CN109059153A - 一种基于人体热适应的双模式控温送风座椅及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于人体热适应的双模式控温送风座椅及其控制方法，其中，座椅主体为多个，呈多排多列布设；所述的底座上设置有一个下出风口，所述的椅背上设置有两个上出风口，一个下出风口和两个上出风口位于一个等腰三角形的三个角上对称布设；所述的椅面内设置有盘管；所述的底座上安装有底座温度传感器，所述的椅背上安装有椅背温度传感器，所述的下出风口上安装有下空调出风口调节器，所述的上出风口上安装有上空调出风口调节器，通过微处理器自动调控。本发明的座椅充分考虑了人体热适应，椅背、底座的逐时双监控并调节人体周围温度，使用户始终处于热舒适温度区间，用户热舒适度高。

Description

一种基于人体热适应的双模式控温送风座椅及其控制方法
技术领域
本发明属于生活用品领域，涉及送风座椅，具体涉及一种基于人体热适应的双模式控温送风座椅及其控制方法。
背景技术
随着现代化脚步的加快，人们对舒适环境的需求日益增长。适宜的室内热环境是指室内空气温度、湿度气流速度以及环境热辐射适当，使人体易于保持热平衡从而感到舒适的室内环境条件。其质量的高低对人们的身体健康、生活水平、工作学习效率将产生重大影响。
工作、学习或休闲场所的舒适热环境通常是依据集中式或分体式空调、集中式供暖与小型取暖器等来调控室内温湿度的变化。当人们身处于空间宽广的会议室、办公室、教室及体育场馆时，集中加热或冷却整个空间的空气温度会造成能源浪费。同时，空调及供暖设备供应温度的设定一般依据绝大多数人的舒适需求，而忽略了个体的舒适性差异。且在这些场所中，人处于长时间的静坐状态。椅子会阻挡人体背部、腿部和环境空气的对流换热与辐射作用，引起局部的不舒适感，人们的热舒适需求难以满足。因此通过座椅直接加热或冷却人体周围微空间环境更有利于能源的节约、个体与人体局部部位的热舒适性满足。
目前可调控温度的座椅设备多数以供暖座椅为主，无法满足人们在夏季的舒适需求。大部分设备主要以电驱动独立座椅内部的电加热及制冷片来调节温度变化，独立座椅长时间使用需要外接电源以供应制冷或制热需求，使用成本高昂。同时，大多数座椅仅在座椅靠背、扶手等处设计通风口，无法缓解腿部及脚部在长时间静坐下的闷热或寒冷状态，不利于局部位置的热舒适。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于人体热适应的双模式控温送风座椅及其控制方法，解决现有技术中的座椅难以使用户始终处于热舒适温度区间的技术问题。
为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：
一种基于人体热适应的双模式控温送风座椅，包括座椅主体，所述的座椅主体包括底座，底座上安装有椅面，椅面上安装有椅背，所述的座椅主体为多个，呈多排多列布设；
所述的底座上设置有一个下出风口，所述的椅背上设置有两个上出风口，一个下出风口和两个上出风口位于一个等腰三角形的三个角上对称布设；
所述的椅面内设置有盘管；
所述的椅面和椅背的连接处设置有并行的风管和水管，风管通过下送风支管与下出风口相连，风管通过上送风支管与上出风口相连，水管与盘管相连通；
所述的底座上安装有底座温度传感器，所述的椅背上安装有椅背温度传感器，所述的下出风口上安装有下空调出风口调节器，所述的上出风口上安装有上空调出风口调节器，底座温度传感器和椅背温度传感器分别与微处理器的输入端相连接，微处理器的输出端与下空调出风口调节器和上空调出风口调节器相连接。
本发明还具有如下技术特征：
所述的风管和水管均套装在外套管内。
所述的椅面上还设置有扶手。
所述的扶手上还设置有遥控器，遥控器用于控制微处理器。
本发明还保护一种基于人体热适应的双模式控温送风座椅的控制方法，该方法采用如上所述的基于人体热适应的双模式控温送风座椅。
该方法具体包括以下过程：
步骤一，水温控制：
水管中的水温夏季控制在28℃，冬季控制在32℃。
步骤2，风量控制：
风量控制包括自动控制过程，自动控制过程由微处理器独立控制；
步骤2.1，所述的自动控制过程包括相互独立的全区域自动控温模式、背部区域自动控温模式和下肢区域自动控温模式，用户能够在微处理器上选择；
步骤2.1.1，全区域自动控温模式：微处理器控制上空调出风口调节器调节上出风口的风量，使得背部区域的温度控制在18℃；微处理器控制下空调出风口调节器调节下出风口的风量，使得背部区域的温度控制在21℃；
步骤2.1.2，背部区域自动控温模式：微处理器控制上空调出风口调节器调节上出风口的风量，使得背部区域的温度控制在18℃；
步骤2.1.3，下肢区域自动控温模式时，微处理器控制下空调出风口调节器调节下出风口的风量，使得背部区域的温度控制在21℃。
所述的步骤2.1.1，全区域自动控温模式还能够采用如下方法替换：该方法通过月平均室外温度来调节室内整体温度，使得室内温度达到舒适温度，具体的，各个气候区的热舒适温度计算如下：
(A)严寒地区：tc＝0.15tout+20.67℃；
(B)寒冷地区：tc＝0.28tout+18.92℃；
(C)夏热冬冷地区：tc＝0.31tout+17.54℃；
(D)温和地区：tc＝0.44tout+12.73℃；
(E)夏热冬暖地区：tc＝0.51tout+11.08℃；
计算式中：
tc—舒适温度，℃；
tout—月平均室外温度，℃。
所述的风量控制过程还包括智能控制过程，智能控制过程由遥控器控制微处理器，再由微处理器控制；所述的扶手上还设置有遥控器，遥控器用于控制微处理器；
步骤2.2，所述的智能控制过程为：
步骤2.2.1，在遥控器上切换自动控制模式和智能控制模式；
步骤2.2.2，在遥控器上切换全区域自动控温模式、背部区域自动控温模式和下肢区域自动控温模式；
步骤2.2.3，在遥控器上设置背部区域的设定温度，然后微处理器控制上空调出风口调节器调节上出风口的风量，使得背部区域的温度控制在设定温度范围内；
步骤2.2.4，在遥控器上设置下肢区域的设定温度，然后微处理器控制下空调出风口调节器调节下出风口的风量，使得背部区域的温度控制在设定温度范围内。
本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
(Ⅰ)本发明的座椅充分考虑了人体热适应，椅背、底座的逐时双监控并调节人体周围温度，使用户始终处于热舒适温度区间，用户热舒适度高。本发明的出风口的布局方式和椅子主体的多排多列布局方式相配合，还能够诱导空气形成环绕人体模型的环流状态，进一步提高人体热舒适度。
(Ⅱ)本发明的座椅每个座椅上下共设计三个出风口位置，在保证舒适的热环境同时，还可有效诱导人体周围空气形成环流状态，及时更新新鲜空气，解决会议室、教室等高密度人群空间的空气质量差的问题。
(Ⅲ)本发明的控制方法包括自动控制和智能控制，默认自动控制，根据温度感应器调节人体周围温度，用户也可以个性化调节送风量大小及温度高低，满足不同性别、年龄、着装和体质的人群热舒适需求。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的内部管线结构示意图。
图3是本发明的控制部分的连接关系示意图。
图4是本发明的座椅诱导空气形成环绕人体模型的环流状态的气流组织模拟图。
图5是本发明的座椅诱导空气形成环绕人体模型的环流状态的气流组织俯视模拟图。
图中各个标号的含义为：1-底座，2-椅面，3-椅背，4-扶手，5-下出风口，6-上出风口，7-盘管，8-风管，9-水管，10-下送风支管，11-上送风支管，12-底座温度传感器，13-椅背温度传感器，14-下空调出风口调节器，15-上空调出风口调节器，16-微处理器，17-外套管，18-遥控器。
以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例给出一种基于人体热适应的双模式控温送风座椅，如图1至图3所示，包括座椅主体，所述的座椅主体包括底座1，底座1上安装有椅面2，椅面2上安装有椅背3，其特征在于：所述的座椅主体为多个，呈多排多列布设；
所述的底座1上设置有一个下出风口5，所述的椅背3上设置有两个上出风口6，一个下出风口5和两个上出风口6位于一个等腰三角形的三个角上对称布设；
所述的椅面2内设置有盘管7；
所述的椅面2和椅背3的连接处设置有并行的风管8和水管9，风管8通过下送风支管10与下出风口5相连，风管8通过上送风支管11与上出风口6相连，水管9与盘管7相连通；
所述的底座1上安装有底座温度传感器12，所述的椅背3上安装有椅背温度传感器13，所述的下出风口5上安装有下空调出风口调节器14，所述的上出风口6上安装有上空调出风口调节器15，底座温度传感器12和椅背温度传感器13分别与微处理器16的输入端相连接，微处理器16的输出端与下空调出风口调节器14和上空调出风口调节器15相连接。
作为本实施例的一种优选方案，风管8和水管9均套装在外套管17内。
作为本实施例的一种优选方案，椅面上还设置有扶手4，扶手4上还设置有遥控器18，遥控器18用于控制微处理器16。
遥控器18采用类似空调遥控器的常规遥控器。
下空调出风口调节器14和上空调出风口调节器15均为常规空调出风口调节器，可经自动或手动调节，满足上述不同出风口风速和风向要求。
如图4和图5所示，本实施例中，出风口的布局方式和椅子主体的多排多列布局方式相配合，人体模型静坐在椅子主体上，上出风口6和下出风口5的射出的冷/热风，不仅可冷却/加热椅背3、椅面2和底座1周围空气温度，还可诱导空气形成环绕人体模型的环流状态，进一步提高人体热舒适度。
实施例2：
本实施例给出一种基于人体热适应的双模式控温送风座椅的控制方法，其特征在于，该方法采用如实施例1所述的基于人体热适应的双模式控温送风座椅。该方法具体包括以下过程：
步骤一，水温控制：
水管中的水温夏季控制在28℃，冬季控制在32℃。使人体臀部处于热舒适温度区间，避免人员长时间久坐产生的冷热积累影响。
步骤2，风量控制：
风量控制包括自动控制过程，自动控制过程由微处理器独立控制；
步骤2.1，所述的自动控制过程包括相互独立的全区域自动控温模式、背部区域自动控温模式和下肢区域自动控温模式，用户能够在微处理器上选择；
背部区域自动控温模式主要调节人体背部区域的热环境，使人体躯干处于热舒适温度区间。
下肢区域自动控温模式主要调节人体下肢及足踝区域的热环境，使人体下肢及足踝区域处于热舒适温度区间。
步骤2.1.1，全区域自动控温模式：微处理器控制上空调出风口调节器调节上出风口的风量，使得背部区域的温度控制在18℃；微处理器控制下空调出风口调节器调节下出风口的风量，使得背部区域的温度控制在21℃；
步骤2.1.2，背部区域自动控温模式：微处理器控制上空调出风口调节器调节上出风口的风量，使得背部区域的温度控制在18℃；
步骤2.1.3，下肢区域自动控温模式时，微处理器控制下空调出风口调节器调节下出风口的风量，使得背部区域的温度控制在21℃。
本实施例中，风管8中的风由上位的风机来提供。风的温度由上位的空调机来控制。水管9中的水由上位的供水泵来提供，水的温度由上位的换热器来控制，风和水均可以调节智能模式和供暖模式，均为常规的手段。
作为本实施例的一种优选方案，所述的步骤2.1.1，全区域自动控温模式还能够采用如下方法替换：该方法通过月平均室外温度来调节室内整体温度，使得室内温度达到舒适温度。全区域自动控温模式基于热适应理论。该计算式经对中国五个气候区的实地调研而来。基于该理论，人在室内的舒适温度与室外气候有关。
各个气候区的热舒适温度计算如下：
(A)严寒地区：tc＝0.15tout+20.67℃；
(B)寒冷地区：tc＝0.28tout+18.92℃；
(C)夏热冬冷地区：tc＝0.31tout+17.54℃；
(D)温和地区：tc＝0.44tout+12.73℃；
(E)夏热冬暖地区：tc＝0.51tout+11.08℃；
计算式中：
tc—舒适温度，℃；
tout—月平均室外温度，℃。
该温度数据依据于中国地面气象站逐时观察资料中典型年月平均室外温度数据，依据中国省市及地区分别录入微处理器中。用户在使用系统前需根据屏幕指示选择使用地区，该地区相应月平均室外温度被调取并应用。
各个气候区的划分根据国家现行的相关标准进行划分。
作为上述优选方案的一种具体实施方案，微处理器的全区域自动控温模式如下：
当人员使用时，系统自动接通负载，座椅自动控温模式开启。微处理器依据已有的当月月平均室外温度数据库计算出当月人体舒适温度，当座椅各处感应到的温度低于舒适温度时，微处理器控制送风系统进行制热，由送风通道输送热风，热风由球形万向风口吹向使用人员相应位置。当座椅各处感应到的温度高于舒适温度时，微处理器控制送风系统进行制冷，由送风通道输送冷风，冷风由球形万向风口吹向使用人员相应位置。
本方案基于热适应理论计算座椅使用者的热舒适温度，作为临界点调节系统制冷制热工况的启闭及转换，向人体供应冷风或暖风。热舒适温度值的计算涵盖了座椅微环境、地域差异等参数，考虑了人体与环境间互相适应反馈下的自主调节因素，相比传统的档位控温方式，本方案的控温方式更加科学。
实施例3：
本实施例给出一种基于人体热适应的双模式控温送风座椅的控制方法，其特征在于，该方法与实施例2的控制方法基本相同，区别仅仅在于本实施例中，风量控制过程还包括智能控制过程，智能控制过程由遥控器控制微处理器，再由微处理器控制；所述的扶手上还设置有遥控器，遥控器用于控制微处理器；
智能控制过程能够达到个性化定制送风量大小及温度高低，满足不同性别、年龄、着装和体质的人群热舒适需求。
步骤2.2，所述的智能控制过程为：
步骤2.2.1，在遥控器上切换自动控制模式和智能控制模式；
步骤2.2.2，在遥控器上切换全区域自动控温模式、背部区域自动控温模式和下肢区域自动控温模式；
步骤2.2.3，在遥控器上设置背部区域的设定温度，然后微处理器控制上空调出风口调节器调节上出风口的风量，使得背部区域的温度控制在设定温度范围内；
步骤2.2.4，在遥控器上设置下肢区域的设定温度，然后微处理器控制下空调出风口调节器调节下出风口的风量，使得背部区域的温度控制在设定温度范围内。

Claims (8)

1.一种基于人体热适应的双模式控温送风座椅，包括座椅主体，所述的座椅主体包括底座(1)，底座(1)上安装有椅面(2)，椅面(2)上安装有椅背(3)，其特征在于：所述的座椅主体为多个，呈多排多列布设；
所述的底座(1)上设置有一个下出风口(5)，所述的椅背(3)上设置有两个上出风口(6)，一个下出风口(5)和两个上出风口(6)位于一个等腰三角形的三个角上对称布设；
所述的椅面(2)内设置有盘管(7)；
所述的椅面(2)和椅背(3)的连接处设置有并行的风管(8)和水管(9)，风管(8)通过下送风支管(10)与下出风口(5)相连，风管(8)通过上送风支管(11)与上出风口(6)相连，水管(9)与盘管(7)相连通；
所述的底座(1)上安装有底座温度传感器(12)，所述的椅背(3)上安装有椅背温度传感器(13)，所述的下出风口(5)上安装有下空调出风口调节器(14)，所述的上出风口(6)上安装有上空调出风口调节器(15)，底座温度传感器(12)和椅背温度传感器(13)分别与微处理器(16)的输入端相连接，微处理器(16)的输出端与下空调出风口调节器(14)和上空调出风口调节器(15)相连接。
2.如权利要求1所述的基于人体热适应的双模式控温送风座椅，其特征在于，所述的风管(8)和水管(9)均套装在外套管(17)内。
3.如权利要求1所述的基于人体热适应的双模式控温送风座椅，其特征在于，所述的椅面上还设置有扶手(4)。
4.如权利要求1所述的基于人体热适应的双模式控温送风座椅，其特征在于，所述的扶手(4)上还设置有遥控器(18)，遥控器(18)用于控制微处理器(16)。
5.一种基于人体热适应的双模式控温送风座椅的控制方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1至4所述的基于人体热适应的双模式控温送风座椅。
6.如权利要求5所述的基于人体热适应的双模式控温送风座椅的控制方法，其特征在于，该方法具体包括以下过程：
步骤一，水温控制：
水管中的水温夏季控制在28℃，冬季控制在32℃。
步骤2，风量控制：
风量控制包括自动控制过程，自动控制过程由微处理器独立控制；
步骤2.1，所述的自动控制过程包括相互独立的全区域自动控温模式、背部区域自动控温模式和下肢区域自动控温模式，用户能够在微处理器上选择；
步骤2.1.1，全区域自动控温模式：微处理器控制上空调出风口调节器调节上出风口的风量，使得背部区域的温度控制在18℃；微处理器控制下空调出风口调节器调节下出风口的风量，使得背部区域的温度控制在21℃；
步骤2.1.2，背部区域自动控温模式：微处理器控制上空调出风口调节器调节上出风口的风量，使得背部区域的温度控制在18℃；
步骤2.1.3，下肢区域自动控温模式时，微处理器控制下空调出风口调节器调节下出风口的风量，使得背部区域的温度控制在21℃。
7.如权利要求6所述的基于人体热适应的双模式控温送风座椅的控制方法，其特征在于，所述的步骤2.1.1，全区域自动控温模式还能够采用如下方法替换：该方法通过月平均室外温度来调节室内整体温度，使得室内温度达到舒适温度，具体的，各个气候区的热舒适温度计算如下：
(A)严寒地区：tc＝0.15tout+20.67℃；
(B)寒冷地区：tc＝0.28tout+18.92℃；
(C)夏热冬冷地区：tc＝0.31tout+17.54℃；
(D)温和地区：tc＝0.44tout+12.73℃；
(E)夏热冬暖地区：tc＝0.51tout+11.08℃；
计算式中：
tc—舒适温度，℃；
tout—月平均室外温度，℃。
8.如权利要求6所述的基于人体热适应的双模式控温送风座椅的控制方法，其特征在于，所述的风量控制过程还包括智能控制过程，智能控制过程由遥控器控制微处理器，再由微处理器控制；所述的扶手上还设置有遥控器，遥控器用于控制微处理器；
步骤2.2，所述的智能控制过程为：
步骤2.2.1，在遥控器上切换自动控制模式和智能控制模式；
步骤2.2.2，在遥控器上切换全区域自动控温模式、背部区域自动控温模式和下肢区域自动控温模式；
步骤2.2.3，在遥控器上设置背部区域的设定温度，然后微处理器控制上空调出风口调节器调节上出风口的风量，使得背部区域的温度控制在设定温度范围内；
步骤2.2.4，在遥控器上设置下肢区域的设定温度，然后微处理器控制下空调出风口调节器调节下出风口的风量，使得背部区域的温度控制在设定温度范围内。
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