專利名稱：空調機能量自動調節控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種空調機能量自動調節控制系統，尤指一種經由本系統的調節控制，而使空調環境維持在節能又可兼顧舒適效果的能量管理系統。
按空調機裝設的主要目的，乃在創造舒適的環境，然而要達“舒適”的目標，是許多因素(如溫度、濕度、氣流、衣著乃至人的情緒)的綜合表現，因此要將環境控制在一個最佳的理想狀態，非一般使用者所能做到，必需依賴專家的經驗管理。可是目前我們常遇到很多不合理的現象，如在辦公室穿著外套吹冷氣，經過百貨公司或服裝店門口，即有免費冷氣可吹，家中的小孩常因晚上睡覺時吹冷氣而著涼，到飯店住宿睡覺必需蓋棉被等情形。
探究其因，此乃空調機不當管理或使用所致，而這些不合理的能源浪費，在無形中啃噬掉許多地球有限的寶貴資源，也浪費使用者大筆的費用，但仔細加以分析，又有哪位使用者不想節約用電，不想節省開支呢？其關鍵乃在“舒適”的空調效果，實非一般人或一般空調控制裝置所能控制得好。
雖然影響環境舒適的因素很多，而最具代表性的為溫度、濕度、氣流，故本發明即以此三者的總合指標，通過系統中的模糊程式的轉換，使可由溫度、或溫度與濕度的調變，于最柔合的變化中將環境調變在一理想的狀況下，以獲得既舒適又省能的雙重目標；故本發明的創作目的乃在于1.是在提供一種自動節能又可兼顧空調舒適效果的空調機能量管理系統。
2.利用專家管理的系統設計，而防止能源過度的浪費。
3.有效防止建筑物電力超載，并可配合外部負載管理，以調整尖離峰的電力負載。
4.利用本發明其省能自動管理，使主機達到最佳化的運轉。
為實現上述目的，本發明是這樣實現的一種空調機能量自動調節控制系統，主要根據各項空調環境條件與負載的變化或使用需求的不同，而自動調整系統中其執行設定值的值，并利用該設定值與感測單元所測得的感測值，經由中央控制單元的比對后，產生一對應訊號，再由控制盒根據此訊號，以控制系統中的空調機組的運轉變化；標準設定值與各空調區的設定值的差值過大時，其控制方式可取每隔適當時間，逐次增加其執行設定值的值；電力耗用量如大于或等于建筑物的固有容量的一定額時，該中央控制單元將強迫輸出標準設定值做為系統的執行設定值，并且依負載情形，逐次提高該設定值的值；該控制系統可配合外界環境溫度與該標準設定值的差值，進行空調系統運轉的控制；該控制系統與電腦連線計算各使用戶的耗電量去做主機運轉控制；該控制系統經由訊號的連線，接受供電管理單位的外部負載管制。
本發明利用設定值的適度調整，以使空調系統的運轉達到最佳運行狀態，即節能又舒適，同時可以防止室、外環境溫差過大，造成人員的不適，本發明可通過專人管理、電腦及外部負載管理，以杜絕不當操作與誤判設立，有效節約能源，解決超載問題；同時又能滿足消費者可依自己特定需求，不致造成能源過度浪費的設定控制，具有進步性及有益效果。


圖1是本發明的系統示意圖；圖2是本發明第一實施例的控制流程圖；圖3是本發明第二實施例的控制流程圖；圖4是本發明第三實施例的控制流程圖；圖5是本發明第四實施例的控制流程圖；圖6是本發明的外部負載管理的示意圖；圖7是本發明第五實施例的控制流程圖；圖8是本發明的方塊示意圖；圖9是本發明其控制盒對空調機的控制方塊圖；圖10是本發明其控制盒對空調機的控制流程圖；圖11是本發明第一實施例的溫控變風量特性線圖；圖12是本發明第二、三實施例的溫控變風量特性線圖。
圖號說明C中央控制單元A/C1、A/2空調機
M1、M2控制盒 B1、B2操作面板D0偵測室外溫度(或溫度與溫度)的感測器D 偵測空調區間內標準感測區的感測器D1、D2感測器 TSC 標準設定值TSO 空調區其設定值 TS執行設定值T1、T2、TN時間間隔 11中央處理單元12輸出單元QS固有容量的一定額 QO電力耗用量F 外部供電管理單元以下配合圖式詳細介紹本發明的各實施例請參閱圖1所示，是本發明的系統圖，系統中配置有一中央控制單元C，一臺或一臺以上的空調機分別為A/C1、A/C2，以及分別對應配置于每一臺空調機的控制盒M1、M2，具有設定單元的操作面板B1、B2及屬感測單元部分的各感測器D1、D2其中尚包括用以偵測空調區間內標準感測區的感測器D及偵測室外溫度或溫度與濕度的感測器DO。
本發明其控制系統為了解決一般使用者因環境改變時，欲追求空調環境的“舒適感”，而做不當的操作設定或因誤判的設定，所造成的能源過度浪費的缺點，而有以下各個具體實施例第一實施例如圖2所示，主要是利用專人管理的方式，將系統中的標準溫度或溫度與濕度設定值TSC設定于一理想值，而各空調區(即各空調機A/C1、A/C2所對應的空調區間)其設定值以TSO表示(TSO值因各空調區內使用者的不同需求，其每一空調區的設定值TSO值并非一定相同)；因此，本發明為了達到節能又兼顧“舒適”要求，通過專人管理將溫度或溫度與濕度的標準設定值TSC設定于一理想值，并輸入該中央控制單元C，而該中央控制單元C實際上可為一中央傳訊器，而各空調區其設定值TSO因各使用者的需求不同，而有不相同的TSO設定值，當TSC≥TSO時，本發明的系統控制將強迫選取TSC值做為溫度或溫度與濕度的執行設定值TS，即以TSC值與感測單元中各空調區內所配置的感應器D1或D2所測得的感測值TAO進行比對后，由各控制盒M1或M2根據比對結果以控制各區所配置的空調機A/C1或A/C2的運轉；而當TSC＜TSO，則選取TSO做為執行設定值TS；上述利用TSC與TSO值的比對管制，選定適當執行設定值TS即能有效防止人員不當設定或誤判操作，以達節能的目的。
第二實施例如圖3所示，當TSC≥TSO時，其差值過大時，控制盒M1或M2如以TSC做為執行的設定值TS，將會造成空調機A/C1或A/C2的能量變化過于激烈，故當TSC≥TSO時，且其差值大于或等于K值時，本發明先以TSO+X做為執行設定值TS，再經T1時間后取TS0+2X做為執行設定值TS，依序分別經T2，TN等時間間隔，其間執行設定值TS亦對應依序取TSO+2X、TSO+3X，直到TSC≤TSO+NX時，則取TSC為其執行設定值TS，以控制空調區溫度變化不致過于激烈，而當TSC-TSO＜K時，表示TSC與TSO間的溫度差值K較小，則選取TSC為執行設定值TS；另當TSC＜TSO時，則選取TSO做為其執行設定值TS。以上控制方式，除可使空調區的溫度變化控制在一柔和狀態，同時亦因執行設定值TS的選取適當，可有效避免空調機的能量變化過于激烈，進而達到節能、舒適的目的。
請參閱圖4所示，為本發明的第三實施例，此實施例主要在滿足使用者于短時間內，能依自己特定需求強制設定其所需的設定值TSO，但又可于適當時間后回歸正常的控制狀態，即當TSC≥TSO時，使用者可依自己的需求，強制將空調區的設定值設定為TSO，并以此設定值TSO做為系統的執行設定值TS，然在每經過適當的時間間隔T1、T2、T3，TN，該執行設定值TS即逐次依序調整為TSO+X、TSO+2X、TSO+3X，直至經過TN的時間間隔后，當TSC≤TSO+NX時，則選定TSC做為其執行設定值TS；另當TSC＜TSO時，則選定TSO為其執行設定值TS。
至于各控制盒M1、M2對系統中的空調機A/C1、A/C2的控制，由圖9所示的控制方塊圖及圖10的控制流程圖，可以了解到各控制盒同M1、M2是根據各空調區其操作面板B1、B2所輸入空調區的設定值TSO與中央控制單元C所輸入標準設定值TSC，按前述各實施例所設定的控制流程，選取其執行設定值TS的值后，由控制盒M1、M2中的中央處理單元11根據感測器D1、D2所測得的感測值TAO與該TS值進行比對運算后，再由輸出單元12輸出一對應的控制訊號，以控制空調機組A/C1、A/C2使其風量做變能量的運轉，并且控制空調主機的開、關ON-OFF動作(或控制室內空調機水閥或室內直膨空調機冷媒閥的開、關動作)。
本發明的特征乃在于適時根據空調環境條件與負載的變化或使用需求的不同，自動調整系統中其執行設定值TS的值，做為系統控制的比對基準；同時，空調機組其風量是與溫度的變化完全設控在一定范圍內呈一變化能量的運轉，如圖11所示，是本發明第一實施例的溫控變風量特性線圖，其中風量的變化完全設控在最小風量min至全速100％間，隨著TS值的變化呈一曲線變能量的運轉；而圖12所示，則為第二、三實施例的溫控變風量特性線圖，TS值分別為TSO、TSO+X、TSO+2X時，風量均能隨溫度變化，于最小風量min至全速100％間呈一曲線變能運轉關系，本發明的控制標的主要是在如何將執行設定值TS或環境溫度值TA、TAO與風量變化，設控在min～100％間呈一變能量的曲線特性下，達到將空調系統控管在節能、舒適及更人性化的管理目標，乃本發明創作特色的所在。
當用電需求量達固有容量的一定額QS時，中央控制單元C將標準設定值TSC強制送出，即當TSC≥TSO時，控制系統取TSC值做為其執行設定值TS，執行自動卸載的操作，然當負載第二次達到QS≤QO(QO是為電力耗用量)時，則取TSC+X做為其執行設定值TS，如是情況，只要在預設時間內，經過不斷的比對固有容量的一定額QS與電力耗用量QO的值，即負載情況持續發生QS≤QO時，其執行設定值TS即逐次由TSC、TSC+、TSC+2X、直至取TSC+NX值，且TSC+NX≥TSC(MAX)，即TSC+NX大于或等于TSC的最大值則取TSC(MAX)做為其執行設定值TS的極限；反之，TSC＜TSO時，則取TSO為其執行設定值TS。
第四實施例以TSC(MAX)做為系統空調機執行的執行設定值TS的極限，此值亦為維持建筑物內最基本的空調品質的條件，故此實施例可有效防止建筑物因電力超載而受罰，如負載一再達此TSC(MAX)的限值，表示建筑物的電力固有容量不足，應依需要向電力公司申請加大固有容量。空調系統無論是負載的需求面，或是主機能量的供應面，其多變的特性，是一般使用者所難以控制達到最佳運轉狀態(舒適、省能、效率高的狀態)。因此空調尖峰負載隨著生活品質的改善不斷的急劇竄升，已造成全球各地電力供應不足，加以近年來捉摸不定的氣候導致空調負荷增加，更使電力供應單位無從預測，而環保意識的抬頭，電力開發愈形困難，是以供電者也從單純賣電者的角色，轉變為教導使用者善用電力的角色，因此負載管理遂為先進國家所普遍采行的電力管理的重點。本發明為配合供電管理單位的負載管理，可使該中央控制單元C接受外部供電管理單位F所發出的訊號(該訊號可為無線電波或漣波、或通訊網等)，以管制建筑物內的空調機組整體運轉的管理(如圖6所示)。
此外，以人員健康著想的空調環境與進出外界的溫差應在5℃～8℃為佳，如室內與室外的環境溫差過大時，易造成人體因冷、熱的沖擊降低了抵抗力。再者，無論是人為的疏忽或不當的操作習慣，過低的空調環境溫度，不但有損人體健康，更浪費寶貴資源。本發明為防止此弊端，特提以下實施例，以達省能管理如圖7所示，為本發明第五實施例的控制流程圖，該中央控制單元C不斷由感測器D0擢取外界環境溫度值TO，并按下列控制流程進行(1)TSC＝TO-X，且TSC＞TSC(min)時(TSCmin代表標準設定溫度的最低值)，則以TSC做為控制盒M1或M2對空調機A/C1或A/C2的運轉執行設定值TS。
(2)TSC＝TO-X，而TSC≤TSC(min)，則以TSC(min)做為運轉的執行設定值(X值的大小，管理人員可由中央控制單元進行設定)。
請再參閱圖8所示，本發明可經由專人管理達省能的目的，同時亦可經由電腦管理，運算出各戶的耗電量，即利用中央控制單元與電腦的連線，精確計算出總耗電量，并以此計算結果做為主機運轉的控制，以達到最佳化的運轉管理。
綜上所述，本發明利用設定值的適度調整，以使空調系統的運轉達到最佳化及省能、舒適目標，并可通過專人管理、電腦及外部負載管理，以杜絕不當操作與誤判設定，有效節約能源，解決超載問題；同時，又能滿足使用者可依自己特定需求，不致造成能源過度浪費的設定控制，以使本發明于空調系統的使用效益，更具顯著進步性。
權利要求
1.一種空調機能量自動調節控制系統，其特征在于系統主要根據各項空調環境條件與負載的變化或使用需求的不同，而自動調整系統中其執行設定值的值，并利用該設定值與感測單元所測得的感測值，經由中央控制單元的比對后，產生一對應訊號，再由控制盒根據此訊號，以控制系統中的空調機組的運轉變化。
2.如權利要求1所述的空調機能量自動調節控制系統，其特征在于標準設定值與各空調區的設定值的差值過大時，其控制方式可取每隔適當時間，逐次增加其執行設定值的值。
3.如權利要求1所述的空調機能量自動調節控制系統，其特征在于電力耗用量如大于或等于建筑物的固有容量的一定額時，該中央控制單元將強迫輸出標準設定值做為系統的執行設定值，并且依負載情形，逐次提高該設定值的值。
4.如權利要求1所述的空調機能量自動調節控制系統，其特征在于該控制系統可配合外界環境溫度與該標準設定值的差值，進行空調系統運轉的控制。
5.如權利要求1所述的空調機能量自動調節控制系統，其特征在于該控制系統與電腦連線計算各使用戶的耗電量去做主機運轉控制。
6.如權利要求1所述的空調機能量自動調節控制系統，其特征在于該控制系統經由訊號的連線，接受供電管理單位的外部負載管制。
全文摘要
本發明是有關一種空調機能量自動調節控制系統,尤指一種經由本系統的控制,使空調環境維持在節能且兼顧舒適效果的能量管理系統,主要根據空調環境條件與負載的變化或使用需求的不同,而自動調整系統中其執行設定值的值,并利用該設定值與感測單元所測得的感測值,與中央控制單元的對比后,產生一對應訊號,再由控制盒根據此訊號以控制系統中的空調機組的運轉變化,同時亦可通過專人(或電腦)或供電管理單位的連線管制,使空調機能量在自動調節控制下,達到最佳運轉。
文檔編號F24F11/02GK1263235SQ9910063
公開日2000年8月16日 申請日期1999年2月9日 優先權日1999年2月9日
發明者翁國亮, 翁國梁 申請人:煜豐企業有限公司