一种空调节能控制方法及节能空调与流程

本发明属于空调系统技术领域，具体地说，是涉及一种可以自动调节空调运行模式的控制方法以及基于所述控制方法设计的节能空调。

背景技术：

随着我国移动通信业的迅猛发展，网络规模不断扩大，能耗也越来越大。据国家发改委统计，我国移动通信业的三大运营商的年耗电量已超过200亿度，其中，仅基站用空调系统每年耗电量就达70亿千瓦时，占基站耗电总量的46%。

近年来，中国铁塔公司已经对三大运营商的基站完成了整合。共站后，通信基站内的主设备增多，设备发热量不断增大，导致基站空调系统的耗电量也随之增加。而目前传统的基站空调，其室内机中的风机在空调系统开机运行后便保持不间断运行的工作模式，即便室内温度已经调节到对于基站设备来说最为适宜的温度，室内风机仍然会持续运行，由此导致能源的无谓浪费，使得空调系统的能耗很难得到有效的控制。

因此，基站空调的节能问题已经成为基站建设面临的一项重要课题。

技术实现要素：

本发明为了解决基站空调的节能问题，提出了一种全新的空调节能控制方法，通过控制空调系统根据环境温度自动切换其运行模式，并适时地控制空调系统中的压缩机和室内风机停止运行，从而达到了节能降耗的设计目的。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一方面，本发明提出了一种空调节能控制方法，包括：设置制冷设定温度tc和制热设定温度th；检测室内环境温度t；若t≥tc，则空调自动运行制冷模式；若tc-△t<t<tc，则空调自动运行送风模式，其中，△t为温度差，且tc-△t＞th；若th≤t≤tc-△t，则空调控制其压缩机和室内风机停止运行；若t＜th，则空调自动运行制热模式。

为了避免空调系统在室内环境温度t下降到制冷设定温度tc附近时，空调系统在制冷和送风两种运行模式之间频繁切换，影响空调系统运行的稳定性，本发明在所述空调节能控制方法中还进一步设置有回差温度△t，当空调运行在制冷模式下且室内环境温度t下降到tc-△t以下时，再将空调系统的运行模式从制冷自动切换至送风模式。

为了避免空调系统在室内环境温度t上升到制热设定温度th附近时出现频繁启停的问题，本发明设置回差温度△t，当空调运行在制热模式下且室内环境温度t上升到th+△t以上时，再控制空调系统的压缩机和室内风机停止运行。

优选的，所述回差温度△t优选设定为2℃或者3℃。

优选的，所述制冷设定温度tc优选在15℃至40℃之间取值；所述制热设定温度th优选在0℃至20℃之间取值；所述温度差△t可以人为设定，且在5℃至15℃之间取值，或者可以自动生成所述的温度差△t，且△t=|（tc-th）/2|。

另一方面，本发明基于上述空调节能控制方法，还提出了一种节能空调，包括压缩机、室内风机、控制系统和测温装置，所述测温装置检测室内环境温度t，并传输至所述控制系统；所述控制系统接收外部输入的制冷设定温度tc和制热设定温度th，并根据室内环境温度t切换空调的运行模式：若t≥tc，则控制空调制冷运行；若tc-△t<t<tc，则控制空调送风运行，其中，△t为温度差，且tc-△t＞th；若th≤t≤tc-△t，则控制所述压缩机和室内风机停止运行；若t＜th，则控制空调制热运行。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的空调节能控制技术打破了行业常规的空调系统在启动运行后其室内风机持续不间断运行的工作模式，使得空调系统在自动运行过程中，可以根据室内环境温度自动切换其运行模式，并在室内环境温度满足室内电子设备工作要求时，自动控制室内风机停止运行，由此既可保证室内电子设备稳定可靠运行所需要的温度条件，又可有效降低空调系统的运行功耗，从而达到了节能降耗的技术效果。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所提出的节能空调与动环监控设备所构建的一种实施例的系统架构框图；

图2是图1中控制器的人机界面的一种实施例的布局示意图；

图3是本发明所提出的空调节能控制方法的一种实施例的工作流程图；

图4是空调运行模式与环境温度的对应关系图；

图5是以夏季24小时内室内环境温度在20℃~40℃之间变化时，空调压缩机和室内风机的工作区间图；

图6是以冬季24小时内室内环境温度在0℃~20℃之间变化时，空调压缩机和室内风机的工作区间图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实施例为了提高空调系统的节能效果，特别是针对那些工作在配置有大量主设备的通信机房内的基站空调，采用对空调系统的运行模式进行自动切换，并在室内环境温度达到室内电子设备所适宜的工作温度时，自动控制空调系统中的压缩机和室内风机停止运行，杜绝能源浪费，实现了节能降耗的技术效果。

为了控制空调系统根据室内环境温度自动切换其运行模式，一种设计方案是利用空调室内机中的控制系统对室内风机和室外压缩机的工作状态进行自动控制，使得空调系统可以根据室内环境温度的变化自动运行在制冷模式、制热模式、送风模式或停机模式；而另一种设计方案是设计独立的控制器（或称控制系统），通过在空调室内机上外挂控制器，利用外置的控制器作为既有空调系统的上位机，实现对空调系统运行模式的自动控制。

在既有的空调系统上外挂控制器，一方面，无需改动现有空调系统的软硬件设计，只需将控制器与空调室内机上既有的通讯接口连接上，空调室内机即可根据接收到的控制指令调整其自身的运行模式，执行全新的控制策略。这对于已投入使用的基站来说，无需对现有的基站建设进行改动，即可达到降低基站能耗的节能目的。另一方面，对于布设有数量众多的空调器的应用场所，利用一个控制器可以同时控制多台空调器同步运行，而无需对每一台空调器逐一进行系统升级操作，由此可以大大简化操作流程，提高工作效率。

本实施例以设计独立的控制器为例进行说明，如图1所示。对于目前的绝大多数基站空调来说，都设置有用于连接动环监控设备的通讯接口，例如rs485接口。动环监控设备，即，动力环境监控设备，是指针对各类机房中的动力设备及环境变量进行集中监控的设备。为了便于将所述控制器与空调室内机连接通信，本实施例优选利用空调室内机上既有的rs485接口连接所述的控制器，即，将所述控制器通过rs485总线连接至空调室内机的rs485接口上，通过控制器向空调室内机发送控制指令，以调节空调系统的运行模式。

在所述控制器上可以再设置一路rs485接口，用于连接动环监控设备，且通信协议不变，这样空调系统的运行参数可以通过控制器上传至动环监控设备，以满足远程监控的需求。

在控制器上设置人机界面，如图2所示，工作人员可以通过操作人机界面对所述控制器进行开关机控制或者调节空调系统的运行模式（例如制冷、制热、送风、自动、除湿）、风速（例如低风、中风、高风）、风向、工作状态（例如运行、检修、故障）等。

当空调室内机外接控制器，采用控制器控制空调系统运行时，控制器应保持开机状态，若控制器接收到关机指令，则控制器在关机前，向与其连接空调室内机发送关机指令，控制与其连接的空调器一并关机。

若不采用控制器对空调系统进行控制，则应断开空调室内机与控制器的连接，直接通过空调室内机上的人机界面对空调系统的工作状态进行控制。

下面结合图3-图6，以采用控制器对空调系统进行控制的设计方案为例，对本实施例的空调节能控制方法进行具体阐述。

本实施例为了解决空调系统的节能问题，在空调系统的运行模式中增加自动模式，即，控制器根据室内环境温度自动调整空调系统的运行模式，例如制冷模式、制热模式和送风模式，并在室内环境温度处于室内电子设备所对应的适宜环境温度时，自动控制空调室外机中的压缩机以及室内机中的室内风机停止运行，由此解决了现有空调产品在开机运行后，由于其室内风机不间断运行所产生的能源浪费问题，在一定程度上降低了空调系统的整机功耗。

如图3所示，本实施例的空调节能控制方法主要包括以下步骤：

s301、空调系统开机，上电初始化；

操作控制器上的开关机按键，在控制所述控制器开机的同时，控制与所述控制器连接的空调系统开机，并完成各项参数的初始化配置。

s302、选择进入自动模式，控制空调系统自动运行；

在控制器的人机界面上选择自动模式，控制空调系统工作在自动模式下，即，使空调系统根据室内环境温度自适应地切换其运行模式。

s303、设置制冷设定温度tc和制热设定温度th；

根据室内电子设备对工作环境温度的具体要求，确定制冷设定温度tc和制热设定温度th，并通过控制器上的人机界面输入至所述控制器。其中，所述制冷设定温度tc即开启制冷模式的临界温度，所述制热设定温度th即开启制热模式的临界温度。

s304、检测室内环境温度t；

在本实施例中，可以利用空调室内机中既有的测温装置检测室内环境温度，并传输至所述控制器；或者，可以直接在控制器上设置测温装置，使控制器自身具备室内环境温度的检测功能。

s305、若t≥tc，空调系统自动运行制冷模式；

当控制器检测到室内环境温度t大于等于制冷设定温度tc时（所述制冷设定温度tc可以在15℃至40℃之间取值，优选设置tc=30℃），表示室内环境温度过高，空调器应制冷运行，以快速降低室内环境温度。此时，控制器生成制冷指令，传输至空调室内机，启动空调系统的室内风机和室外压缩机，控制空调系统制冷运行。

在空调系统制冷运行的过程中，室内风机和室外压缩机始终保持运行状态。在此期间，若控制器检测到室内环境温度t下降到tc-△t以下，即，t<tc-△t，所述△t为回差温度，可以为事先写入到程序的固定值，例如△t=2℃或者△t=3℃，也可以在步骤s303中由工作人员按照实际需求写入控制器。此时，控制器生成送风指令，传输至空调室内机，控制空调系统将运行模式从制冷运行切换至送风运行，以关闭室外压缩机，仅保持室内风机持续运行，以降低系统能耗，结合图4所示。然后，返回步骤s304。

s306、若tc-△t<t<tc，空调系统自动运行送风模式，并返回步骤s304；

当控制器检测到室内环境温度t介于tc-△t与tc之间时（所述△t为温度差，且满足tc-△t＞th的取值要求），表示室内环境温度适中，控制器生成送风指令，传输至空调室内机，控制空调系统送风运行。此时，空调系统的室内风机处于运行状态，室外压缩机处于关闭状态，降低了能量消耗。

在本实施例中，所述温度差△t可以人为设定，例如在步骤s303中由工作人员按照实际需求写入控制器，且所述温度差△t最好在5℃至15℃之间取值，本实施例优选设置△t=10℃。当然，所述温度差△t也可以由控制器自动生成，例如，可以采用公式△t=|（tc-th）/2|计算出温度差△t。这里，符号“||”表示取整数。

在空调系统送风运行的过程中，室内风机始终保持运行状态，室外压缩机始终保持关闭状态。在此期间，若控制器检测到室内环境温度t下降到tc-△t时，则生成停机指令，传输至空调室内机，控制空调系统将运行模式从送风运行切换至停机模式，以控制室内风机停止运行。此时，空调系统中的室外压缩机和室内风机均处于关闭状态，从而可以避免能源浪费，达到进一步节能的技术效果，结合图4所示。

s307、若th≤t≤tc-△t，空调系统控制其室外压缩机和室内风机停止运行，并返回步骤s304；

当控制器检测到室内环境温度t介于th与tc-△t之间时，表示室内环境温度对于室内电子设备来说是非常适宜的温度，无需进行调节。此时，控制器生成停机指令，传输至空调室内机，控制空调系统停机，使空调系统的室内风机和室外压缩机均处于关闭状态，以避免能源浪费。

在空调系统停机期间，若控制器检测到室内环境温度t下降到th以下时，即t＜th，则生成制热指令，传输至空调室内机，启动空调系统的室内风机和室外压缩机运行，控制空调系统转入制热运行模式，以快速升高室内环境温度，结合图4所示。

s308、若t＜th，空调自动运行制热模式；

当控制器检测到室内环境温度t低于制热设定温度th时（所述制热设定温度th可以在0℃至20℃之间取值，优选设置th=5℃），表示室内环境温度过低，空调器应制热运行，以快速升高室内环境温度。此时，控制器生成制热指令，传输至空调室内机，启动空调系统的室内风机和室外压缩机，控制空调系统制热运行。

在空调系统制热运行的过程中，室内风机和室外压缩机始终保持运行状态。在此期间，若控制器检测到室内环境温度t上升到th+△t以上，即，t>th+△t时，控制器生成停机指令，传输至空调室内机，控制空调系统将运行模式从制热运行切换至停机，以关闭室外压缩机和室内风机，节约能源，结合图4所示。然后，返回步骤s304。

在控制器控制空调系统运行的过程中，设置控制器每隔3秒向空调系统发送一次控制指令。若工作人员执行了关机操作，则控制器首先生成关机指令，传输至空调室内机，控制空调系统关机，然后，控制器控制自身进入关机状态。

本实施例在空调节能控制方法中引入回差温度△t，可以有效避免空调系统在两种运行模式之间频繁切换，例如，在制冷运行和送风运行之间频繁切换，或者在制热运行和停机之间频繁切换。这样，不仅可以提高空调系统运行的稳定性，而且可以防止室外压缩机和室内风机频繁启动，从而进一步达到了节能降耗的设计目的。

对于没有配置外置控制器的空调系统来说，可以直接在空调室内机的控制系统中运行上述节能控制方法，通过空调室内机直接接收工作人员的参数设置，并进入自动模式，进而根据空调系统检测到的室内环境温度，自动切换其运行模式。

图5示出了某基站在夏季某一天的24小时内，站内环境温度在20℃~40℃之间变化时，空调系统的室外压缩机和室内风机的工作区间。其中，设置制冷设定温度tc=30℃，温度差△t=10℃。由图5可见，空调系统在夏季的5点-16点之间，室外压缩机和室内风机均处于工作状态，功耗大；而在16点-次日的5点之间，仅室内风机运行，室外压缩机停机，因此功耗相对较小。

图6示出了某基站在冬季某一天的24小时内，站内环境温度在0℃~20℃之间变化时，空调系统的室外压缩机和室内风机的工作区间。其中，设置制热设定温度th=5℃，制冷设定温度tc=30℃，温度差△t=10℃。由图6可见，空调系统在冬季的6点-20点之间，室外压缩机和室内风机均处于停机状态，基本无功耗；而在20点-次日的6点之间，室外压缩机和室内风机均处于工作状态，功耗大。

本实施例的空调节能控制方法及节能空调，可以控制空调系统自动根据环境温度变化自适应地调整其运行模式，在有效降低系统功耗的同时，可以显著提升空调系统的智能化水平。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。