CN109931680A - 一种空调房间内用户的体感温度计算方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空调房间内人体感受温度计算方法，所述人体感受温度(Tg)通过人体体表温度(T1)、及湿度和温度对感受温度的影响(f)这两项参数计算得出。本发明通过对计算方法的优化，提高了对空调室内人体感受温度预测的准确性，使处于空调环境下的人员，感觉更加舒适。

Description

一种空调房间内用户的体感温度计算方法和装置

技术领域：

本发明涉及空调温度控制领域，具体的，涉及一种空调室内温度控制方法。

背景技术：

现有技术中，空调都把检测到的房间温度作为控制对象，以设定温度作为控制目标，最终将房间温度控制在设定温度一定的偏差范围内，实现对房间内温度的调节。然而，这种方式并不以在房间内的具体人员的感受温度为依据，不能单独为个人提供舒适的温度；而目前还没有一种计算方法可以准确的计算出空调房间内个人的感受温度。

CN104061663A公开一种空调控制方法，所述方法预先对室内湿度对体感温度的影响进行研究，并设定利用湿度、室内环境温度计算体感温度的计算公式。在此基础上，当检测到室内有人，且当前室内环境温度值、室内湿度值符合预设条件时，利用计算公式计算人体当前的体感温度，并将人体当前的体感温度发送至空调室外机，从而后续室外机可基于人体当前的体感温度进行室内温度调节，最终可使设定温度与人体的体感温度相吻合。

CN106765861A公开了一种空调控制方法，包括步骤：获取辐射温度Tr的计算关联信息，根据所述计算关联信息计算得出辐射温度Tr；根据所述辐射温度Tr对目标体感温度Ts进行补偿得到补偿后的目标体感温度Ts1；获取当前的体感温度Te，计算目标体感温度Ts1与体感温度Te的温度差T，根据所述温度差T控制空调的运行。

CN103307701A公开一种空调系统人体舒适度的控制方法，该方法包括：空调运行t时间后对室内温度T1、相对湿度φ、气流速度Q分别进行检测；根据检测到的三个室内环境要素值，计算出人体舒适度SSD，通过人体舒适度SSD控制空调系统运行。

可见，本领域技术人员已经意识到仅通过对室内温度的检测，不足以测算出室内人员的体感温度，也就无法进一步提高空调的舒适度。但是上述三种技术虽然在一定程度上改进了体感温度的算法，但是考虑的因素并不全面，无法更准确的计算出室内人员的体感温度。

因此，亟需一种更精确的算法，计算体感温度，从而提高室内人员在使用空调时的舒适度。

发明内容：

有鉴于此，提出本发明。

本发明的第一方面，为了解决现有空调无法精确计算出人体体感温度的技术问题，提出一种空调房间内人的感受温度计算方法。空调可根据此感受温度进行控制，为个人创造更舒适的环境。

我们发现，湿度和温度的提高可以增加人体的感受温度，因此我们首先提出，人体感受温度＝人体体表温度+湿度和温度对感受温度的加强。

设人体体表温度T1(℃)；

湿度传感器测试的湿度值为d(％)；湿度和温度对感受温度的加强为f(T1，d)，优选为

则人体感受温度

在后续的实验中，我们进一步发现，在空调房间内，人体感受温度不仅受到室内温度、相对湿度等因素的影响，还与风速、太阳光强度、衣着等因素相关。

因此，我们进一步提出如下公式：

人体感受温度＝人体体表温度+湿度和温度对感受温度的加强-风速对感受温度的减弱；

或人体感受温度＝人体体表温度+湿度和温度对感受温度的加强+太阳光照强度对感受温度的加强；

或人体感受温度＝人体体表温度+湿度和温度对感受温度的加强+衣着对感受温度的加强；

或人体感受温度＝人体体表温度+湿度和温度对感受温度的加强-风速对感受温度的减弱+太阳光照强度对感受温度的加强；

或人体感受温度＝人体体表温度+湿度和温度对感受温度的加强-风速对感受温度的减弱+衣着对感受温度的加强；

或人体感受温度＝人体体表温度+湿度和温度对感受温度的加强+太阳光照强度对感受温度的加强+衣着对感受温度的加强；

或人体感受温度＝人体体表温度+湿度和温度对感受温度的加强-风速对感受温度的减弱+太阳光照强度对感受温度的加强+衣着对感受温度的加强。

优选的，根据如下公式计算出人体感受温度：

设人体体表温度T1(℃)；

湿度传感器测试的湿度值为d(％)，湿度和温度对感受温度的加强为f(T1，d)，优选为

风速V1(m/s)，k1为风速常数，该常数通过实验确定，风速对感受温度的减弱k1×V1；k1取值为0.12-3.6，根据空调出厂前的实验测得。

光照强度S(lx)，k2为光照常数，该常数通过实验确定，光照强度对感受温度的加强k2×S；k2取值为0.0008-0.4，根据空调出厂前的实验测得。

衣着等级C，k3为保温常数，该常数通过实验确定，衣着对感受温度的加强k3×C；优选的，根据使用者穿着不同将衣着等级C分为3-10级，穿着越多，C的取值越高；更优选的，将衣着等级C分为5级，衣着等级1级C取值为1，衣着等级2级C取值为2，衣着等级3级C取值为3，衣着等级4级C取值为4，衣着等级5级C取值为5；优选的，k3取值为0.05-1，根据空调出厂前的实验测得。

则人体感受温度Tg＝T1+f-k1×V1+k2×S+k3×C。

优选的，人体感受温度

人体感受温度Tg越接近人体适宜体温Ts，人体感受越舒适。因此，当计算出的人体感受温度Tg低于人体适宜体温Ts时，空调调整风速、出风温度、风向等参数提升人体感受温度Tg；当计算出的人体感受温度Tg高于人体适宜体温Ts时，空调调整风速、出风温度、风向等参数降低人体感受温度Tg。

人体适宜体温Ts由空调在出厂时设定，通常为36.0-37.5℃。

对于人体体表温度的检测，可以是空调上安装的红外线测温仪测得的人体温度；也可以是通过可穿戴设备采集的人体体表温度。如果没有上述两种设备，也可以用空调上温度检测器检测到温度，或室内温度检测器检测到温度的结果来代替人体体表温度，而空调上温度检测器检测到的温度和室内温度检测器检测到的温度依然属于本发明所述人体体表温度的概念范围内。

对于人体体表温度的检测，可以是空调上安装的红外线测温仪测得的人体温度；也可以是通过可穿戴设备采集的人体体表温度。如果没有上述两种设备，也可以用空调上温度检测器检测到温度，或室内温度检测器检测到温度的结果来代替人体体表温度，而空调上温度检测器检测到的温度和室内温度检测器检测到的温度依然属于本发明所述人体体表温度的概念范围内。

对于环境湿度的检测，可以通过空调內机上的湿度传感器进行检测；也可以通过室内的湿度传感器进行检测。

对于室内风速，可以通过空调内风机的转速进行计算；也可以通过室内的风速检测器进行检测。

对于光照强度，可以通过空调上安装的光敏传感器进行检测；也可以通过室内安装的光敏传感器进行检测。

对人体的衣着情况，可以通过空调上安装的摄像头进行采集；也可以通过室内安装的摄像头进行采集。摄像头根据识别衣着情况给出衣着等级。优选的，摄像头可以通过室内人员的裸露皮肤比例、衣服厚度、衣服外观、颜色等特征判断衣着等级。此外，人体的衣着情况也可以有使用者主动输入。

数据的计算位置可以为空调，也就是人体体表温度、环境湿度、室内风速、光照强度、人体的衣着情况的数据均传输至空调上的处理器，由位于空调上的处理器计算出人体感受温度，并按照此温度进行温度和/或风速的调节；数据的计算位置可以为云端数据库，也就是人体体表温度、环境湿度、室内风速、光照强度、人体的衣着情况的数据均传输至云端数据库，经云端数据库计算出人体感受温度，再将此数据传输至空调，空调按照此温度进行温度和/或风速的调节；数据的计算位置可以为移动终端的app，也就是人体体表温度、环境湿度、室内风速、光照强度、人体的衣着情况的数据均传输至移动终端的app，经移动终端app计算出人体感受温度，再将此数据传输至空调，空调按照此温度进行温度和/或风速的调节(如图1所示)。

本发明的第二方面，提供了一种能够提高人体舒适性的空调，所述空调包括空调本体、中央处理单元、湿度传感器单元。优选的，中央处理单元包括数据处理单元、控制单元。上述各个单元可以安装在空调本体上、也可以是和空调整机分离的单独部件。所述湿度传感器单元与数据处理单元相连接，将检测到的数据传输至数据处理单元，数据处理单元将处理后的数据传输至控制单元，由控制单元对空调的出风进行控制。所述湿度传感器单元可以安装在空调本体上、也可以是和空调整机分离的单独部件。当湿度传感器单元是与空调整机分离的单独部件时，通过网络与数据处理单元相连接。

进一步，所述空调还包括配套的可穿戴设备单元，所述可穿戴设备单元是和空调整机分离的单独部件，穿着在使用者身上。所述可穿戴设备单元与数据处理单元相连接，将检测到的数据传输至数据处理单元。

进一步，所述空调还包括光照传感器单元，所述光照传感器单元可以安装在空调本体上、也可以是和空调整机分离的单独部件。所述光照传感器单元与数据处理单元相连接，将检测到的数据传输至数据处理单元。当光照传感器单元是与空调整机分离的单独部件时，通过网络与数据处理单元相连接。

进一步，所述空调还包括摄像头单元，所述摄像头单元可以安装在空调本体上、也可以是和空调整机分离的单独部件。所述摄像头单元与数据处理单元相连接，将检测到衣着等级的数据传输至数据处理单元，具体的，摄像头单元根据衣着的外形特征判断出衣着厚度或者保暖系数。当摄像头单元是与空调整机分离的单独部件时，通过网络与数据处理单元相连接。

衣着等级数据，也可以由使用者自行输入，将数据传送到数据处理单元。

此外，设计人员在內机上测试出风机转速和实际输出风速的对应关系，并将这个关系存储在中央处理单元中，內机运行过程中中央处理单元可根据输出的风档读出存储的对应风速，优选的，內机运行过程中控制单元可根据输出的风档读出存储的对应风速，并将数据传输至数据处理单元。或者，所述空调还可以包括风速测量单元，所述风速测量单元与数据处理单元相连接，将检测到的数据传输至数据处理单元，所述风速测量单元可以是与空调整机分离的单独部件或安装在空调本体上。当风速测量单元是与空调整机分离的单独部件时，通过网络与数据处理单元相连接。

数据处理单元接收到上述单元的数据后，按本发明提出的人体感受温度计算公式，计算出室内人体的感受温度，并按此温度计算出适宜的温度、风速、风向，将此数据传输至控制单元，由控制单元对空调进行控制，从而使空调室内的温度风速等参数更加适宜人体。

需要指出的是，当室内无人时，控制单元无法接收到可穿戴设备单元的数据，此时空调可以按照预设温度运行，也可以按照本发明中所述的方法运行，按照本发明所述方法运行时，不再考虑可穿戴设备单元的数据，由室内温度代替人体体表温度。

本发明的有益效果为：1.本发明通过对计算方法的优化，提高了对空调室内人体感受温度预测的准确性；2.采用本发明提供方法进行制冷/制热的空调，能使处于空调环境下的人员，感觉更加舒适；3.本发明提供了一种使人更舒适的空调，其结构简单，也便于安装。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述人体感受温度的计算方式；

图2为本发明提供的一种空调。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

下面通过本实施例介绍本发明的一种优选的实施方式。

本实施例公开一种空调控制方法，所述空调包括空调本体、中央处理单元、湿度传感器单元、光照传感器单元、摄像头单元、可穿戴设备单元，所述中央处理单元包括数据处理单元、控制单元，所述数据处理单元、控制单元设置在空调内部，湿度传感器单元、光照传感器单元、摄像头单元安装在空调本体外表面，可穿戴设备单元可由室内使用者佩戴在身上。湿度传感器单元、光照传感器单元、摄像头单元、可穿戴设备单元通过网络与数据处理单元相连接，分别将湿度、光照强度、衣着情况、体表温度等数据传输至数据处理单元，控制单元根据当前风机转速获得风速的数据并传输至数据处理单元，数据处理单元将处理后的数据传输至控制单元，控制单元对空调风速、风向等进行控制(如图2所示)。数据的计算位置为空调，也就是人体体表温度、环境湿度、室内风速、光照强度、人体的衣着情况的数据均传输至空调上的处理器，由位于空调上的处理器计算出人体感受温度，并按照此温度进行温度和/或风速的调节。

使用者在使用空调时，通过空调控制面板对温度进行设置，设置完毕后，使用者将可穿戴设备佩戴在身上。空调启动后，可穿戴设备单元、湿度传感器单元、光照传感器单元、摄像头单元开始监测体表温度、湿度、光照以及室内人员的衣着情况，并实时将数据传输至数据处理单元，控制单元根据当前风机转速获得风速的数据并传输至数据处理单元。数据处理单元通过如下公式计算出体感温度Tg。

本实施例中，使用者将空调温度设置为22℃，空调启动后，可穿戴设备单元检测到体表温度为25℃，湿度传感器单元检测到相对湿度为40％，光照传感器单元检测到室内光照强度为200lx，摄像头单元通过使用者裸露皮肤比例计算出衣着等级为3级(共5级)。控制单元根据输出的风机风档读出对应风速为2.2m/s。空调出厂时，设定k1为1.65，k2为0.008，k3为0.23，人体适宜体温为36.5℃。

当数据处理单元获得上述数据后，经上述公式计算出Tg＝34.1℃，数据处理单元将计算出的数据传输至控制单元，控制单元将检测数据与设置的人体适宜体温比较，获知室内需要适当升温，以达到人体最舒适的水平。

实施例2

下面通过本实施例介绍本发明的另一种优选的实施方式。

本实施例公开一种空调控制方法，所述空调包括空调本体、中央处理单元、湿度传感器单元、光照传感器单元、摄像头单元、可穿戴设备单元，所述中央处理单元包括数据处理单元、控制单元。

所述控制单元设置在空调内部；数据处理单元设置在移动终端，通过网络与控制单元相连接，所述移动终端通过网络下载相应的软件如手机app，此软件可以进行数据处理，即为数据处理单元；所述湿度传感器单元、光照传感器单元、摄像头单元均为独立部件，与空调本体相分离，可以设置在室内的固定或不固定的位置；可穿戴设备单元可由室内使用者佩戴在身上；湿度传感器单元、光照传感器单元、摄像头单元、可穿戴设备单元通过网络与数据处理单元相连接，分别将湿度、光照强度、衣着情况、体表温度等数据传输至数据处理单元，空调内部的控制单元根据当前风机转速获得风速的数据，并传输至数据处理单元，由于数据处理单元在移动终端，因此使用者可以通过移动终端查看相应的各单元的数据，对于相应的数据，使用者可以根据需要进行更改，如更改穿戴等级数据；此后，数据处理单元将处理后的数据传输至控制单元，控制单元对空调风速、风向等进行控制。此实施例中，所述空调也可以不设置可穿戴设备单元，而由使用者自行通过移动终端进行输入。数据的计算位置为移动终端的app，也就是人体体表温度、环境湿度、室内风速、光照强度、人体的衣着情况的数据均传输至移动终端的app，经移动终端app计算出人体感受温度，再将此数据传输至空调，空调按照此温度进行温度和/或风速的调节。

使用者在使用空调时，通过空调控制面板对温度进行设置，设置完毕后，使用者将可穿戴设备佩戴在身上。空调启动后，可穿戴设备单元、湿度传感器单元、光照传感器单元、摄像头单元开始监测体表温度、湿度、光照以及室内人员的衣着情况，并实时将数据传输至数据处理单元，控制单元根据当前风机转速获得风速的数据并传输到数据处理单元。此时使用者可以通过移动终端对数据进行查询并更改，数据处理单元通过如下公式计算出体感温度Tg。

本实施例中，使用者将空调温度设置为24℃，空调启动后，可穿戴设备单元检测到体表温度为26℃，湿度传感器单元检测到相对湿度为30％，光照传感器单元检测到室内光照强度为150lx，使用者自行输入衣着等级为2级(共5级)。控制单元根据输出的风档读出对应风速为2.6m/s。空调出厂时，设定k1为0.77，k2为0.011，k3为0.30，人体适宜体温为37.0℃。

当数据处理单元获得上述数据后，经上述公式计算出Tg＝40.4℃，数据处理单元将计算出的数据传输至控制单元，控制单元将检测数据与设置的人体适宜体温数据比较，获知室内需要继续降温。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种空调房间内人体感受温度计算方法，所述人体感受温度Tg通过人体体表温度T1、及湿度和温度对感受温度的影响f这两项参数计算得出。

2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于：所述人体感受温度Tg还需要考虑风速V1。

3.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于：所述人体感受温度Tg还需要考虑光照强度S。

4.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于：所述人体感受温度Tg还需要考虑衣着等级C。

5.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于：其中，d为湿度值。

6.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于：所述人体感受温度Tg还需要考虑风速V1、光照强度S、衣着等级C，那么Tg＝T1+f-k1×V1+k2×S+k3×C，所述k1、k2、k3为常数。

7.根据权利要求6所述的计算方法，其特征在于：其中，k1为0.12-3.6，k2为0.0008-0.4，k3为0.05-1。

8.一种空调系统人体舒适度的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：S1，按权利要求1-7任一种所述的方法计算房间内人体感受温度Tg；S2，当计算出的人体感受温度Tg低于人体适宜体温Ts时，空调调整风速和/或出风温度提升人体感受温度Tg；当计算出的人体感受温度Tg高于人体适宜体温Ts时，空调调整风速和/或出风温度降低人体感受温度Tg。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：所述人体适宜体温Ts为36.0-37.5℃。

10.一种空调，其特征在于：所述空调采用如权利要求8或9的方法进行控制。