CN110307597A - 一种分区控制的空调室内机、控制方法及空调机组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分区控制的空调室内机、控制方法及空调机组，空调室内机包括壳体，所述壳体的后表面设置进风口，所述壳体的前表面设置多个出风口，所述壳体内设置室内换热器，所述室内换热器靠近出风口一侧设置，所述室内换热器至少包括第一换热器、第二换热器和第三换热器，各个所述室内换热器单独换热或与其他换热器组合换热，通过两侧的第一换热器和第二换热器在放置空调室内机的两侧的墙壁前形成风屏障，通过控制中间的第三换热器使室内达到舒适性的环境。本发明所述的空调室内机的分区控制方法，通过检测周围环境温度、人体温度，输出符合当前环境及人体个性化需求的分区域送风气流形式，提升人体热舒适。
Description
技术领域
本发明涉及一种空调室内机，尤其涉及一种能够分区控制的空调室内机、分区控制方法及空调机组。
背景技术
现有空调器的出风形式单一，制冷/热时的出风形式一致，仅通过调整扫风或者导风叶片改变气流的方向。但是空调器在应用过程中，各个区域的送风需求不同，且不同的人群在不同的环境下对空调器的热舒适需求并不一致，空调器的送风气流形式单一，导致舒适性不佳。
公开号为201510862454.4的中国专利公开了一种空调舒适性控制方法，通过热成像检测装置确定房间内的人员数量、每个人员的位置及冷热度。但该方式并未考虑个人的热舒适的动态变化，也未考虑人体处于的环境差异。
公开号为201710294576.7的中国专利公开了一种空调智能调温方法，通过人体感应器检测人体位置，控制红外测温传感器检测人体温度，根据人体温度分布的最低温度点调节空调制热温度目标值及制热速度，根据人体温度分布的最高温度点调节空调的制冷温度目标值及制冷速度，当人体感应器检测室内没有人时，关闭空调。智能检测人体的冷热情况来调节空调，舒适性更好，而且有效避免对人体造成伤害，然而仅根据检测人体温度来调节目标设定温度，未考虑人体所处的不同环境下的不同热舒适及其控制方法。
公开号为201510047473.1的中国专利公开了一种基于用户人体体温变化的室温调节方法，通过可穿戴体温分析设备采集人体皮肤温度，分析人体对室内环境温度的冷热感知度，并将分析结果发送至空调温度控制模块，由空调温度控制模块根据人体的冷热感知度和室内环境温度，自动调整空调的设置温度，从而实现室内环境温度的自动调节，使人体始终处于一个舒适的环境中，同时空调可以长时间运行在低功耗的状态下，达到节能的目的。该专利的不足之处在于：1)需要增设穿戴设备；2)根据人体温度，分析人体对热环境的冷热感知度，仅通过控制空调温度并不能使人体达到热舒适。
综上，以上技术方案并未解决当前空调器送风形式单一的问题，不能实现不同区域送风、个性化热舒适送风需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分区控制的空调室内机、控制方法及空调机组，一方面，以解决现有空调送风形式单一导致的舒适性差的技术问题，另一方面，以解决现有空调进行舒适性调节时能耗高的技术问题。
为实现上述目的，本发明的一种分区控制的空调室内机、控制方法及空调机组的具体技术方案如下：
一种分区控制的空调室内机，包括壳体，所述壳体的后表面设置进风口，所述壳体的前表面设置多个出风口，所述壳体内设置室内换热器，所述室内换热器靠近出风口一侧设置，所述室内换热器至少包括第一换热器、第二换热器和第三换热器，各个所述室内换热器单独换热或与其他换热器组合换热，两侧的室内换热器分别为第一换热器和第二换热器，通过第一换热器和第二换热器在放置空调室内机的两侧的墙壁前形成风屏障，中间的室内换热器为第三换热器，通过控制第三换热器使室内达到舒适性的环境。
进一步的，各个所述室内换热器并联接入换热回路，每路室内换热器单独控制，实现分区控制。
进一步的，每个所述出风口上设置导风组件，导风组件转动的设置在出风口处，可单独控制每个出风口的开启和关闭状态。
进一步的，所述出风口上分别设置温度传感器，温度传感器与控制器相连。
进一步的，所述壳体上设置温度探测器，实时探测空调室内机两侧的墙壁的温度以及处于室内的人体的温度，温度探测器与控制器相连。
进一步的，所述室内换热器为弧形换热器，室内换热器的圆心落在壳体的轴心线上。
进一步的，每个弧形的所述室内换热器对应的圆心角的取值范围在30°-90°之间。
进一步的，相邻两个所述室内换热器的间距所对应的圆心角的取值范围在5°-15°之间。
一种分区控制的空调室内机的控制方法，主要包括以下步骤：
调用相应模式下维护环境温度的送风气流控制程序步骤：通过调节两侧的出风口及换热器，在两侧墙体前形成风屏障；
调用舒适性调节程序步骤：调节中间换热器及中间出风口，对人体的舒适性进行调节。
进一步的，在所述调用维护环境温度的送风气流控制程序步骤前，还包括判断空调的运行模式步骤：空调开机后，判断空调的运行模式，运行模式包括制冷模式和制热模式。
进一步的，在所述调用相应模式下维护环境温度的送风气流控制程序的步骤中，主要包括以下几个步骤：
墙体初始温度检测步骤：打开所有出风口，各出风口的出风温度和出风量均相同，检测与两侧出风口贴近的两面墙体的初始温度；
墙体实时温度检测步骤：空调室内机运行t时间后，检测t时刻两面所述墙体的实时温度；
墙体导热能力判断步骤：通过对两面所述墙体实时温度和初始温度之间的差值与控制器预设的温度阈值进行比较，以判断墙体导热能力的差异；
出风口温度调节步骤：根据两面所述墙体导热能力的差异，通过调节两侧出风口的出风温度或出风量，在两面所述墙体前方形成风屏障。
进一步的，在所述调用舒适性调节程序步骤中，主要包括以下几个步骤：
人体初始温度检测步骤：通过温度探测器检测人体的初始温度；
人体实时温度检测步骤：空调室内机运行t时间后，检测t时刻人体的实时温度；
人体舒适度判断步骤：通过对人体实时温度和初始温度之间的差值与控制器预设的温度阈值进行比较，以判断人体所处环境是否舒适；
人体舒适性调节步骤：通过调节中间出风口的出风温度或出风量，控制最适合当前运行模式的气流形式。
一种空调机组，包括室内机和室外机，室内机和室外机通过管路连通，室内机为上述的分区控制的空调室内机。
进一步的，所述室外机包括压缩机和室外换热器，压缩机管路与多个并联后的室内换热器的一端连通，压缩机通过四通阀与室外换热器连通，室外换热器通过管道与多个并联后的室内换热器的另一端连通。
进一步的，每路所述室内换热器的管路上设置截止阀，室内换热器和室外换热器之间的管路上设置电子膨胀阀。
本发明的一种分区控制的空调室内机、控制方法及空调机组具有以下优点：
本发明所述的室内换热器由多个换热器并联接入换热回路，能够单独进行调节，实现分区控制，简单方便，大大提升用户体验。
进一步的，本发明所述的空调室内机的分区控制方法，通过温度探测器检测周围环境温度、人体温度，根据人体的体温变化情况、活动环境结构情况，输出符合当前环境及人体个性化需求的分区域送风气流形式，提升人体热舒适及热泵空调的自适应调节。
最后，本发明所述的空调机组通过分区域送风，一方面提升舒适性，另一方面，节能减排，更有利于环境保护。
附图说明
图1为本发明空调室内机的主视图；
图2为本发明空调室内机的俯视图；
图3为制冷模式下空调机组运行的原理图；
图4为制热模式下空调机组运行的原理图；
图5为本发明空调室内机运行时出风示意图；
图6为本发明空调室内机进行舒适式调节的流程图；
图7为本发明维护室内环境温度的送风气流控制程序的流程图；
图8为制冷模式下维护环境温度的送风气流控制程序的流程图；
图9为制热模式下维护环境温度的送风气流控制程序的流程图；
图10为本发明舒适性调节程序的流程图；
图11为制冷模式下舒适性调节程序的流程图；
图12为制热模式下舒适性调节程序的流程图。
图中标号说明：1、壳体；11、进风口；12、出风口；121、第一出风口；122、第二出风口；123、第三出风口；2、室内换热器；21、第一换热器；22、第二换热器；23、第三换热器；3、第一风机；4、截止阀；5、压缩机；6、四通阀；7、室外换热器；8、第二风机；9、电子膨胀阀；10、房屋；101、第一墙体；102、第二墙体。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种分区控制的空调室内机、控制方法及空调机组做进一步详细的描述。
如图1-图3所示，本发明的分区控制的空调室内机，包括壳体1，壳体1的后表面设置进风口11，壳体1的前表面设置出风口12，壳体1内设置室内换热器2，室内换热器2靠近出风口12一侧设置，室内换热器2至少包括三个，各个室内换热器2单独换热或与其他换热器组合换热。该出风形式和换热器的设计能够增加换热面积、增强换热效率，同时能够实现不同形式的出风方式，实现独立、个性化的控制。
各个室内换热器2并联接入换热回路，每路室内换热器2单独控制，从而实现分区控制。并联设计便于对各室内换热器2进行单独控制，控制方式简便易实现，且成本低廉。
优选的，如图2所示，室内换热器2包括三个，两侧的室内换热器2分别为第一换热器21和第二换热器22，第一换热器21和第二换热器22用于维护室内环境温度的送风气流，以在放置空调室内机的两侧的墙壁前形成风屏障，减小墙体内外侧之间的热交换，另一方面，减小因两侧墙壁的导热系数差异导致的墙体温度不同，中间的室内换热器2为第三换热器23，通过控制第三换热器23以使室内达到舒适性的环境，提升用户体验，大大降低能耗。
进一步的，与三个室内换热器2正对的出风口12上分别设置温度传感器，用于实时检测出风口12处的出风温度，温度传感器与控制器相连。
进一步的，壳体1上设置温度探测器，用于实时探测空调室内机两侧的墙壁的温度以及处于室内的人体的温度。温度探测器可为红外测温仪，温度探测器与控制器相连，温度探测器将探测到的墙壁或人体的温度信号转换为电信号传输至控制器。
室内换热器2为弧形换热器，室内换热器2的圆心落在壳体1的轴心线上。
进一步的，每个弧形的室内换热器2对应的圆心角为α，α的取值范围在30°-90°之间。
相邻两个室内换热器2的间距所对应的圆心角为β，β的取值范围在5°-15°之间。
进一步的，出风口12包括多个，每个出风口12上设置导风组件，导风组件转动的设置在出风口12处，可单独控制每个出风口12的开启和关闭状态。
进一步的，如图2所示，出风口12包括三个，两侧的出风口12分别为第一出风口121和第二出风口122，中间的出风口12为第三出风口123。
如图5所示，将空调室内机置于房屋10的墙角处，进风口11靠近墙角设置，贴近第一出风口121的墙体为第一墙体101，贴近第二出风口122的墙体为第二墙体102，第一墙体101和第二墙体102可能为砖墙或带玻璃窗的墙体，通过调节第一出风口121和第二出风口122的出风量或出风温度以在第一墙体101和第二墙体102前形成风屏障。
进一步的，壳体1的中心处设置第一风机3，开启第一风机3，风从进风口11进入壳体1内，经第一风机3吹向室内换热器2，经室内换热器2换热后从出风口12吹出。
如图6所示，一种分区控制的空调室内机的控制方法，主要包括以下步骤：
判断空调的运行模式S0：空调开机后，判断空调的运行模式，运行模式包括制冷模式和制热模式；
调用相应模式下维护环境温度的送风气流控制程序步骤S1：在相应模式下，通过两侧出风口12的出风温度以在两侧墙体前形成风屏障；
调用舒适性调节程序步骤S2：通过调节中部出风口12的出风温度使人体处于舒适性的环境中。
进一步的，如图7所示，在调用相应模式下维护环境温度的送风气流控制程序的步骤S1中，主要包括以下几个步骤：
墙体初始温度检测步骤S11：打开所有出风口12，各出风口12的出风温度和出风量均相同，通过温度探测器检测第一墙体101和第二墙体102的初始温度，分别记为Tc10和Tc20；
墙体实时温度检测步骤S12：空调室内机运行t时间后，检测t时刻第一墙体101和第二墙体102的实时温度，分别记为Tc1t和Tc2t；
墙体导热能力判断步骤S13：通过对两侧墙体实时温度和初始温度之间的差值与控制器预设的温度阈值进行比较，以判断墙体导热能力的差异；
出风口12温度调节步骤S14：根据两侧墙体导热能力的差异，通过调节第一出风口121或第二出风口122的出风温度或出风量，在第一墙体101和第二墙体102前方形成风屏障，以降低墙体内外侧的热交换，从而使室内形成一封闭的温度空间。
如图8所示，当检测到室内机以制冷模式运行时，控制器检测并记录第一墙体101和第二墙体102的初始温度为TC10、TC20，三个出风口12均打开，且控制其出风温度及风量均相同。运行时间t后，检测t时刻第一墙体101、第二墙体102的温度分别为TC1t、TC2t，检测t时刻三个出风口12的出风温度分别为TCs1、TCs2、TCs3，其中，
若t时刻第一墙体101的温度TC1t减去t时刻第二墙体102的温度TC2t的差值大于等于预设差值TC1，且t时刻第一墙体101的温度TC1t与初始时刻第一墙体101的温度TC10的绝对差值小于等于预设温差TC2，此情形为：第一墙体101的导热系数比第二墙体102的导热系数小，第一墙体101内外两侧的温差小，导致第一墙体101的温度比第二墙体102的温度低，则提升第一换热器21的出风温度，使三个出风口12的出风温度满足以下关系：第一出风口121的出风温度TCs1大于等于第二出风口122的出风的温度TCs2，第二出风口122的出风的温度TCs2与第三出风口123的出风温度TCs3相同；
若t时刻第一墙体101的温度TC1t减去t时刻第二墙体102的温度TC2t的差值小于等于预设差值TC3，且t时刻第二墙体102的温度TC2t与初始时刻第二墙体102的温度TC20的绝对差值小于等于预设温差TC2，则调节第二换热器22的温度，使三个出风口12的出风温度满足以下关系：第二出风口122的出风温度TCs2大于等于第一出风口121的出风温度TCs1，第一出风口121的出风温度TCs1与第三出风口123的出风温度TCs3相同；
否则，无需对第一换热器21和第二换热器22进行调节，三个出风口12的出风温度相同。
如图9所示，当检测到室内机以制热模式运行时，检测并记录第一墙体101和第二墙体102的初始温度为TH10、TH20，三个出风口12及三个换热器均打开，且控制出风口12的出风温度及风量均相同。运行时间t后，检测t时刻的第一墙体101和第二墙体102的温度分别为TH1t、TH2t，检测t时刻三个出风口12的出风温度分别为THs1、THs2、THs3，其中，
若t时刻第一墙体101的温度TH1t减去t时刻第二墙体102的温度TH2t的差值大于等于预设差值TH1，且t时刻第二墙体102的温度TH2t与初始时刻第二墙体102的温度TH20的绝对差值小于等于预设温差TH2，则降低第二换热器22的温度，使三个出风口12的出风温度满足以下关系：第二出风口122的出风温度THs2小于等于第一出风口121的出风温度THs1，第一出风口121的出风温度THs1与第三出风口123的出风温度THs3相同；
若t时刻第一墙体101的温度TH1t减去t时刻第二墙体102的温度TH2t的差值小于等于预设差值TH3，且t时刻第一墙体101的温度TH1t与初始时刻第一墙体101的温度TH10的绝对差值小于等于预设温差TH2，则降低第一换热器21的温度，使三个出风口12的出风温度满足以下关系：第一出风口121的出风的温度THs1小于等于第二出风口122的出风温度THs2，第二出风口122的出风温度THs2与第三出风口123的出风温度THs3相同。
否则，无需对第一换热器21和第二换热器22进行调节，三个出风口12的温度相同。
进一步的，如图10所示，在调用舒适性调节程序步骤S2中，主要包括以下几个步骤：
人体初始温度检测步骤S21：通过温度探测器检测人体的初始温度T0；
人体实时温度检测步骤S22：空调室内机运行t时间后，检测t时刻人体的实时温度Tt；
人体舒适度判断步骤S23：通过对人体实时温度和初始温度之间的差值与控制器预设的温度阈值进行比较，以判断人体所处环境是否舒适；
人体舒适性调节步骤S24：通过调节第三出风口123出风温度或出风量，控制最适合当前运行模式的气流形式。
进一步的，如图11所示，空调室内机在制冷模式下运行，温度探测器检测人体的初始体温T0，运行时间t后，检测t时刻的人体温度为Tt，若t时刻人体温度Tt减去初始时刻人体温度T0小于等于预设温差TC，且t时刻人体温度Tt小于等于预设最高舒适温度TCS，则降低第三换热器23的出风温度或者关闭第三出风口123或者降低第三出风口123的出风量。
进一步的，如图12所示，空调室内机在制热模式下运行，温度探测器检测人体的初始温度T0，运行时间t后，检测t时刻的人体温度为Tt，若t时刻人体温度Tt减去初始时刻人体温度T0大于等于预设温差TH，且t时刻人体温度Tt大于等于预设最低舒适温度THS，则降低第三换热器23的出风温度或者关闭第三出风口123或者降低第三出风口123的出风量。
如图3-图4所示，一种空调机组，包括室内机和室外机，室内机和室外机通过管路连通，室内机为上述的分区控制的空调室内机。
室外机包括压缩机5和室外换热器7，压缩机5通过四通阀6分别与多个并联后的室内换热器2的一端连通，压缩机5通过四通阀6与室外换热器7连通，室外换热器7通过管道与多个并联后的室内换热器2的另一端连通，每路室内换热器2的管路上设置截止阀4，截止阀4能够控制对应管路的通断，室内换热器2和室外换热器7之间的管路上设置电子膨胀阀9。
室外换热器7上设置第二风机8，以对室外换热器7进行降温。
该空调室内机的室内换热器2由多个换热器并联接入换热回路，能够单独进行调节，实现分区控制，简单方便，大大提升用户体验；空调室内机的分区控制方法通过温度探测器检测周围环境温度、人体温度，根据人体的体温变化情况、活动环境结构情况，输出符合当前环境及人体个性化需求的分区域送风气流形式，提升人体热舒适及热泵空调的自适应调节。空调机组通过分区域送风，一方面提升舒适性，另一方面，节能减排，更有利于环境保护。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (15)
1.一种分区控制的空调室内机，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)的后表面设置进风口(11)，所述壳体(1)的前表面设置多个出风口(12)，所述壳体(1)内设置室内换热器(2)，所述室内换热器(2)靠近出风口(12)一侧设置，所述室内换热器(2)至少包括第一换热器(21)、第二换热器(22)和第三换热器(23)，各个所述室内换热器(2)单独换热或与其他换热器组合换热，两侧的室内换热器(2)分别为第一换热器(21)和第二换热器(22)，通过第一换热器(21)和第二换热器(22)在放置空调室内机的两侧的墙壁前形成风屏障，中间的室内换热器(2)为第三换热器(23)，通过控制第三换热器(23)使室内达到舒适性的环境。
2.根据权利要求1所述的分区控制的空调室内机，其特征在于，各个所述室内换热器(2)并联接入换热回路，每路室内换热器(2)单独控制，实现分区控制。
3.根据权利要求1所述的分区控制的空调室内机，其特征在于，每个所述出风口(12)上设置导风组件，导风组件转动的设置在出风口(12)处，可单独控制每个出风口(12)的开启和关闭状态。
4.根据权利要求3所述的分区控制的空调室内机，其特征在于，所述出风口(12)上分别设置温度传感器，温度传感器与控制器相连。
5.根据权利要求1所述的分区控制的空调室内机，其特征在于，所述壳体(1)上设置温度探测器，实时探测空调室内机两侧的墙壁的温度以及处于室内的人体的温度，温度探测器与控制器相连。
6.根据权利要求1所述的分区控制的空调室内机，其特征在于，所述室内换热器(2)为弧形换热器，室内换热器(2)的圆心落在壳体(1)的轴心线上。
7.根据权利要求6所述的分区控制的空调室内机，其特征在于，每个弧形的所述室内换热器(2)对应的圆心角的取值范围在30°-90°之间。
8.根据权利要求6所述的分区控制的空调室内机，其特征在于，相邻两个所述室内换热器(2)的间距所对应的圆心角的取值范围在5°-15°之间。
9.一种分区控制的空调室内机的控制方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
调用相应模式下维护环境温度的送风气流控制程序步骤：通过调节两侧的出风口(12)及换热器，在两侧墙体前形成风屏障；
调用舒适性调节程序步骤：调节中间换热器及中间出风口(12)，对人体的舒适性进行调节。
10.根据权利要求9所述的分区控制的空调室内机的控制方法，其特征在于，在所述调用维护环境温度的送风气流控制程序步骤前，还包括判断空调的运行模式步骤：空调开机后，判断空调的运行模式，运行模式包括制冷模式和制热模式。
11.根据权利要求9所述的分区控制的空调室内机的控制方法，其特征在于，在所述调用相应模式下维护环境温度的送风气流控制程序的步骤中，主要包括以下几个步骤：
墙体初始温度检测步骤：打开所有出风口(12)，各出风口(12)的出风温度和出风量均相同，检测与两侧出风口(12)贴近的两面墙体的初始温度；
墙体实时温度检测步骤：空调室内机运行t时间后，检测t时刻两面所述墙体的实时温度；
墙体导热能力判断步骤：通过对两面所述墙体实时温度和初始温度之间的差值与控制器预设的温度阈值进行比较，以判断墙体导热能力的差异；
出风口(12)温度调节步骤：根据两面所述墙体导热能力的差异，通过调节两侧出风口(12)的出风温度或出风量，在两面所述墙体前方形成风屏障。
12.根据权利要求9所述的分区控制的空调室内机的控制方法，其特征在于，在所述调用舒适性调节程序步骤中，主要包括以下几个步骤：
人体初始温度检测步骤：通过温度探测器检测人体的初始温度；
人体实时温度检测步骤：空调室内机运行t时间后，检测t时刻人体的实时温度；
人体舒适度判断步骤：通过对人体实时温度和初始温度之间的差值与控制器预设的温度阈值进行比较，以判断人体所处环境是否舒适；
人体舒适性调节步骤：通过调节中间出风口(12)的出风温度或出风量，控制最适合当前运行模式的气流形式。
13.一种空调机组，包括室内机和室外机，室内机和室外机通过管路连通，其特征在于，室内机为权利要求1-8任一项所述的分区控制的空调室内机。
14.根据权利要求13所述的空调机组，其特征在于，所述室外机包括压缩机(5)和室外换热器(7)，压缩机(5)管路与多个并联后的室内换热器(2)的一端连通，压缩机(5)通过四通阀(6)与室外换热器(7)连通，室外换热器(7)通过管道与多个并联后的室内换热器(2)的另一端连通。
15.根据权利要求14所述的空调机组，其特征在于，每路所述室内换热器(2)的管路上设置截止阀(4)，室内换热器(2)和室外换热器(7)之间的管路上设置电子膨胀阀(9)。
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