CN1291191C - 空调器的中央控制系统以及用于操作该系统的方法 - Google Patents

Abstract

一种中央控制系统包括多个空调器和通过网络连接于空调器的中央控制单元。所述空调器安装于建筑物的房间中以向房间提供空气调节。所述中央控制单元接收用于监视和控制每台空调器的控制命令，并且调节每台空调器的工作时间表以限制正在工作的空调器的总的峰值功率消耗低于基准功率值。所述中央控制单元根据已调整的工作时间表来控制每台空调器的工作。当总的峰值功率消耗超过了基准功率值，所述中央控制单元避免空调系统全部关闭，这样提高了空调系统的稳定性并且减少了用于空气调节的电费。

Description

空调器的中央控制系统以及用于操作该系统的方法

技术领域

本发明涉及空调器的中央控制系统以及用于操作该系统的方法，其中中央控制单元通过网络与多个空调器连接以执行空调器操作的中央控制，并且在中央控制单元中执行自动操作算法，用于改变每台空调器的操作模式以限制运行的空调器的总的峰值功率消耗低于基准功率值，这样可以使建筑的总的峰值功率消耗和电费的降低成为可能，以及同样防止由于功率消耗的快速增长而产生的强行停电(forcible power cut-off)。

背景技术

随着空调器使用的快速增长，空调器已经成为了建筑物的每个办公室或住宅的每个房间的必需品了。最近也推出了一种通过网络连接于多个空调器的空调系统。

空调系统的一个实例是图1所示的由室内单元11分别与室外单元12连接的单独型(single-type)空调系统。另一个实例是图2所示的多个型(multi-type)空调系统，其中大量的室内单元11共享在一个独立建筑中或一层单独楼层中的少量室外单元12以节省安装资源和能量。

为了提供制冷，空调器10通常使用在室内和室外单元中以压缩、冷凝、膨胀以及蒸发的热循环周期(thermal cycle)循环的制冷剂。换言之，热泵空调器通过切换制冷剂的循环方向可以提供制冷和制热。

在传统的空调系统中，安装在室内单元或遥控器上的控制按钮允许用户输入用于开/关电源、制冷/制热模式选择、通风模式选择、排出(discharged)空气方向控制、制冷/制热或通风强调控制等的控制命令。基于输入的控制命令，嵌入室内单元的微型计算机控制制冷剂的数量以及制冷剂的流量以执行室内空气调节。

如果空调器的操作中产生错误，则建筑的管理员亲自去往该空调器的室内单元或室外单元以检查错误，并且随后输入用于该空调器维护和维修的控制命令。

在如学校或大型建筑中一个管理员管理多个空调器的情况下，该管理员将检查每个房间以输入控制命令并且执行空调器的人工维护和维修程序。

一些传统的空调系统可以利用通过电力线路或类似的线路连接在多个空调器上的中央控制单元20执行多个空调器的中央控制。然而，这种传统的空调系统仅能提供用于检查每台空调器的功率状态的功率指示灯(power lamp)和用于控制每台空调器功率的功率按钮。传统系统不能输入用于控制空调器的详细操作的控制命令。因此，当在该空调器的操作出现错误时，中央控制单元20不能用于维护和维修，这样，降低了该系统的可用性。

更具体的，所述空调器10具有高的用于初始操作的功率消耗。在大量的空调器安装于一栋大型建筑中的情况下，在正常工作时，空调器的总的峰值功率消耗大幅度提高以使总的峰值功率消耗超过了安装于该建筑中的功率断路器(power breaker)(未示出)的允许限度。

如果所述总的峰值功率消耗超过了功率断路器的允许限度，则功率断路器强迫切断该建筑的全部电力。所述强迫电力切断不仅对运行的空调器，而且对其他电气装置，都可能引起实际影响，因此而减少产品的寿命。

供电方根据季节/建筑/服务提供商提供了不同的上功率限制(upperpower limit)。如果所述总的峰值功率消耗超过了上功率限制，则该供电方索取累进的电费(progressive electricity rate)，这将增加电费的负担。

发明内容

因此，本发明已经考虑了如上问题，并且本发明的目的就是为了提供一种空调器的中央控制系统以及操作该系统的方法，其中该系统配备有中央控制单元，所述中央控制单元包括存储多个安装于建筑物中的室内和室外单元的功率消耗值的数据库，并且所述中央控制单元改变空调器的工作模式以限制正在工作的空调器的总的峰值功率消耗低于基准功率值，这提供了多个空调器的工作的中央控制并且也获得了空调器功率消耗的中央管理。

根据本发明的一个方面，上述和其他目的可以通过提供空调器的中央控制系统而达到，所述空调器的中央控制系统包括安装于建筑物的房间中的用于提供空气调节的多个空调器；以及通过网络连接于多个空调器的、用以接收用于监视和控制每台空调器的控制命令的中央控制单元，所述中央控制单元调节每台空调器的工作时间表，以限制正在工作的多个空调器的总的峰值功率消耗低于基准功率值，所述中央控制单元根据调整后的工作时间表控制每台空调器的工作。其中如果总的峰值功率消耗等于或低于参考功率值，则所有操作中的空调经由中央控制单元保持正常操作模式；如果总的峰值功率消耗超过参考功率值，则仅有部分操作中的空调经由中央控制单元保持正常操作模式

根据本发明的另一方面，提供了一种用于操作空调器的中央控制系统的方法，所述中央控制系统包括通过网络连接于多个空调器的中央控制单元，所述中央控制单元可以监视空调器的状态并且控制空调器的工作，所述方法包括步骤a)，将多个正在工作的空调器的总的峰值功率消耗与在前输入的基准功率值进行比较；b)，如果所述步骤a)中的比较结果是总的峰值功率消耗超过了基准功率值，则允许多个正在工作的空调器中的至少一个被选中的空调器保持正常工作模式，并且允许至少一个未被选中的正在工作的空调器不同于选中的空调器，切换为通风模式；c)，如果在所述步骤b)切换的工作模式的操作时间超过了预先输入的模式改变周期，则更新每台空调器的工作时间表；以及d)，根据已更新的工作时间表控制空调器的工作。

附图说明

通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述和其他目的、特性和优点将会变得更加清楚，在其中：

图1示出了现有技术中的单独型空调系统结构的方框图；

图2示出了现有技术中的多个型空调系统结构的方框图；

图3示出了根据本发明的空调器的中央控制系统结构的方框图；

图4示出了根据本发明的空调器的操作时间表的图；以及

图5示出了根据本发明用于操作空调器的中央控制系统的方法的流程图。

具体实施方式

通过借助附图3现在将描述根据本发明的空调器中央控制系统的结构。

多个空调器100被分别安装在建筑物的房间中。以下描述将参考单独型空调系统进行，在所述单独型空调系统中，每台空调器100均包括一个室内单元110和一个室外单元120。然而，所述空调系统的类型不仅限于本发明的精神和范围内。

如图3所示，中央控制单元200通过网络与空调器100相连接，以监视每台空调器100的状态信息并且根据输入控制命令向相应空调器发送控制信号。这样，所述中央控制单元200执行了每台空调器操作的中央控制。

所述中央控制单元200基本包括用于输入控制命令的输入单元201；以及显示单元202，用于显示根据通过所述输入单元210输入的控制命令而操作的空调器的状态信息。根据制造商，所述输入单元201和所述显示单元202可以通过集成在一个单元中的触摸屏(touch screen)来实现。在这种情况下，所述控制命令可以通过触摸所述触摸屏输入。

所述中央控制单元200还包括空调器通信模块210、数据库220、峰值工作处理器230、空调器控制器240以及工作时间表更新单元250。

所述空调器通信模块210允许所述中央控制单元200通过在建筑物中建立的网络发送和接收信号到和从多个空调器。通过所述空调器通信模块210，中央控制单元200可以根据输入控制命令发送控制信号并且接收响应于发送出的控制信号的空调器状态信息。

所述中央控制单元200控制空调器100的工作模式以限制空调器100的总的峰值功率消耗低于整个建筑物所允许的上功率限制。为完成这个，所述中央控制单元200包括用于存储每台空调器的最大功率消耗值的数据库220。根据制造商以及产品的型号和样式，安装于每个房间中的空调器100具有不同的功率消耗值。该制造商通常提供功率消耗值的数字信息，该信息通常写在空调器的一侧。

通过所述空调器通信模块210，所述峰值工作处理器230检测当前正在工作的空调器。参考存储于数据库220中的所述每台空调器的最大功率消耗，所述峰值工作处理器230计算当前在工作的所有空调器的峰值功率消耗的总和。

所述峰值工作处理器230将正在工作的空调器的总的功率消耗与小于上功率限制的预定基准功率值进行比较。所述中央控制单元200的管理员已经通过输入单元201输入了该预定基准功率值。所述峰值工作处理器230确定每台空调器的工作模式的工作时间表，以使空调器工作时总的峰值功率消耗低于基准功率值。

所述基准功率值是管理员考虑到供电方提供的、根据季节/建筑物/服务提供商而变化的上功率限制输入的数字信息。如果所述总的峰值功率消耗高于基准功率值，则中央控制系统进入峰值控制模式以通过中央控制单元200启动空调器的自动操作。如果总的峰值功率消耗等于或小于基准功率值，则每台空调器保持其根据分别输入到每台空调器的控制命令所设置的工作模式。

所述空调器控制器240控制与每台空调器的控制和状态监视相关的信号流。所述空调器控制器240还向相应的空调器发送控制信号以允许空调器运行于峰值工作处理器230所确定的它们的工作模式。

换言之，如果正在工作的空调器的总的峰值功率消耗等于或小于基准功率值，则不通过所述峰值工作处理器230执行空调器的中央控制。然而，如果总的峰值功率消耗高于基准功率值，则通过峰值工作处理器230的自动工作算法确定空调器的各自的工作模式，并且空调器控制器240发送用于根据确定的工作模式而切换工作模式(制冷模式通风模式)的控制信号。

通过所述输入单元201，管理员可以输入用于限制总的峰值功率消耗的基准功率值并且也可以输入工作模式改变周期，在该周期间隔中，峰值工作处理器230改变空调器的工作模式。

在模式改变周期的间隔中，所述峰值工作处理器230改变空调器的工作模式。如果总的峰值功率消耗高于基准功率值，则峰值工作处理器230允许所选出的正在工作的空调器工作在正常模式下(例如，制冷模式)并且允许剩余空调器(即未选中的)工作于通风模式。为了减少空调器总的峰值功率消耗同时避免室内温度的快速改变，所述峰值工作处理器230不完全关闭未选中的空调器而是允许它们工作在低功率消耗的通风模式。

所述峰值工作处理器230通过在模式改变周期的间隔更新的工作时间表来改变空调器的工作模式。所述工作时间表更新单元250调整所述工作时间表。

所述工作时间表更新单元250以FIFO(先入先出)方案更新每台空调器的工作时间表，在这种方案中，第一个进入通风模式的空调器将第一个进入制冷或制热的正常模式。

所述工作时间表更新单元250也可以以如下方式更新每台空调器的工作时间表，即，空调器根据安装空调器的房间中所分别检测出的相应室内温度的改变量的递减顺序来进入正常模式。所述两个工作时间表更新方式可以根据制造商有选择的使用或联合使用。

图4示出了通过所述工作时间表更新单元250确定的工作时间表的表格。

为了更好描述根据这个实施例的用于更新工作时间表的过程，所述过程将在如下假设下进行描述。

1)具有相同的最大功率消耗值P的n个空调器被分别安装于n个房间，其中空调器总的峰值功率消耗的最大值为(n×P)W。

2)管理员设置基准功率值为(0.4×n×P)W以允许限制正在工作的空调器的总的峰值功率消耗低于该基准功率值。

3)管理员设置工作模式改变周期为15分钟。

4)安装了10个空调器。(即n＝10)

在这些假设下，如图4的工作时间表表格所示，在10:00和10:15之间，正在运行的第一至第三空调器AC#1至AC#3的总的峰值功率消耗为(3×P)W。因为总的峰值功率消耗(3×P)W低于基准功率值(4×P)W，所以第一至第三空调器AC#1至AC#3保持它们的工作模式为空调器AC#1至AC#3的各自房间中分别控制所设置的模式而不通过所述峰值工作处理器230改变其工作模式。

在10:15，所有10个空调器均正在工作。因此，所述峰值工作处理器230改变空调器的工作模式。这里，所述工作时间表更新单元250以FIFO方案更新每台空调器的工作时间表，以使第四至第七空调器AC#4至AC#7工作在制冷或制热的正常模式并且剩下的空调器AC#1至AC#3和AC#8至AC#10工作在通风模式。在图4中，实线表示相应的空调器工作在正常模式，点划线表示相应的空调器工作在通风模式。

在10:30，模式变化周期(15分钟)过去之后，工作时间表更新单元250再次以与上述方式相同的方式更新每个空调器的工作时间表，以便四个空调器AC#1、AC#8、AC#9和AC#10的工作模式被改变到正常模式，并且剩余的空调器的工作模式被改变到通风模式。

在10:45，模式变化周期过去之后，第二至第五空调器AC#2、AC#3、AC#4以及AC#5切换到正常模式并且剩下的空调器保持在通风模式。在11:00，第六至第九空调器AC#6、AC#7、AC#8以及AC#9切换到正常模式并且剩下的空调器切换到通风模式。

以这种方式，所述工作时间表更新单元250在模式改变周期间隔内更新每台空调器的工作时间表。基于更新的工作时间表，所述峰值工作处理器230切换工作模式以便允许限制正在工作的空调器的总的峰值功率消耗低于基准功率值(4×P)W同时大致保持房间的温度。

通过参考图5的流程图将描述一种用于操作具有如上所述结构的空调器中央控制系统的方法。

首先，通过空调器通信模块，所述中央控制系统监视连接到网络的空调器的状态以从中选择当前正在工作的空调器(S1)。

然后，所述中央控制系统计算正在工作的空调器的总的峰值功率消耗，并且将计算出的总的峰值功率消耗与先前由该系统的管理员输入的基准功率值进行比较(S2)。

如果比较结果为总的峰值功率消耗高于基准功率值，则所述中央控制系统以如下方式执行峰值功率控制，即，使选出的正在工作的空调器保持在正常模式，并且使剩下的正在工作的空调器切换到通风模式。如果总的峰值功率消耗等于或低于基准功率值，则所述中央控制系统保持先前的工作状态。当通过所述中央控制单元正在执行峰值功率控制时，在通过房间中的单个空调器中断工作控制期间，空调器的先前工作状态被保持(S3)。

然后，所述中央控制系统检测在改变工作模式中的工作时间是否超过模式改变周期(S4)。

如果检测结果为工作时间超过了模式改变周期，则所述中央控制系统更新空调器的工作时间表；如果没有，则所述系统继续监视空调器的工作状态(S5)。

可以选择性地或共同地使用两种方法以更新工作时间表。一种方法为FIFO(先入先出)方案(scheme)，在这种方案中，第一个进入通风模式的空调器也将第一个进入正常模式。另一个是允许空调器以空调器所安装的房间的温度改变量的递减顺序进入用于制冷或制热的正常模式。

所述中央控制系统根据更新的工作时间表控制空调器的工作，并且随后返回所述中央控制系统继续监视运行的空调器的总的峰值功率消耗的初始步骤(S6)。

如上所述的设备，根据本发明的空调器的中央控制系统和用于操作该系统的方法具有如下特征和优点。所述中央控制系统配备有中央控制单元，包括用于存储多个安装于建筑物中的多个空调器的功率消耗值的数据库。所述中央控制单元执行限制正在工作的空调器的总的峰值功率消耗低于基准功率值的自动操作算法。每台空调器的维修、管理和工作控制可以通过中央控制单元执行，因此提供了控制的便捷性。由于多个空调器功率的管理的可能性，所以本发明也是经济的。

虽然根据本发明的空调器的中央控制系统以及用于操作该系统的方法作为说明性的目的已经被公开，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行修改、补充以及替代。

Claims (15)

1.一种空调器的中央控制系统，包括：

多个空调器，安装于建筑物的房间中，用于提供空气调节；以及

中央控制单元，通过网络连接于所述多个空调器，接收用于监视和控制每台空调器的控制命令，所述中央控制单元调节每台空调器的工作时间表，以限制正在工作的多个空调器的总的峰值功率消耗低于基准功率值，所述中央控制单元根据已调节的工作时间表控制每台空调器的工作；

其中如果总的峰值功率消耗等于或低于参考功率值，则所有操作中的空调经由中央控制单元保持正常操作模式；如果总的峰值功率消耗超过参考功率值，则仅有部分操作中的空调经由中央控制单元保持正常操作模式。

2.如权利要求1的系统，其中空调器包括单独型空调器和多个型空调器中的一种，所述单独型空调器包括单个室外单元和单个室内单元，所述多个型空调器包括单个室外单元和共享该单个室外单元的多个室内单元。

3.如权利要求1的系统，其中空调器包括单冷空调器和冷暖空调器中的一种，所述单冷空调器中的制冷剂以一个方向循环，所述冷暖空调器中的制冷剂以两个方向循环。

4.如权利要求1的系统，其中中央控制单元包括：

空调器通信模块，用于通过网络发送和接收信号到和从多个空调器；

数据库，用于事先存储每台空调器的最大功率消耗值；

峰值功率处理器，用于根据存储于数据库中的每台空调器的最大功率消耗值计算总的峰值功率消耗，以及如果正在工作的空调器的总的峰值功率消耗超过了基准功率值，则确定每台空调器的工作模式和工作时间表；以及

空调器控制器，用于根据确定的工作时间表发送用于允许相应的空调器工作在已确定的工作模式下的控制信号。

5.如权利要求4的系统，其中中央控制单元还包括：

输入单元，用于输入用于控制所述多个空调器的控制命令；以及

显示单元，用于显示被所述空调器控制器操作和控制的每台空调器的状态信息。

6.如权利要求4的系统，其中在所述峰值工作处理器中执行自动操作算法，因此如果总的峰值功率消耗超过了基准功率值，则确定多个空调器中的至少一台被选择的空调器工作在正常工作模式，并且确定至少一台未被选择的空调器不同于被选中的空调器，工作在通风模式。

7.如权利要求4的系统，其中中央控制单元还包括工作时间表更新单元，用于以FIFO方案更新每台空调器的工作时间表，并且用于将已更新的工作时间表传送给所述峰值工作处理器，其中在所述FIFO模式中，第一个进入通风模式的空调器也第一个进入正常工作模式。

8.如权利要求7的系统，其中工作时间表更新单元在模式改变周期的间隔中更新每台空调器的工作时间表，所述模式改变周期是通过输入单元输入的。

9.如权利要求4的系统，其中中央控制单元还包括工作时间表更新单元，用于以如下方式更新每台空调器的工作时间表，即空调器以空调器安装的房间的室内温度的改变量的递减顺序进入正常工作模式，并且用于将已更新的工作时间表传送给所述峰值工作处理器。

10.如权利要求9的系统，其中工作时间表更新单元在模式改变周期的间隔中更新每台空调器的工作时间表，所述模式改变周期是通过输入单元输入的。

11.一种用于操作空调器中央控制系统的方法，所述中央控制系统包括通过网络连接于多个空调器的中央控制单元，所述中央控制单元可以监视空调器的状态并且控制空调器的工作，所述方法包括如下步骤：

a)将多个正在工作的空调器的总的峰值功率消耗与预先已经输入的基准功率值进行比较；

b)如果所述步骤a)中的比较结果是总的峰值功率消耗超过了基准功率值，则允许多个正在工作的空调器中的至少一台选中的空调器保持正常工作模式，并且允许至少一台未选中的正在工作的空调器不同于选中的空调器，切换为通风模式；

c)如果在所述步骤b)切换的工作模式的操作时间超过了预先输入的模式改变周期，则更新每台空调器的工作时间表；以及

d)根据已更新的工作时间表控制空调器的工作。

12.如权利要求11的方法，其中所述步骤a)包括输入用于与多个空调器的总的峰值功率消耗进行比较的基准功率值的步骤。

13.如权利要求11的方法，其中所述步骤a)包括输入模式改变周期的步骤，在所述模式改变周期的间隔中改变空调器工作模式。

14.如权利要求11的方法，其中所述步骤c)包括以FIFO方案更新每台空调器的工作时间表的步骤，其中在所述FIFO模式中，第一个进入通风模式的空调器将第一个进入正常工作模式。

15.如权利要求11的方法，其中所述步骤c)包括以如下方式更新每台空调器的工作时间表的步骤，即空调器以其所安装的房间的温度的变化值的递减顺序进入正常工作模式。

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