基于室内热舒适状态的空调系统启停控制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于室内热舒适状态的空调系统启停控制装置及控制方法，所述装置包括室内数据采集装置、室外数据采集装置、计算控制器和电动阀门。所述室内外数据采集装置均包括温度传感器、湿度传感器、黑球温度传感器和风速传感器，分别通过数据连接线与计算控制器的数据输入端连接,且与电动阀门形成联动控制。所述计算控制器装载预计适应性平均热感觉指标计算比较程序。所述电动阀门通过数据连接线与计算控制器连接，且通过导线与原空调系统控制箱连接。本发明专利技术装置的控制方法通过计算控制器得到的预计适应性平均热感觉指标的大小比较，从而由计算控制器向电动阀门发出动作指令，进而控制室内空调系统的启停以及室内外数据采集装置的关启。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机控制技术在空调系统控制中的应用，具体涉及一种基于室内热舒适状态的空调系统启停控制装置及控制方法。
技术介绍
随着时间的推移，人类通过不断的创新和发展来推动着社会的进步，其最终的目的是改善自身的生存环境。现今社会，人们的生活水平大幅提高，对于自己的生存环境更是越来越重视。其中室内环境是人们生存环境的重要组成部分，人们的工作、休息、娱乐等活动，很多都是在室内进行的，室内环境的好坏和舒适度如何直接关系到人们的生活质量和身体健康，所以创造一个健康，舒适，清洁的室内环境是非常必要的。人们基于建筑室内热环境，结合人的主观感受，提出了热舒适度的概念。其中″热舒适″是指人体对热环境的主观热反应，而只有合适温度的室内环境已经远不能满足人体对热舒适的要求。1962年，Macpherson定义了影响热舒适感觉的六个因素：空气温度、流动速度、湿度、平均辐射温度、新陈代谢率和衣服热阻在这六个因素的基础上，通过可控环境小室和稳态热交换模型研究，Fanger建立了热舒适方程并在搜集了1396名美国与丹麦受测对象的热感觉表决票的基础上，他提出了一个较为客观的度量热感觉的尺度指标---预期平均评价指标PMV(PredictedMeanVote)，以反映对同一环境绝大多数人的冷热感觉。所以，在建筑物室内热环境中，如空气温度、气流速度、相对湿度、周围表面温度等参数对热舒适均有影响，我们不仅要考虑单一参数对热舒适的影响，同时要针对不同参数的相互组合来讨论人体热舒适。基于此，简单的室内温湿度分析并不能代表对室内环境热舒适的判断，而对热感觉的预期平均评价指标(PMV)才是较为科学的室内热舒适评价指标。而在未使用人工冷热源，只通过自然调节或机械通风进行热湿环境调节的房间或区域即非人工冷热源热湿环境中，根据《民用建筑室内热湿环境评价标准》GB/T50785-2012对非人工冷热源热湿环境的评价，提出应以预计适应性平均热感觉指标(APMV)作为评价依据。为了较好的解决室内热舒适问题，越来越多的人采用空调系统调节室内环境，但随着社会能源问题的突出，空调系统的能耗问题也受到了很高的重视。其中有个较为突出的问题便是在空调系统开启过程中，室内环境将较长时间处于不舒适的状态下，不能满足人们对室内热舒适环境的要求，而在室外环境达到舒适要求时，空调系统不能快速关闭以满足节能需求。传统的空调启停控制方法之所以不能满足室内热舒适度及节能要求，最根本的原因在于大部分空调系统启停控制需要人为，而其余的空调系统启停控制虽是自动但感应检测点在于单一的室内空气温湿度而并非整体的热舒适环境。这种人为控制启停方法的弊端在于，一方面当人体感受室内不舒适人为开启空调时，室内环境已经变得恶劣，空调系统无法及时快速的调节室内环境，便严重影响了人体热舒适感觉。另一方面，在室外环境状态满足舒适的情况下，空调系统不能快速反应地关闭，便会造成能源的浪费。而对于现有的自动控制启停空调系统，它的感应检测点在于室内空气的温湿度，缺乏对室内热舒适环境较为科学的判断，也存在上述空调系统不舒适、不节能的弊端。现有的空调系统控制装置，是由微处理器、室内温度传感器、湿度传感器、室外机启动电路、室外温度数据采集器、室外机供电电源的占空比控制器以及用于存储热舒适度PMV与温度、湿度的对应序列以及热舒适度与占空比的对应序列的存储模块组成，该装置主要从控制室内的气流、气温、气湿组合使空调运行在舒适性、节能性和健康性的平衡点上，提供舒适、节能和健康的功能。其不足之处在于该装置只是在空调系统运行时进行了健康节能控制，没有对空调系统的启停部分进行关注研究，导致空调系统未及时开启与关停时室内环境的恶劣变化以及能源浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有空调系统的开关装置带来的舒适型差、不节能的问题，提供一种基于室内热舒适状态的空调系统启停控制装置。具有使用方便、操作简单、反应灵敏、能及时调节室内热舒适状态、节约能源等特点。本专利技术的技术方案是，一种基于室内热舒适状态的空调系统启停控制装置，主要包括室内数据采集装置、室外数据采集装置、计算控制器和电动阀门。所述室内数据采集装置包括湿度传感器I、温度传感器I、黑球温度传感器I和风速传感器I，装设于建筑室内距地1.1米且距墙0.5m以外处，所述室内数据采集装置的数据输出端分别通过配套的数据连接线与计算控制器连接。用以在空调系统未开启时实时准确监测室内的环境参数，并传输给预计适应性平均热感觉指标APMV计算控制器，进行是否开启空调系统的计算分析，达到能及时调节，提供舒适健康室内环境的控制目的。所述室外数据采集装置包括湿度传感器II、温度传感器II、黑球温度传感器II和风速传感器II，装设于建筑室外距墙0.5m以外处，所述室外数据采集装置的数据输出端分别通过配套的数据连接线与计算控制器连接。用以在空调系统开启时实时准确监测室外的环境参数，并传输给预计适应性平均热感觉指标APMV计算控制器，进行是否关停空调系统的计算分析，达到空调系统节能的控制目的。所述电动阀门通过配套数据连接线与计算控制器连接，同时通过导线与原空调系统控制箱的控制端连接。所述电动阀门与室内数据采集装置、室外数据采集装置共同形成联动控制，当计算控制器控制电动阀门关闭时，室内数据采集装置开启，室外数据采集装置关闭。当计算控制器控制电动阀门开启时，室内数据采集装置关闭，室外数据采集装置开启。用以按照计算控制器的控制信号，调节空调系统的启停，达到空调系统及时开启与节能关闭的目的。所述计算控制器市购(厂家定制)的装载预计适应性平均热感觉指标(APMV)计算比较程序(厂家定制)的芯片或单片机。本装置的计算控制器固定在原空调系统的室内空调机旁。当空调系统未开启时，用以实时接收室内数据采集装置传输来的数据参数，通过程序进行平均热感觉指标(APMV)值的计算比较，并发出控制信号给电动阀门，实现空调系统及时的启动控制，达到室内舒适的目的。当空调系统开启时，用以实时接收室外数据采集装置传输来的数据参数，通过程序进行平均热感觉指标(APMV)值的计算比较，并发出控制信号给电动阀门，实现空调系统及时的关闭控制，达到空调节能的目的。进一步，所述室内数据采集装置装设在建筑室内距地1.1米且距墙0.5米以外处。所述室外数据采集装置装设在室外距墙0.5米以外处。所述计算控制器固定在原空调系统的室内空调机旁。所述电动阀门装设在室内空调机旁。进一步，基于室内热舒适状态的空调系统启停控制装置的控制方法，所述载预计适应性平均热感觉指标APMV计算比较程序的计算控制器的计算过程包括以下步骤：1)在计算控制器程序中提前设定部分参数值，值得一提的是，所述参数值包括人体能量代谢率M，机械功W，人体着装后实际表面与其裸身人体表面之比，建筑气候区域建筑类型依据具体情况选择。2)通过室内外数据采集装置中湿度传感器测得的空气相对湿度ψα、温度传感器测得的空气温度tα℃、黑球温度传感器测得的黑球温度代替平均辐射温度tr以及风速传感器测得的空气流速V。3)将步骤2中的数据均输入计算控制器中计算。...

【技术保护点】
基于室内热舒适状态的空调系统启停控制装置，其特征在于：包括室内数据采集装置(1)、室外数据采集装置(2)、计算控制器(3)和电动阀门(4)；所述室内数据采集装置(1)包括湿度传感器I(1‑1)、温度传感器I(1‑2)、黑球温度传感器I(1‑3)和风速传感器I(1‑4)；所述室内数据采集装置(1)的数据输出端分别通过配套的数据连接线与计算控制器(3)连接；所述室外数据采集装置(2)包括湿度传感器II(2‑1)、温度传感器II(2‑2)、黑球温度传感器II(2‑3)和风速传感器II(2‑4)；所述室外数据采集装置(2)的数据输出端分别通过配套的数据连接线与计算控制器(3)连接；所述电动阀门(4)通过配套数据连接线与计算控制器(3)连接，同时通过导线与原空调系统控制箱的控制端连接；所述电动阀门(4)与室内数据采集装置(1)、室外数据采集装置(2)共同形成联动控制，当计算控制器(3)控制电动阀门(4)关闭时，室内数据采集装置(1)开启，室外数据采集装置(2)关闭；当计算控制器(3)控制电动阀门(4)开启时，室内数据采集装置(1)关闭，室外数据采集装置(2)开启；所述计算控制器(3)为载预计适应性平均热感觉指标APMV计算比较程序的单片机或芯片。...

【技术特征摘要】
1.基于室内热舒适状态的空调系统启停控制装置，其特征在于：
包括室内数据采集装置(1)、室外数据采集装置(2)、计算控制器(3)
和电动阀门(4)；
所述室内数据采集装置(1)包括湿度传感器I(1-1)、温度传
感器I(1-2)、黑球温度传感器I(1-3)和风速传感器I(1-4)；所
述室内数据采集装置(1)的数据输出端分别通过配套的数据连接线
与计算控制器(3)连接；
所述室外数据采集装置(2)包括湿度传感器II(2-1)、温度传
感器II(2-2)、黑球温度传感器II(2-3)和风速传感器II(2-4)；
所述室外数据采集装置(2)的数据输出端分别通过配套的数据连接
线与计算控制器(3)连接；
所述电动阀门(4)通过配套数据连接线与计算控制器(3)连接，
同时通过导线与原空调系统控制箱的控制端连接；所述电动阀门(4)
与室内数据采集装置(1)、室外数据采集装置(2)共同形成联动控
制，当计算控制器(3)控制电动阀门(4)关闭时，室内数据采集装
置(1)开启，室外数据采集装置(2)关闭；当计算控制器(3)控
制电动阀门(4)开启时，室内数据采集装置(1)关闭，室外数据采
集装置(2)开启；
所述计算控制器(3)为载预计适应性平均热感觉指标APMV计算
比较程序的单片机或芯片。
2.根据权利要求1所述的基于室内热舒适状态的空调系统启停
控制装置，其特征在于：所述室内数据采集装置(1)装设在建筑室
内距地1.1米且距墙0.5米以外处；所述室外数据采集装置(2)装
设在室外距墙0.5米以外处；所述计算控制器(3)固定在原空调系
统的室内空调机旁；所述电动阀门(4)装设在室内空调机旁。
3.基于权利要求1所述的室内热舒适状态的空调系统启停控制
装置的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤；
(1)开始，在计算控制器(3)装载的程序中提前设定部分参数
值，所述参数值包括人体能量代谢率M，机械功W，人体着装后实际
表面与其裸身人体表面之比fcl以及建筑气候区域建筑类型依据具体

\t情况选择；
(2)计算控制器(3)对电动阀门发出关闭指令，控制室内空调不
运行，对室内数据采集装置(1)发出启动指令，对室外数据采集装
置(2)发出关闭指令；
(3)计算控制器(3)实时接收来自室内数据采集装置(1)中湿
度传感器I(1-1)测得的空气相对湿度温度传感器I(1-2)测
得的空气温度tα1、黑球温度传感器I(1-3)测得的黑球温度以及风
速传感器I(1-4)测得的空气流速V1；所述黑球温度传感器I(1-3)
测得的黑球温度代替平均辐射温度tr1，计算控制器(3)将接收到的
数据进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁勇，李百战，高亚锋，沈舒伟，刘学，唐浩，续璐，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50