基于動(dòng)態(tài)熱舒適的空調(diào)器控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于空調(diào)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種基于動(dòng)態(tài)熱舒適的空調(diào)器控制系統(tǒng)及其控制 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)的發(fā)展，人們越來越重視身體健康，對室內(nèi)環(huán)境的要求也越來越高，運(yùn)使 得越來越多的空調(diào)進(jìn)入人們的工作和生活中。
[0003] 傳統(tǒng)的空調(diào)主要是由使用者自己手動(dòng)設(shè)定空調(diào)模式（除濕、制冷、制熱、自動(dòng)、送 風(fēng)五種），并手動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、風(fēng)速、導(dǎo)風(fēng)板（風(fēng)向、擺風(fēng)）等滿足舒適度，對使用者對空調(diào) 方面要求較高，一般人只會(huì)進(jìn)行模式和室內(nèi)溫度設(shè)置，對空調(diào)房間熱環(huán)境不滿意。隨著空調(diào) 使用大幅增加，實(shí)踐表明，傳統(tǒng)空調(diào)帶來的"空調(diào)病"問題也日趨嚴(yán)重。
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)中，已有產(chǎn)品都是直接調(diào)節(jié)溫度進(jìn)行空調(diào)控制，已成功申請的一些發(fā) 明專利已經(jīng)提出W熱舒適評價(jià)指標(biāo)PMV進(jìn)行控制的空調(diào)系統(tǒng)，有單獨(dú)對溫度控制的的空調(diào) (申請?zhí)枮?01410155235. 8);有同時(shí)對溫度和濕度（僅除濕，未考慮加濕）控制的空調(diào)（申 請?zhí)柗謩e為200610128692. 3,201310454415. 1);也有對溫度、濕度（加濕和除濕）、風(fēng)速綜 合控制的空調(diào)系統(tǒng)（申請?zhí)枮?01410653230. 8)。雖然考慮的都是W熱舒適評價(jià)指標(biāo)PMV 進(jìn)行控制，但最終狀態(tài)溫度、濕度和風(fēng)速不變，室內(nèi)環(huán)境處于一種穩(wěn)定狀態(tài)，W穩(wěn)態(tài)熱中性 環(huán)境為控制目標(biāo)。
[0005] 研究表明，人們對運(yùn)種穩(wěn)態(tài)的室內(nèi)環(huán)境并不滿意，而且人長期處于穩(wěn)定的熱中性 狀態(tài)，減弱了對環(huán)境的適應(yīng)能力，不利于人體健康，而且為實(shí)現(xiàn)運(yùn)一人工調(diào)節(jié)的穩(wěn)定熱環(huán) 境，需要W消耗大量能源和環(huán)境污染為代價(jià)。而動(dòng)態(tài)環(huán)境下的熱舒適更容易被人們所接受。 在此，提出基于動(dòng)態(tài)熱舒適的空調(diào)器控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明W被控室內(nèi)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化實(shí)現(xiàn)熱舒適的室內(nèi)環(huán)境為目標(biāo)，設(shè)計(jì)一款智能空 調(diào)控制系統(tǒng)。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方式：
[0008] -種基于動(dòng)態(tài)熱舒適的空調(diào)器控制系統(tǒng)，包括風(fēng)速智能調(diào)節(jié)模塊、溫度智能調(diào)節(jié) 模塊、手動(dòng)調(diào)節(jié)模塊和記憶模塊。風(fēng)速智能調(diào)節(jié)模塊是根據(jù)風(fēng)速動(dòng)態(tài)變化時(shí)，目標(biāo)區(qū)域的 PMV在[-0.5, +0.引區(qū)間的瞬時(shí)風(fēng)速函數(shù)。溫度智能調(diào)節(jié)模塊是根據(jù)溫度動(dòng)態(tài)變化時(shí)，目 標(biāo)區(qū)域的PMV在[-0.5,+0.引區(qū)間的瞬時(shí)空氣溫度函數(shù)。目標(biāo)區(qū)域的瞬時(shí)風(fēng)速函數(shù)和瞬時(shí) 空氣溫度函數(shù)是聯(lián)動(dòng)控制的。風(fēng)速智能調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)目標(biāo)區(qū)域設(shè)定的風(fēng)速函數(shù)控制調(diào) 節(jié)送風(fēng)風(fēng)速。溫度智能調(diào)節(jié)模塊根據(jù)目標(biāo)區(qū)域設(shè)定的溫度函數(shù)控制調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度。手動(dòng)調(diào) 節(jié)模塊用于進(jìn)行室內(nèi)溫度調(diào)控。記憶模塊為記憶空調(diào)上一次使用狀態(tài)的裝置。
[0009] 在本發(fā)明中，目標(biāo)區(qū)域的PMV按如下公式計(jì)算：
[0010] PMV= [0. 303exp(-0. 036M) +0. 028]X{(M-W) -3. 05X10 3X[5733-6. 99 (M-W)-Pa]
[0011] -〇.42[(M-W)-58.15]-1.7Xl〇5M6867-Pa)-〇.0014M(34-ta)
[001引-3. 96 X 10 Sfci[(tci+273) 4- (tm"+273) 4] -fc山(tci-ta)}
[0013]式-1，
[0014] tci = 35. 7-0. 028 (M-W) -I cl {3. 96 X 10 Sfci[(tci+27：3) 4- (tm"+27：3) 4] +fc山（tci-ta)} [001引 式-2，
[0019] 在本發(fā)明中，在風(fēng)速智能調(diào)節(jié)模塊和溫度智能調(diào)節(jié)模塊設(shè)置有制冷、制熱、送風(fēng)Ξ 種標(biāo)準(zhǔn)模式。
[0020] 式中變量的取值范圍：
[0021] Μ一一單位皮膚面積的人體新陳代謝量（單位met)。取值范圍為1. 0~1. 2met。 其中1.Omet= 58. 15W/m2 (單位換算）。當(dāng)沒有進(jìn)行活動(dòng)（該活動(dòng)指體育活動(dòng)或體力運(yùn)動(dòng)） 而進(jìn)入開啟空調(diào)的房間時(shí)，Μ的取值為1. 0 ;如果進(jìn)行少量活動(dòng)（活動(dòng)時(shí)間少于半小時(shí)）進(jìn) 入開啟空調(diào)的房間，Μ的取值為1. 1 ;如果進(jìn)行大量活動(dòng)（活動(dòng)時(shí)間超過半小時(shí)）進(jìn)入開啟 空調(diào)的房間，Μ的取值為1.2。
[0022] W--外部活動(dòng)量（W/m2)。取值范圍為0-0. 1，更一般0-0. 05,更一般0-0. 01。例 如當(dāng)空調(diào)房間內(nèi)人員均為靜坐，無外部活動(dòng)時(shí)，W取值為0。當(dāng)在空調(diào)房間內(nèi)全部人員或幾 乎全部人員一直在走動(dòng)時(shí)取值為0. 1，而大約有一半的人員在走動(dòng)時(shí)取值為0. 05。
[0023]Ici--服裝熱阻（Clo)。取值范圍為0. 045-0. 225,更一般為0. 07-0. 2,更一般為 0. 1-0. 18,更一般 0. 12-0. 15,更一般 0. 130-0. 140,例如 0. 135,單位為Clo。其中IClo= 0. 155m2 .°C/W(單位換算）。
[0024]一一服裝面積因素（或因數(shù)）。等于著裝時(shí)人的裸露體表面積+服裝外（露） 表面積之和與人裸體體表面積之比。可由式4計(jì)算得出。取值范圍一般為1. 12-1. 45,更一 般為1. 15-1. 22。例如，由式4計(jì)算得出為1. 17415。
[0025]t。一一室內(nèi)空氣溫度，°C。根據(jù)不同模式的溫度控制函數(shù)確定瞬時(shí)室內(nèi)空氣溫度， 由設(shè)置在空調(diào)內(nèi)部的溫度傳感器測定。
[0026]tmn--平均福射溫度，取值范圍為25-35Γ，如25-30°C。室內(nèi)無福射源時(shí)，直接 取平均室內(nèi)空氣溫度，25°C。
[0027]V--相對空氣速度（m/s)。取值范圍一般為0.5-3m/s，優(yōu)選為0.6-2. 5m/s，更優(yōu) 選0. 7-2m/s，更優(yōu)選0. 7-1. 5m/s。由PMV計(jì)算公式確定出不同模式的瞬時(shí)風(fēng)速控制函數(shù)。 其中在Ξ種模式下，即制冷標(biāo)準(zhǔn)模式、制熱標(biāo)準(zhǔn)模式或送風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)模式，分別由公式7、9和10 計(jì)算相對空氣速度。
[0028] tti一一衣服的表面溫度（°C)?？捎晒?獲得。例如，由式2通過迭代計(jì)算得來 的：M. 9°C。
[0029] h。一一對流換熱系數(shù)?？捎晒?計(jì)算得出。例如，由式5計(jì)算得出為36. 3W/ (m2 ·K)。
[0030] P。--人體周圍水蒸氣分壓力。例如，由式3計(jì)算得出，Pa。
[0031] Η--空氣相對濕度。取值范圍一般為30-70%，優(yōu)選為35-65%，更優(yōu)選40-60%， 更優(yōu)選45-55%。例如，按空調(diào)房間熱濕環(huán)境情況，取值為50%。
[0032] 在本發(fā)明中，所述制冷標(biāo)準(zhǔn)模式，瞬時(shí)空氣溫度控制函數(shù)為：
[0033]
[0034] 在本發(fā)明中，所述制冷標(biāo)準(zhǔn)模式，瞬時(shí)風(fēng)速控制函數(shù)為：
[0035]
[0036] 在本發(fā)明中，制熱標(biāo)準(zhǔn)模式，瞬時(shí)空氣溫度控制函數(shù)為：
[0037]
[0038] 在本發(fā)明中，制熱標(biāo)準(zhǔn)模式，瞬時(shí)風(fēng)速控制函數(shù)為：
[0039]
[0040] 在本發(fā)明中，送風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)模式，瞬時(shí)風(fēng)速控制函數(shù)為：
[0041]
[0042] 利用公式7、9或10,分別獲得了在制冷標(biāo)準(zhǔn)模式下的相對空氣速度V(單位m/ S)、在制熱標(biāo)準(zhǔn)模式下的相對空氣速度V(單位m/s)或在送風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)模式下的相對空氣速度 V(單位m/s)。
[0043] 在本發(fā)明中，風(fēng)速動(dòng)態(tài)變化為簡諧波、方波、Ξ角波、銀齒波等其中某一種。
[0044] 在本發(fā)明中，溫度動(dòng)態(tài)變化為簡諧波、方波、Ξ角波、銀齒波等其中某一種。
[0045] 在本發(fā)明中，手動(dòng)調(diào)節(jié)模塊包括空調(diào)器控制器?？照{(diào)器控制器的控制面板上包括： 開關(guān)鍵（1)、模式鍵（2)、睡眠鍵（3)、溫度+鍵（4)、溫度一鍵巧）。
[0046] 在本發(fā)明中，手動(dòng)調(diào)節(jié)模塊，按溫度+鍵，空調(diào)制冷運(yùn)行時(shí)，目標(biāo)區(qū)域的瞬時(shí)空氣 溫度控制函數(shù)為
[0047]
[0048] 在本發(fā)明中，手動(dòng)調(diào)節(jié)模塊，按溫度+鍵，空調(diào)制熱運(yùn)行時(shí)，目標(biāo)區(qū)域的瞬時(shí)空氣 溫度控制函數(shù)為
[0049]
[0050] 在本發(fā)明中，手動(dòng)調(diào)節(jié)模塊，按溫度-鍵，空調(diào)制冷運(yùn)行時(shí)，目標(biāo)區(qū)域的瞬時(shí)空氣 溫度控制函數(shù)為
[0051]
[0052] 在本發(fā)明中，手動(dòng)調(diào)節(jié)模塊，按溫度-鍵，空調(diào)制熱運(yùn)行時(shí)，目標(biāo)區(qū)域的瞬時(shí)空氣 溫度控制函數(shù)為
[0053]
[0054] 根據(jù)本發(fā)明提供的第二種實(shí)施方式：
[00巧]一種基于動(dòng)態(tài)熱舒適的空調(diào)器控制方法，該空調(diào)器控制方法包括W下步驟：
[0056] 1)空調(diào)開機(jī)，風(fēng)速智能調(diào)節(jié)模塊、溫度智能調(diào)節(jié)模塊及手動(dòng)調(diào)節(jié)模塊讀取記憶模 塊中存儲(chǔ)的方式及數(shù)據(jù)，并控制空調(diào)按照讀取的數(shù)據(jù)開始運(yùn)行；
[0057] 2)記憶模塊運(yùn)行記錄與實(shí)際需求是否相符，如果是，執(zhí)行步驟3);否則，執(zhí)行步驟 4);