CN1167913C - 热舒适模糊控制空调器 - Google Patents
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Abstract
热舒适模糊控制空调器是通过传感器测量出室内环境参数，并把这些参数送入模糊控制装置内进行运算，从而得到室内环境热舒适模糊评判结果。如果评判结果为舒适，则控制装置不干预空调设备的运行；反之，控制装置根据热舒适情况下不同环境参数变化范围，通过程序运算对温度、湿度、风速、平均辐射温度四种环境参数进行比较和分析，判定需要调节的对象，并且通过改变制冷剂流量、调节风机转速等方法自动调节空调设备运行状态，使室内环境向热舒适方向转变。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种热舒适模糊控制空调器，特别是一种在室内热环境的综合模糊评判的基础上，通过调节相应的空气调节设备来调节和控制室内热环境的热舒适模糊控制空调器，属于建筑环境与设备工程以及空调与制冷工程技术领域。
背景技术
在室内环境中，人体要处于热舒适的状态，其机体必须处于自身稳定状态，这种自身稳定状态与外界环境参数有很大的联系。影响室内居住环境的主要环境参数是空气温度(干球温度)、空气湿度、空气流动速度和平均辐射温度等四种因素，这些环境参数可以通过空气调节系统来改变。目前的空气调节系统的运行控制简单，自动调节能力差。虽然人体有很强的自适应能力能够适应环境的变化，但是在一个室内舒适程度很高的环境里工作、学习能够大大提高效率，所以创造舒适的环境是空气调节系统的首要任务。解决这个问题的关键就是如何有效的控制空调系统的运行状态，维护室内舒适环境。
目前常用的空调器只是通过控制和改变室内的空气温度，来控制室内热环境以及环境舒适性，忽略了湿度、室内风速、平均辐射温度等其他三种环境因素的影响。然而，冬暖夏凉只是对室内环境舒适程度的简单反映，健康、舒适的室内环境是上述四种环境参数综合作用的结果。要使室内环境真正实现热舒适，就必须综合考虑各种能够影响室内环境的主要因素。
在已有的技术中，申请号为(97195440)，名称为(热舒适性控制器)的发明专利，从其工作的内容和性质来看，该控制器只是一种简单的控制设备，对于环境的热舒适而言，只考虑了干球温度和湿球温度的影响，并不能全面地反映室内的热舒适程度。另外还有申请号为(01132267)，名称为(热舒适仪)的发明专利，其虽然考虑了干球温度、风速、平均辐射温度、湿球温度的影响，能反映室内热舒适程度。但是它仅是一种测量仪器，自身不能创造热舒适环境，也不能实现对室内热舒适程度的控制。
发明内容
为克服已有技术的不足和缺陷，本发明设计一种智能型的热舒适模糊控制空调器。本发明包括模糊控制装置、压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器和风机。其中，压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器、风机组成常规的空调系统，其运行状态由模糊控制装置调节。模糊控制装置包括测量温度、风速、平均辐射温度和湿度的传感器及其相应的放大电路和A/D转换电路、多路开关、单片机、E2ROM、控制电子膨胀阀、压缩机和风机信号的D/A转换电路、中间继电器、压缩机变频器、风机变频器。其主要内容是通过对空调器进行模糊控制，创造一种舒适的室内环境，彻底改变了目前空调器仅局限于温度调节的状况。热舒适模糊控制空调器由传感器测量出空气温度、空气湿度、空气流动速度、平均辐射温度这些室内环境参数，再通过相应的A/D转换电路、多路开关把这些参数送入模糊控制装置内进行运算，从而得到室内环境热舒适模糊评判结果，并通过控制和调节电子膨胀阀、压缩机和风机的运行状态。如果评判结果为舒适，则控制装置不干预空调设备的运行，维持其现有的工作状态；反之，控制装置根据热舒适情况下不同环境参数变化范围，通过程序运算对四种环境参数进行比较和分析，判定需要调节的对象，并且通过改变制冷剂流量、调节风机转速和调节压缩机频率的方法自动调节空调设备运行状态，使室内环境向热舒适方向转变。
对室内环境的热舒适程度进行改善时，控制和调节的对象可能是电子膨胀阀、压缩机、风机中的一项或多项，由模糊控制装置根据舒适范围和实际的环境参数选择判断的。同时，温度传感器、风速传感器、平均辐射温度传感器和湿度传感器继续工作，把室内环境状况反馈回室内舒适控制器中，继续监测。
下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述
图1热舒适模糊控制空调器结构框图；
图2热舒适模糊控制空调器控制装置结构框图；
图3热舒适模糊控制空调器热舒适控制工作流程图；
具体实施方式
如图1，图2所示，热舒适模糊控制空调器主要包括模糊控制装置1、压缩机2、冷凝器3、电子膨胀阀4、蒸发器5和风机6。其中，压缩机2、冷凝器3、电子膨胀阀4、蒸发器5、风机6组成常规的空调系统，其运行状态由模糊控制装置1调节。模糊控制装置1主要包括温度传感器7、风速传感器8、平均辐射温度传感器9、湿度传感器10、运行状态选择器11、温度信号放大电路12、风速信号放大电路13、平均辐射温度信号放大电路14、湿度信号放大电路15、温度信号A/D转换电路16、风速信号A/D转换电路17、平均辐射温度信号A/D转换电路18、湿度信号A/D转换电路19、多路开关20、单片机21、E2ROM22、多路开关23、控制电子膨胀阀信号的D/A转换电路24、控制压缩机信号的D/A转换电路25、控制风机信号的D/A转换电路26、中间继电器27、压缩机变频器28、风机变频器29等。
温度传感器7、风速传感器8、平均辐射温度传感器9、湿度传感器10的输出端分别与温度信号放大电路12、风速信号放大电路13、平均辐射温度信号放大电路14、湿度信号放大电路15的输入端连接，温度信号放大电路12、风速信号放大电路13、平均辐射温度信号放大电路14、湿度信号放大电路15的输出端分别与温度信号A/D转换电路16、风速信号A/D转换电路17、平均辐射温度信号A/D转换电路18、湿度信号A/D转换电路19的输入端相连，运行状态选择器11、温度信号A/D转换电路16、风速信号A/D转换电路17、平均辐射温度信号A/D转换电路18、湿度信号A/D转换电路19的输出端与多路开关20的输入端相连，多路开关20的输出端与单片机21的输入端连接。单片机21的输出端与多路开关23的输入端连接，同时，E2ROM22的输出端与单片机系统21的输入端连接。多路开关23的输出端与控制电子膨胀阀信号的D/A转换电路24、控制压缩机信号的D/A转换电路25、控制风机信号的D/A转换电路26的输入端，控制电子膨胀阀信号的D/A转换电路24、控制压缩机信号的D/A转换电路25、控制风机信号的D/A转换电路26的输出端与中间继电器27、压缩机变频器28、风机变频器29的输入端连接。中间继电器27、压缩机变频器28、风机变频器29的输出端与空调设备中的电子膨胀阀4、压缩机2、风机6的输入端连接，从而控制空调设备的运行状态。
如图3所示，当空调器接通电源后，使用者如果不采用热舒适模糊控制方式运行时，空调采用常规的温控方式运行；当使用者选择采用热舒适模糊控制方式运行时，由温度传感器7、风速传感器g、平均辐射温度传感器9、湿度传感器10组成的多点综合探头测出影响室内环境热舒适度的四个环境因数(室内空气温度(Ti)、湿度(Φ)、风速(V)、平均辐射温度(Tr))，所对应的信号并分别通过温度信号放大电路12、风速信号放大电路13、平均辐射温度信号放大电路14、湿度信号放大电路15放大，再由温度信号A/D转换电路16、风速信号A/D转换电路17、平均辐射温度信号A/D转换电路18、湿度信号A/D转换电路19把模拟信号转换为数字信号。这些数字信号和运行状态选择器11选定的信号一起经过多路开关20输入单片机21的ROM中，并且调用E2ROM22中固化的热舒适计算程序进行运算，最终得到表征室内热舒适程度的PMV定量值，如果室内环境很舒适，则空调器继续维持现有的工作状况，温度传感器7、风速传感器8、平均辐射温度传感器9、湿度传感器10继续监测；如果PMV定量值显示室内环境不舒适，系统开始判断不舒适的原因，并且输出调整信号，经过多路开关23选择控制输出信号。控制信号经过控制电子膨胀阀信号的D/A转换电路24、控制压缩机信号的D/A转换电路25、控制风机信号的D/A转换电路26转换后变成模拟信号，模拟信号输入中间继电器27、压缩机变频器28、风机变频器29中去控制空调设备中的电子膨胀阀4、压缩机2、风机6。改善室内环境的热舒适程度时，控制和调节的对象可能是电子膨胀阀4、压缩机2、风机6中的一项或多项，是由单片机根据舒适范围和实际的环境参数选择判断的。同时，温度传感器7、风速传感器8、平均辐射温度传感器9、湿度传感器10继续工作，把室内环境状况反馈回室内舒适控制器中，继续监测。
其中，温度传感器7、风速传感器8、平均辐射温度传感器9与湿度传感器10可以设置在室内空调设备上，也可以组成一个多点探头设置在空调遥控器内或房间里。
Claims (1)
1、一种热舒适模糊控制空调器，包括压缩机(2)、冷凝器(3)、电子膨胀阀(4)、蒸发器(5)和风机(6)，其特征在于还包括模糊控制装置(1)，模糊控制装置(1)是由温度传感器(7)、风速传感器(8)、平均辐射温度传感器(9)、湿度传感器(10)、运行状态选择器(11)、温度信号放大电路(12)、风速信号放大电路(13)、平均辐射温度信号放大电路(14)、湿度信号放大电路(15)、温度信号A/D转换电路(16)、风速信号A/D转换电路(17)、平均辐射温度信号A/D转换电路(18)、湿度信号A/D转换电路(19)、多路开关(20)、单片机(21)、E2ROM(22)、多路开关(23)、控制电子膨胀阀信号的D/A转换电路(24)、控制压缩机信号的D/A转换电路(25)、控制风机信号的D/A转换电路(26)、中间继电器(27)、压缩机变频器(28)、风机变频器(29)组成，温度传感器(7)、风速传感器(8)、平均辐射温度传感器(9)、湿度传感器(10)的输出端分别与温度信号放大电路(12)、风速信号放大电路(13)、平均辐射温度信号放大电路(14)、湿度信号放大电路(15)的输入端连接，温度信号放大电路(12)、风速信号放大电路(13)、平均辐射温度信号放大电路(14)、湿度信号放大电路(15)的输出端分别与温度信号A/D转换电路(16)、风速信号A/D转换电路(17)、平均辐射温度信号A/D转换电路(18)、湿度信号A/D转换电路(19)的输入端相连，运行状态选择器(11)、温度信号A/D转换电路(16)、风速信号A/D转换电路(17)、平均辐射温度信号A/D转换电路(18)、湿度信号A/D转换电路(19)的输出端与多路开关(20)的输入端相连，多路开关(20)的输出端与单片机(21)的输入端连接。单片机(21)的输出端与多路开关(23)的输入端连接，同时，E2ROM(22的输出端与单片机系统(21)的输入端连接。多路开关(23)的输出端与控制电子膨胀阀信号的D/A转换电路(24)、控制压缩机信号的D/A转换电路(25)、控制风机信号的D/A转换电路(26)的输入端，控制电子膨胀阀信号的D/A转换电路(24)、控制压缩机信号的D/A转换电路(25)、控制风机信号的D/A转换电路(26)的输出端与中间继电器(27)、压缩机变频器(28)、风机变频器(29)的输入端连接。中间继电器(27)、压缩机变频器(28)、风机变频器(29)的输出端与空调设备中的电子膨胀阀(4)、压缩机(2)、风机(6)的输入端连接。
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