基于動態熱舒適的空調器控制系統及其控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于空調領域，特別設及一種基于動態熱舒適的空調器控制系統及其控制 方法。
【背景技術】
[0002] 隨著社會的發展，人們越來越重視身體健康，對室內環境的要求也越來越高，運使 得越來越多的空調進入人們的工作和生活中。
[0003] 傳統的空調主要是由使用者自己手動設定空調模式（除濕、制冷、制熱、自動、送 風五種），并手動調節室內溫度、風速、導風板（風向、擺風）等滿足舒適度，對使用者對空調 方面要求較高，一般人只會進行模式和室內溫度設置，對空調房間熱環境不滿意。隨著空調 使用大幅增加，實踐表明，傳統空調帶來的"空調病"問題也日趨嚴重。
[0004] 在現有技術中，已有產品都是直接調節溫度進行空調控制，已成功申請的一些發 明專利已經提出W熱舒適評價指標PMV進行控制的空調系統，有單獨對溫度控制的的空調 (申請號為201410155235. 8);有同時對溫度和濕度（僅除濕，未考慮加濕）控制的空調（申 請號分別為200610128692. 3,201310454415. 1);也有對溫度、濕度（加濕和除濕）、風速綜 合控制的空調系統（申請號為201410653230. 8)。雖然考慮的都是W熱舒適評價指標PMV 進行控制，但最終狀態溫度、濕度和風速不變，室內環境處于一種穩定狀態，W穩態熱中性 環境為控制目標。
[0005] 研究表明，人們對運種穩態的室內環境并不滿意，而且人長期處于穩定的熱中性 狀態，減弱了對環境的適應能力，不利于人體健康，而且為實現運一人工調節的穩定熱環 境，需要W消耗大量能源和環境污染為代價。而動態環境下的熱舒適更容易被人們所接受。 在此，提出基于動態熱舒適的空調器控制系統。
【發明內容】
[0006] 本發明W被控室內環境動態變化實現熱舒適的室內環境為目標，設計一款智能空 調控制系統。
[0007] 根據本發明的第一種實施方式：
[0008] -種基于動態熱舒適的空調器控制系統，包括風速智能調節模塊、溫度智能調節 模塊、手動調節模塊和記憶模塊。風速智能調節模塊是根據風速動態變化時，目標區域的 PMV在[-0.5, +0.引區間的瞬時風速函數。溫度智能調節模塊是根據溫度動態變化時，目 標區域的PMV在[-0.5,+0.引區間的瞬時空氣溫度函數。目標區域的瞬時風速函數和瞬時 空氣溫度函數是聯動控制的。風速智能調節模塊用于根據目標區域設定的風速函數控制調 節送風風速。溫度智能調節模塊根據目標區域設定的溫度函數控制調節送風溫度。手動調 節模塊用于進行室內溫度調控。記憶模塊為記憶空調上一次使用狀態的裝置。
[0009] 在本發明中，目標區域的PMV按如下公式計算：
[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] 在本發明中，在風速智能調節模塊和溫度智能調節模塊設置有制冷、制熱、送風Ξ 種標準模式。
[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）。當沒有進行活動（該活動指體育活動或體力運動） 而進入開啟空調的房間時，Μ的取值為1. 0 ;如果進行少量活動（活動時間少于半小時）進 入開啟空調的房間，Μ的取值為1. 1 ;如果進行大量活動（活動時間超過半小時）進入開啟 空調的房間，Μ的取值為1.2。
[0022] W--外部活動量（W/m2)。取值范圍為0-0. 1，更一般0-0. 05,更一般0-0. 01。例 如當空調房間內人員均為靜坐，無外部活動時，W取值為0。當在空調房間內全部人員或幾 乎全部人員一直在走動時取值為0. 1，而大約有一半的人員在走動時取值為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）。等于著裝時人的裸露體表面積+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計算得出為1. 17415。
[0025]t。一一室內空氣溫度，°C。根據不同模式的溫度控制函數確定瞬時室內空氣溫度， 由設置在空調內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。室內無福射源時，直接 取平均室內空氣溫度，25°C。
[0027]V--相對空氣速度（m/s)。取值范圍一般為0.5-3m/s，優選為0.6-2. 5m/s，更優 選0. 7-2m/s，更優選0. 7-1. 5m/s。由PMV計算公式確定出不同模式的瞬時風速控制函數。 其中在Ξ種模式下，即制冷標準模式、制熱標準模式或送風標準模式，分別由公式7、9和10 計算相對空氣速度。
[0028] tti一一衣服的表面溫度（°C)。可由公式2獲得。例如，由式2通過迭代計算得來 的：M. 9°C。
[0029] h。一一對流換熱系數。可由公式5計算得出。例如，由式5計算得出為36. 3W/ (m2 ·K)。
[0030] P。--人體周圍水蒸氣分壓力。例如，由式3計算得出，Pa。
[0031] Η--空氣相對濕度。取值范圍一般為30-70%，優選為35-65%，更優選40-60%， 更優選45-55%。例如，按空調房間熱濕環境情況，取值為50%。
[0032] 在本發明中，所述制冷標準模式，瞬時空氣溫度控制函數為：
[0033]
[0034] 在本發明中，所述制冷標準模式，瞬時風速控制函數為：
[0035]
[0036] 在本發明中，制熱標準模式，瞬時空氣溫度控制函數為：
[0037]
[0038] 在本發明中，制熱標準模式，瞬時風速控制函數為：
[0039]
[0040] 在本發明中，送風標準模式，瞬時風速控制函數為：
[0041]
[0042] 利用公式7、9或10,分別獲得了在制冷標準模式下的相對空氣速度V(單位m/ S)、在制熱標準模式下的相對空氣速度V(單位m/s)或在送風標準模式下的相對空氣速度 V(單位m/s)。
[0043] 在本發明中，風速動態變化為簡諧波、方波、Ξ角波、銀齒波等其中某一種。
[0044] 在本發明中，溫度動態變化為簡諧波、方波、Ξ角波、銀齒波等其中某一種。
[0045] 在本發明中，手動調節模塊包括空調器控制器。空調器控制器的控制面板上包括： 開關鍵（1)、模式鍵（2)、睡眠鍵（3)、溫度+鍵（4)、溫度一鍵巧）。
[0046] 在本發明中，手動調節模塊，按溫度+鍵，空調制冷運行時，目標區域的瞬時空氣 溫度控制函數為
[0047]
[0048] 在本發明中，手動調節模塊，按溫度+鍵，空調制熱運行時，目標區域的瞬時空氣 溫度控制函數為
[0049]
[0050] 在本發明中，手動調節模塊，按溫度-鍵，空調制冷運行時，目標區域的瞬時空氣 溫度控制函數為
[0051]
[0052] 在本發明中，手動調節模塊，按溫度-鍵，空調制熱運行時，目標區域的瞬時空氣 溫度控制函數為
[0053]
[0054] 根據本發明提供的第二種實施方式：
[00巧]一種基于動態熱舒適的空調器控制方法，該空調器控制方法包括W下步驟：
[0056] 1)空調開機，風速智能調節模塊、溫度智能調節模塊及手動調節模塊讀取記憶模 塊中存儲的方式及數據，并控制空調按照讀取的數據開始運行；
[0057] 2)記憶模塊運行記錄與實際需求是否相符，如果是，執行步驟3);否則，執行步驟 4);