直接利用室外冷源的多模式控制方法及空调.pdf

本发明提供一种直接利用室外冷源的多模式控制方法及空调，本发明除了包括现有空调的基本功能外，主控制芯片中增加新风机控制模块(6)、温控模式选择模块(9)；机组增加了新风机/口(5)、室内温度传感器(7)和室外温度传感器(8)；依据设置的制冷、热模式临界温度，自动选择制冷、制热工作模式的舒适温度调节范围，且制冷工况温控范围上限值和制热工况下限值空调可调，以满足个体差异引起的特殊舒适度要求；增加“普通新风”和“节能新风”两大功能；本发明所述控制方法及空调，不仅能改善室内空气品质，在适当时机利用室外冷源，而且可以培养空调舒适、节能运行习惯，节省空调运行费用和能耗，具有重大经济意义和应用价值。

1.  本发明提供一种直接利用室外冷源的多模式控制方法及空调，包括：手持红外遥控器(1)、红外接收装置(2)、主控制芯片MCU(3)、空调外部功能电路(4)(电源电路、室内机风扇电机、室外机风扇电机、压缩机、四通换向阀、风向电机等)、新风机(5)、新风机控制模块(6)、室内温度传感器(7)、室外温度传感器(8)和温控模式选择模块(9)。其特征在于：本发明除了包括现有普通空调的基本功能模块外，在主控制芯片MCU中增加新风机运行控制模块(6)、温控模式选择模块(9)，空调系统中增加了新风机(5)，室内温度传感器(7)和室外温度传感器(8)；设置制冷、热模式临界温度T₀₁、T₀₂，自动选择工作模式；利用室内温度传感器(7)测量室内空气温度，反馈至温控模式选择模块(9)，与制冷、制热模式临界温度比较后，自动选择相应的运行模式；增加“普通新风”和“节能新风”两大功能：利用室内温度传感器(7)测量室内空气温度，利用室外温度传感器(8)测量室外空气温度，两个温度测量值均反馈至新风机控制模块(6)，比较分析两个温度值后决定是否启动“节能新风”功能，启用新风机(5)利用室外冷源；手持遥控器(1)中增加“普通新风”功能选择模式，“普通新风”功能在房间需要通风换气时，强制启动新风机向室内通新风，改善室内空气品质，由用户决定该功能启动时机；取消手持遥控器(1)制冷(热)模式选择功能，由空调自动选择运行模式，避免人为干扰，严格设定空调各种模式的调温范围，使其调温范围在国家规范规定的舒适温度区间内，如(夏季22～30℃、冬季16～22℃)；制冷工况温控范围上限值和制热工况下限值空调可调，满足某些由个体差异引起的特殊舒适度要求(如夏季室外气温高于37℃时的极端天气时，允许调温范围极大值大于30℃。)，避免目前普通存在的夏季空调房间温度过低，冬季空调房间温度过高的极端情况发生。与传统空调相比，本发明所述空调既能改善室内空气品质，又可以培养空调舒适、节能运行习惯，节省空调运行费用和能耗，具有重大经济意义。

2.  根据权利要求1所述空调，其特征在于：本发明除了包括现有普通空调的各种功能模块外，在主控制芯片MCU中增加新风机控制模块(6)，空调系统中增加了新风机(5)、室内温度传感器(7)和室外温度传感器(8)，由空调根据室内温度传感器(7)和室外温度传感器(8)测量温度自动新风机(7)启动时机，通过变频节省空调运行费用和能耗。

3.  根据权利要求1所述空调，其特征在于：本发明的手持遥控器(1)增加普通新风功能，所述普通新风功能在房间需要通风换气时，强制启动新风机向室内通新风，改善室内空气品质，由用户决定该功能启动时机；

4.  根据权利要求1所述空调，其特征在于：该空调只能由本发明配置的特殊手持遥控器(1)控制运行，以保证空调的节能运行，避免造成空调运行模式紊乱。

5.  根据权利要求1所述空调，其特征在于：新风机可为与室内机分离，安装于外墙上的新风机，也可在室内机后面板加装与室外连通的通风孔，利用室内机风机将室外冷空气抽入室内。

6.  根据权利要求1所述空调，其特征在于：新风机或室内机后面板的通风孔入口处可根据需要安装过滤装置净化空气。

7.  根据权利要求1所述空调，其特征在于：本发明除了包括现有普通空调的基本功能模块外，在主控制芯片MCU中增加温控模式选择模块(6)和室内温度传感器(7)，由空调根据室内温度传感器(7)测量温度自动选择制冷(热)运行模式和相应的温度调节范围。

8.  根据权利要求1所述空调，其特征在于：本发明取消手持遥控器(1)制冷(热)模式选择功能，保留制冷(热)模块以外的所有功能模块，在权利要求7选择的模式下运行，避免人为干扰，严格设定空调各种模式的调温范围，严格保证空调在夏季按制冷工况运行，冬季按制热工况运行，调温范围在国家规范规定的舒适温度区间附近，如(夏季22～30℃、冬季16～22℃)。

9.  根据权利要求1所述空调，其特征在于：该空调温控模式选择模块(6)中制冷模式按规范严格设定温度下限值，上限值可由用户根据需要调节；制热模式按规范严格设定温度上限值，下限值可由用户根据需要调节。满足某些由个体差异引起的特殊要求(如夏季室外气温高于37℃时的极端天气时，允许调温范围极大值大于30℃。)。

10.  根据权利要求1所述空调，其特征在于：该空调制冷、制热模式临界温度T₀₁、T₀₂满足以下关系：T₀₁≥T₀₂。临界温度可设为以下两种情况：a)T₀₁＝T₀₂＝T_s＝T_D＝22℃；b)T_s＝26℃≥T₀₁＞T₀₂≥T_D＝18℃。根据不同人群需要，选取不同临界温度控制空调系统，前者保证空调全年连续运行，控制相对简单，但应注意舒适温度T_S、T_D的合理取值，保证在人们需要的时候启动空调制冷、制热模式；后者控制相对复杂，在室内温度处于18～26℃舒适温度区间时，强制空调不运行制热、制热模式，保留普通新风和节能新风两大功能，更节能。夏季、冬季舒适温度T_S、T_D可在暖通空调规范允许范围内根据地区差异、人群差异做小幅调整。

直接利用室外冷源的多模式控制方法及空调
技术领域
本发明提供一种直接利用室外冷源的多模式控制方法及空调，具体来说，是一种直接利用室外低温空气的新型节能空调。
背景技术
由于建筑墙体的蓄热作用，即使在室内无热源的情况下，夏季夜间室内温度自然下降速度远远慢于室外气温下降速度，因此，在夜间某段时间内，室外气温低于室内气温，将室外低温空气直接抽入室内，利用室外冷源，降低空调器能耗不失为一个好方案。
目前，空调企业为了占领市场份额、追求利润，家用小型空调在实现调温的基本功能的基础上，越来越趋于满足用户的个性化要求。但是，现有的空调制冷、制热模式采用相同的温控范围，工作模式可以任意设置，没有考虑人们使用空调的习惯问题，对不同年龄段、不同身体状况人群对空调舒适温度的要求不同的这一现实重视不够，而且温度调节幅度过于宽松，空调温度可任意调节，纵容人们形成了不规范的空调运行习惯，导致夏季空调房间温度过低，而冬季空调房间温度过高的情况。例如空调调温范围多为18～30℃，但是由于可调的范围过于宽松，结果导致在夏季将空调温度设置成18℃，在冬季设置成30℃，结果导致空调房间夏季像冷库、冬季像烤箱，不仅远远谈不上舒适，还可能对使用者的身体造成伤害，造成严重的电力资源浪费，使得我国的电力供应形势更加严峻。因此，本发明所述空调既能改善室内空气品质，又可以培养空调舒适、节能运行习惯，节省空调运行费用和能耗，具有重大的节能意义，带来实实在在的经济利益。
发明内容
本发明针对现有技术的上述问题，提供一种可以提高空调房内的舒适度、满足不同人群的舒适度需求、规范用户的空调使用习惯、有利于身体健康，智能化程度高，运行成本低、能源消耗少、结构简单、实施成本低的空调用多模式温度控制方法及空调。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：直接利用室外冷源的多模式控制方法，其实施步骤如下：
1)初始化：初始化制热模式下的临界温度、制冷模式下的临界温度、制热模式下的温控范围和制冷模式下的温控范围；
2)检测室内、外的环境温度；
3)设置空调的工作模式：当环境温度高于制冷模式下的临界温度时，启用制冷模式和相应温控范围，禁用制热模式和相应温控范围；当环境温度低于制热模式下的临界温度时，启用制热模式和相应温控范围，禁用制冷模式和相应温控范围；当环境温度介于制热、制热模式下的临界温度之间时，同时禁用制冷、制热模式，仅保留节能新风和普通新风功能；将未被禁用的工作模式作为用户可选择的工作模式；
4)限定用户温控范围：用户选择制热模式时，限定用户的温控范围为上述制热模式下的温控范围；用户选择制冷模式时，限定用户的温控范围为上述制冷模式下的温控范围。
5)节能新风功能启动时机：夏季制冷模式下，室外温度传感器检测温度小于室内温度传感器检测温度时，启动节能新风功能模块。
6)普通新风功能启动时机：根据用户需要随时启用，但制冷、制热模式下不宜长时间启用，可间歇启用。
作为本发明装置的进一步改进：
所述制冷临界温度为26℃，所述制热临界温度为18℃；
所述制热温控范围16℃～22℃，所述制冷温控范围为22℃～30℃。
本发明还提供一种空调，包括新风机(或室内机后面板上的新风孔)、空调本体以及与空调本体相连的控制单元，所述控制单元包括新风机控制单元、温控模式控制单元和主控制单元，所述温控模式控制单元与用于检测室外环境温度的环境温度传感器相连，所述温控模式控制单元根据环境温度传感器采集到的环境温度选择工作模式并确定工作模式所对应的温控范围，所述新风机控制单元与检测室内外环境的温度传感器相连，所述新风机控制单元根据检测室内外环境的温度传感器所测量的温度选择风机工作模式。所述主控制单元根据温控模式控制单元的输出结果控制空调本体的温度调节范围，根据新风机控制单元输出结果控制空调新风机启动时机。
本发明具有以下优点：本发明通过检测环境温度并结合制冷模式和制热模式下的临界温度来禁用不合理的工作模式及相应的温控范围，并单独限制制冷模式和制热模式有不同的温度调节范围；通过检测室内外环境温度决定新风机启动时机，利用室外冷源，同时，根据用户通风换气的需要，可强制启动新风机通风换气，因此可以提高空调房内的舒适度、满足不同人群的舒适度需求、规范用户的空调使用习惯，有利于身体健康，运行成本低、能源消耗少。本发明根据环境温度自动运行于默认的制冷模式和制热模式和新风机的节能新风功能，智能化程度更高，而且本发明只需要通过增加环境温度传感器、新风机(或在室风机后面板开通风孔)，将温控模式控制单元的功能和新风机控制单元的功能集成与主控制芯片中即可，不需要对现有的空调进行很大的改变，因此可以利用现有的生产线，具有结构简单、实施成本低的优点。
附图说明
图1为本发明实施例的方法实施流程示意图(T₀₁＞T₀₂)；
图2为本发明实施例的方法实施流程示意图(T₀₁＝T₀₂)；
图3为本发明实施例的空调框架结构示意图。
图4为本发明实施例的空调室内机框架结构示意图。
图中：手持红外遥控器(1)、红外接收装置(2)、主控制芯片MCU(3)、空调外部功能电路(4)(电源电路、室内风扇电机、室外风扇电机、压缩机、四通换向阀、风向电机等)、新风机(5)、新风机控制模块(6)、室内温度传感器(7)和室外温度传感器(8)，温控模式选择模块(9)，可调百叶风口(10)，风机(11)，空调室内机(12)，蒸发器(13)，新风孔(14)，建筑外墙(15)，过滤器(16)。
具体实施方式
空调制冷制热临界温度为图1所示模式时，本发明实施例中的空调用多模式温度控制方法实施步骤如下：
1)初始化：初始化制热模式下的临界温度、制冷模式下的临界温度、制热模式下的温控范围和制冷模式下的温控范围；
2)检测室外的环境温度；
3)设置空调的工作模式：当环境温度高于制冷模式下的临界温度时，启用制冷模式和相应温控范围，禁用制热模式和相应温控范围；当环境温度低于制热模式下的临界温度时，启用制热模式和相应温控范围，禁用制冷模式和相应温控范围；当环境温度介于制热、制热模式下的临界温度之间时，同时禁用制冷、制热模式，仅保留节能新风和普通新风功能；将未被禁用的工作模式作为用户可选择的工作模式；
4)新风机控制模块(6)接收温度传感器(7、8)测量的室内外空气温度，判断是否启动节能新风功能，自动输出指令到主控制芯片MCU(3)，控制新风机(5)的工作状态。
5)普通新风功能启动时机：根据用户需要随时启用，但制冷、制热模式下不宜长时间启用，可间歇启用。
6)主控制芯片MCU(3)通过红外接收装置(2)接收用户指令，限制用户在温控模式控制单元(9)输出的工作模式和温控范围中进行有限的控制，主控制芯片MCU(3)接受用户有限的控制在温控模式控制单元(9)的输出结果控制空调的温度调节范围。
为了提高空调的开机智能选择工作模式，在步骤3)中，空调制冷制热临界温度为图1所示模式时：当环境温度高于制冷临界温度时默认设定工作模式为制冷模式，当环境温度低于制热临界温度时默认设定工作模式为制热模式；当环境温度介于制热、制热模式下的临界温度之间时，同时禁用制冷、制热模式。空调除了制冷制热的工作模式之外，一般还有通风、除湿功能，当环境温度高于制冷临界温度时禁用制热模式，则用户只能选择制冷、通风、除湿等功能；当环境温度低于制热临界温度时禁用制冷模式，则用户只能选择制热、通风、除湿等功能；当环境温度处于制冷、制热临界温度之间时，环境温度处于舒适区间内，没必要运行空调，只能选择制冷、制热以外的其它功能；空调在所有运行模式中，温控范围只能由空调自动选择的模式中匹配相应的调温范围；在本实施例中，制冷临界温度为26℃，制热临界温度为18℃。当室内环境温度高于26℃时，则可以判定为夏天，则默认启动制冷模式，当室内环境温度低于18℃时，则可以判定为冬天，则默认启动制热模式，当环境温度处于18～26℃时，环境温度处于舒适区间内，没必要运行空调，只能选择制冷、制热以外的其它功能。
空调制冷制热临界温度为图2所示模式时：环境临界温度的选取至关重要，当环境温度高于制冷临界温度时默认设定工作模式为制冷模式，当环境温度低于制热临界温度时默认设定工作模式为制热模式。当环境温度高于制冷临界温度时禁用制热模式，则用户只能选择制冷、普通新风、节能新风、除湿等功能；当环境温度低于制热临界温度时禁用制冷模式，则用户只能选择制热、普通通风、除湿等功能，能保证空调无间断运行；在本实施例中，制冷临界温度为22℃，制热临界温度为22℃。当室内环境温度高于22℃时，则可以判定为夏天，则默认启动制冷模式，当室内环境温度低于22℃时，则可以判定为冬天，则默认启动制热模式。
针对现有空调调节幅度一刀切的现象，容易出现前述房间温度过低或过高的情况，造成不必要的浪费，本发明通过对不同的工作模式设定不同的温控范围的方式来提高舒适度、节省能耗。在本实施例中，制冷模式下用户的温控范围为22℃～30℃，制热模式下用户的温控范围为16℃～22℃。
针对个体差异造成的舒适温度范围差异，适当放宽制冷模式的温控范围上限值和制热模式的温控范围下限值，满足个体差异的温控要求，如夏季室外气温高于37℃时的极端天气时，允许调温范围极大值大于30℃。
如图3所示，本发明还提供一种空调，包括手持红外遥控器(1)、红外接收装置(2)、主控制芯片MCU(3)、空调外部功能电路(4)(电源电路、室内机风扇电机、室外机风扇电机、压缩机、四通换向阀、风向电机等)、新风机(5)、新风机控制模块(6)、室内温度传感器(7)、室外温度传感器(8)和温控模式选择模块(9)。其中主控制芯片MCU(3)已集成现有空调的控制功能，所述温控模式控制单元(9)与用于检测室外环境温度的环境温度传感器(8)相连，所述温控模式控制单元(9)根据环境温度传感器采集到的环境温度选择工作模式并确定工作模式所对应的温控范围，所述新风机控制单元(6)与检测室内外环境的温度传感器(7、8)相连，所述新风机控制单元(6)根据检测室内外环境的温度传感器(7、8)所测量的温度选择新风机(5)工作模式。所述主控制单元(3)根据温控模式控制单元(9)的输出结果控制空调的温度调节范围，根据新风机控制单元(6)输出结果控制空调新风机(5)启动时机。
如图4所示，本发明还提供一种空调室内机(12)，安装于建筑外墙(15)上，由可调百叶风口(10)，风机(11)，蒸发器(13)，新风孔(14)，过滤器(16)五部分构成，空调工作时，由新风机控制模块(6)输出指令，调节新风孔(14)的可调百叶风口，实现本发明的普通新风功能和节能新风功能。
本实施例中，控制单元(3)是通过一块主控制芯片上实现的，空调外部功能电路(4)包括电源电路、室内风扇电机、室外风扇电机、压缩机、四通换向阀、风向电机等，用于具体执行空调的冷热控制等功能部件。本发明实施例中的直接利用室外冷源的多模式控制方法及空调在开机后工作步骤如下：
1、环境温度传感器(7、8)检测室内外的环境温度；
2、温控模式控制单元(9)设置空调的工作模式：如果环境温度高于制冷临界温度，启用制冷模式和相应温控范围，禁用制热模式和相应温控范围；如果环境温度低于制热临界温度，启用制热模式和相应温控范围，禁用制冷模式和相应温控范围；当环境温度介于制热、制热模式下的临界温度之间时，同时禁用制冷、制热模式，仅保留节能新风和普通新风功能；将未被禁用的工作模式作为用户可选择的工作模式，其温控范围匹配前述启用模式的温控范围；
3、新风机控制模块(6)接收温度传感器(7、8)测量的室内外空气温度，判断是否启动节能新风功能，自动输出指令到主控制芯片MCU(3)，控制新风机(5)的工作状态。
4、用户通过遥控器1在可选择的工作模式中选择工作模式；
5、主控制芯片MCU(3)通过红外接收装置(2)接收用户普通新风指令，控制新风机(5)的工作状态，决定通风换气功能运行时间。
6、主控制芯片MCU(3)通过红外接收装置(2)接收用户指令，限制用户在温控模式控制单元(9)输出的工作模式和温控范围中进行有限的控制，主控制芯片MCU(3)接受用户有限的控制在温控模式控制单元(9)的输出结果控制空调的温度调节范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。