb+Mc时，控制所述市政供电模块3给所述压缩机14、室内侧风机15、室外侧风机16供电并断开给所述控制器17供电，同步将所述蓄电模块2与所述控制器17导通实现供电；或者，当Mb+Mc≤M＜2Mb+Mc时，控制所述市政供电模块3给所述室内侧风机15及室外侧风机16中的一个、压缩机14供电并断开给所述室内侧风机15及室外侧风机16中的另一个、控制器17供电，同步将所述蓄电模块2与所述室内侧风机15及室外侧风机16中的另一个、控制器17导通实现供电；或者，当2Mb+Mc≤M＜2Mb+Mc+Ma时，控制所述市政供电模块3给所述压缩机14供电并断开给所述室内侧风机15、室外侧风机16、控制器17供电，同步将所述蓄电模块2与所述室内侧风机15、室外侧风机16、控制器17导通实现供电；或者，当2Mb+Mc+Ma≤M时，控制所述市政供电模块3断开给所述压缩机14、室内侧风机15、室外侧风机16、控制器17供电，同步将所述蓄电模块2与所述压缩机14、室内侧风机15、室外侧风机16、控制器17导通实现供电。
该技术方案中，给出了依据所述蓄电模块2不同的储电量合理实现对空调器中不同的用电组件的混合供电，并伴随所述蓄电模块2中储电量的提高逐渐减少所述市政供电模块3的供电量，实现空调器用电的自给自足，节省市电能耗。
在一些实施方式中，所述控制方法还包括：获取所述市政供电模块3的供电状态，当所述市政供电模块3为断电状态时，将所述蓄电模块2与报警部件4导通实现供电，尤其是在M＜2Mb+Mc+Ma时，所述蓄电模块2的电量不足提供整个空调器的运行，而机柜内发热设备则由于备用发电设备的供电持续发热散热，此时通过所述报警部件4的设置能够提示相关人员及时进行处理。
所述控制方法还包括：当所述市政供电模块3为断电状态时，控制所述温差发电模块5的热端与所述壳体11具有的室外面板111热耦合连接，以能够利用室外热量进行温差发热。
在一些实施方式中，所述控制方法还包括：获取温差发电模块5的热端与冷端的实时温差，当所述实时温差大于预设温差时，控制所述空调器具有的温差发电存储回路闭合，实现所述蓄电模块2的电能存储。
以下结合图2及图3进一步阐述本发明的技术方案：
为保证机柜内的散热设备的热量能够及时处理，一体化机柜空调需要全年24h不间断运行，因此，一体化机柜空调的整机耗电量非常高。针对此问题，本发明提供一种利用废热混合供电的一体化机柜空调，具体参数如下：A：冷热源温差；Mc：控制板(也即所述的控制器17，下同)运行所需蓄电池电量百分比(示例参数范围5％～10％)；Mb：一个风机(也即所述室内侧风机15或者室外侧风机16，下同)运行所需蓄电池电量百分比(示例参数范围15％～25％)；Ma：一个压缩机运行所需蓄电池电量百分比(示例参数30％～40％)；M：蓄电池蓄电量；KM2—KM10分别为市政供电(也即所述市政供电模块3，下同)和蓄电池(也即所述蓄电模块2，下同)供电时控制控制板、内外风机、压缩机和报警系统(也即所述报警部件4，下同)是否通电的开关。
蓄电池供电时循环流路如图中箭头所示：从蓄电池出来后分为三路，一路给压缩机进行供电、二路给外风机进行供电、三路给内风机进行供电。
混合供电的原理及控制方式：当机组开始运行时，由市政电源进行供电，热电偶(也即所述温差发电模块5，下同)持续监测热源温度T1和冷源温度T2，T1-T2＜A(示例参数范围10℃以上)时蓄电池不蓄电，当T1-T2≥A时蓄电池开始蓄电M，此时分为5种形式，这5种形式逐渐减少市政供电，由机组慢慢实现自给自足，节省能耗，具体如下：
1.当蓄电量M＜Mc时，此时蓄电池蓄电量较低，仍采用市政供电。此时，KM2关闭、KM3关闭、KM4关闭，KM5断开、KM6断开、KM7断开、KM8断开、KM9断开、KM10断开。
2.当蓄电量Mb≥M≥Mc时，此时蓄电池蓄电量满足控制板的所需电量，此时，控制板由蓄电池供电，压缩机及内外风机由市政供电。此时，KM2关闭、KM3关闭、KM4关闭，KM5断开、KM6断开、KM7断开、KM8断开、KM9关闭、KM10断开。
3.当蓄电量2Mb+Mc≥M＞Mb+Mc时，此时蓄电池蓄电量满足一个风机和控制板的运行，此时内风机和控制板由蓄电池供电，压缩机和外风机由市政供电。此时KM2断开、KM3关闭、KM4关闭，KM5关闭、KM6断开、KM7断开、KM8断开、KM9关闭、KM10断开。
4.当蓄电量Mc+2Mb+Ma≥M＞2Mb+Mc时，此时蓄电池蓄电量满足二个风机和控制板的的运行，此时内外风机和控制板由蓄电池供电，压缩机由市政供电。此时，KM2断开、KM3关闭、KM4断开，KM5关闭、KM6关闭、KM7断开、KM8断开、KM9关闭、KM10断开。
5.当蓄电量M＞Mc+2Mb+Ma时，此时蓄电池蓄电量满足整个机组的运行，此时，市政供电停止，由蓄电池给整个机组进行供电。此时，此时，KM2断开、KM3断开、KM4断开，KM5关闭、KM6关闭、KM7关闭、KM8断开、KM9关闭、KM10断开。
当市政就停电且蓄电池电量不足提供整个机组时，一般公司的自行发电设备就会启动，散热设备会持续散热，此时机组还没有运行就会导致散热设备损坏的情况，因此本发明设计了报警系统。发生以上情况后KM8会关闭，热电偶的热端在外侧面板(也即所述室外面板111)，冷端在中间隔板，根据温差传热原理蓄电池的蓄电量就会持续增加，与此同时报警系统报警，使得工作人员及时发现，给散热设备进行适当通风等操作，避免散热设备过热发生损坏的情况，待蓄电池能够满足机组稳定运行时，实现自给自足。此时，KM2断开、KM3断开、KM4断开，KM5关闭、KM6关闭、KM7关闭、KM8关闭、KM9关闭、KM10关闭。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上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变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种一体化机柜空调器，其特征在于，包括壳体(11)，所述壳体(11)内设置有隔板(12)，所述隔板(12)将所述壳体(11)的内部空间分隔为室内侧空间及室外 侧空间，所述室外侧空间中设有压缩机(14)，还包括温差发电模块(5)、蓄电模块(2)，所述温差发电模块(5)能够利用所述隔板(12)与所述压缩机(14)之间的温差发电，所述蓄电模块(2)用于存储所述温差发电模块(5)发电得到的电能；所述温差发电模块(5)的热端与所述压缩机(14)热耦合连接，所述温差发电模块(5)的冷端与所述隔板(12)热耦合连接；所述壳体(11)包括室外面板(111)，所述温差发电模块(5)的热端还与所述室外面板(111)之间可选择地热耦合连接，所述室外面板(111)与所述压缩机(14)电路并联，以能够在所述压缩机(14)未运行时利用所述室外面板(111)中吸收的热量发电。
2.根据权利要求1所述的一体化机柜空调器，其特征在于，还包括空调器供电回路，所述空调器供电回路中具有并联的市政供电模块(3)及所述蓄电模块(2)，所述蓄电模块(2)及市政供电模块(3)可切换地与空调器用电部件电连接，以实现对所述空调器用电部件的选择性供电。
3.一种一体化机柜空调器的控制方法，其特征在于，用于控制权利要求2所述的一体化机柜空调器，包括：
获取所述蓄电模块(2)的实时存储电量M；
根据所述实时存储电量M与所述空调器用电部件中每个用电组件的用电需求量的大小关系，选择性地将所述蓄电模块(2)与所述用电组件导通实现供电，并同步断开已经与所述蓄电模块(2)导通的所述用电组件与所述市政供电模块(3)的电连接。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，
所述空调器用电部件包括所述压缩机(14)、室内侧风机(15)、室外侧风机(16)、控制器(17)，其中所述压缩机(14)的用电需求量为Ma，所述室内侧风机(15)与室外侧风机(16)的用电需求量皆为Mb，所述控制器(17)的用电需求量为Mc，Mc＜Mb＜Ma，当M＜Mc时，控制所述市政供电模块(3)给所述压缩机(14)、室内侧风机(15)、室外侧风机(16)、控制器(17)供电。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，
当Mc≤M＜Mb+Mc时，控制所述市政供电模块(3)给所述压缩机(14)、室内侧风机(15)、室外侧风机(16)供电并断开给所述控制器(17)供电，同步将所述蓄电模块(2)与所述控制器(17)导通实现供电；或者，
当Mb+Mc≤M＜2Mb+Mc时，控制所述市政供电模块(3)给所述室内侧风机(15)及室外侧风机(16)中的一个、压缩机(14)供电并断开给所述室内侧风机(15)及室外侧风机(16)中的另一个、控制器(17)供电，同步将所述蓄电模块(2)与所述室内侧风机(15)及室外侧风机(16)中的另一个、控制器(17)导通实现供电；或者，
当2Mb+Mc≤M＜2Mb+Mc+Ma时，控制所述市政供电模块(3)给所述压缩机(14)供电并断开给所述室内侧风机(15)、室外侧风机(16)、控制器(17)供电，同步将所述蓄电模块(2)与所述室内侧风机(15)、室外侧风机(16)、控制器(17)导通实现供电；或者，
当2Mb+Mc+Ma≤M时，控制所述市政供电模块(3)断开给所述压缩机(14)、室内侧风机(15)、室外侧风机(16)、控制器(17)供电，同步将所述蓄电模块(2)与所述压缩机(14)、室内侧风机(15)、室外侧风机(16)、控制器(17)导通实现供电。
6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，还包括：
获取所述市政供电模块(3)的供电状态，当所述市政供电模块(3)为断电状态时，将所述蓄电模块(2)与报警部件(4)导通实现供电。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括：
当所述市政供电模块(3)为断电状态时，控制所述温差发电模块(5)的热端与所述壳体(11)具有的室外面板(111)热耦合连接。
8.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，还包括：
获取温差发电模块(5)的热端与冷端的实时温差，当所述实时温差大于预设温差时，控制所述空调器具有的温差发电存储回路闭合，实现所述蓄电模块(2)的电能存储。
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