CN111380141A - 一种室内环境舒适度自动调控系统及其调控方法 - Google Patents

一种室内环境舒适度自动调控系统及其调控方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及室内环境调控技术领域，尤其是一种室内环境舒适度自动调控系统，包括控制器、分体式空调、排风扇、湿度调节器、温度传感器、湿度传感器和二氧化碳浓度传感器，所述的分体式空调、排风扇、湿度调节器、温度传感器、湿度传感器和二氧化碳浓度传感器分别与控制器组网连接，本发明操作简单、高效节能。

Description

一种室内环境舒适度自动调控系统及其调控方法
技术领域
本发明涉及室内环境调控技术领域，具体领域为一种室内环境舒适度自动调控系统。
背景技术
随着物联网技术的普及，多类型传感器与空调、排风扇和湿度调节器组成的室内环境调节系统逐步得到商业化应用。根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012》文件条款3.0.2所述，人员长期逗留区域在供热工况下保持较高舒适度应维持环境温度为22～24℃，环境相对湿度不小于30％；在供冷工况下保持较高舒适度应维持环境温度为24～26℃，环境相对湿度为40％～60％。然而现有室内环境调节系统多为手动操作中控面板进行调控和设定，且设定参数对象是环境温度和湿度，未考虑上述两项参数随时处于变化状态中，人体舒适的体感温度由环境温湿度两类变量共同决定。并且现有室内环境调节系统不具备自动启停控制和自动参数调节功能，缺失节能功能，不符合未来能耗设备绿色化、高效化和智能化的发展目标。。
发明内容
本发明的目的在于提供一种室内环境舒适度自动调控系统，以解决现有技术中对于室内环境调控能耗过高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种室内环境舒适度自动调控系统，包括控制器、分体式空调、排风扇、湿度调节器、温度传感器、湿度传感器和二氧化碳浓度传感器，所述的分体式空调、排风扇、湿度调节器、温度传感器、湿度传感器和二氧化碳浓度传感器分别与控制器组网连接。
优选的，组网方式为有线连接、无线连接、或者工业总线网络连接。
优选的，所述控制器为PLC控制器。
为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案：一种室内环境舒适度自动调控系统，其步骤为：
步骤1：用户决定是否开启环境舒适度自动调控系统，若为是则进入步骤2，若为否则进入步骤9；
步骤2：检测二氧化碳浓度传感器反馈的环境二氧化碳浓度数据是否处于设定的标准值范围，若为是则关闭排风扇，同时进入步骤4，若为否则进入步骤3；
步骤3：排风扇控制，同时进入步骤4；
步骤4：检测温度传感器和湿度传感器反馈的环境温、湿度数据是否处于设定的标准值范围，若为是则进入步骤5，若为否则进入步骤4-1和步骤4-2，且于运行时间长度T1后重新进入步骤4；
步骤4-1：开启空调并设定温度参数，其中，若环境温度小于设定的温度标准值下限则设定温度参数为温度标准值的下限值，若环境温度大于设定的温度标准值上限则设定温度参数为温度标准值的上限值；
步骤4-2：开启湿度调节器并设定湿度参数，其中，若环境湿度小于设定的湿度标准值下限则设定湿度参数为湿度标准值的下限值，若环境湿度大于设定的湿度标准值上限则设定湿度参数为湿度标准值的上限值；
步骤5：检测温度传感器反馈的环境温度数据是否达到舒适度设定值，其中，舒适度设定范围值的配置方式是：用户设定体感温度舒适值，系统内置计算程序以“体感温度的通用公式”为依据计算得到相应的环境温度值作为舒适度设定范围值。若为是则进入步骤6，若为否则进入步骤5-1，且于运行时间长度T2后重新进入步骤5；
步骤5-1：开启空调并设定温度参数，其中，若环境温度小于设定的舒适度设定范围值下限则设定温度参数为舒适度设定范围值的下限值，若环境温度大于设定的舒适度设定范围值上限则设定温度参数为舒适度设定范围值的上限值；
步骤6：系统控制器检测用户是否决定关闭环境舒适度自动调控系统。若为是则进入步骤7，若为否则维持设备现有运行状态，且进入步骤6-1；
步骤6-1：所有设备转入低功率节能运行状态，且于运行时间长度T后进入步骤2；
步骤7：系统控制器检测用户是否决定停止所有系统设备运行，若为是则进入步骤8，若为否则进入步骤9；
步骤8：关闭所有系统设备运行；
步骤9：用户手动对空调、排风扇和湿度调节器的启停及运行参数进行控制调节
优选的，根据步骤2，二氧化碳浓度的标准值范围<700ppm。
优选的，根据步骤3，排风扇控制的方式是：
若环境二氧化碳浓度数据值大于等于1000ppm，开启排风扇设定为高功率运行，同时发出空气质量告警信号；
若环境二氧化碳浓度数据值大于等于800ppm且小于1000ppm，开启排风扇设定为中功率运行；
若环境二氧化碳浓度数据值大于等于700ppm且小于800ppm，开启排风扇设定为低功率运行。
优选的，根据步骤4，环境温、湿度的标准值范围：20℃<环境温度<26℃，40％<环境相对湿度<60％。
优选的，根据步骤4-1，温度上限值为26℃，温度下限值为20℃。
优选的，根据步骤4-2，湿度上限值为60％，湿度下限值为40％。
优选的，根据步骤5，用户体感温度舒适值设定值范围：22℃～24℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、操作简单。①用户仅需设定合适的体感温度参数值；②用户决定是否开启环境舒适度自动调控系统。
2、运行智能。系统运行期间以维持用户体感温度为目标，自动控制调节系统内各设备的运行工况。
3、高效节能。系统于环境温湿度达到相应的舒适度值时，自动转入低功率节能运行状态或退出运行状态，保证系统能耗的高效用比。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为本发明的系统调控方法的流程图；
图3为本发明的实施例1的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种室内环境舒适度自动调控系统，包括控制器、分体式空调、排风扇、湿度调节器、温度传感器、湿度传感器和二氧化碳浓度传感器，所述的分体式空调、排风扇、湿度调节器、温度传感器、湿度传感器和二氧化碳浓度传感器分别与控制器组网连接。
组网方式为有线连接、无线连接、或者工业总线网络连接，如RS485/MODBUS、HART网络、FieldBus现场总线网络等，也可以是工业/商用以太网络。
所述控制器为PLC控制器，系统控制器可以是软件的部分功能，如能量管理系统软件(EMS)，也可以是硬件设备，如具备人机交互功能的PLC控制器。
如图2所示，一种室内环境舒适度自动调控系统，其步骤为：步骤1：用户决定是否开启环境舒适度自动调控系统。若为是(即Y)则进入步骤2；若为否(即N)则进入步骤9。
步骤2：检测二氧化碳浓度传感器反馈的环境二氧化碳浓度数据是否处于设定的标准值范围(默认标准值范围<700ppm)。若为是(即Y)则关闭排风扇，同时进入步骤4；若为否(即N)则进入步骤3。
步骤3：排风扇控制，同时进入步骤4。其中，排风扇控制的方式是：
若环境二氧化碳浓度数据值大于等于1000ppm，开启排风扇设定为高功率运行，同时发出空气质量告警信号；
若环境二氧化碳浓度数据值大于等于800ppm且小于1000ppm，开启排风扇设定为中功率运行；
若环境二氧化碳浓度数据值大于等于700ppm且小于800ppm，开启排风扇设定为低功率运行。
步骤4：检测温度传感器和湿度传感器反馈的环境温、湿度数据是否处于设定的标准值范围(默认标准值范围：20℃<环境温度<26℃，40％<环境相对湿度<60％)。若为是(即Y)则进入步骤5；若为否(即N)则进入步骤4-1和步骤4-2，且于运行时间长度T1后重新进入步骤4。
步骤4-1：开启空调并设定温度参数，其中，若环境温度小于设定的温度标准值下限则设定温度参数为温度标准值的下限值(默认设定值为20℃)，若环境温度大于设定的温度标准值上限则设定温度参数为温度标准值的上限值(默认设定值为26℃)。
步骤4-2：开启湿度调节器并设定湿度参数，其中，若环境湿度小于设定的湿度标准值下限则设定湿度参数为湿度标准值的下限值(默认设定值为40％)，若环境湿度大于设定的湿度标准值上限则设定湿度参数为湿度标准值的上限值(默认设定值为60％)。
步骤5：检测温度传感器反馈的环境温度数据是否达到舒适度设定值，其中，舒适度设定范围值的配置方式是：用户设定体感温度舒适值(默认设定值范围：22℃～24℃)，系统内置计算程序以“体感温度的通用公式”为依据计算得到相应的环境温度值作为舒适度设定范围值。若为是(即Y)则进入步骤6；若为否(即N)则进入步骤5-1，且于运行时间长度T2后重新进入步骤5。
步骤5-1：开启空调并设定温度参数，其中，若环境温度小于设定的舒适度设定范围值下限则设定温度参数为舒适度设定范围值的下限值，若环境温度大于设定的舒适度设定范围值上限则设定温度参数为舒适度设定范围值的上限值。
步骤6：系统控制器检测用户是否决定关闭环境舒适度自动调控系统。若为是(即Y)则进入步骤7；若为否(即N)则维持设备现有运行状态，且进入步骤6-1。
步骤6-1：所有设备转入低功率节能运行状态(无低功率节能运行状态的设备则关闭)，且于运行时间长度T后进入步骤2。
步骤7：系统控制器检测用户是否决定停止所有系统设备运行。若为是(即Y)则进入步骤8；若为否(即N)则进入步骤9。
步骤8：关闭所有系统设备运行。
步骤9：用户手动对空调、排风扇和湿度调节器的启停及运行参数进行控制调节。
通过本技术方案，
如图3所示，实施例1
以某房间环境舒适度自动调控系统为例。空间内具备无线通信功能的温度传感器、湿度传感器和二氧化碳浓度传感器分别设置一台，设置采用Zigbee通讯协议各自透过智能网关设备连接至系统监控计算机。监控计算机与智能网关通过以太网电缆连接，设置通讯协议为TCP/IP。智能网关设备与分体式空调、排风扇、加湿器间以RS-485通讯电缆连接，设置采用Modbus通讯协议。
其中，上述环境舒适度自动调控系统为系统监控计算机内EMS软件的子软件系统。
实施例2
以某房间系统夏日时段运行为例。起始二氧化碳浓度为1300ppm，环境温度为30℃，环境湿度为30％，用户设定体感温度舒适值为22℃，其他采用上述系统默认设定值。实现系统调控的方法，包含以下步骤：
1、用户开启“AUTO-COMFORT”系统。
2、二氧化碳浓度传感器反馈当前环境二氧化碳浓度数据超出设定的标准值范围。
3、开启排风扇设定为高功率运行，系统发出空气质量告警信号。
4、温度传感器和湿度传感器反馈当前环境温度数据高于标准值的上限值，当前环境湿度数据低于标准值的下限值。开启空调设定温度参数为26℃，开启湿度调节器设定湿度参数为40％。保持空调和湿度调节器运行状态直至温度传感器和湿度传感器反馈环境温湿度数据到达上述设定值。
5、根据用户设定的体感温度舒适值，系统计算得到舒适温度值为21.5℃，温度传感器反馈当前环境温度数据高于上述值。空调设定温度参数为21.5℃。保持空调运行状态直至温度传感器传感器反馈环境温湿度数据到达上述设定值。
6、用户关闭“AUTO-COMFORT”系统。
用户选择关闭所有运行设备。所有设备关闭。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种室内环境舒适度自动调控系统，其特征在于：包括控制器、分体式空调、排风扇、湿度调节器、温度传感器、湿度传感器和二氧化碳浓度传感器，所述的分体式空调、排风扇、湿度调节器、温度传感器、湿度传感器和二氧化碳浓度传感器分别与控制器组网连接。
2.根据权利要求1所述的一种室内环境舒适度自动调控系统，其特征在于：组网方式为有线连接、无线连接、或者工业总线网络连接。
3.根据权利要求1所述的一种室内环境舒适度自动调控系统，其特征在于：所述控制器为PLC控制器。
4.一种室内环境舒适度自动调控系统，其特征在于：其步骤为：
步骤1：用户决定是否开启环境舒适度自动调控系统，若为是则进入步骤2，若为否则进入步骤9；
步骤2：检测二氧化碳浓度传感器反馈的环境二氧化碳浓度数据是否处于设定的标准值范围，若为是则关闭排风扇，同时进入步骤4，若为否则进入步骤3；
步骤3：排风扇控制，同时进入步骤4；
步骤4：检测温度传感器和湿度传感器反馈的环境温、湿度数据是否处于设定的标准值范围，若为是则进入步骤5，若为否则进入步骤4-1和步骤4-2，且于运行时间长度T1后重新进入步骤4；
步骤4-1：开启空调并设定温度参数，其中，若环境温度小于设定的温度标准值下限则设定温度参数为温度标准值的下限值，若环境温度大于设定的温度标准值上限则设定温度参数为温度标准值的上限值；
步骤4-2：开启湿度调节器并设定湿度参数，其中，若环境湿度小于设定的湿度标准值下限则设定湿度参数为湿度标准值的下限值，若环境湿度大于设定的湿度标准值上限则设定湿度参数为湿度标准值的上限值；
步骤5：检测温度传感器反馈的环境温度数据是否达到舒适度设定值，其中，舒适度设定范围值的配置方式是：用户设定体感温度舒适值，系统内置计算程序以“体感温度的通用公式”为依据计算得到相应的环境温度值作为舒适度设定范围值。若为是则进入步骤6，若为否则进入步骤5-1，且于运行时间长度T2后重新进入步骤5；
步骤5-1：开启空调并设定温度参数，其中，若环境温度小于设定的舒适度设定范围值下限则设定温度参数为舒适度设定范围值的下限值，若环境温度大于设定的舒适度设定范围值上限则设定温度参数为舒适度设定范围值的上限值；
步骤6：系统控制器检测用户是否决定关闭环境舒适度自动调控系统。若为是则进入步骤7，若为否则维持设备现有运行状态，且进入步骤6-1；
步骤6-1：所有设备转入低功率节能运行状态，且于运行时间长度T后进入步骤2；
步骤7：系统控制器检测用户是否决定停止所有系统设备运行，若为是则进入步骤8，若为否则进入步骤9；
步骤8：关闭所有系统设备运行；
步骤9：用户手动对空调、排风扇和湿度调节器的启停及运行参数进行控制调节。
5.根据权利要求4所述的一种室内环境舒适度自动调控系统的调控方法，其特征在于：根据步骤2，二氧化碳浓度的标准值范围<700ppm。
6.根据权利要求4所述的一种室内环境舒适度自动调控系统的调控方法，其特征在于：根据步骤3，排风扇控制的方式是：
若环境二氧化碳浓度数据值大于等于1000ppm，开启排风扇设定为高功率运行，同时发出空气质量告警信号；
若环境二氧化碳浓度数据值大于等于800ppm且小于1000ppm，开启排风扇设定为中功率运行；
若环境二氧化碳浓度数据值大于等于700ppm且小于800ppm，开启排风扇设定为低功率运行。
7.根据权利要求4所述的一种室内环境舒适度自动调控系统的调控方法，其特征在于：根据步骤4，环境温、湿度的标准值范围：20℃<环境温度<26℃，40％<环境相对湿度<60％。
8.根据权利要求4所述的一种室内环境舒适度自动调控系统的调控方法，其特征在于：根据步骤4-1，温度上限值为26℃，温度下限值为20℃。
9.根据权利要求4所述的一种室内环境舒适度自动调控系统的调控方法，其特征在于：根据步骤4-2，湿度上限值为60％，湿度下限值为40％。
10.根据权利要求4所述的一种室内环境舒适度自动调控系统的调控方法，其特征在于：根据步骤5，用户体感温度舒适值设定值范围：22℃～24℃。
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