CN1332157C - 空调器的中央控制***以及操作该***的方法 - Google Patents

空调器的中央控制***以及操作该***的方法 Download PDF

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Abstract

空调器的中央控制***包括多个型空调***、功率表和中央控制器。所述空调***包括安装于建筑物的房间中的、用于空气调节的多个室内单元和用于制冷剂的循环的一个室外单元，其中多个室内单元共享该室外单元。所述功率表连接于室外单元，以当***工作时测量空调***的功率消耗。所述中央控制单元根据由功率表测量的功率消耗和空调***的工作信息计算室内单元的各自的功率消耗，并且显示计算出的室内单元的功率消耗。因此可以更精确地确定室内单元各自的功率消耗类型和电费，从而提高整个空调***的管理效率。

Description

空调器的中央控制***以及操作该***的方法
技术领域
本发明涉及包括中央控制单元的空调器中央控制***，所述中央控制单元通过网络发送和接收数据至/从多个空调器并且可以执行对该空调器操作的中央控制，更具体地说，涉及空调器中央控制***以及操作该***的方法，其中中央控制单元连接于用于测量工作中的多个空调器的功率消耗的功率表(power meter)，从而达到有效的电费(electricity charge)计算和管理。
背景技术
在建筑物中用于空气调节的空调***的需求正在增长。这种空调***主要分为两种。一种为适合于为小房间提供空气调节的单独型(single-type)空调***，另一种为安装于大型建筑物并且允许共同管理的多个型空调***。
如图1所示，所述单独型空调***包括分别安装于各房间中的室内单元10以及安装于室外并分别连接于各室内单元、用于制冷剂循环的室外单元20。用户各自安装并且分别操作他们房间中的单独型空调***的空调器(每台都包括一个室内单元和一个室外单元)，所述用户的房间在不需要共同管理的小建筑物中。
另一方面，所述多个型空调***包括分别安装在各房间中的大量的室内单元以及连接于这些室内单元的少量的室外单元，所述室外单元用于根据输入的控制命令控制将制冷剂分配给各室内单元并且控制已分配的制冷剂的循环。为完成这个，所述室外单元将实时地监视大量的室内单元的工作状态。
所述多个型空调***在节省室外单元的安装空间方面比单独型空调***具有优势。因为由少量的室外单元管理并且控制大量的室内单元，所以所述多个型空调***在减少用于空气调节的总的功率消耗方面也具有优势，从而增加了管理效率。
然而，对于这种循环用于提供空气调节的制冷剂的空调器而言，由于这种空调器的基本特性导致了用于启动该空调器的功率消耗和用于保持其工作的功率消耗与其他家用电器相比非常高，所以这种空调器增加了电费负担。此外，在多个型空调***或单独型空调***的多个室内和室外单元被安装于整个建筑物的情况下，将更难执行功率管理。
电力公司(electricity utility company)为建筑物指定上功率限制(upperpower limit)(即，最大允许的功率消耗水平)，其中所述上功率限制根据季节/时区/地区而变化。如果功率消耗超过了上功率限制，则该电力公司索取累进的电费，这将增加管理费用。
如果由于峰值功率消耗的陡然增加使空调***的保险丝熔断，则整个建筑物将停电，这样可能引起对其他正在使用的家用电器的物理冲击，降低了其使用寿命。
因此，安装有多个型空调***或单独型空调***的多个室内和室外单元的建筑物的管理员，在预定时间周期内使用如图1所示的功率表(例如，瓦特-小时计)30检测功率消耗，并由此执行功率管理，用于限制功率消耗使其低于上功率限制。这种功率消耗检测还使得预知管理费用成为可能。
然而，在通常空调***中的功率表30仅可以测量建筑物中的包括空调器在内的所有电器的功率消耗，或仅可以测量整个空调***的功率消耗。即，所述功率表30不能测量分别安装于建筑物房间内的每台室内单元的准确的功率消耗，因此使得不能执行电费的准确计算和将总电费的准确划分为房间的相应电费。
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***以及操作该***的方法，其中功率表连接于安装在建筑物中的空调***，并且该中央控制***中提供的中央控制单元接收功率表测量出的功率消耗信息，以计算并且显示室内单元各自的功率消耗并且根据其各自的功率消耗计算室内单元各自的电费，从而达到有效的功率管理。
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***而实现，所述空调器的中央控制***包括：多个型空调***，所述多个型空调***包含安装于建筑物房间内的、用于空气调节的多个室内单元和一个用于制冷剂的循环的室外单元，多个室内单元共享所述室外单元；功率表，连接于室外单元，用于当多个型空调***工作时，测量多个型空调***的功率消耗；以及中央控制单元，用于基于功率表测量出的功率消耗和通过室外单元接收到的多个型空调***的工作信息来计算室内单元各自的功率消耗，并且用于显示计算出的室内单元各自的功率消耗，其中中央控制单元包括：空调器通信器，用于通过通信线向多个型空调***和功率表发送信号，并从多个型空调***和功率表接收信号；数据库，用于存储多个型空调***的室内和室外单元的设备信息；空调器控制器，用于控制多个型空调***的工作，以及用于允许显示根据多个型空调***的当前工作信息所计算的室内单元的各自的功率消耗和存储于数据库中的设备信息；电费计算器，用于根据空调器控制器计算出的室内单元的各自的功率消耗计算室内单元的各自的电费；以及显示单元，用于显示由电费计算器计算出的室内单元的各自的电费或显示由空调器控制器计算出的室内单元的各自的电费。
根据本发明的另一方面提供了一种操作空调器的中央控制***的方法，所述中央控制***包括能够执行多个型空调***中央控制的中央控制单元，所述多个型空调***包括多个室内单元和通过网络与其相连接的一个室外单元，所述方法包括步骤：a)通过中央控制单元，从功率表接收多个型空调***的功率消耗信息，所述功率消耗信息由功率表测量；b)通过室外单元接收多个型空调***的工作信息；c)基于多个型空调***的工作信息和预先储存于数据库中的设备信息来计算室内单元各自的功率消耗；以及d)显示计算出的室内单元各自的功率消耗。
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是示出通常的空调***的结构的方框图；
图2是示出应用本发明的多个型空调***的结构的透视图；
图3是示出根据本发明的空调器中央控制***的结构的方框图；
图4是示出根据本发明的中央控制单元的结构的方框图；
图5是根据本发明的中央控制单元中执行的控制程序的GUI屏幕(screen)；以及
图6是示出根据本发明的操作空调器中央控制***的方法的流程图。
具体实施方式
通过借助附图2和3将描述根据本发明的空调器中央控制***的结构。图2示出了一种多个型空调***，该多个型空调***包括多个室内单元和一个与其相连接的室外单元，并且可以被安装于小型的建筑物中。图3示出了另一种多个型空调***，该多个型空调***包括多个室内单元和二个或以上与其相连接的室外单元，并且可以被安装于大型的建筑物中。这里，应该注意可以应用本发明的空调***的类型和特征不仅限于下文中和附图中所描述的那些空调***。
如图2和3所示的多个型空调***包括大量的室内单元100和少量室外单元200，所述室外单元200与室内单元相连接并且用于向安装该空调***的建筑物提供足够的制冷和制热能力。如图2所示的被多个室内单元100共享的一个室外单元200根据控制命令计算室内单元100中的膨胀阀(expansionvalve)的打开比(opening ratio)，并且控制压缩机(compressor)的旋转数(number of revolution)以循环合适数量的制冷剂。
在这种多个型空调***中，室外单元200可以根据与其相连接的室内单元100的工作状态控制冷凝器风扇(condenser fan)的速度，从而使能量消耗最小化。为完成这个，所示室外单元200必须实时地检测室内单元100的工作状态。因此，所述室外单元200通过串行通信线连接于室内单元100以发送信号至此和从其信号接收。
在本发明中，所述室内单元100和室外单元200通过RS-485通信线通信信号。所述RS-485为一种串行接口标准，它每条线允许连接32个驱动器和32个接收器，并且由于采用了低阻抗的驱动器和接收器，其能够承受高负载。
参考图3将描述这种多个型空调***的结构。如图3所示，该多个型空调***基本包括少量的室外单元200和大量的室内单元100，所示室内单元被室外单元200共享并且分别安装在建筑物的房间中。
诸如顶挂式(ceiling-mounted)室内单元、壁挂式(wall-mounted)室内单元和直立式室内单元的任何类型的室内单元均可以被用作每台安装于房间中的室内单元100。每台室外单元200连接于多个室内单元100以根据控制命令控制制冷剂的循环。所述室外单元200还通过串行通信线连接于功率表(例如，瓦特-小时计)300。当一台空调器(包括一个室外单元和与其相连接的多个室内单元)工作于预定的时间周期中时，所述功率表300测量所消耗的功率。如图3所示，在本实施例中，RS-485通信线作为串行通信线被使用。
少量的室外单元200通过网络经由以太网通信线连接于中央控制单元400。所述中央控制单元400可以执行建筑物的整个空调***的中央控制。因此，通过中央控制单元400管理员可以输入控制命令给空调器或可以监视空调器的状态。也可以通过室内单元100对空调器进行单独控制。
此外，所述中央控制单元400可以包括英特网调制解调器，用于连接到外部的英特网上。在这种情况下，在远程地点的用户可以通过经由英特网对中央控制单元400的访问来对建筑物中空调***的工作进行远程控制。
利用中央控制单元400的空调器中央控制***不需要机械室(machineroom)，因此可以减少空调器的初始安装成本30％到40％，也可大大减少其工作和管理成本。此外，如果使用了热泵(heat-pump)室外单元，空调器的中央控制***还可以提供制热，启动各种空气调节功能。
所述中央控制单元400通过以太网通信线连接于多个型空调***，然而多个型空调***和功率表300均通过RS-485通信线连接。因此，在中央控制单元400和多个型空调***之间提供了用于相互协议转换(在以太网和RS-485之间的)的网桥(bridge)500。
接下来将参考图4描述中央控制单元400的结构。
如图4所示，所述中央控制单元400包括：输入单元401、显示单元402、空调器通信模块410、数据库420、空调器控制器430、电费计算器440和控制程序操作器450。
所述空调器通信模块410通过经由RS-485通信线向室外单元200、室内单元100、和功率表300发送数据并从其中接收数据而与它们连接。
所述中央控制单元400从电连接于室外单元200的功率表300接收功率消耗的信息，并基于接收的功率消耗信息和根据从室外单元200接收到的室内单元100的工作状态信息计算各个室内单元100的功率消耗。
当其工作时，根据室内单元100的类型、特征、安装年限、型号、使用频率等，所述室内单元100具有不同的功率消耗。因此，所述中央控制单元400包括数据库420，每台室内单元和室外单元100和200的设备信息被预先存储于所述数据库中，并且空调器控制器430根据存储于数据库420中的设备信息通过分派不同工作权加(weight)给室内单元100来计算每台室内单元100的功率消耗。
所述电费计算器440可以根据空调器控制器430计算出的功率消耗计算每台室内单元的电费。根据范围、季节和建筑物类型以不同方法计算电费。建筑物的管理员将电力公司给出的电费计算方法输入给中央控制单元400，以预先计算向每台室内单元100所征收的电费。
因此，可以执行建筑物的空调***的总的功率管理，用于避免总的功率消耗超过上功率限制(即，最大允许功率消耗水平)或建筑物的基准管理功率值。也可以计算每台室内单元100的功率消耗和每台室内单元100的相应电费。因此，在有多个独立办公室存在于同一栋建筑物的情况下，可以更加准确地将建筑物的电费划分为单独办公室的各自的电费。
所述中央控制单元400包括输入单元401和显示单元402。所述输入单元401被用于输入与空调***的控制相关的命令，并将该命令发送给空调器控制器430。所述显示单元402显示如下信息，既监视到的状态、控制结果、功率消耗以及基于每台室内单元100的功率消耗计算出的电费。所述输入单元401和显示单元402可以集成为触摸屏以通过触摸所述屏幕使输入操作简化。
通过输入单元401和显示单元402与用户交互的控制程序在中央控制单元400中的控制程序操作器450中执行。所述控制程序操作器450包括：控制模块451、时间表管理模块452和峰值功率管理模块453。所述控制模块451控制多个型空调***的工作或监视其状态。所述时间表管理模块452管理多个型空调***的工作时间表。所述峰值功率管理模块453管理正在工作的多个型空调***的峰值功率消耗，以使峰值功率被限制为低于预定水平。
所述控制程序操作器450还包括功率分配模块(power division module)454，通过该功率分配模块，分别为室内单元100计算出的当前功率消耗、月度功率消耗、累进功率消耗以及电费被显示在显示单元402上。
图5示出了上述结构的控制程序的GUI屏幕，该GUI屏幕允许空调***的管理员方便地执行多个空调器的希望的电费、工作状态、和功率消耗的集中检测。
所述功率分配模块454允许控制程序将空调器组或单个空调器作为功率管理的目标显示。如果在被显示的空调器中指定一空调器，则功率分配模块454允许控制程序显示指定空调器的累计功率消耗、当前功率消耗、和当月功率消耗。
在图5中，如果指定了建筑物A-101的区域1和2的组，则属于指定组的建筑物101的每层的第一和第二住宅的空调器可以被分别选出。图5示出了当建筑物A-101的101公寓被选出时的控制程序的屏幕图形(screenshot)并且显示了被选出的公寓的空调器的当前功率消耗、当月功率消耗、累计功率消耗以及电费。
因为根据每个住宅的功率消耗计算并显示每个住宅的电费，所以可以容易地知道住宅或办公室空调器的各自功率消耗类型。
参考图6将描述一种用于根据本发明操作空调器中央控制***的方法。
所述中央控制单元从测量功率消耗的功率表接收多个型空调***的功率消耗信息(S1)。
所述中央控制单元通过室外单元接收多个型空调***的状态信息(即，确定室内单元的工作状态的状态信息)，并且接收预先存储于数据库中的设备信息(S2)。
所述中央控制单元根据接收到的多个型空调***的功率消耗和状态信息计算每台室内单元的功率消耗。如上所述，当工作时，根据室内单元的类型、特性、安装年限、型号、使用频率等，室内单元具有不同的功率消耗。因此，所述中央控制单元根据室内单元的各自产品信息，通过分派(assign)不同的加权给室内单元来计算每台室内单元的功率消耗(S3)。
所述中央控制单元根据计算出的室内单元的功率消耗计算室内单元各自的电费(S4)。
显示所计算出的每台室内单元的功率消耗和/或电费(S5和S6)。
如上所述，根据本发明的空调器中央控制***和操作该***的方法具有如下特征和优点。中央控制***不仅可以确定多个型空调***的总的功率消耗，而且可以实时地确定空调***的室内单元的各自的功率消耗以及其相应于各自功率消耗的各自的电费。这就允许精确的功率管理和将总的电费精确地划分为室内单元的各自的电费，从而改进了建筑物管理的效率。
尽管为了说明性目的公开了根据本发明的空调器中央控制***以及用于操作该***的方法，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，可以对其进行各种修改、添加和替换。

Claims (12)

1.一种空调器的中央控制***，包括：
多个型空调***，包括安装于建筑物房间中的用于空气调节的多个室内单元和用于制冷剂的循环的室外单元，所述室外单元被多个室内单元共享；
功率表，连接于室外单元，用于当多个型空调***工作时，测量多个型空调***的功率消耗；以及
中央控制单元，用于根据功率表测量的功率消耗和通过室外单元接收到的多个型空调***的工作信息来计算室内单元的各自的功率消耗，并且用于显示计算出的室内单元的各自的功率消耗，
其中中央控制单元包括：
空调器通信器，用于通过通信线向多个型空调***和功率表发送信号，并从多个型空调***和功率表接收信号；
数据库，用于存储多个型空调***的室内和室外单元的设备信息；
空调器控制器，用于控制多个型空调***的工作，以及用于允许显示根据多个型空调***的当前工作信息所计算的室内单元的各自的功率消耗和存储于数据库中的设备信息；
电费计算器，用于根据空调器控制器计算出的室内单元的各自的功率消耗计算室内单元的各自的电费；以及
显示单元，用于显示由电费计算器计算出的室内单元的各自的电费或显示由空调器控制器计算出的室内单元的各自的电费。
2.如权利要求1的***，其中室内单元和室外单元通过基于RS-485协议的通信线相连接。
3.如权利要求1的***，其中功率表通过基于RS-485协议的通信线连接于室外单元。
4.如权利要求1的***，还包括网桥，所述网桥用于在基于以太网协议的中央控制单元和基于RS-485协议的室外单元及功率表之间发送和接收的信号的相互协议转换。
5.如权利要求1的***，其中中央控制器还包括用于执行控制程序的控制程序操作器，所述控制程序与用户接口以控制多个型空调***的工作以及用于管理其功率。
6.如权利要求5的***，其中控制程序操作器包括功率分配模块，借用该模块来显示多个型空调***的当前功率消耗、月度功率消耗和累计功率消耗，以及分别计算出的室内单元的电费。
7.如权利要求6的***，其中控制程序操作器还包括：
控制模块，用于控制多个型空调***的工作以及监视其状态；
时间表管理模块，用于管理多个型空调***的工作时间表；以及
峰值功率管理模块，用于管理多个型空调***的峰值功率消耗，以使得当多个型空调***工作时，所述峰值功率消耗被限制为低于预定水平。
8.如权利要求1的***，其中中央控制单元还包括输入单元，所述输入单元接收用于控制多个型空调***的工作的控制命令并将接收到的控制命令发送给空调器控制器。
9.如权利要求8的***，其中输入单元包括允许触摸输入的触摸屏，所述显示单元被集成到所述触摸屏中。
10.如权利要求1的***，其中中央控制单元包括用于与外部英特网连接的英特网调制解调器。
11.一种用于操作空调器中央控制***的方法，所述中央控制***包括能够执行多个型空调***的中央控制的中央控制单元，所述多个型空调***包括多个室内单元和通过网络与其相连接的室外单元，所述方法包括如下步骤：
a)通过中央控制单元，从功率表接收多个型空调***的功率消耗信息，所述功率表测量所述功率消耗；
b)通过室外单元接收多个型空调***的工作信息；
c)根据多个型空调***的工作信息和预先存储于数据库中的设备信息计算室内单元的各自的功率消耗；以及
d)显示计算出的室内单元的各自的功率消耗。
12.如权利要求11的方法，其中所述步骤d)包括如下步骤：
d-1)根据计算出的室内单元的各自的功率消耗，计算室内单元的各自的电费；以及
d-2)显示所述步骤d-1)中计算出的室内单元的各自的电费。
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