CN103307700A - 基于人体舒适度的空调系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于人体舒适度的空调系统及控制方法，该系统包括室内环境参数采集模块、人体舒适度SSD控制模块、室内主控模块、参数设置模块和显示模块，室内环境参数采集模块采集室内温度、湿度和气流速度；参数设置模块设定温度和湿度、地域代码；人体舒适度SSD控制模块根据地域代码修正人体舒适度SSD公式系数，计算并调整室内的人体舒适度SSD，发送至显示模块显示。由此将气象领域的人体舒适度SSD应用到空调系统上，综合考虑温度、湿度和空气流速对人体舒适度的影响，解决人体舒适度SSD公式因不同地域而有所差异的问题，提高空调对人体舒适度SSD的控制效果；还可显示室内环境参数及舒适性建议信息，满足用户需求。

Description

基于人体舒适度的空调系统及控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种基于人体舒适度的空调系统及控制方法。

背景技术

随着经济水平的提高，人们对室内环境居住的要求越来越高。对空调的要求也不再局限于简单的制冷制热功能，而在于追求更舒适、健康的室内环境。

在现有的技术中，大多数空调系统是通过测量温度控制室内的环境舒适度，部分是通过温度和湿度控制室内环境舒适度。虽然测量温度、湿度的准确性有较大的提高，但是对于热舒适的精确判定效果并不明显，并且温度和湿度只是单独的控制，舒适控制效果并不理想。

人体热舒适度SSD是气象领域内一个衡量人体舒适程度高低的参数。一般而言，温度、相对湿度、空气流速三个气象要素对人体感觉影响最大，人体舒适度指数就是根据这三项要素而构建的非线性方程。通过构建非线性方程，在研究人体舒适度时，综合考虑室内温度、湿度和空气流速对人体舒适度的影响，可以大大提高室内舒适控制效果。

根据温度、湿度和空气流速与人体舒适度之间的关系，人体舒适度计算公式为：SSD=(1.818T1+ 18.18)(0.88 + 0.002φ)+( T1- 32) / (45 - T1)- 3.2Q+ 18.2。其中SSD为人体舒适度指数，T1为室内温度，φ为相对湿度，Q为空气流速。人体舒适度SSD公式会随着一些地域的不同而有所差异，但是都是温度、湿度和空气流速的函数，即SSD=f(T1,φ,Q)。

目前，人体舒适度SSD等级划分：

86—88：4级 人体感觉很热，极不适应，希注意防暑降温，以防中暑；

80—85：3级 人体感觉炎热，很不舒适，希注意防暑降温；

76—79：2级 人体感觉偏热，不舒适，可适当降温；

71—75：1级 人体感觉偏暖，较为舒适；

59—70：0级 人体感觉最为舒适，最可接受；

51—58：－1级 人体感觉略偏凉，较为舒适；

39—50：－2级 人体感觉较冷（清凉），不舒适，请注意保暖；

26—38：－3级 人体感觉很冷，很不舒适，希注意保暖防寒；

<25：－4级 人体感觉寒冷，极不适应，应注意保暖防寒，防止冻伤。

然而，现有的空调系统由于没有合理的考虑上述气象环境要素对人体感觉的影响，从而无法为用户提供更加舒适的室内环境，降低了室内空气舒适性，进而无法满足不同消费者的需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于人体舒适度的空调系统控制方法，旨在提高室内空气舒适性，满足不同消费者的需求。

为了达到上述目的，本发明提出一种基于人体舒适度的空调系统，包括：室内环境参数采集模块、人体舒适度SSD控制模块、参数设置模块参数设置模块和显示模块，其中：

所述室内环境参数采集模块用于采集室内温度、湿度和气流速度；

所述参数设置模块用于设定人体舒适度SSD控制的目标参数：设定温度Ts和设定湿度φs；

所述人体舒适度SSD控制模块包括SSD控制算法模块，用于根据所述室内温度、湿度和气流速度，预先进行系数修正后的人体舒适度SSD公式，以及所述设定温度Ts和设定湿度φs，计算并调整控制室内的人体舒适度SSD；并将调整控制后的人体舒适度SSD发送至显示模块进行显示。

优选地，所述SSD控制算法模块还用于对所述室内温度、湿度和气流速度进行A/D模数转换，得到相应的数字信号。

优选地，所述参数设置模块还用于设定地域代码Ds；

所述人体舒适度SSD控制模块还包括：SSD公式系数修正模块，用于根据所述地域代码Ds修正所述人体舒适度SSD公式的系数。

优选地，所述系统还包括室内主控模块；所述室内环境参数采集模块包括温度采集模块、湿度采集模块和空气流速采集模块；所述温度采集模块、湿度采集模块和空气流速采集模块、人体舒适度SSD控制模块、参数设置模块和显示模块均与所述室内主控模块连接。

优选地，所述室内主控模块及人体舒适度SSD控制模块集成在空调的中央处理模块芯片中，所述显示模块设置在空调室内机的LED显示面板中或遥控器显示面板中；所述参数设置模块设置在遥控器中或空调室内机机身上；

所述中央处理模块芯片的输出端与空调室内机的LED显示面板或遥控器显示面板的输入端连接；

所述温度采集模块包括温度传感器、温度采集电路，湿度采集模块包括湿度传感器、湿度采集电路，空气流速采集模块包括空气流速传感器、空气流速采集电路；温度传感器、湿度传感器、空气流速传感器为一组多点探测单元，其输出端分别对应与温度转换电路、湿度转换电路、空气流速转换电路的输入端相连，温度转换电路、湿度转换电路、空气流速转换电路的输出端分别与中央处理模块自带的AD转换端口输入端电连接。

优选地，所述中央处理模块芯片包括至少自带三路以上AD转换端口的处理芯片与带掉电记忆功能的存储芯片；所述处理芯片还具有控制端口SCL和数据端口SDA，所述存储芯片具有控制端口SCL0和数据端口SDA0，所述处理芯片的控制端口SCL和数据端口SDA对应与所述存储芯片的控制端口SCL0和数据端口SDA0电连接；在掉电时，处理芯片在控制端口SCL控制下将当前的设定温度Ts、设定湿度φs和设定地域代码Ds通过数据端口SDA发送到存储芯片中存储，当再次上电时，上次存储在存储芯片中的数据在控制端口SCL0的控制下通过数据端口SDA0发送到处理芯片中。

优选地，所述处理芯片为UPD78F0524AF单片机；所述存储芯片为掉电记忆存储器AT24C04。

优选地，所述显示模块还用于显示所述室内温度、湿度和空气流速，以及舒适性建议信息。

优选地，所述舒适性建议信息包括：SSD为4级时，显示“极不适应，希注意防暑降温，以防中暑”；SSD为3级时，显示“很不舒适，希注意防暑降温”；SSD为2级时，显示“不舒适，可适当降温”；SSD为1级时，显示“较为舒适”；SSD为0级时，显示“最可接受”；SSD为-1级时，显示“较为舒适”；SSD为-2级时，显示“不舒适，请注意保暖”；SSD为-3级时，显示“很不舒适，希注意保暖防寒”；SSD为-4级时，显示“极不适应，希注意保暖防寒，防止冻伤”。

本发明提出的一种基于人体舒适度的空调系统及控制方法，通过将气象领域的人体舒适度SSD应用到空调系统上，综合考虑温度、湿度和空气流速对人体舒适度的影响，与现有技术仅仅考虑温度或者湿度控制相比，在空调房间的舒适性控制上有很大的提高；通过设置地域代码，对人体舒适度SSD公式进行修正并通过算法控制计算出合适的人体舒适度值，解决了人体舒适度SSD公式因不同的地域而有所差异的问题，提高了空调对人体舒适度SSD的控制效果；此外，显示模块不单可以显示人体舒适度SSD，还可以显示室内环境参数以及舒适性建议等信息，极大的满足了用户需求。

本发明还提供一种基于人体舒适度的空调系统控制方法，包括以下步骤：

设置地域代码Ds；

设置目标舒适温度Ts和目标舒适湿度φs；

采集当前室内温度、湿度和气流速度，并计算人体舒适度SSD；

根据当前人体舒适度SSD显示室内温度、湿度和空气流速，以及舒适性建议信息；

根据设定目标舒适温度Ts和目标舒适湿度φs，进行空调运行参数的调整，使SSD满足人体舒适性。

其中，地域代码Ds、目标温度Ts和目标湿度φs可由用户设置，也可由系统默认设置。

附图说明

图1是本发明基于人体舒适度的空调系统较佳实施例的模块原理框图；

图2是本发明基于人体舒适度的空调系统较佳实施例的结构框图；

图3是本发明基于人体舒适度的空调系统较佳实施例中中央处理模块芯片的电路结构示意图。

为了使本发明的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明较佳实施例提出一种基于人体舒适度的空调系统，包括：室内环境参数采集模块1、室内主控模块4、人体舒适度SSD控制模块5、参数设置模块2和显示模块3，其中：

所述室内环境参数采集模块1用于采集室内温度、湿度和气流速度；具体包括：温度采集模块、湿度采集模块和空气流速采集模块；

所述参数设置模块2用于设定人体舒适度SSD控制的目标参数：设定温度Ts和设定湿度φs；此外，所述参数设置模块2还用于设定地域代码Ds。

所述人体舒适度SSD控制模块5包括SSD控制算法模块和SSD公式系数修正模块，其中，SSD公式系数修正模块用于根据所述参数设置模块2设定的地域代码Ds修正所述人体舒适度SSD公式的系数，即公式：

SSD=(1.818T1+ 18.18)(0.88 + 0.002φ)+( T1- 32) / (45- T1)- 3.2Q+ 18.2中的各个系数。

SSD控制算法模块用于对所述室内温度、湿度和气流速度进行A/D模数转换，得到相应的数字信号，然后根据转换后的所述室内温度、湿度和气流速度，以及上述进行系数修正后的人体舒适度SSD公式计算当前室内人体舒适度SSD，同时，根据遥控器所设定的所述设定温度Ts和设定湿度φs，调整控制室内的人体舒适度SSD，直至人体舒适度SSD满足用户需求，则控制结束；最后将调整控制后的人体舒适度SSD发送至显示模块3进行显示。

上述人体舒适度SSD的调节控制过程可以根据上述参数调节室内风机转速来实现，在此不再赘述。

上述温度采集模块、湿度采集模块和空气流速采集模块、人体舒适度SSD控制模块5、参数设置模块2和显示模块3均与所述室内主控模块4连接，在室内主控模块4的控制下完成相应的功能。

进一步地，作为一种具体应用，上述室内主控模块4及人体舒适度SSD控制模块5可以集成在空调的中央处理模块芯片中，并将所述显示模块3设置在空调室内机的LED显示面板中或遥控器显示面板中，本实施例以显示模块3设置在空调室内机的LED显示面板举例说明；所述参数设置模块2可以设置在遥控器中或空调室内机机身上。如图2所示。

具体地，所述温度采集模块包括温度传感器、温度采集电路，湿度采集模块包括湿度传感器、湿度采集电路，空气流速采集模块包括空气流速传感器、空气流速采集电路；温度传感器、湿度传感器、空气流速传感器为一组多点探测单元，其输出端分别对应与温度转换电路、湿度转换电路、空气流速转换电路的输入端相连，温度转换电路、湿度转换电路、空气流速转换电路的输出端分别与中央处理模块自带的AD转换端口输入端电连接。

设定室内温度Ts、设定室内湿度φs分别通过遥控器发送到中央处理模块；通过参数设置模块2设定地域代码Ds，并发送到中央处理模块修正人体舒适度SSD系数，通过人体舒适度算法控制计算出合适的人体舒适度SSD；中央处理模块的输出端与空调室内机LED显示面板的输入端电连接。

更为具体地，所述中央处理模块芯片包括至少自带三路以上AD转换端口的处理芯片与带掉电记忆功能的存储芯片；该处理芯片具体可以采用NEC的UPD78F0524AF单片机；所述存储芯片具体可以采用掉电记忆存储器AT24C04，如图3所示。

上述处理芯片还具有控制端口SCL和数据端口SDA，所述存储芯片具有控制端口SCL0和数据端口SDA0，所述处理芯片的控制端口SCL和数据端口SDA对应与所述存储芯片的控制端口SCL0和数据端口SDA0电连接；在掉电时，处理芯片在控制端口SCL控制下将当前的设定温度Ts、设定湿度φs和设定地域代码Ds通过数据端口SDA发送到存储芯片中存储，当再次上电时，上次存储在存储芯片中的数据在控制端口SCL0的控制下通过数据端口SDA0发送到处理芯片中，这样就可以实现空调记忆上次设定参数的功能。

进一步地，所述显示模块3还用于显示所述室内温度、湿度和空气流速，以及舒适性建议信息。

其中，所述舒适性建议信息包括：SSD为4级时，显示“极不适应，希注意防暑降温，以防中暑”；SSD为3级时，显示“很不舒适，希注意防暑降温”；SSD为2级时，显示“不舒适，可适当降温”；SSD为1级时，显示“较为舒适”；SSD为0级时，显示“最可接受”；SSD为-1级时，显示“较为舒适”；SSD为-2级时，显示“不舒适，请注意保暖”；SSD为-3级时，显示“很不舒适，希注意保暖防寒”；SSD为-4级时，显示“极不适应，希注意保暖防寒，防止冻伤”

需要说明的是，凡是显示的建议内容的任何简单的修改、等同变化等都属于本发明的保护范围。

本实施例空调系统调节人体舒适度SSD的工作原理如下：

首先通过室内环境参数采集模块1采集室内的温度、湿度和气流速度。测量时，通过温度传感器、湿度传感器、空气流速传感器组成多点探头，测出三个环境参数（室内温度T1、湿度Φ，空气流速Q）,各个信号分别通过温度转换电路、湿度转换电路、空气流速转换电路发送到中央处理模块的A/D模数转换端口，转换成数字信号。

同时参数设置模块2设定人体舒适度SSD控制的目标参数：设定温度Ts和设定湿度φs，并发送到中央处理模块。

由于人体舒适度SSD公式在各个地区有一定的差异，因此，事先通过遥控器设定地域代码Ds，遥控器上设有“模式”、“功能”、“调整”、“确定”四个按键，首先按“模式”按键到制冷或者制热模式下，然后按“功能”键调节到地域代码设置模式下，在此模式下除了“调整”按键可以调整区域代码外，其余各键处于不可调状态，调整地域代码到合适的代码，然后按“确定”按键，此时其余各按键恢复到可调节状态；接着把调整后的地域代码Ds发送到主控模块。由主控模块将地域代码Ds传递给人体舒适度SSD控制模块5修正人体舒适度公式的系数，将人体舒适度控制在合适的范围内；最后通过主控模块将人体舒适度SSD发到显示模块3显示，显示模块3还可以显示室内的温度、湿度和空气流速三个环境参数，同时显示模块3也为室内舒适性提出建议。

本发明将气象领域的人体舒适度SSD应用于空气调节领域，可以大大提高室内房间的环境舒适度。

相比现有技术，本发明实施例基于人体舒适度的空调系统，具有如下优点和效果：

1、将气象领域的人体舒适度SSD应用到空调系统上，综合考虑温度、湿度和空气流速对人体舒适度的影响，与现有的仅仅考虑温度或者湿度控制相比，在空调房间的舒适性控制上有很大的提高；

2、针对人体舒适度公式在各个地区有所差异的情况，提出针对人体舒适度SSD公式进行修正并通过算法控制计算出合适的人体舒适度值；

3、通过设置地域代码，解决了人体舒适度SSD公式因不同的地域而有所差异的问题，提高了空调对人体舒适度SSD的控制效果;

4、在空调室内机LED显示面板上不单可以显示人体舒适度SSD，还可以显示室内环境参数，同时还可以显示舒适性建议，极大的满足了用户需求。

此外，本发明实施例还提出一种基于人体舒适度的空调系统控制方法，基于上述空调系统而实施，该方法包括：

步骤S10，设置地域代码Ds、目标舒适温度Ts和目标舒适湿度φs；

步骤S20，采集当前室内温度、湿度和气流速度，并计算人体舒适度SSD；

步骤S30，根据当前人体舒适度SSD显示室内温度、湿度和空气流速，以及舒适性建议信息；

步骤S40，根据设定的所述目标舒适温度Ts和目标舒适湿度φs，进行空调运行参数的调整，得到满足人体预定舒适性的室内人体舒适度SSD；其中，地域代码Ds、目标温度Ts和目标湿度φs由用户设置或者由系统默认设置。

本实施例空调系统控制原理请参照上述实施例，在此不再赘述。

本发明实施例基于人体舒适度的空调系统控制方法，通过将气象领域的人体舒适度SSD应用到空调系统上，综合考虑温度、湿度和空气流速对人体舒适度的影响，与现有技术仅仅考虑温度或者湿度控制相比，在空调房间的舒适性控制上有很大的提高；通过设置地域代码，对人体舒适度SSD公式进行修正并通过算法控制计算出合适的人体舒适度值，解决了人体舒适度SSD公式因不同的地域而有所差异的问题，提高了空调对人体舒适度SSD的控制效果；此外，显示模块不单可以显示人体舒适度SSD，还可以显示室内环境参数以及舒适性建议等信息，极大的满足了用户需求。

上述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于人体舒适度的空调系统，其特征在于，包括：室内环境参数采集模块、人体舒适度SSD控制模块、参数设置模块和显示模块，其中：

所述室内环境参数采集模块用于采集室内温度、湿度和气流速度；

所述参数设置模块用于设定人体舒适度SSD控制的目标参数：设定温度Ts和设定湿度φs；

所述人体舒适度SSD控制模块包括SSD控制算法模块，用于根据所述室内温度、湿度和气流速度、预先进行系数修正后的人体舒适度SSD公式、以及所述设定温度Ts和设定湿度φs，计算并调整控制室内的人体舒适度SSD；并将调整控制后的人体舒适度SSD发送至显示模块进行显示。

2.根据权利要求1所述的基于人体舒适度的空调系统，其特征在于，所述SSD控制算法模块还用于对所述室内温度、湿度和气流速度进行A/D模数转换，得到相应的数字信号。

3.根据权利要求1所述的基于人体舒适度的空调系统，其特征在于，

所述参数设置模块还用于设定地域代码Ds；

所述人体舒适度SSD控制模块还包括：SSD公式系数修正模块，用于根据所述地域代码Ds修正所述人体舒适度SSD公式的系数。

4.根据权利要求3所述的基于人体舒适度的空调系统，其特征在于，所述系统还包括室内主控模块；所述室内环境参数采集模块包括温度采集模块、湿度采集模块和空气流速采集模块；所述温度采集模块、湿度采集模块和空气流速采集模块、人体舒适度SSD控制模块、参数设置模块和显示模块均与所述室内主控模块连接。

5.根据权利要求4所述的基于人体舒适度的空调系统，其特征在于，所述室内主控模块及人体舒适度SSD控制模块集成在空调的中央处理模块芯片中，所述显示模块设置在空调室内机的LED显示面板中或遥控器显示面板中；所述参数设置模块设置在遥控器中或空调室内机机身上；

所述中央处理模块芯片的输出端与空调室内机的LED显示面板或遥控器显示面板的输入端连接；

所述温度采集模块包括温度传感器、温度采集电路，湿度采集模块包括湿度传感器、湿度采集电路，空气流速采集模块包括空气流速传感器、空气流速采集电路；温度传感器、湿度传感器、空气流速传感器为一组多点探测单元，其输出端分别对应与温度转换电路、湿度转换电路、空气流速转换电路的输入端相连，温度转换电路、湿度转换电路、空气流速转换电路的输出端分别与中央处理模块自带的AD转换端口输入端电连接。

6.根据权利要求5所述的基于人体舒适度的空调系统，其特征在于，所述中央处理模块芯片包括至少自带三路以上AD转换端口的处理芯片与带掉电记忆功能的存储芯片；所述处理芯片还具有控制端口SCL和数据端口SDA，所述存储芯片具有控制端口SCL0和数据端口SDA0，所述处理芯片的控制端口SCL和数据端口SDA对应与所述存储芯片的控制端口SCL0和数据端口SDA0电连接；在掉电时，处理芯片在控制端口SCL控制下将当前的设定温度Ts、设定湿度φs和设定地域代码Ds通过数据端口SDA发送到存储芯片中存储，当再次上电时，上次存储在存储芯片中的数据在控制端口SCL0的控制下通过数据端口SDA0发送到处理芯片中。

7.根据权利要求6所述的基于人体舒适度的空调系统，其特征在于，所述处理芯片为UPD78F0524AF单片机；所述存储芯片为掉电记忆存储器AT24C04。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的基于人体舒适度的空调系统，其特征在于，所述显示模块还用于显示所述室内温度、湿度和空气流速，以及舒适性建议信息。

9.根据权利要求8所述的基于人体舒适度的空调系统，其特征在于，所述舒适性建议信息包括：SSD为4级时，显示“极不适应，希注意防暑降温，以防中暑”；SSD为3级时，显示“很不舒适，希注意防暑降温”；SSD为2级时，显示“不舒适，可适当降温”；SSD为1级时，显示“较为舒适”；SSD为0级时，显示“最可接受”；SSD为-1级时，显示“较为舒适”；SSD为-2级时，显示“不舒适，请注意保暖”；SSD为-3级时，显示“很不舒适，希注意保暖防寒”；SSD为-4级时，显示“极不适应，希注意保暖防寒，防止冻伤”。

10.一种基于人体舒适度的空调系统控制方法，包括以下步骤：

设置地域代码Ds、目标舒适温度Ts和目标舒适湿度φs；

采集当前室内温度、湿度和气流速度，并计算人体舒适度SSD；

根据当前人体舒适度SSD显示室内温度、湿度和空气流速，以及舒适性建议信息；

根据设定的所述目标舒适温度Ts和目标舒适湿度φs，进行空调运行参数的调整，得到满足人体预定舒适性的室内人体舒适度SSD；其中，地域代码Ds、目标温度Ts和目标湿度φs由用户设置或者由系统默认设置。

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