CN112728714B - 一种智能空调系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种智能空调系统的控制方法，在用户操作外遮阳百叶系统而使进入室内的热量短时间内发生较大变化时控制空调在短时间内快速调整，根据百叶帘操作前后的百叶倾角、百叶帘展开位置、室外的太阳光辐射强度和预设室内热量变化公式来估算室内房间在快速调整时间段内变化的太阳光热量，并控制空调根据所述变化的太阳光热量对应的目标调节温度对室内空气温度进行调节，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较为均匀，解决了现有空调在用户操作外遮阳百叶系统时反应滞后的问题，使用户不会感觉忽冷或忽热，大大提高了用户的舒适性体验。

Description

一种智能空调系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及空调控制领域，具体地说是一种智能空调系统及其控制方法。
背景技术
目前，现有建筑中空调与外遮阳百叶系统往往独立控制，空调工作时通常只根据用户设置的目标调节温度对室内空气温度进行调节，不会考虑用户突然操作外遮阳百叶系统时对室内环境的影响。
夏季时，当室内空调制冷运行时，如果用户操作百叶帘升降或控制百叶角度转动，就会使进入室内的太阳光热量发生较大变化，从而导致短时间内室内不同区域温度相差较大，尤其是空间较大的房间，而空调由于距离外窗较远，短时间内空调检测的室内空气温度与真实的室内平均空气温度偏差较大，这就会造成空调不能快速使室内空气温度处于预设目标调节温度附近，从而使用户在一段时间内感觉忽冷或忽热，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，提供一种智能空调系统的控制方法，目的在于克服现有空调在用户操作外遮阳百叶系统时不能快速调节室内空气温度从而使用户在短时间内感觉忽冷或忽热的缺陷。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种智能空调系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
S1、实时获取百叶倾角、百叶帘展开位置、预设的目标调节温度、室内空气温度、外墙室外侧的太阳光辐射强度和电机的工作状态；
S2、判断电机是否启动， 如果电机不启动，则控制空调根据预设的目标调节温度对室内空气温度进行调节；
S3、如果电机启动，则实时判断电机是否停止，当电机停止时将电机刚停止时的时间点记为第一时间点，将电机刚启动时的时间点记为原始时间点，将距离第一时间点预设时间且位于第一时间点之后的时间点记为第二时间点，将第一时间点与第二时间点之间的时间段设为快速调整时间段；
S4、获取第一时间点的百叶倾角、百叶帘展开位置和外墙室外侧的太阳光辐射强度；
S5、根据预设的百叶倾角与百叶帘遮阳系数的对应关系确定所述第一时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数；
S6、根据第一时间点的百叶帘展开位置和预设玻璃窗尺寸计算第一时间点的玻璃窗遮阳面积和第一时间点的玻璃窗未遮阳面积；
S7、获取原始时间点的百叶倾角、百叶帘展开位置和外墙室外侧的太阳光辐射强度；
S8、根据预设的百叶倾角与百叶帘遮阳系数的对应关系确定所述原始时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数；
S9、根据原始时间点的百叶帘展开位置和预设玻璃窗尺寸计算原始时间点的玻璃窗遮阳面积和原始时间点的玻璃窗未遮阳面积；
S10、根据第一时间点的玻璃窗遮阳面积、第一时间点的玻璃窗未遮阳面积、预设玻璃窗遮阳系数、原始时间点的玻璃窗遮阳面积、原始时间点的玻璃窗未遮阳面积、第一时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数、第一时间点的外墙室外侧的太阳光辐射强度、原始时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数、原始时间点的外墙室外侧的太阳光辐射强度和预设室内热量变化公式来估算室内房间在快速调整时间段内变化的太阳光热量；
S11、根据预设的变化的太阳光热量与目标调节温度差值的对应关系确定所述室内房间在快速调整时间段内变化的太阳光热量所对应的目标调节温度差值；
S12、根据预设的目标调节温度和目标调节温度差值变更所述空调的目标调节温度，并控制空调在快速调整时间段内根据所述变更的目标调节温度对室内空气温度进行调节。
进一步地，所述控制方法还包括以下步骤：
S13、空调在快速调整时间段内根据所述变更的目标调节温度对室内空气温度进行调节后，控制空调根据预设的目标调节温度对室内空气温度进行调节。
进一步地，所述预设室内热量变化公式为：
Q= [（0.87×W1×F1×SC2×SC1+ 0.87×W2×F1×SC1）-（0.87×W3×F2×SC3×SC1+ 0.87×W4×F2×SC1）] ×t；
Q-室内房间在快速调整时间段内变化的太阳光热量，单位为J, t-预设时间，W1-第一时间点的玻璃窗遮阳面积, W2-第一时间点的玻璃窗未遮阳面积 , SC1-预设玻璃窗遮阳系数, SC2-第一时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数, F1-第一时间点的外墙室外侧的太阳光辐射强度，W3-原始时间点的玻璃窗遮阳面积, W4-原始时间点的玻璃窗未遮阳面积, SC3-原始时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数, F2-原始时间点的外墙室外侧的太阳光辐射强度。
本发明的有益效果是：在用户操作外遮阳百叶系统而使进入室内的热量短时间内发生较大变化时控制空调在短时间内快速调整，根据百叶帘操作前后的百叶倾角、百叶帘展开位置、室外的太阳光辐射强度和预设室内热量变化公式来估算室内房间在快速调整时间段内变化的太阳光热量，并控制空调根据所述变化的太阳光热量对应的目标调节温度对室内空气温度进行快速调节，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较为均匀，解决了现有空调在用户操作外遮阳百叶系统时反应滞后的问题，使用户不会感觉忽冷或忽热，大大提高了用户的舒适性体验和空调的智能化程度。
附图说明
图1为智能空调系统的结构示意图。
图2为百叶倾角检测装置的布置示意图。
图3为百叶帘展开位置检测装置的布置示意图。
图4为智能控制器与各部件之间的硬件连接示意图。
附图标记说明：1-外墙，2-太阳能总辐射表，3-电机，4-电动百叶帘，5-玻璃窗，6-顶槽，7-第一距离传感器，8-外垂直转向套绳，9-水平转向套绳，10-第二距离传感器，11-百叶，12-内垂直转向套绳，13-底槽，14-第三距离传感器，15-窗台。
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。
如图1至图3所示，本实施例提供了一种智能空调系统，包括设置在玻璃窗外侧的电动百叶帘4、检测系统、空调和智能控制器，电动百叶帘包括顶槽6、安装在顶槽内的电机3、传动轴、多片百叶11、用于提升百叶的提拉绳、底槽13、导轨、用于定位和旋转百叶的梯绳和用于控制梯绳和提拉绳动作的卷绳器，梯绳包括外垂直转向套绳8、内垂直转向套绳12和多根水平转向套绳9，电机与传动轴连接，工作时通过传动轴带动卷绳器转动，用户通过遥控器或电动按钮控制电机的工作，空调内设有温度传感器用于检测空调附近的室内空气温度，空调的控制面板用于用户设置预设的目标调节温度，需要说明的是，由于外遮阳百叶系统一般在夏季使用，本实施例中空调的工作模式为制冷模式。
检测系统包括安装在外墙室外侧的太阳能总辐射表2、百叶倾角检测装置、百叶帘展开位置检测装置和电机检测装置，太阳能总辐射表用于实时检测电动百叶帘或外墙室外侧的太阳光辐射强度，百叶倾角检测装置用于实时检测百叶倾角，百叶帘展开位置检测装置用于实时检测百叶帘展开位置，百叶帘展开位置检测装置可采用通过在底槽下端安装第三距离传感器14来实时检测底槽与窗台15的距离，并根据预设玻璃窗高度和底槽与窗台的距离得出百叶帘展开幅度，电机检测装置用于实时检测电机的工作状态，其中，电机的工作状态包括启动和停止，电机检测装置可采用现有技术的多种检测装置，如用于检测电机电流大小的检测电路，检测时电流大小为零说明电机停止，电机大小不为零说明电机启动，又如可通过在电机上设置霍尔传感器来检测电机是否旋转，电机旋转说明电机工作，不旋转说明电机停止。
由于现有的百叶倾角检测装置成本较高，为了进一步降低智能空调系统的应用成本，百叶倾角检测装置包括安装在最上端的水平转向套绳与外垂直转向套绳连接处的第一距离传感器7、安装在最上端的水平转向套绳与内垂直转向套绳连接处的第二距离传感器10和计算模块，第一距离传感器用于检测百叶的左端部与顶槽之间的距离，第二距离传感器用于检测百叶的右端部与顶槽之间的距离，计算模块用于根据百叶的左端部与顶槽之间的距离、百叶的左端部与顶槽之间的距离和预设的百叶的左端部与右端部之间的直线距离来计算百叶倾角。
如图4所示，智能控制器分别与太阳能总辐射表、百叶倾角检测装置、百叶帘展开位置检测装置、电机检测装置、空调电连接，智能控制器用于获取百叶倾角、百叶帘展开位置、预设的目标调节温度、空调附近的室内空气温度、外墙室外侧的太阳光辐射强度和电机的工作状态，并根据上述信息来控制空调的运行。
在上述智能空调系统的结构基础上，本实施例还提供了一种智能空调系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
S1、实时获取百叶倾角、百叶帘展开位置、预设的目标调节温度、室内空气温度、外墙室外侧的太阳光辐射强度和电机的工作状态，电机的工作状态包括启动和停止。
S2、判断电机是否启动，如果电机不启动，则控制空调根据预设的目标调节温度对室内空气温度进行调节，电机启动说明百叶倾角或百叶帘展开位置改变，电机不启动说明百叶倾角和百叶帘均没有改变，进入室内的太阳光热量没有短时间内发生较大办好，此时空调采用现有技术运行，即根据目标调节温度对室内空气温度进行调节。
S3、如果电机启动，则实时判断电机是否停止，当电机停止时将电机刚停止时的时间点记为第一时间点，将电机刚启动时的时间点记为原始时间点，将距离第一时间点预设时间且位于第一时间点之后的时间点记为第二时间点，将第一时间点与第二时间点之间的时间段设为快速调整时间段，预设时间最好为4min～12min。
具体地，用于操作百叶帘一般需要几秒，假设用户在9:10:05操作百叶帘，在9:10:10操作结束，预设时间为5min，则第一时间点为9:10:10，原始时间点为9:10:05，第二时间点为9:14:09，快速调整时间段为9:10:10～9:14:09。
S4、获取第一时间点的百叶倾角、百叶帘展开位置和外墙室外侧的太阳光辐射强度。
S5、根据预设的百叶倾角与百叶帘遮阳系数的对应关系确定所述第一时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数。
具体地，预设的百叶倾角与百叶帘遮阳系数的对应关系可采用理论计算、检测设备实测或软件模拟得出，其中，采用理论计算或软件模拟时，应先实测百叶的相关尺寸参数和光学性能参数。
S6、根据第一时间点的百叶帘展开位置和预设玻璃窗尺寸计算第一时间点的玻璃窗遮阳面积和第一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A和外玻璃窗高度B， H1为第一时间点的底槽下部至窗台的距离H1，玻璃窗未遮阳面积= H1*A, 玻璃窗遮阳面=(B-H1)*A。
S7、获取原始时间点的百叶倾角、百叶帘展开位置和外墙室外侧的太阳光辐射强度。
S8、根据预设的百叶倾角与百叶帘遮阳系数的对应关系确定所述原始时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数。
S9、根据原始时间点的百叶帘展开位置和预设玻璃窗尺寸计算原始时间点的玻璃窗遮阳面积和原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A和外玻璃窗高度B， H1为原始时间点的底槽下部至窗台的距离H2，玻璃窗未遮阳面积= H2*A, 玻璃窗遮阳面=(B-H2)*A。
S10、根据第一时间点的玻璃窗遮阳面积、第一时间点的玻璃窗未遮阳面积、预设玻璃窗遮阳系数、原始时间点的玻璃窗遮阳面积、原始时间点的玻璃窗未遮阳面积、第一时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数、第一时间点的外墙室外侧的太阳光辐射强度、原始时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数、原始时间点的外墙室外侧的太阳光辐射强度和预设室内热量变化公式来估算室内房间在快速调整时间段内变化的太阳光热量，所述预设室内热量变化公式为：
Q= [（0.87×W1×F1×SC2×SC1+ 0.87×W2×F1×SC1）-（0.87×W3×F2×SC3×SC1+ 0.87×W4×F2×SC1）] ×t；
Q-室内房间在快速调整时间段内变化的太阳光热量，单位为J, t-预设时间，W1-第一时间点的玻璃窗遮阳面积, W2-第一时间点的玻璃窗未遮阳面积 , SC1-预设玻璃窗遮阳系数, SC2-第一时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数, F1-第一时间点的外墙室外侧的太阳光辐射强度，W3-原始时间点的玻璃窗遮阳面积, W4-原始时间点的玻璃窗未遮阳面积, SC3-原始时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数, F2-原始时间点的外墙室外侧的太阳光辐射强度。
具体地，由于室内房间热量变化在短时间内主要受室外的太阳光辐射强度和外遮阳百叶系统影响，而太阳光的辐射强度一般情况下在短时间内又不会发生明显变化，本实施例中在用户操作室外电动百叶帘而使进入室内的热量短时间内发生较大变化时，创造性地控制空调在短时间内快速调整，根据百叶帘操作前后的百叶倾角、百叶帘展开位置、室外的太阳光辐射强度和预设室内热量变化公式来估算室内房间在快速调整时间段内变化的太阳光热量，并控制空调根据所述变化的太阳光热量对应的目标调节温度对室内空气温度进行快速调节，从而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较为均匀。
S11、根据预设的变化的太阳光热量与目标调节温度差值的对应关系确定所述室内房间在快速调整时间段内变化的太阳光热量所对应的目标调节温度差值。
具体地，预设的变化的太阳光热量与目标调节温度差值的对应关系可通过大量的试验分析得出，不同的变化的太阳光热量对应不同的目标调节温度差值，其中，变化的太阳光热量为正时，目标调节温度差值对应为正值，变化的太阳光热量为负时，目标调节温度差值对应为负值，例如,变化的太阳光热量≥200J时，目标调节温度差值为3°C, 100J≤变化的太阳光热量＜200J时，目标调节温度差值为2°C, 0J≤变化的太阳光热量＜100J时，目标调节温度差值为1°C, -100J≤变化的太阳光热量＜0J时，目标调节温度差值为-1°C，-200J≤变化的太阳光热量＜-100J时，目标调节温度差值为-2°C，变化的太阳光热量≤-200J，目标调节温度差值为-3°C。
预设的变化的太阳光热量与目标调节温度差值的对应关系还可通过理论计算公式计算得出，该理论计算公式为：
△T= Q/(c*m) ；
△T -目标调节温度差值，c-空气的比热容，m-空调所在房间室内空气的质量，Q-室内房间在快速调整时间段内变化的太阳光热量。
S12、根据预设的目标调节温度和目标调节温度差值变更所述空调的目标调节温度，并控制空调在快速调整时间段内根据所述变更的目标调节温度对室内空气温度进行调节，该阶段空调快速调整运行以使室内空气温度快速处于目标调节温度附近且分布相对均匀。
具体地，目标调节温度差值主要用于变更空调的目标调节温度，变更后的目标调节温度为预设的目标调节温度与目标调节差值之差，当用户操作百叶帘后外窗综合遮阳系数变大时，变化的太阳光热量为正值，进入室内的热量短时间内明显变多，此时空调应加大制冷功率运行，即调低目标调节温度运行，当用户操作百叶帘后外窗综合遮阳系数变小时，变化的太阳光热量为负值，进入室内的热量短时间内明显变少，此时空调应减小制冷功率运行，即调高目标调节温度运行。
S13、空调在快速调整时间段内根据所述变更的目标调节温度对室内空气温度进行调节后，控制空调根据预设的目标调节温度对室内空气温度进行调节。
在本实施例中，当用户操作外遮阳百叶系统而使进入室内的热量短时间内发生较大变化时，控制空调根据变更的目标调节温度来对室内空气温度进行快速调节，使室内空气温度快速处于目标调节温度附近且分布相对均匀，从而使用户始终处于舒适的温度环境中，大大提高了用户的舒适性体验。
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)

1.一种智能空调系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
S1、实时获取百叶倾角、百叶帘展开位置、预设的目标调节温度、室内空气温度、外墙室外侧的太阳光辐射强度和电机的工作状态；
S2、判断电机是否启动，如果电机不启动，则控制空调根据预设的目标调节温度对室内空气温度进行调节；
S3、如果电机启动，则实时判断电机是否停止，当电机停止时将电机刚停止时的时间点记为第一时间点，将电机刚启动时的时间点记为原始时间点，将距离第一时间点预设时间且位于第一时间点之后的时间点记为第二时间点，将第一时间点与第二时间点之间的时间段设为快速调整时间段；
S4、获取第一时间点的百叶倾角、百叶帘展开位置和外墙室外侧的太阳光辐射强度；
S5、根据预设的百叶倾角与百叶帘遮阳系数的对应关系确定所述第一时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数；
S6、根据第一时间点的百叶帘展开位置和预设玻璃窗尺寸计算第一时间点的玻璃窗遮阳面积和第一时间点的玻璃窗未遮阳面积；
S7、获取原始时间点的百叶倾角、百叶帘展开位置和外墙室外侧的太阳光辐射强度；
S8、根据预设的百叶倾角与百叶帘遮阳系数的对应关系确定所述原始时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数；
S9、根据原始时间点的百叶帘展开位置和预设玻璃窗尺寸计算原始时间点的玻璃窗遮阳面积和原始时间点的玻璃窗未遮阳面积；
S10、根据第一时间点的玻璃窗遮阳面积、第一时间点的玻璃窗未遮阳面积、预设玻璃窗遮阳系数、原始时间点的玻璃窗遮阳面积、原始时间点的玻璃窗未遮阳面积、第一时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数、第一时间点的外墙室外侧的太阳光辐射强度、原始时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数、原始时间点的外墙室外侧的太阳光辐射强度和预设室内热量变化公式来估算室内房间在快速调整时间段内变化的太阳光热量；
S11、根据预设的变化的太阳光热量与目标调节温度差值的对应关系确定所述室内房间在快速调整时间段内变化的太阳光热量所对应的目标调节温度差值；
S12、根据预设的目标调节温度和目标调节温度差值变更所述空调的目标调节温度，并控制空调在快速调整时间段内根据所述变更的目标调节温度对室内空气温度进行调节。
2.根据权利要求1所述的智能空调系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：
S13、空调在快速调整时间段内根据所述变更的目标调节温度对室内空气温度进行调节后，控制空调根据预设的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所述的智能空调系统的控制方法，其特征在于，所述预设室内热量变化公式为：
Q= [（0.87×W1×F1×SC2×SC1+ 0.87×W2×F1×SC1）-（0.87×W3×F2×SC3×SC1+0.87×W4×F2×SC1）] ×t；
Q-室内房间在快速调整时间段内变化的太阳光热量， t-预设时间，W1-第一时间点的玻璃窗遮阳面积， W2-第一时间点的玻璃窗未遮阳面积， SC1-预设玻璃窗遮阳系数，SC2-第一时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数，F1-第一时间点的外墙室外侧的太阳光辐射强度，W3-原始时间点的玻璃窗遮阳面积， W4-原始时间点的玻璃窗未遮阳面积，SC3-原始时间点的百叶倾角对应的百叶帘遮阳系数，F2-原始时间点的外墙室外侧的太阳光辐射强度。
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