CN109780656B - 一种基于红外传感技术的室内舒适健康环境控制辐射空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于暖通空调技术领域，一种基于红外传感技术的室内舒适健康环境控制辐射空调系统，主要由空气源热泵室外机、板式蒸发器、循环水泵、混水调节阀、混水泵、翅片式蒸发器、翅片式冷凝器、风机、风阀、立式明装除湿风机盘管、辐射地板、辐射顶板、新风送风口、传感器组成。通过增加室内除湿末端实现精准控制空气湿度，能够降低辐射供冷末端表面温度，并增加辐射供冷末端的铺设面积，如此显著提高辐射供冷末端与人体表面的辐射热交换作用，实现人体表面温度及舒适水平的精确控制；采用红外传感技术获取室内人员数量及所需新风量，解耦室内湿度及空气清新度控制，并调控新风送风温湿度，从而实现室内新风量及健康水平的精确控制。
Description
技术领域
本发明属于暖通空调技术领域，具体涉及一种基于红外传感技术的室内舒适健康环境控制辐射空调系统。
背景技术
随着社会的不断发展及人们生活水平的不断提高，室内舒适健康环境已成为空调系统控制的目标。然而，目前的空调系统室内控制参数一般为空气温湿度和二氧化碳浓度。根据热舒适及健康理论，影响人体热舒适及健康的直接参数是人体表面温度及新风量。而室内空气温湿度和二氧化碳浓度作为影响人体热舒适及健康的间接参数，虽然一定程度上能反应室内环境的舒适健康水平，但大部分情况下很难完全满足室内舒适健康环境要求。因此，为了完全满足室内舒适健康环境要求，人体表面温度及新风量应该是空调系统室内控制参数。
辐射空调系统作为一种新型温湿独立控制系统，包括辐射供冷系统、独立新风系统及冷源等组成。由于辐射供冷末端通过辐射热交换作用可以直接作用于人体表面，相对于传统对流末端可以有效地控制人体表面温度及舒适水平。而独立新风系统通过通风换气作用供应清新空气能保证室内健康水平。因此，辐射空调系统如果设计及控制合理应该能完全满足室内舒适健康环境要求。
然而，目前的辐射空调系统室内控制参数仍是空气温湿度和二氧化碳浓度，无法充分发挥出辐射空调系统优势。这主要是由于缺少室内除湿末端，完全依靠独立新风系统进行除湿，如此导致新风系统不仅要控制二氧化碳浓度还得控制空气湿度。由于二氧化碳浓度和空气湿度控制均通过改变新风量实现，两者相互影响导致新风量无法精确控制，从而无法保证室内健康水平。此外，辐射供冷末端表面温度较高及铺设面积较少，导致与人体表面之间的辐射热交换作用效果不够显著，无法精确地控制人体表面温度及舒适水平。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于红外传感技术的室内舒适健康环境控制辐射空调系统，一方面通过显著提高辐射末端与人体表面之间的辐射热交换作用，实现人体表面温度及舒适水平的精确控制；另一方面通过解耦室内湿度及空气清新度控制，实现室内新风量及健康水平的精确控制。
本发明的技术方案：
一种基于红外传感技术的室内舒适健康环境控制辐射空调系统，主要由空气源热泵室外机1、空气源热泵室内板式蒸发器2、循环水泵3、混水调节阀4、混水泵5、空气源热泵室内翅片式蒸发器6、空气源热泵室内翅片式冷凝器7、风机8、风阀9、立式明装除湿风机盘管10、辐射地板11、排风口12、辐射顶板13、新风送风口14、风速传感器15、温湿度传感器16及红外线传感器17组成；
空气源热泵室外机1主要由室外冷凝器和压缩机组成，通过冷媒管分别与空气源热泵室内板式蒸发器2、空气源热泵室内翅片式蒸发器6及空气源热泵室内翅片式冷凝器7相连接，空气源热泵室内板式蒸发器2通过冷水管连接循环水泵3，循环水泵3连接混水调节阀4和混水泵5，混水泵5分别连接立式明装除湿风机盘管10、辐射地板11及辐射顶板13；空气源热泵室内翅片式蒸发器6及空气源热泵室内翅片式冷凝器7通过风管与风机8及风阀9连接，风阀9连接新风送风口14；风速传感器15、温湿度传感器16及红外线传感器17通过信号线连接空调系统控制中心，空调系统控制中心连接风阀9、立式明装除湿风机盘管10风机及混水调节阀4。
所述的辐射空调房间人体表面温度及舒适水平控制过程，是通过红外线传感器17监控人体表面温度，通过算法得到人体表面平均温度，与设定值对比后进行降温除湿，使得人体表面温度维持在舒适水平。降温是通过辐射地板11及辐射顶板13将空气源热泵室内板式蒸发器2产生的冷量传递至辐射板表面，通过冷辐射板表面与人体表面之间热辐射交换作用处理人体表面产生的显热。除湿是通过立式明装除湿风机盘管10将空气源热泵室内板式蒸发器2产生的冷量传递至风机盘管表面后，通过冷凝除湿降低送风空气湿度，送入室内后处理人体表面产生的潜热。
所述的辐射空调房间新风量及健康水平控制过程，是通过红外线传感器17监控人体表面温度，通过算法得到室内人员数量及所需新风量，与设定值对比后进行新风量调控，使得室内新风量维持在健康水平。新风量调控是通过风速传感器15将风量测试值发送到控制中心，控制中心控制风阀9的开度，同时通过空气源热泵室内翅片式蒸发器6冷凝除湿作用降低新风送风湿度，再通过空气源热泵室内翅片式冷凝器7等湿加热作用提高新风送风温度。
本发明的有益效果：
1、通过增加室内除湿末端实现精准控制空气湿度，能够降低辐射供冷末端表面温度，并增加辐射供冷末端的铺设面积，如此显著提高辐射供冷末端与人体表面的辐射热交换作用，实现人体表面温度及舒适水平的精确控制；
2、采用红外传感技术获取室内人员数量及所需新风量，解耦室内湿度及空气清新度控制，并调控新风送风温湿度，从而实现室内新风量及健康水平的精确控制。
附图说明
图1是本发明的室内舒适健康环境控制辐射空调系统的输配系统及冷源原理图；
图2是本发明的室内舒适健康环境控制辐射空调系统的室内末端示意图；
其中：1空气源热泵室外机；2空气源热泵室内板式蒸发器；3循环水泵；4混水调节阀；5混水泵；6空气源热泵室内翅片式蒸发器；7空气源热泵室内翅片式冷凝器；8风机；9风阀；10立式明装除湿风机盘管；11辐射地板；12排风口；13辐射顶板；14新风送风口；15风速传感器；16温湿度传感器；17红外线传感器。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1～图2所示，基于红外传感技术的室内舒适健康环境控制辐射空调系统，主要由空气源热泵室外机1、空气源热泵室内板式蒸发器2、循环水泵3、混水调节阀4、混水泵5、空气源热泵室内翅片式蒸发器6、空气源热泵室内翅片式冷凝器7、风机8、风阀9、立式明装除湿风机盘管10、辐射地板11、排风口12、辐射顶板13、新风送风口14、风速传感器15、温湿度传感器16及红外线传感器17组成。
如图1所示，空气源热泵室外机1由室外冷凝器和压缩机等组成，通过冷媒管分别与空气源热泵室内板式蒸发器2、空气源热泵室内翅片式蒸发器6及空气源热泵室内翅片式冷凝器7相连接，空气源热泵室内板式蒸发器2通过冷水管连接循环水泵3，循环水泵3连接混水调节阀4和混水泵5。空气源热泵室内翅片式蒸发器6及空气源热泵室内翅片式冷凝器7通过风管与风机8及风阀9连接。
如图2所示，混水泵5分别连接立式明装除湿风机盘管10、辐射地板11及辐射顶板13，风阀9连接新风送风口14，风速传感器15、温湿度传感器16及红外线传感器17通过信号线连接空调系统控制中心，控制中心连接风阀9、立式明装除湿风机盘管10风机及混水调节阀4。
所述的辐射空调房间人体表面温度及舒适水平控制过程，是通过混水调节阀4将空气源热泵室内板式蒸发器2产生的冷冻水与立式明装除湿风机盘管10、辐射地板11及辐射顶板13的回水进行混合后再分别送入立式明装除湿风机盘管10、辐射地板11及辐射顶板13，根据室内温湿度传感器16及红外线传感器17实测值与设定值的差值调节混水调节阀4的开度及立式明装除湿风机盘管10风机转速；辐射地板11及辐射顶板13将空气源热泵室内板式蒸发器2产生的冷量传递至辐射板表面，通过冷辐射板表面与人体表面之间热辐射交换作用处理人体表面产生的显热；立式明装除湿风机盘管10将空气源热泵室内板式蒸发器2产生的冷量传递至风机盘管表面后，通过冷凝除湿降低送风空气湿度，送入室内后处理人体表面产生的潜热，如此实现人体表面温度及舒适水平的精确控制。
所述的辐射空调房间新风量及健康水平控制过程，是通过风机8将清新空气经过空气源热泵室内翅片式蒸发器6进行冷凝除湿后送入空气源热泵室内翅片式冷凝器7，经过等湿加温后通过送风口14送入室内；同时通过红外线传感器17监测人体表面温度，通过算法得到室内人员数量及所需新风量，再与风速传感器15实测值进行对比调节风阀9的开度，实现室内新风量及健康水平的精确调控。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (1)
1.一种基于红外传感技术的室内舒适健康环境控制辐射空调系统，其特征在于，所述的室内舒适健康环境控制辐射空调系统主要由空气源热泵室外机（1）、空气源热泵室内板式蒸发器（2）、循环水泵（3）、混水调节阀（4）、混水泵（5）、空气源热泵室内翅片式蒸发器（6）、空气源热泵室内翅片式冷凝器（7）、风机（8）、风阀（9）、立式明装除湿风机盘管（10）、辐射地板（11）、排风口（12）、辐射顶板（13）、新风送风口（14）、风速传感器（15）、温湿度传感器（16）及红外线传感器（17）组成；
空气源热泵室外机（1）主要由室外冷凝器和压缩机组成，通过冷媒管分别与空气源热泵室内板式蒸发器（2）、空气源热泵室内翅片式蒸发器（6）及空气源热泵室内翅片式冷凝器（7）相连接，空气源热泵室内板式蒸发器（2）通过冷水管连接循环水泵（3），循环水泵（3）连接混水调节阀（4）和混水泵（5），混水泵（5）分别连接立式明装除湿风机盘管（10）、辐射地板（11）及辐射顶板（13）；空气源热泵室内翅片式蒸发器（6）及空气源热泵室内翅片式冷凝器（7）通过风管与风机（8）及风阀（9）连接，风阀（9）连接新风送风口（14）；风速传感器（15）、温湿度传感器（16）及红外线传感器（17）通过信号线连接空调系统控制中心，空调系统控制中心连接风阀（9）、立式明装除湿风机盘管（10）风机及混水调节阀（4）；
通过红外线传感器（17）监控人体表面温度，得到人体表面平均温度，与设定值对比后进行降温除湿，使得人体表面温度维持在舒适水平；降温是通过辐射地板（11）及辐射顶板（13）将空气源热泵室内板式蒸发器（2）产生的冷量传递至辐射板表面，通过冷辐射板表面与人体表面之间热辐射交换作用处理人体表面产生的显热；除湿是通过立式明装除湿风机盘管（10）将空气源热泵室内板式蒸发器（2）产生的冷量传递至风机盘管表面后，通过冷凝除湿降低送风空气湿度，送入室内后处理人体表面产生的潜热；
通过红外线传感器（17）监控人体表面温度，得到室内人员数量及所需新风量，与设定值对比后进行新风量调控，使得室内新风量维持在健康水平；新风量调控是通过风速传感器（15）将风量测试值发送到空调系统控制中心，空调系统控制中心控制风阀（9）的开度，同时通过空气源热泵室内翅片式蒸发器（6）冷凝除湿作用降低新风送风湿度，再通过空气源热泵室内翅片式冷凝器（7）加热作用提高新风送风温度；
通过混水调节阀（4）将空气源热泵室内板式蒸发器（2）产生的冷冻水与立式明装除湿风机盘管（10）、辐射地板（11）及辐射顶板（13）的回水进行混合后再分别送入立式明装除湿风机盘管（10）、辐射地板（11）及辐射顶板（13），根据室内温湿度传感器（16）及红外线传感器（17）实测值与设定值的差值调节混水调节阀（4）的开度及立式明装除湿风机盘管（10）风机转速。
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