CN112665104A - 一种智能建筑外遮阳卷帘系统的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能建筑外遮阳卷帘系统的控制方法，夏季空调运行时根据用户操作后的外遮阳卷帘的位置、室内外空气温度、室外的太阳光辐射强度和预设空调快速运行计算公式来估算空调在快速运行时间段内快速调节室内温度所需的制冷量或平均制冷功率，控制空调以所需的制冷量或平均制冷功率对应的运行参数在快速运行时间段快速运行，使室内空气温度快速处于目标调节温度附近且短时间内分布相对均匀，不会使用户短时间内感觉忽冷或忽热，解决了现有空调在用户操作外遮阳卷帘时反应滞后而影响用户舒适性体验的问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑外遮阳领域，具体地说是一种智能建筑外遮阳卷帘系统的控制方法。
背景技术
外遮阳卷帘是一种将活动卷帘安装在玻璃窗室外侧的产品，具有调光、节能、遮阳、美观等优点，夏季可有效降低空调的制冷能耗，冬季又不增加空调采暖能耗，目前越来越多的建筑工程中采用外遮阳卷帘。
但是，现有的外遮阳卷帘智能化程度不够，尤其是外遮阳卷帘与空调往往独立控制，空调运行时没有考虑外遮阳卷帘状态改变引起的突然变化，不能给用户带来更舒适的体验，例如，夏季空调运行时，用户如果部分收起外遮阳卷帘，就会使进入室内的太阳光热量突然大幅度增加从而导致短时间内室内不同区域温度相差较大，此时空调还根据目标调节温度对空调附近的室内空气温度进行调节，由于空调距离外窗较远，短时间内检测的空调附近的室内空气温度与真实的室内平均空气温度偏差较大，这会造成空调不能快速使室内空气温度处于目标调节温度附近，从而使用户感觉忽然较热，影响用户的舒适性体验。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种智能建筑外遮阳卷帘系统的控制方法，目的在于克服现有空调在用户操作外遮阳卷帘时反应滞后而影响用户舒适性体验的缺陷。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种智能建筑外遮阳卷帘系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、实时检测底轨至窗台的距离、外墙外表面的太阳光辐射强度、空调附近的室内空气温度、外墙外表面的温度和外墙内表面的温度；
步骤2、获取空调的目标调节温度，获取当前时刻的底轨至窗台的距离和前一时刻的底轨至窗台的距离，并计算当前时刻的底轨至窗台的距离与前一时刻的底轨至窗台的距离的差值；
步骤3、判断所述差值的绝对值是否大于预设差值，如果所述差值的绝对值小于或等于预设差值，则控制空调根据目标调节温度对室内空气温度进行调节；
步骤4、如果所述差值的绝对值大于预设差值，则实时判断所述差值的绝对值是否小于或等于预设差值，当所述差值的绝对值小于或等于预设差值时将所述差值的绝对值刚小于或等于预设差值的时间点记为初始时间点，将距离初始时间点预设时长且位于初始时间点之后的时间点记为结束时间点，将初始时间点与结束时间点之间的时间段设为快速运行时间段；
步骤5、获取初始时间点的底轨至窗台的距离、初始时间点的空调附近的室内空气温度、初始时间点的外墙外表面的太阳光辐射强度、初始时间点的外墙外表面的温度和初始时间点的外墙内表面的温度；
步骤6、根据初始时间点的底轨至窗台的距离和预设玻璃窗尺寸计算初始时间点的玻璃窗遮阳面积和初始时间点的玻璃窗未遮阳面积；
步骤7、根据初始时间点的玻璃窗遮阳面积、初始时间点的玻璃窗未遮阳面积、预设玻璃窗遮阳系数、预设卷帘遮阳系数、初始时间点的外墙外表面的太阳光辐射强度、初始时间点的外墙外表面的温度、初始时间点的外墙内表面的温度和预设空调快速运行计算公式来估算空调在快速运行时间段内的平均制冷功率或制冷量；
步骤8、根据预设的平均制冷功率或制冷量与空调运行参数的对应关系确定所述空调在快速运行时间段内的平均制冷功率或制冷量所对应的空调运行参数；
步骤9、控制空调在快速运行时间段内以所述空调在快速运行时间段内的平均制冷功率或制冷量所对应的空调运行参数运行。
进一步地，所述控制方法还包括以下步骤：
步骤10、空调在快速运行时间段运行后，控制空调根据目标调节温度对室内空气温度进行调节。
进一步地，所述预设空调快速运行计算公式为：
P= （0.87×I×B1×SC2×SC1+0.87×I×B2×SC1）+[K×(T2-T1)×M）]+ [- cm(T4- T3)/t]；
P-空调在快速运行时间段内的平均制冷功率，B1-初始时间点的玻璃窗遮阳面积,B2-初始时间点的玻璃窗未遮阳面积 , SC1-预设玻璃窗遮阳系数, SC2-预设卷帘遮阳系数, I-初始时间点的外墙外表面的太阳光辐射强度，K-玻璃窗传热系数，T2-初始时间点的外墙外表面的温度, T1-初始时间点的外墙内表面的温度，M-预设玻璃窗面积，c-空气的比热容，m-预设的空调所在房间室内空气的质量， T3-初始时间点的空调附近的室内空气温度，T4-空调的目标调节温度，t-预设时长。
本发明的有益效果是：夏季空调运行时根据用户操作后的外遮阳卷帘的位置、室内外空气温度、室外的太阳光辐射强度和预设空调快速运行计算公式来估算空调在快速运行时间段内快速调节室内温度所需的制冷量或平均制冷功率，控制空调以所需的制冷量或平均制冷功率对应的运行参数在快速运行时间段快速运行，使室内空气温度快速处于目标调节温度附近且短时间内分布相对均匀，不会使用户短时间内感觉忽冷或忽热，解决了现有空调在用户操作外遮阳卷帘时反应滞后而影响用户舒适性体验的问题。
附图说明
图1为智能建筑外遮阳卷帘系统的结构示意图。
图2为控制装置与各部件之间的硬件连接示意图。
图3为判断用户是否操作外遮阳卷帘的流程图。
附图标记说明：1-外墙，2-太阳能总辐射表，3-外遮阳卷帘，4-卷帘，5-玻璃窗，6-底轨，7-距离传感器，8 -室内温度传感器，9-窗台，10-室外温度传感器。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细阐述。
参见图1和图2，本实施例提供了一种智能建筑外遮阳卷帘系统，包括设置在玻璃窗室外侧的外遮阳卷帘3、安装在外墙外表面的太阳能总辐射表2、距离传感器7、安装在外墙外表面的的室外温度传感器10、安装在外墙内表面的的室内温度传感器8、空调和控制装置，外遮阳卷帘包括卷帘4、可转动的卷管、底轨6、两个位于卷帘两侧的导轨和用于带动卷管转动的驱动装置，卷帘为卷帘布或金属卷帘，驱动装置为拉珠装置、弹簧装置或电机，距离传感器安装在底轨的下部，用于检测底轨至窗台的距离，空调内设有用于检测空调附近的空气温度的温度传感器，用户通过遥控器或空调控制面板设置目标调节温度，控制装置分别与距离传感器、空调、太阳能总辐射表、距离传感器、室外温度传感器、室内温度传感器、空调电连接。
参见图3，本实施例还提供了一种智能建筑外遮阳卷帘系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、实时检测底轨至窗台的距离、外墙外表面的太阳光辐射强度、空调附近的室内空气温度、外墙外表面的温度和外墙内表面的温度。
具体地，底轨至窗台的距离通过距离传感器检测得出，外墙外表面的太阳光辐射强度通过太阳能总辐射表检测得出，空调附近的室内空气温度通过空调内的温度传感器检测得出，外墙外表面的温度通过室外温度传感器检测得出，外墙内表面的温度通过室内温度传感器检测得出，距离传感器、太阳能总辐射表、空调内的温度传感器、室外温度传感器和室内温度传感器实时将检测的数据发送至控制装置，控制装置存储上述数据与相应的时间点。
步骤2、获取空调的目标调节温度，获取当前时刻的底轨至窗台的距离和前一时刻的底轨至窗台的距离，并计算当前时刻的底轨至窗台的距离与前一时刻的底轨至窗台的距离的差值。
具体地，用户通过控制面板或遥控器设置目标调节温度后，控制装置获取空调的目标调节温度，控制装置通过当前时刻的底轨至窗台的距离和前一时刻的底轨至窗台的距离的差值来判断底轨位置是否上下移动。
步骤3、判断所述差值的绝对值是否大于预设差值，如果所述差值的绝对值小于或等于预设差值，说明用户没有操作卷帘和底轨没有上下移动，控制空调根据目标调节温度对室内空气温度进行调节，即空调按照原有工作模式运行。
步骤4、如果所述差值的绝对值大于预设差值，说明用户在操作卷帘，此时实时判断所述差值的绝对值是否小于或等于预设差值，如果所述差值的绝对值大于预设差值，说明用户还在操作卷帘和底轨还在移动，如果所述差值的绝对值小于或等于预设差值，说明用户已停止操作外遮阳卷帘和底轨已停止不动，当所述差值的绝对值小于或等于预设差值时将所述差值的绝对值刚小于或等于预设差值的时间点记为初始时间点，将距离初始时间点预设时长且位于初始时间点之后的时间点记为结束时间点，将初始时间点与结束时间点之间的时间段设为快速运行时间段，预设差值为0～0.5mm，预设时长为5～10min。
具体地，当用户开始操作外遮阳卷帘后，底轨会随着卷帘上下移动，底轨至窗台的距离也会相应变化，该阶段当前时刻的底轨至窗台的距离和前一时刻的底轨至窗台的距离的差值的绝对值大于预设差值，在该阶段通过比较该差值的绝对值与预设差值的大小来判断用户何时停止操作外遮阳卷帘，当用户停止操作外遮阳卷帘后，底轨会停止不动，底轨至窗台的距离不会变化，该阶段当前时刻的底轨至窗台的距离和前一时刻的底轨至窗台的距离的差值的绝对值会小于或等于预设差值。
例如，预设差值为0mm，预设时长为10min，假设用户在11:00:00时以5mm/s的速度操作卷帘展开和在11:00:05时停止操作卷帘使底轨停止不动，此时初始时间点为11:00:05，结束时间点为11:10:05，快速运行时间段为11:00:05～11:10:05之间的时间段，在11:00:00～11:00:05时间段内，每个当前时刻的底轨至窗台的距离与前一时刻的底轨至窗台的距离的差值的绝对值大于0，而在11:00:06以后的时间段，由于底轨已停止不动，每个当前时刻的底轨至窗台的距离与前一时刻的底轨至窗台的距离的差值的绝对值等于0。
步骤5、获取初始时间点的底轨至窗台的距离、初始时间点的空调附近的室内空气温度、初始时间点的外墙外表面的太阳光辐射强度、初始时间点的外墙外表面的温度和初始时间点的外墙内表面的温度。
具体地，由于快速运行时间段的时间长度较小，且室外太阳光的辐射强度和室内外环境温度在短时间内不会发生明显变化，为了简便计算，本实施例中认为快速运行时间段各个时刻的相关环境参数和太阳光的辐射强度均相同，并采用初始时间点的空调附近的室内空气温度、初始时间点的外墙外表面的太阳光辐射强度、初始时间点的外墙外表面的温度和初始时间点的外墙内表面的温度来替代快速运行时间段各个时刻的相关环境参数。
步骤6、根据初始时间点的底轨至窗台的距离和预设玻璃窗尺寸计算初始时间点的玻璃窗遮阳面积和初始时间点的玻璃窗未遮阳面积。
具体地，预设玻璃窗尺寸包括玻璃窗宽度K和玻璃窗高度G，H为初始时间点的底轨至窗台的距离，初始时间点的玻璃窗未遮阳面积= H*K, 初始时间点的玻璃窗遮阳面积=(G-H)*K。
步骤7、根据初始时间点的玻璃窗遮阳面积、初始时间点的玻璃窗未遮阳面积、预设玻璃窗遮阳系数、预设卷帘遮阳系数、初始时间点的外墙外表面的太阳光辐射强度、初始时间点的外墙外表面的温度、初始时间点的外墙内表面的温度和预设空调快速运行计算公式来估算空调在快速运行时间段内的平均制冷功率或制冷量，所述预设空调快速运行计算公式为：
P=（0.87×I×B1×SC2×SC1+0.87×I×B2×SC1）+[K×(T2-T1)×M）]+ [- cm(T4- T3)/t]；
Q= P×t；
P-空调在快速运行时间段内的平均制冷功率，Q-空调在快速运行时间段内的制冷量，B1-初始时间点的玻璃窗遮阳面积, B2-初始时间点的玻璃窗未遮阳面积 , SC1-预设玻璃窗遮阳系数, SC2-预设卷帘遮阳系数, I-初始时间点的外墙外表面的太阳光辐射强度，K-玻璃窗传热系数，T2-初始时间点的外墙外表面的温度, T1-初始时间点的外墙内表面的温度，M-预设玻璃窗面积，c-空气的比热容，m-预设的空调所在房间室内空气的质量，T3-初始时间点的空调附近的室内空气温度，T4-空调的目标调节温度，t-预设时长。
具体地，由于空调所在房间的热量变化主要由进入室内的太阳光热量、室内外温差传热和室内房间空气温度自身变化这三个因素引起的，本实施例中在用户操作外遮阳卷帘而使进入室内的热量短时间内发生较大变化时，根据用户操作后的外遮阳卷帘的位置、室内外空气温度、室外的太阳光辐射强度和预设空调快速运行计算公式来估算空调在快速运行时间段内快速调节室内温度所需的制冷量或平均制冷功率，控制空调以所需的制冷量或平均制冷功率对应的运行参数在快速运行时间段快速运行，使室内空气温度快速处于目标调节温度附近且短时间内分布相对均匀。
步骤8、根据预设的平均制冷功率或制冷量与空调运行参数的对应关系确定所述空调在快速运行时间段内的平均制冷功率或制冷量所对应的空调运行参数。
步骤9、控制空调在快速运行时间段内以所述空调在快速运行时间段内的平均制冷功率或制冷量所对应的空调运行参数运行，该时间段空调快速调整运行使室内平均空气温度快速处于目标调节温度附近。
具体地，空调运行参数包括空调风机的风量和/或冷冻水的流量，预设的平均制冷功率与空调运行参数的对应关系可通过大量的试验得出，即通过在空调上安装冷量表采集空调制冷功率，并通过调节不同空调运行参数和获取相应的空调制冷功率来建立预设的平均制冷功率与空调运行参数的对应关系，也可采用现有技术中已有的空调制冷功率与空调运行参数的对应关系。
对于预设的制冷量与空调运行参数的对应关系，即可通过大量的试验得出，也可通过在空调上安装冷量表实时采集空调各个时刻的制冷功率，在初始时间点至当前时间点之间的时间段内按照预设采样间隔采集各个采样时刻空调的制冷功率，并将各个采样时刻空调的制冷功率乘以预设采样间隔，累加后得出当前空调制冷量，并判断当前空调制冷量是否大于或等于计算的空调在快速运行时间段内的制冷量，如果是，则控制空调风机或空调在当前时间点至结束时间点之间的时间段关闭，例如，快速运行时间段为11:00:05～11:10:05，假设当前时间点处于11:08:05时当前空调制冷量刚大于或等于计算的空调在快速运行时间段内的制冷量Q,则此时控制空调的风机关闭或空调停止运行，以实现空调在快速运行时间段内运行后实际的制冷量为恒定值。
步骤10、空调在快速运行时间段运行后，控制空调根据目标调节温度对室内空气温度进行调节，即空调按照原有工作模式运行。
本发明的保护范围并不局限于上述描述，任何在本发明的启示下的其它形式产品，不论在形状或结构上作任何改变，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种智能建筑外遮阳卷帘系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、实时检测底轨至窗台的距离、外墙外表面的太阳光辐射强度、空调附近的室内空气温度、外墙外表面的温度和外墙内表面的温度；
步骤2、获取空调的目标调节温度，获取当前时刻的底轨至窗台的距离和前一时刻的底轨至窗台的距离，并计算当前时刻的底轨至窗台的距离与前一时刻的底轨至窗台的距离的差值；
步骤3、判断所述差值的绝对值是否大于预设差值，如果所述差值的绝对值小于或等于预设差值，则控制空调根据目标调节温度对室内空气温度进行调节；
步骤4、如果所述差值的绝对值大于预设差值，则实时判断所述差值的绝对值是否小于或等于预设差值，当所述差值的绝对值小于或等于预设差值时将所述差值的绝对值刚小于或等于预设差值的时间点记为初始时间点，将距离初始时间点预设时长且位于初始时间点之后的时间点记为结束时间点，将初始时间点与结束时间点之间的时间段设为快速运行时间段；
步骤5、获取初始时间点的底轨至窗台的距离、初始时间点的空调附近的室内空气温度、初始时间点的外墙外表面的太阳光辐射强度、初始时间点的外墙外表面的温度和初始时间点的外墙内表面的温度；
步骤6、根据初始时间点的底轨至窗台的距离和预设玻璃窗尺寸计算初始时间点的玻璃窗遮阳面积和初始时间点的玻璃窗未遮阳面积；
步骤7、根据初始时间点的玻璃窗遮阳面积、初始时间点的玻璃窗未遮阳面积、预设玻璃窗遮阳系数、预设卷帘遮阳系数、初始时间点的外墙外表面的太阳光辐射强度、初始时间点的外墙外表面的温度、初始时间点的外墙内表面的温度和预设空调快速运行计算公式来估算空调在快速运行时间段内的平均制冷功率或制冷量；
步骤8、根据预设的平均制冷功率或制冷量与空调运行参数的对应关系确定所述空调在快速运行时间段内的平均制冷功率或制冷量所对应的空调运行参数；
步骤9、控制空调在快速运行时间段内以所述空调在快速运行时间段内的平均制冷功率或制冷量所对应的空调运行参数运行。
2.根据权利要求1所述的智能建筑外遮阳卷帘系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：
步骤10、空调在快速运行时间段运行后，控制空调根据目标调节温度对室内空气温度进行调节。
3.根据权利要求1或2所述的智能建筑外遮阳卷帘系统的控制方法，其特征在于，所述预设空调快速运行计算公式为：
P= （0.87×I×B1×SC2×SC1+0.87×I×B2×SC1）+[K×(T2-T1)×M）]+ [- cm(T4-T3)/t]；
P-空调在快速运行时间段内的平均制冷功率，B1-初始时间点的玻璃窗遮阳面积, B2-初始时间点的玻璃窗未遮阳面积 , SC1-预设玻璃窗遮阳系数, SC2-预设卷帘遮阳系数,I-初始时间点的外墙外表面的太阳光辐射强度，K-玻璃窗传热系数，T2-初始时间点的外墙外表面的温度, T1-初始时间点的外墙内表面的温度，M-预设玻璃窗面积，c-空气的比热容，m-预设的空调所在房间室内空气的质量， T3-初始时间点的空调附近的室内空气温度，T4-空调的目标调节温度，t-预设时长。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20210416 |