对安装在区域中的空调进行控制的方法和设备的制作方法
【专利摘要】根据本发明，提出了一种对安装在区域中的空调进行控制的方法，包括：预测空调从市电供电变为太阳能供电的第一时刻；计算在第一时刻之前的第二时刻，其中从第二时刻到第一时刻的时间是在空调不工作的情况下使安装有该空调的区域从该区域所允许的最低温度上升到该区域所允许的最高温度的时间；根据该第一时刻所处的电费区间是高电费区间还是低电费区间、以及第二时刻是落在第一时刻所处的电费区间之内还是之外，确定使空调进行蓄热操作的时刻；以及在所确定的蓄热操作的时刻处，将空调设定温度设置为该区域所允许的最高温度。
【专利说明】对安装在区域中的空调进行控制的方法和设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对安装在区域中的空调进行控制的方法和设备，能够根据市电电费在不同的时段变化和太阳能发电量的变化来调节空调的设定温度，从而实现节能和节约电费。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展，能源越来越紧张，节能日益被人们重视。最近国家将要推出阶梯电价，而将来分时电价，甚至实时电价的政策也会推出以节约电能。太阳能由于其无污染，可再生，取之不尽等优点得到了广泛的应用。由于太阳能光伏电池的输出功率受太阳光强和环境温度的影响变化很大，而且不能储存能量，因此太阳能光伏电池的输出功率是在不断的变化。家庭内部的空调的功率也是在随着温度的变化而变化，在太阳能光伏电池输出功率足够支持空调负载时，用太阳能光伏电池为空调供电，在太阳能光伏电池输出功率不够空调负载时，由市电为空调供电。在太阳能发电量足够支持空调运行或者市电电费处于低费率时段时设定空调温度为人体能够接受的最低下限温度进行蓄冷。当市电电价处于高费率时段时尽量将空调的温度设定为上限温度，降低空调运行功率，由于在低费率或PV(太阳能光伏)够用时进行了蓄冷，并且因为建筑物具备一定的保温能力，所以在高电费时段空调以低功率运行或者不运行。
[0003]题为“需求响应方法、计算机可读介质和系统”的中国专利申请(申请号:201110041853.6)公开了一种需求响应(DR)方法、计算机可读介质和系统。所述DR系统控制高功耗负荷在低电费区间而非高电费区间进行预操作或后操作，并减少高电费区间所需的耗电量，从而减少电费。此外，最小化了对家用电器操作的限制，以极大地减少用户的不便。
[0004]提前操作时间点进行预操作，相比正常运行，不考虑电费的情况下，会造成一定的能源浪费。而后操作到极限延迟时间点时，电器的温度也会相应上升到极限温度，会造成舒适度下降等问题。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术的上述问题，提出了本发明。因此，本发明的目的是提供一种对安装在区域中的空调进行控制的方法和设备，能够根据市电电费在不同的时段变化和太阳能发电量的变化来调节空调的设定温度，从而实现节能和节约电费。
[0006]为了实现上述目的，根据本发明，提出了一种对安装在区域中的空调进行控制的方法，包括:预测空调从市电供电变为太阳能供电的第一时刻；计算在第一时刻之前的第二时刻，其中从第二时刻到第一时刻的时间是在空调不工作的情况下使安装有该空调的区域从该区域所允许的最低温度上升到该区域所允许的最高温度的时间；根据该第一时刻所处的电费区间是高电费区间还是低电费区间、以及第二时刻是落在第一时刻所处的电费区间之内还是之外，确定使空调进行蓄热操作的时刻；以及在所确定的蓄热操作的时刻处，将空调设定温度设置为该区域所允许的最高温度。
[0007]优选地,在第一时刻处于高电费区间且第二时刻落在第一时刻所处的电费区间之内的情况下，将第一时刻所处的电费区间的起始时刻确定为使空调进行蓄热操作的时刻。
[0008]优选地，在第一时刻处于低电费区间的情况下，或者，在第一时刻处于高电费区间且第二时刻落在第一时刻所处的电费区间之外的情况下，将第二时刻确定为使空调进行蓄热操作的时刻。
[0009]根据本发明，还提出了一种对安装在区域中的空调进行控制的方法，包括:预测空调从太阳能供电变为市电供电的第三时刻；计算在第三时刻之后的第四时刻，其中从第三时刻到第四时刻的时间是在空调不工作的情况下使安装有该空调的区域从该区域所允许的最低温度上升到该区域所允许的最高温度的时间；根据该第三时刻所处的电费区间是高电费区间还是低电费区间、以及第四时刻是落在第三时刻所处的电费区间之内还是之外，确定使空调进行蓄冷操作的时刻；以及在所确定的蓄冷操作的时刻处，将空调设定温度设置为该区域所允许的最低温度。
[0010]优选地，在第三时刻处于高电费区间的情况下，将第三时刻所处的电费区间的结束时刻确定为使空调进行蓄冷操作的时刻。
[0011]优选地，在第三时刻处于低电费区间且第四时刻落在第三时刻所处的电费区间之内的情况下，将第四时刻确定为使空调进行蓄冷操作的时刻。
[0012]优选地，在第三时刻处于低电费区间且第四时刻落在第三时刻所处的电费区间之外的情况下，将第三时刻确定为使空调进行蓄冷操作的时刻。
[0013]此外，根据本发明，还提出了一种对安装在区域中的空调进行控制的设备，包括:预测空调从市电供电变为太阳能供电的第一时刻的装置；计算在第一时刻之前的第二时刻的装置，其中从第二时刻到第一时刻的时间是在空调不工作的情况下使安装有该空调的区域从该区域所允许的最低温度上升到该区域所允许的最高温度的时间；根据该第一时刻所处的电费区间是高电费区间还是低电费区间、以及第二时刻是落在第一时刻所处的电费区间之内还是之外，确定使空调进行蓄热操作的时刻的装置；以及在所确定的蓄热操作的时刻处，将空调设定温度设置为该区域所允许的最高温度的装置。
[0014]另外，根据本发明，还提出了一种对安装在区域中的空调进行控制的设备，包括:预测空调从太阳能供电变为市电供电的第三时刻的装置；计算在第三时刻之后的第四时刻的装置，其中从第三时刻到第四时刻的时间是在空调不工作的情况下使安装有该空调的区域从该区域所允许的最低温度上升到该区域所允许的最高温度的时间；根据该第三时刻所处的电费区间是高电费区间还是低电费区间、以及第四时刻是落在第三时刻所处的电费区间之内还是之外，确定使空调进行蓄冷操作的时刻的装置；以及在所确定的蓄冷操作的时刻处，将空调设定温度设置为该区域所允许的最低温度的装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]通过参考以下组合附图对所采用的优选实施方式的详细描述，本发明的上述目的、优点和特征将变得更显而易见，其中:
[0016]图1是示出了根据本发明的对安装在区域中的空调进行控制的设备的结构框图。
[0017]图2-5是用于分别说明在开始太阳能供电的时刻附近的四种不同情形下的电费曲线、温度策略的示例的图。
[0018]图6-9是用于分别说明在结束太阳能供电的时刻附近的四种不同情形下的电费曲线、温度策略的示例的图。
[0019]图10是示出了根据本发明的对安装在区域中的空调进行控制的方法的流程图。【具体实施方式】
[0020]下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明，在描述过程中省略了对于本发明来说是不必要的细节和功能，以防止对本发明的理解造成混淆。
[0021]如图1所示，本发明的控制设备包括:电源切换控制装置101、电费读取单元102、PV预测单元103、控制中心104、温度设定单元105。
[0022]电源切换控制装置101接受控制中心104的信号，通过单刀双至开关对空调进行控制，即，对空调是由220V市电供电还是由PV供电进行切换。电费读取单元102通过网络到诸如电力局下载最新的费率数据，并把所下载的费率数据发给控制中心104。PV预测单元103根据历史数据来预测太阳能的发电趋势。温度设定单元105根据控制中心104的控制，诸如设定安装有空调的区域所允许的最高温度Tmax、所允许的最低温度Tmin、和舒适温度Ts。
[0023]在本发明中，根据市电电费在不同时段的变化和太阳能发电量，优先利用太阳能给空调供电运行。其次，在太阳能发电量不足时，尽量在电价低费率时段运行空调，利用建筑物本身保温能力蓄冷，在电价高费率时段尽量通过设定上限温度降低空调运行功率。这样，一方面实现了节能和节约电费，另一方面也削峰填谷，提高了电网负荷率。具体来说，在太阳能发电量足够支持空调运行或者市电电费处于低费率时段时设定空调温度为人体能够接受的最低下限温度进行蓄冷。当市电电价处于高费率时段时尽量将空调的温度设定为上限温度，降低空调运行功率，因为建筑物具备一定的保温能力，在空调停止工作的情况下，室内温度会维持一段时间，直至慢慢升高至设定的人体能接受的上限温度后空调自动运行。在本发明中，一方面尽量利用太阳能电力，实现了节能和节约电费，在太阳能发电不足空调运行时尽量在市电低费率时段使空调运行制冷，高费率时段尽量提高设定温度从而减小空调的运行功率，利用建筑物的蓄冷能力保持室温，节约了电费。本发明的技术同样适用于采用空调或者采暖设备为房间供暖时节约电费。
[0024]这里所设定的下限温度和上限温度是依据人体能接受的舒适温度范围来设定的，也可以理解为安装有空调的区域所允许的温度的下限值和上限值。例如，可以根据季节和地理气候、人体的活动量、衣服的热阻值、空气温度、空气湿度、平均辐射温度、空气流速等条件计算得到舒适度范围内(-1 < PMV(舒适度指标)< I)的最高温度Tmax和最低温度Tmin0
[0025]下面结合图2到9来说明根据本发明的空调控制策略。
[0026]首先，在本发明中，根据舒适度指标PMV来计算安装有空调的区域所允许的最高温度Tmax、所允许的最低温度Tmin和舒适温度Ts。另外，本发明通过网络到电力局下载最新的费率数据，作为进行后续的空调控制的前提。
[0027]在本发明中，由于太阳能发电设备的设备投入是一次性的投入，其后的发电可以认为电费的费率为0，所以在太阳能发电量足够的情况下，最优先使用太阳能。[0028]作为一般性的空调控制策略，当PV不够用时，利用分时电价，在最低电费时蓄冷，在中等电费时保持最舒适温度，在最高电费时设定最高温度节能节费。
[0029]在本发明中，可以设定中断式分析节点来进行中断式分析。当PV =空调负载时，市电费率的改变时刻均可以触发一次分析。以下为中断式分析节点所采用的各个示例性条件:
[0030]I)上班时间
[0031]2)PV发电量由小增大，到PV =空调负载时
[0032]3)PV发电量由大减小，到PV =空调负载时
[0033]4 )市电费率由高到低时
[0034]5)市电费率由低到高时
[0035]6)下班时间
[0036]7)计算到的其他时间点(例如，以下所述的tl点和t4点)
[0037]在中断式分析节点上分析空调的控制状态，从而对空调的设定温度进行控制。另外，在中断式分析节点进行分析，从而在太阳能不够而利用市电时，可以在低电费时将空调设定温度设置为最低温度Tmin，在高电费时将空调设定温度设置为最高温度Tmax。
[0038]图2-5是用于分别说明在开始太阳能供电的时刻附近的四种不同情形下的电费曲线、温度策略的示例的图。
[0039]在开始太阳能供电的时刻附近的四种不同情形下的控制策略如下表1所示。
[0040]表1
[0041]
【权利要求】
1.一种对安装在区域中的空调进行控制的方法，包括: 预测空调从市电供电变为太阳能供电的第一时刻； 计算在第一时刻之前的第二时刻，其中从第二时刻到第一时刻的时间是在空调不工作的情况下使安装有该空调的区域从该区域所允许的最低温度上升到该区域所允许的最高温度的时间； 根据该第一时刻所处的电费区间是高电费区间还是低电费区间、以及第二时刻是落在第一时刻所处的电费区间之内还是之外，确定使空调进行蓄热操作的时刻；以及 在所确定的蓄热操作的时刻处，将空调设定温度设置为该区域所允许的最高温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 在第一时刻处于高电费区间且第二时刻落在第一时刻所处的电费区间之内的情况下，将第一时刻所处的电费区间的起始时刻确定为使空调进行蓄热操作的时刻。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 在第一时刻处于低电费区间的情况下，或者，在第一时刻处于高电费区间且第二时刻落在第一时刻所处的电费区间之外的情况下，将第二时刻确定为使空调进行蓄热操作的时刻。
4.一种对安装在区域中的空调进行控制的方法，包括: 预测空调从太阳能供电变为市电供电的第三时刻； 计算在第三时刻之后`的第四时刻，其中从第三时刻到第四时刻的时间是在空调不工作的情况下使安装有该空调的区域从该区域所允许的最低温度上升到该区域所允许的最高温度的时间； 根据该第三时刻所处的电费区间是高电费区间还是低电费区间、以及第四时刻是落在第三时刻所处的电费区间之内还是之外，确定使空调进行蓄冷操作的时刻；以及 在所确定的蓄冷操作的时刻处，将空调设定温度设置为该区域所允许的最低温度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 在第三时刻处于高电费区间的情况下，将第三时刻所处的电费区间的结束时刻确定为使空调进行蓄冷操作的时刻。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 在第三时刻处于低电费区间且第四时刻落在第三时刻所处的电费区间之内的情况下，将第四时刻确定为使空调进行蓄冷操作的时刻。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 在第三时刻处于低电费区间且第四时刻落在第三时刻所处的电费区间之外的情况下，将第三时刻确定为使空调进行蓄冷操作的时刻。
8.一种对安装在区域中的空调进行控制的设备，包括: 预测空调从市电供电变为太阳能供电的第一时刻的装置； 计算在第一时刻之前的第二时刻的装置，其中从第二时刻到第一时刻的时间是在空调不工作的情况下使安装有该空调的区域从该区域所允许的最低温度上升到该区域所允许的最闻温度的时间； 根据该第一时刻所处的电费区间是高电费区间还是低电费区间、以及第二时刻是落在第一时刻所处的电费区间之内还是之外，确定使空调进行蓄热操作的时刻的装置；以及在所确定的蓄热操作的时刻处，将空调设定温度设置为该区域所允许的最高温度的装置。
9.一种对安装在区域中的空调进行控制的设备，包括: 预测空调从太阳能供电变为市电供电的第三时刻的装置； 计算在第三时刻之后的第四时刻的装置，其中从第三时刻到第四时刻的时间是在空调不工作的情况下使安装有该空调的区域从该区域所允许的最低温度上升到该区域所允许的最闻温度的时间； 根据该第三时刻所处的电费区间是高电费区间还是低电费区间、以及第四时刻是落在第三时刻所处的电费区间之内还是之外，确定使空调进行蓄冷操作的时刻的装置；以及在所确定的蓄冷操作的时刻处，将空调设定温度设置为该区域所允许的最低温度的装置。`
【文档编号】F24F11/00GK103512151SQ201210226070
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2012年6月29日
【发明者】张志霞, 叶涛, 李超 申请人:株式会社日立制作所