一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚及控温方法技术

一种一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚及控温方法，属于采光天棚领域，解决空调系统能耗高的问题，其通过计算机系统与采光天棚相结合，以具有多种工作模式，并根据室内、中空隔层、室外的温度以及室外空气质量，智能选择与切换工作模式，实现智能控温，使得空调系统在制热和制冷过程中的能耗降低，具有良好的节能效果以及应对环境变化的能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采光天棚领域，特别涉及一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚及控温方法。
技术介绍
采光天棚，又称采光顶，是建筑屋顶的一种形式，现代化建筑很多都采用了采光天棚，如大型商场、办公楼等建筑，这类建筑对其内部环境的舒适性具有较高要求，一般都配备有空调系统进行制冷或制热，使室内保持恒温，但是这也带来了极大的空调能耗问题，采光天棚作为室内和室外热交换的中间体，在建筑内恒温环境的保持中起到重要作用。顺应上述趋势，双层采光天棚逐渐进入人们的视野，图4示意了现有技术中的一种双层采光天棚，它包括内层玻璃1、外层玻璃2以及两者之间形成的中间隔层3，中间隔层3构成空气缓冲层，减少室内外之间的热交换，使室内温度相对稳定，减少室内热能的损失，从而节约能源和空调运行维修费用，但是这种双层采光天棚，空调系统在开启制冷或制热时能耗依旧较大，节能性能不足，并且工作模式单一，对外界环境变化没有应变能力。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚，具有更智能的工作模式，提高节能效果及对环境变化应变能力。本专利技术的上述第一目的是通过以下技术方案得以实现的：一种一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚，包括一体化的单元式模块，单元式模块在天棚安装结构上一体式安装，单元式模块包括内层玻璃和外层玻璃，内层玻璃和外层玻璃之间为中空隔层，其特征是：中空隔层的两侧边均分别设有循环风口，内层玻璃设有通风口，所述循环风口、通风口均设有用于启闭的启闭机构；所述一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚还包括单片机，所述单片机耦接有室内温度传感器，设置在室内，用于检测室内温度并向单片机反馈室内温度信号Ti；隔层温度传感器，设置在中空隔层，用于检测中空隔层温度并向单片机反馈隔层温度信号Tm；室外温度传感器，设置在室外，用于检测室外温度并向单片机反馈室外温度信号To；PM2.5传感器，设置在室外，用于检测室外空气质量并向单片机反馈空气质量信号Vw；温控装置，设置在中空隔层内的天棚安装结构上，受控于单片机以制冷或制热；驱动装置，设置在启闭机构上，受控于单片机以驱动启闭机构启闭；通讯装置，用于与空调系统的控制面板通讯；所述单片机内部具有：状态读取单元，用于通过通讯装置获知室内空调系统的工作状态为制冷或制热；空气质量比较单元，用于将空气质量信号Vw与预设的安全空气质量信号Vs比较得到空气质量比较结果；制冷控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于制冷状态时启动，向温控装置发送制冷信号，并将室内温度信号Ti与隔层温度信号Tm比较，将隔层温度信号Tm与室外温度信号To比较，得到温度比较结果，并结合空气质量比较结果和温度比较结果确定循环风口和通风口的启闭方案生成并向驱动装置发送相应的控制信号；制热控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于制热状态时启动，向温控装置发送制热信号，并将室内温度信号Ti与隔层温度信号Tm比较，将隔层温度信号Tm与室外温度信号To比较，得到温度比较结果，并结合空气质量比较结果和温度比较结果确定循环风口和通风口的启闭方案生成并向驱动装置发送相应的控制信号；所述驱动装置响应于制冷控制单元或制热控制单元发出的控制信号驱动启闭机构启闭以执行对应的启闭方案；所述温控装置响应于制冷信号制冷，响应于制热信号制热。采用上述技术方案，通过温度传感器检测室内、隔层、室外的温度，并结合PM2.5传感器检测到的空气质量作为判断采取何种工作模式的依据，而要达到更好的节能效果，关键在于在达到需要的室内环境温度的过程(制冷或制热)中对非电能驱动的自然热交换的应用，降低空调系统负荷以及在达到所需室内环境温度时，维持稳定的温度环境，使空调系统不要频繁启停，由此，因为天气、建筑内环境多变，使得室内、中间隔层、室外具有多种组合情况，而针对每种组合情况，均有相应的节能方案应对，处于制冷模式时，当Ti＞Tm＞To，该情形通常在室内通风效果不好，且在中间隔层受到长时间太阳热辐射时发生，此时室外环境温度相对室内、中间隔层较低，同时开启通风口以及循环风口，中间隔层内形成冷热气流循环，相对较冷的气流补充入中间隔层内，温控装置启动制冷，能进一步促进冷热气流循环，加快降低中间隔层温度，同时冷气流也通过通风口进入室内，与室内热空气直接形成冷热流交汇，能迅速降低室内温度，使得室内的空调系统在制冷过程中的负荷降低，做功减少，起到节能的效果，而后，室内和中间隔层温度在空调系统、温控装置以及冷热气流循环作用下降低，Ti、Tm、To的关系将变换到新的状态，此时相应的启闭方案也会改变；当Ti＞Tm＝To时，中间隔层温度与室内相等，此时不发生冷热气流循环，难以使中间隔层降温，但是室内温度较高，开启通风口、循环风口能使室外的冷气流流入室内，与室内热空气直接形成冷热流交汇，能迅速降低室内温度；当Ti＞Tm＜To时，此时在太阳辐射较弱或没有的情况下，而室内和室外环境变化较快，如室内设备、人流量剧增，活动增大温度升高，在阴天，室外城市热流、人流车流造成的局部性高温，此时关闭循环风口，防止室外热气流流入中间隔层，开启通风口，使中间隔层的冷气流和室内的热气流交汇，降低室内温度，降低空调系统能耗；当Ti＝Tm＞To时，此时室内和中间隔层的温度较高，与Ti＞Tm＞To时同理，开启通风口、循环风口；当Ti＝Tm＝To时，室内、中间隔层、室外气流温度接近，气流交汇难以起到节能效果，并且在空调系统和温控装置制冷作用下，温度将会较快地降低，建立新的稳态，因此关闭通风口、循环风口，帮助新稳态的建立；当Ti＝Tm＜To时，室外温度较高，关闭循环风口阻热，关闭通气口，帮助快速建立新稳态；当Ti＜Tm＞To时，中间隔层由于太阳热辐射呈现高于室内以及室外的温度，此时关闭通风口，避免热气流进入室内造成室内人员不适，开启循环风口，通过冷热气流循环使中间隔层降温；当Ti＜Tm＝To，关闭通风口、循环风口，避免热气流进入室内；当Ti＜Tm＜To，关闭通风口、循环风口，避免热气流进入中间隔层与室内，维持稳态；以上包括了Ti、Tm、To的所有组合方式，而对于制冷模式，Ti＜Tm＜To，关闭通风口、循环风口为制冷模式时的终态以及稳态，而其他情况均为暂态，也是各种初始条件不一样的制冷过程中的必经过程，由此，在单片机控制下，温控装置制冷，和空调系统共同作用下，始终将Ti、Tm、To往Ti＜Tm＜To的稳态去建立，并且在每当Ti、Tm、To的组合方式改变时，单片机控制驱动装置执行对应的启闭方案，整个制冷以及达到目标温度维持稳态的过程，多工作模式根据检测结果，自动切换，在制冷初阶段，利用自然热交换快速降温，降低空调系统能耗以节能，达到稳态时，室内、中间隔层、室外温度呈现梯度，两两间温差较小，热传递速率得以降低，节约能耗，并且两两间只能通过玻璃热传递而没有直接的冷热交汇，温度环境可以维持相对稳定，减少空调系统的频繁启停，实现节能，同时在工作模式切换过程中，室外的空气质量作为考虑因素，空气质量作为第一优先级，空气质量超标，循环风口关闭，保障安全，对外界环境的变化具有应变能力，整个系统智能、节能；同理，制热为制冷的逆过程，也能推导得到等同的有益效果。进一步，所述一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚还包括上位机，所述单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚，包括一体化的单元式模块，单元式模块在天棚安装结构上一体式安装，单元式模块包括内层玻璃和外层玻璃，内层玻璃和外层玻璃之间为中空隔层，其特征是：中空隔层的两侧边均分别设有循环风口，内层玻璃设有通风口，所述循环风口、通风口均设有用于启闭的启闭机构；所述一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚还包括单片机，所述单片机耦接有室内温度传感器，设置在室内，用于检测室内温度并向单片机反馈室内温度信号Ti；隔层温度传感器，设置在中空隔层，用于检测中空隔层温度并向单片机反馈隔层温度信号Tm；室外温度传感器，设置在室外，用于检测室外温度并向单片机反馈室外温度信号To；PM2.5传感器，设置在室外，用于检测室外空气质量并向单片机反馈空气质量信号Vw；温控装置，设置在中空隔层内的天棚安装结构上，受控于单片机以制冷或制热；驱动装置，设置在启闭机构上，受控于单片机以驱动启闭机构启闭；通讯装置，用于与空调系统的控制面板通讯；所述单片机内部具有：状态读取单元，用于通过通讯装置获知室内空调系统的工作状态为制冷或制热；空气质量比较单元，用于将空气质量信号Vw与预设的安全空气质量信号Vs比较得到空气质量比较结果；制冷控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于制冷状态时启动，向温控装置发送制冷信号，并将室内温度信号Ti与隔层温度信号Tm比较，将隔层温度信号Tm与室外温度信号To比较，得到温度比较结果，并结合空气质量比较结果和温度比较结果确定循环风口和通风口的启闭方案生成并向驱动装置发送相应的控制信号；制热控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于制热状态时启动，向温控装置发送制热信号，并将室内温度信号Ti与隔层温度信号Tm比较，将隔层温度信号Tm与室外温度信号To比较，得到温度比较结果，并结合空气质量比较结果和温度比较结果确定循环风口和通风口的启闭方案生成并向驱动装置发送相应的控制信号；所述驱动装置响应于制冷控制单元或制热控制单元发出的控制信号驱动启闭机构启闭以执行对应的启闭方案；所述温控装置响应于制冷信号制冷，响应于制热信号制热。...

【技术特征摘要】
1.一种一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚，包括一体化的单元式模块，单元式模块在天棚安装结构上一体式安装，单元式模块包括内层玻璃和外层玻璃，内层玻璃和外层玻璃之间为中空隔层，其特征是：中空隔层的两侧边均分别设有循环风口，内层玻璃设有通风口，所述循环风口、通风口均设有用于启闭的启闭机构；所述一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚还包括单片机，所述单片机耦接有室内温度传感器，设置在室内，用于检测室内温度并向单片机反馈室内温度信号Ti；隔层温度传感器，设置在中空隔层，用于检测中空隔层温度并向单片机反馈隔层温度信号Tm；室外温度传感器，设置在室外，用于检测室外温度并向单片机反馈室外温度信号To；PM2.5传感器，设置在室外，用于检测室外空气质量并向单片机反馈空气质量信号Vw；温控装置，设置在中空隔层内的天棚安装结构上，受控于单片机以制冷或制热；驱动装置，设置在启闭机构上，受控于单片机以驱动启闭机构启闭；通讯装置，用于与空调系统的控制面板通讯；所述单片机内部具有：状态读取单元，用于通过通讯装置获知室内空调系统的工作状态为制冷或制热；空气质量比较单元，用于将空气质量信号Vw与预设的安全空气质量信号Vs比较得到空气质量比较结果；制冷控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于制冷状态时启动，向温控装置发送制冷信号，并将室内温度信号Ti与隔层温度信号Tm比较，将隔层温度信号Tm与室外温度信号To比较，得到温度比较结果，并结合空气质量比较结果和温度比较结果确定循环风口和通风口的启闭方案生成并向驱动装置发送相应的控制信号；制热控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于制热状态时启动，向温控装置发送制热信号，并将室内温度信号Ti与隔层温度信号Tm比较，将隔层温度信号Tm与室外温度信号To比较，得到温度比较结果，并结合空气质量比较结果和温度比较结果确定循环风口和通风口的启闭方案生成并向驱动装置发送相应的控制信号；所述驱动装置响应于制冷控制单元或制热控制单元发出的控制信号驱动启闭机构启闭以执行对应的启闭方案；所述温控装置响应于制冷信号制冷，响应于制热信号制热。2.根据权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚，其特征是：所述一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚还包括上位机，所述单片机通过总线连接上位机。3.根据权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚，其特征是：所述启闭机构为百叶窗。4.根据权利要求3所述的一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚，其特征是：驱动装置包括驱动模块和电机，所述电机的驱动轴与百叶窗的转轴连接，所述驱动模块耦接并受控于单片机以驱动电机正反转。5.根据权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚，其特征是：通讯装置为无线通讯模块。6.根据权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚，其特征是：所述室内温度传感器、隔层温度传感器、室外温度传感器的型号均为DS18B20。7.根据权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚，其特征是：所述状态读取单元还能够读取空调系统的工作状态为待机；所述单片机还包括待机控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于待机状态时启动，向温控装置发送待机信号；并在当空气质量比较结果为Va＜Vs时，输出同时开启通风口、循环风口的控制信号；当空气质量比较结果为Va≥Vs时，输出同时关闭通风口、循环风口的控制信号。8.一种控温方法，基于权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒温生态采光天棚实现，其特征是：包括步骤一：通过设置在室内的室内温度传感器检测室内温度并向单片机反馈室内温度信号Ti；通过设置在中空隔层的隔层...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯华国，
申请(专利权)人：金粤幕墙装饰工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11