TWI451052B - Air conditioning system and its control method - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種空調系統,特別是指一種具有節能效果的空調系統。本發明還有關於一種該空調系統的控制方法。
隨著通訊產業的蓬勃發展,各家電信業者持續建置大量的基地台以提升行動裝置的通訊品質。基地台內的電信設備24小時不間斷的運作,產生大量的熱能。為了維持電信設備能正常運作,基地台通常設有冷氣機以控制基地台內的溫度。一般設置於基地台的冷氣機是被設定不間斷地持續運轉。然而,持續運轉的冷氣機會消耗大量的電力。目前每座基地台的總耗電量中,冷氣機所消耗的電力佔總耗電量的百分之六十以上。因此,如何發展出一種新的空調系統,能有效地調節溫度又能減少能源的消耗,遂成為本案進一步要討論的主題。
因此,本發明之目的,即在提供一種具有節能效果的空調系統。
本發明之另一目的,在於提供一種具有節能效果的空調系統的控制方法。
於是,本發明空調系統,包含一冷氣機、一抽風機、一室內溫度感測器、一室外溫度感測器,及一控制單元。該冷氣機包括一壓縮機及一風扇。該室內溫度感測器用以
感測室內溫度以產生一室內溫度感測值。該室外溫度感測器用以感測室外溫度以產生一室外溫度感測值。該控制單元電連接該室內溫度感測器及該室外溫度感測器,並根據該室內溫度感測值及該室外溫度感測值計算一第一參數及一第二參數,且根據該第一參數及該第二參數控制該冷氣機的壓縮機啟閉、該冷氣機的風扇的風量及該抽風機的風量,其中,該第一參數係該室內溫度感測值與一預設目標溫度的差值,該第二參數係該室外溫度感測值與該預設目標溫度的差值。
較佳地,該控制單元每隔一預設時間接收該室內溫度感測值及該室外溫度感測值,該控制單元還根據一第三參數控制該冷氣機及該抽風機,該第三參數係該控制單元最近兩次接收到的室內溫度感測值的差值。
較佳地,該控制單元是透過一以該第一參數、該第二參數及該第三參數做為輸入的預設模糊控制策略控制該冷氣機及該抽風機。
較佳地,該冷氣機的風扇能工作於一第一轉速、一高於該第一轉速的第二轉速,及一高於該第二轉速的第三轉速。該預設模糊控制策略定義一第一模式、一第二模式、一第三模式、一第四模式、一第五模式、一第六模式、一第七模式、一第八模式、一第九模式及一第十模式。
於該第一模式,該壓縮機關閉,該風扇關閉,該抽風機開啟。於該第二模式,該壓縮機關閉,該風扇工作於該第一轉速,該抽風機開啟。於該第三模式,該壓縮機關閉
,該風扇工作於該第二轉速,該抽風機開啟。於該第四模式,該壓縮機關閉,該風扇工作於該第三轉速,該抽風機開啟。於該第五模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第一轉速,該抽風機開啟。
於該第六模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第二轉速,該抽風機開啟。於該第七模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第三轉速,該抽風機開啟。於該第八模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第一轉速,該抽風機關閉。於該第九模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第二轉速,該抽風機關閉。於該第十模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第三轉速,該抽風機關閉。
該控制單元是透過該預設模糊控制策略決定該冷氣機及該抽風機工作於該第一模式、該第二模式、該第三模式、該第四模式、該第五模式、該第六模式、該第七模式、該第八模式、該第九模式及該第十模式其中一者。
較佳地,所述之空調系統適用於設置於一基地台。
本發明空調系統的控制方法,包含:(A)令一室內溫度感測器及一室外溫度感測器分別感測室內溫度及室外溫度以分別產生一室內溫度感測值及一室外溫度感測值;(B)令一控制單元根據該室內溫度感測值及該室外溫度感測值計算一第一參數及一第二參數,其中,該第一參數係該室內溫度感測值與一預設目標溫度的差值,該第二參數係該室外溫度感測值與該預設目標溫度的差值;及(C)令該控制單元根據該第一參數及該第二參數控制一冷氣機的一
壓縮機啟閉、該冷氣機的一風扇的風量及一抽風機的風量。
較佳地,該控制單元每隔一預設時間接收該室內溫度感測值及該室外溫度感測值,於步驟(B)中,該控制單元還計算一第三參數,該第三參數係該控制單元最近兩次接收到的室內溫度感測值的差值,於步驟(C)中,該控制單元還根據該第三參數控制該冷氣機及該抽風機。
較佳地,於步驟(C)中,該控制單元是透過一以該第一參數、該第二參數及該第三參數做為輸入的預設模糊控制策略控制該冷氣機及該抽風機。
本發明之功效在於藉由室外溫度感測器感測室外溫度,搭配控制單元控制抽風機引進外氣,以利用外氣降低室內溫度,從而減少冷氣機並整體的耗電量。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效,在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中,將可清楚的呈現。
參閱圖1,是本發明空調系統之較佳實施例。空調系統100包含一冷氣機1、一抽風機2、一室內溫度感測器3、一室外溫度感測器4,及一控制單元5。在本實施例中,空調系統100適用於設置於一基地台,藉以控制基地台內的溫度,避免電信設備產生的熱能影響其正常運作,但空調系統100設置的環境並不以基地台為限。
參閱圖1及圖2,冷氣機1包括一壓縮機11及一風扇
12。風扇12能工作於一第一轉速、一高於該第一轉速的第二轉速,及一高於該第二轉速的第三轉速。轉速愈高表示風扇12產生的風量越大。
控制單元5電連接於室內溫度感測器3、室外溫度感測器4,及抽風機2,並以無線的方式(例如紅外線傳輸)與冷氣機1通訊。控制單元5在本實施例中包括一電連接於室內溫度感測器3及室外溫度感測器4的嵌入式電腦51、一電連接於嵌入式電腦51的微控制器52、一電連接於微控制器52的繼電器單元53、一電連接於繼電器單元53並用以與冷氣機1通訊的紅外線遙控器54,及一電連接於嵌入式電腦51與抽風機2之間的數位輸出模組55。
以下搭配圖3說明空調系統100的控制方法。首先如步驟S01,令室內溫度感測器3及室外溫度感測器4分別感測室內溫度及室外溫度,以分別產生一室內溫度感測值及一室外溫度感測值。
接著如步驟S02,令控制單元5根據室內溫度感測值及室外溫度感測值計算一第一參數、一第二參數,及一第三參數。更具體的說,控制單元5每隔一預設時間(例如十分鐘)分別自室內溫度感測器3及室外溫度感測器4接收室內溫度感測值及室外溫度感測值,並於每次接收到室內溫度感測值及室外溫度感測值時計算第一參數、第二參數,及第三參數。第一參數係室內溫度感測值與一預設目標溫度的差值。第二參數係室外溫度感測值與預設目標溫度的差值。第三參數係控制單元5最近兩次接收到的室內溫
度感測值的差值。在本實施例中,空調系統100是透過控制單元5的嵌入式電腦51接收室內溫度感測值及室外溫度感測值並計算第一參數、第二參數,及第三參數。該預設目標溫度係設定為基地台內電信設備可正常運作之最佳溫度。
最後如步驟S03,令控制單元5根據第一參數、第二參數及第三參數控制冷氣機1的壓縮機11啟閉、冷氣機1的風扇12的風量及抽風機2的風量。在本實施例中,控制單元5是透過一以第一參數、第二參數及第三參數做為輸入的預設模糊控制策略控制冷氣機1及抽風機2。該預設模糊控制策略定義一第一模式、一第二模式、一第三模式、一第四模式、一第五模式、一第六模式、一第七模式、一第八模式、一第九模式及一第十模式,並以前述十種模式做為其輸出。配合下方表一,前述十種模式說明如下。
於第一模式,壓縮機11關閉,風扇12關閉,抽風機2開啟。於第二模式,壓縮機11關閉,風扇12工作於第一轉速,抽風機2開啟。於第三模式,壓縮機11關閉,風扇12工作於第二轉速,抽風機2開啟。於第四模式,壓縮機11關閉,風扇12工作於第三轉速,抽風機2開啟。於第五模式,壓縮機11開啟,風扇12工作於第一轉速,抽風機2開啟。
於第六模式,壓縮機11開啟,風扇12工作於第二轉速,抽風機2開啟。於第七模式,壓縮機11開啟,風扇12工作於第三轉速,抽風機2開啟。於第八模式,壓縮機11開啟,風扇12工作於第一轉速,抽風機2關閉。於第九模式,壓縮機11開啟,風扇12工作於第二轉速,抽風機2關閉。於第十模式,壓縮機11開啟,風扇12工作於第三轉速,抽風機2關閉。
控制單元5是透過預設模糊控制策略決定冷氣機1及抽風機2工作於第一模式、第二模式、第三模式、第四模式、第五模式、第六模式、第七模式、第八模式、第九模式及第十模式其中一者。前述十種模式以第一模式最為省電,其次為第二模式,依此類推,第十模式的耗電量最高。
在本實施例中,預設模糊控制策略儲存於嵌入式電腦
51中,並由嵌入式電腦51根據預設模糊控制策略決定冷氣機1及抽風機2的工作模式。當嵌入式電腦51決定工作模式後,嵌入式電腦51發出控制命令給微控制器52及數位輸出模組55。微控制器52根據控制命令控制繼電器單元53動作,紅外線遙控器54根據繼電器單元53的動作發出紅外線控制訊號給冷氣機1,使冷氣機1操作於對應控制命令的工作模式。另一方面,數位輸出模組55根據控制命令控制抽風機2工作於對應的工作模式。
空調系統100透過抽風機2引入外氣,以藉由熱對流的方式降低室內溫度,能有效減少冷氣機1的壓縮機11開啟的時間,進而降低整體的耗電量。
圖4為空調系統100的冷氣機1及抽風機2之工作模式對應時間的圖表。其中,縱軸的數字1表示第一模式,縱軸的數字2表示第二模式,依此類推。圖4顯示空調系統100的冷氣機1及抽風機2隨著第一、第二及第三參數的變化而切換於不同模式。
圖5及圖6分別為一般空調系統及空調系統100的瞬時耗電量。圖7為一般空調系統及空調系統100於各室外溫度對應之耗電量,其中,L1為一般空調系統的耗電量,L2為空調系統100的耗電量。圖5、圖6及圖7顯示空調系統100能有效產生節能的效果。
值得一提的是,第三參數係用以呈現室內溫度變化趨勢。當室內溫度呈現快速下降的趨勢時,控制單元5根據第一、第二及第三參數決定的工作模式會較僅根據第一參
數及第二參數決定的工作模式省電。
補充說明的是,在另一實施態樣中,空調系統100係僅根據第一參數及第二參數控制冷氣機1及抽風機2。
綜上所述,本發明空調系統藉由室外溫度感測器4感測室外溫度,搭配控制單元5控制抽風機2引進外氣,以利用外氣降低室內溫度,從而減少冷氣機1並整體的耗電量。此外,控制單元5透過預設模糊控制策略,能由第一參數、第二參數及第三參數決定最省電的工作模式,故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
100‧‧‧空調系統
1‧‧‧冷氣機
11‧‧‧壓縮機
12‧‧‧風扇
2‧‧‧抽風機
3‧‧‧室內溫度感測器
4‧‧‧室外溫度感測器
5‧‧‧控制單元
51‧‧‧嵌入式電腦
52‧‧‧微控制器
53‧‧‧繼電器單元
54‧‧‧紅外線遙控器
55‧‧‧數位輸出模組
S01~S03‧‧‧流程步驟
圖1是一本發明空調系統的較佳實施例的一硬體關係連接圖;圖2是一類似圖1的視圖,說明控制單元的具體結構;圖3是該較佳實施例的控制方法的一流程圖;圖4是一圖表,顯示該較佳實施例的一冷氣機及一抽風機的工作模式;圖5顯示一般空調系統的瞬時耗電量;圖6顯示該較佳實施例的瞬時耗電量;及圖7顯示一般空調系統及該較佳實施例於各室外溫度
下的耗電量。
100‧‧‧空調系統
1‧‧‧冷氣機
11‧‧‧壓縮機
12‧‧‧風扇
2‧‧‧抽風機
3‧‧‧室內溫度感測器
4‧‧‧室外溫度感測器
5‧‧‧控制單元
Claims (7)
- 一種空調系統,包含:一冷氣機,包括一壓縮機及一風扇;一抽風機;一室內溫度感測器,用以感測室內溫度以產生一室內溫度感測值;一室外溫度感測器,用以感測室外溫度以產生一室外溫度感測值;及一控制單元,電連接該室內溫度感測器及該室外溫度感測器且每隔一預設時間接收該室內溫度感測值及該室外溫度感測值,並根據該室內溫度感測值及該室外溫度感測值計算一第一參數、一第二參數及一第三參數,且根據該第一參數、該第二參數及該第三參數控制該冷氣機的壓縮機啟閉、該冷氣機的風扇的風量及該抽風機的風量,其中,該第一參數係該室內溫度感測值與一預設目標溫度的差值,該第二參數係該室外溫度感測值與該預設目標溫度的差值,該第三參數係該控制單元最近兩次接收到的室內溫度感測值的差值。
- 依據申請專利範圍第1項所述之空調系統,其中,該控制單元是透過一以該第一參數、該第二參數及該第三參數做為輸入的預設模糊控制策略控制該冷氣機及該抽風機。
- 依據申請專利範圍第2項所述之空調系統,其中,該冷氣機的風扇能工作於一第一轉速、一高於該第一轉速的 第二轉速,及一高於該第二轉速的第三轉速,該預設模糊控制策略定義一第一模式、一第二模式、一第三模式、一第四模式、一第五模式、一第六模式、一第七模式、一第八模式、一第九模式及一第十模式,於該第一模式,該壓縮機關閉,該風扇關閉,該抽風機開啟,於該第二模式,該壓縮機關閉,該風扇工作於該第一轉速,該抽風機開啟,於該第三模式,該壓縮機關閉,該風扇工作於該第二轉速,該抽風機開啟,於該第四模式,該壓縮機關閉,該風扇工作於該第三轉速,該抽風機開啟,於該第五模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第一轉速,該抽風機開啟,於該第六模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第二轉速,該抽風機開啟,於該第七模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第三轉速,該抽風機開啟,於該第八模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第一轉速,該抽風機關閉,於該第九模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第二轉速,該抽風機關閉,於該第十模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第三轉速,該抽風機關閉,該控制單元是透過該預設模糊控制策略決定該冷氣機及該抽風機工作於該第一模式、該第二模式、該第三模式、該第四模式、該第五模式、該第六模式、該第七模式、該第八模式、該第九模式及該第十模式其中一者。
- 依據申請專利範圍第2項所述之空調系統,適用於設置於一基地台。
- 一種空調系統的控制方法,包含:(A)令一室內溫度感測器及一室外溫度感測器分別感測室內溫度及室外溫度以分別產生一室內溫度感測值及一室外溫度感測值;(B)令一控制單元每隔一預設時間接收該室內溫度感測值及該室外溫度感測值,並根據該室內溫度感測值及該室外溫度感測值計算一第一參數、一第二參數及一第三參數,其中,該第一參數係該室內溫度感測值與一預設目標溫度的差值,該第二參數係該室外溫度感測值與該預設目標溫度的差值,該第三參數係該控制單元最近兩次接收到的室內溫度感測值的差值;及(C)令該控制單元根據該第一參數、該第二參數及該第三參數控制一冷氣機的一壓縮機啟閉、該冷氣機的一風扇的風量及一抽風機的風量。
- 依據申請專利範圍第5項所述之空調系統的控制方法,其中,於步驟(C)中,該控制單元是透過一以該第一參數、該第二參數及該第三參數做為輸入的預設模糊控制策略控制該冷氣機及該抽風機。
- 依據申請專利範圍第6項所述之空調系統的控制方法,其中,該冷氣機的風扇能工作於一第一轉速、一高於該第一轉速的第二轉速,及一高於該第二轉速的第三轉速,該預設模糊控制策略定義一第一模式、一第二模式、一第三模式、一第四模式、一第五模式、一第六模式、一第七模式、一第八模式、一第九模式及一第十模式, 於該第一模式,該壓縮機關閉,該風扇關閉,該抽風機開啟,於該第二模式,該壓縮機關閉,該風扇工作於該第一轉速,該抽風機開啟,於該第三模式,該壓縮機關閉,該風扇工作於該第二轉速,該抽風機開啟,於該第四模式,該壓縮機關閉,該風扇工作於該第三轉速,該抽風機開啟,於該第五模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第一轉速,該抽風機開啟,於該第六模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第二轉速,該抽風機開啟,於該第七模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第三轉速,該抽風機開啟,於該第八模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第一轉速,該抽風機關閉,於該第九模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第二轉速,該抽風機關閉,於該第十模式,該壓縮機開啟,該風扇工作於該第三轉速,該抽風機關閉,於步驟(C)中,該控制單元是透過該預設模糊控制策略決定該冷氣機及該抽風機工作於該第一模式、該第二模式、該第三模式、該第四模式、該第五模式、該第六模式、該第七模式、該第八模式、該第九模式及該第十模式其中一者。
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