CN115046296A - 一种融合热舒适性与体感温度的家居动态加湿方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种融合热舒适性与体感温度的家居动态加湿方法及装置，方法包括：实时监测室内温度，相对湿度，设置等效空气流速；计算出第k时刻的等效热舒适性指标和体感温度；设置初始赋值权重系数并计算第k时刻的PT ^k _int 值；根据PT ^k _int 值和RH ^k _air 值的区间，设置智能加湿器的第k+1时刻的控制模式，包括不启动加湿，常规加湿模式和快速超量的加湿模式；进入第k+1时刻，重新计算等效热舒适性指标和体感温度，并计算得出新时刻的权重系数；重复以上步骤5‑7直至加湿器关闭。本发明采用等效热舒适性算法和融合算法，以及动态加湿、常规加湿及快速超量加湿的控制方法，提高了人体舒适度。

Description

一种融合热舒适性与体感温度的家居动态加湿方法及装置

技术领域

本发明属于空气调节技术领域，尤其涉及一种融合热舒适性与体感温度的家居动态加湿方法及装置。

背景技术

传统加湿器的加湿模式一般为手动开关加湿、定时加湿、以及自动加湿。传统加湿器通过即安装有湿度传感器，通过实时监测室内实时湿度并根据设定的湿度上下限定值，进行加湿器启停控制。

上述传统的加湿器运行控制模式，并不能实时有效的根据室内空间人员舒适性需求进行动态且精准的加湿控制，实际的加湿效果并未有考虑室内干球温度，室内是否有其他空调装置运行，最终加湿效果差强人意。此外，现有的人体热舒适性的评价指标不够准确，不能根据实际情况进行动态调整，使得加湿效果不理想。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了融合热舒适性与体感温度的家居动态加湿方法。

本发明第一方面公开的融合热舒适性与体感温度的家居动态加湿方法，包括以下步骤：

步骤一：开启智能家居动态加湿器装置之后，在第k时刻，通过内置空气干球温度传感器、相对湿度传感器以及红外线感应传感器，实时监测室内空气的干球温度T ^k _air ，相对湿度RH ^k _air ，以及通过红外线感应传感器监听室内是否有其他空调装置开启及模式，设置等效空气流速v ^k _air,eqt ；

步骤二：将步骤一所实时测量的参数计算出第k时刻的等效热舒适性指标；

步骤三：将步骤一所实时测量的参数计算出第k时刻的体感温度；

步骤四：如果房间内其他空调装置开启情况，设置初始赋值权重系数W ₁ ^k 和W ₂ ^k ；

步骤五：将第k时刻的权重系数W ₁ ^k 、W ₂ ^k 代入公式并计算第k时刻的PT ^k _int 值；

步骤六：当PT ^k _int 的值属于[-1, 1]区间且RH ^k _air 的值属于[35%, 65%]区间时，智能加湿器的第k+1时刻的控制模式H ^k+1 _mode 调整为“0”，即不启动加湿；当PT ^k _int 的值小于-1时，或RH ^k _air 的值小于35%时，智能加湿器的第k+1时刻的控制模式H ^k+1 _mode 调整为“1”，加湿器对房间开启常规加湿模式；当PT ^k _int 的值属于小于-1时，且RH ^k _air 的值同时也小于35%时，智能加湿器的第k+1时刻的控制模式H ^k+1 _mode 调整为“2”，加湿器对房间的开启快速超量的加湿模式；

步骤七：进入第k+1时刻，智能加湿器重新采集新时刻的空气温度、相对湿度，重新计算等效热舒适性指标和体感温度，并计算得出新时刻的权重系数W ₁ ^k 、W ₂ ^k ；

步骤八：重复以上步骤五、六、七直至智能加湿器人工手动或者定时关闭。

进一步的，如未有发现其他空调装置开启，则设置等效空气流速v ^k _air,eqt 等效为0m/s；如有发现其他空调装置开启，则根据监听的空调风速模式设置等效空气流速v ^k _air,eqt ；

如果空调的风速模式为三档，则低速时的等效空气流速v ^k _air,eqt 为0.1m/s，中速与自动档时等效空气流速v ^k _air,eqt 为0.2 m/s，高速时等效空气流速v ^k _air,eqt 等效为0.3 m/s；

如果空调的风速模式为五档，则1格时等效空气流速v ^k _air,eqt 为0.1m/s，2格时等效空气流速v ^k _air,eqt 为0.15m/s，3格与自动档时等效空气流速v ^k _air,eqt 等效为0.2m/s，4格时等效空气流速v ^k _air,eqt 等效为0.25m/s，5格时等效空气流速v ^k _air,eqt 等效为0.3m/s。

进一步的，第k时刻的等效热舒适性指标计算如下：

PMV _eqt 是等效热舒适性指标，其范围等效于七个等级热感觉投票的平均指数。

进一步的，第k时刻的体感温度计算如下：

是k时刻的体感温度；

是k时刻的室内空气温度；

是k时刻室内相对湿度；

是k时刻室内等效空气流速。

进一步的，如果没有监测到房间内其他空调装置未开启，则初始赋值权重系数W ₁ ^k =W ₂ ^k =0.5；如果监测到房间内其他空调装置开启，且是制冷模式或除湿模式，则初始赋值权重系数W ₁ ^k =0.2，W ₂ ^k =0.8；如果监测到房间内其他空调装置开启，且是制热模式，则初始赋值权重系数W ₁ ^k =0.8，W ₂ ^k =0.2。

进一步的，将第k时刻的权重系数W ₁ ^k 、W ₂ ^k 代入下式，计算第k时刻的等效热舒适性与体感温度的融合值PT ^k _int ；

。

进一步的， 新时刻的权重系数W ₁ ^k+1 、W ₂ ^k+1 计算如下：

其中，

和

是k时刻的权重系数，

是k+1时刻的等效热舒适性指标，

是k时刻的等效热舒适性指标，

是k+1时刻的体感温度，

是k时刻的体感温度。

本发明第二方面公开的融合热舒适性与体感温度的家居动态加湿装置，包括：

处理器；

以及，存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由可执行指令执行上述的融合热舒适性与体感温度的家居动态加湿方法。

本发明的有益效果如下：

同时考虑了室内人体的热舒适性和体感温度，创新的采用了等效热舒适性算法，以及融合算法兼顾了热舒适性要求及适宜的体感温度；

区别于传统加湿器的手动启停、定时启停、或者高低限制启停，本发明根据实时监测室内温湿度情况，采用动态加湿、常规加湿及快速超量加湿的创新控制方法；

本发明创新的采用红外线感应器监听室内空间有无其他空调装置，同时将室内空气流速纳入了加湿舒适性考虑范围。

附图说明

图1本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

针对传统加湿器运行控制模式简单，未有考虑所加湿的室内空间的干球温度，也未考虑所加湿的室内空间是否有其他空调装置（如制冷空调）运行，更重要的是传统空调几乎从未考虑人体的实际热感受（如人体热舒适性、体感温度）等问题，本发明提出了基于等效热舒适性与体感温度的新型融合控制算法。

人体热舒适性是以人体热平衡的基本方程式以及心理生理学主观热感觉的等级为出发点，考虑了人体热舒适感诸多有关因素的全面评价指标。人体热舒适性指数表明群体对于（+3~-3）七个等级热感觉投票的平均指数，如下表1所示。

表1人体热舒适性热感觉标尺

热感觉	冷	凉	微凉	适中	微暖	暖	热
								指标值	-3	-2	-1	0	1	2	3

体感温度则是是指人体所感受到的冷暖程度，转换成同等之温度，会受到气温、风速与相对湿度的综合影响。

本发明控制算法及装置除了重点考虑了室内人体的实时热舒适性和体感温度，还依靠智能家居智能识别的方式考虑到了室内空间是否有其他空调装置（如家庭常规空调）正在开启运行，通过实时的监测室内加湿空间的空气干球温度、相对湿度、空气流速等空气必要参数，进行动态的加湿控制（如加湿时间、加湿量），在技术层面可实现温湿度有机联动控制，在加湿效果层面可实现按需加湿，最大程度的满足人体的热舒适性和体感需求。

如图1所示，本发明的控制步骤如下：

步骤一：开启智能家居动态加湿器装置之后，在第k时刻，通过内置空气干球温度传感器、相对湿度传感器以及红外线感应传感器，实时监测室内空气的干球温度T ^k _air ，相对湿度RH ^k _air ，以及通过红外线感应传感器监听室内是否有其他空调装置开启及模式（制冷还是制热模式），如未有发现其他空调装置开启，则设置等效空气流速v ^k _air,eqt 等效为0m/s；如有发现其他空调装置开启，则根据监听的其风速模式设置等效空气流速v ^k _air,eqt （三档：低速等效为0.1m/s，中速与自动档等效为0.2 m/s，高速等效为0.3 m/s；五档：1格等效为0.1m/s，2格等效为0.15m/s，3格与自动档等效为0.2m/s，4格等效为0.25m/s，5格等效为0.3m/s，其他档位平均风格等效，低速下限为0.1m/s，高速上限为0.3m/s，其他依次类推。）；

步骤二：如公式（1）所示，将步骤一所实时测量的参数代入，计算出第k时刻的等效热舒适性指标；

(1)

PMV _eqt 是等效热舒适性指标，其范围等效于上述表格的（+3~-3）七个等级热感觉投票的平均指数。

目前ASHRAE Standard 55-2010定义舒适性为人体对热环境表示满意的意识状态，适用于典型室内环境，即：人员处于静坐状态（1.1 met），室内风速≤0.2 m/s，人员的服装热阻为1.0 clo（冬季的典型着装）或0.5 clo（夏季的典型着装）。对于服装热阻在0.5clo和1.0 clo之间的情况，可通过插值的方法确定其热舒适区域。该方法只能查表，且对一些参数进行假设或假定，没有落地控制的可操作性，如考虑了人的穿衣系数，房间的辐射温度，人体的代谢率，但房间的辐射温度测量难度大，而男女老少，运动状态各有不同，人体的代谢率也不同，热舒适性的计算不具有可操作性。

本发明提出的等效热舒适性指标把各种因素进行归一等效，例如辐射温度按静态和长期混合方式进行等效，穿衣洗漱等行为按1算（按睡眠模式盖被子等行为进行等效），代谢率取值为静坐平均值，以及其它因素的等效控制，热舒适性可接近实际人体的感知。在后续的控制过程中，还设置等效热舒适性指标的权重系数，根据实际的控制结果，动态调整权重系数，使得热舒适性指标更接近于用户的感觉。

步骤三：如公式（2）所示，将步骤一所实时测量的参数代入，计算出第k时刻的体感温度；

(2)

是k时刻的体感温度；

是k时刻的室内空气温度；

是k时刻室内相对湿度；

是k时刻室内等效空气流速。

步骤四：如果没有监测到房间内其他空调装置未开启，则初始赋值权重系数W ₁ ^k =W ₂ ^k =0.5；如果监测到房间内其他空调装置开启，且是制冷模式或除湿模式，则初始赋值权重系数W ₁ ^k =0.2，W ₂ ^k =0.8；如果监测到房间内其他空调装置开启，且是制热模式，则初始赋值权重系数W ₁ ^k =0.8，W ₂ ^k =0.2；

步骤五：如公式（3）所示，将第k时刻的权重系数W ₁ ^k 、W ₂ ^k 代入公式并计算第k时刻的PT ^k _int 值；

(3)

其中，PT _int 为等效热舒适性与体感温度的融合值，T _body 是体感温度；T _air 是室内空气温度；RH _air 是室内相对湿度；v _air,eqt 是室内等效空气流速; W ₁ 、W ₂ 为调节控制的权重系数；k为第k时刻，优选地，时刻间隔可至少设置为30秒。

步骤六：如公式（4）所示，当PT ^k _int 的值属于[-1, 1]区间且RH ^k _air 的值属于[35%,65%]区间时，智能加湿器的第k+1时刻的控制模式H ^k+1 _mode 则调整为“0”，即不启动加湿，加湿器对房间的加湿量为0；当PT ^k _int 的值小于-1时，或RH ^k _air 的值小于35%时，智能加湿器的第k+1时刻的控制模式H ^k+1 _mode 则调整为“1”，即启动加湿，加湿器对房间开启常规加湿模式，用以增加房间内空气的含湿量和空气相对湿度；当PT ^k _int 的值属于小于-1时，且RH ^k _air 的值同时也小于35%时，智能加湿器的第k+1时刻的控制模式H ^k+1 _mode 则调整为“2”，即启动加湿，加湿器对房间的开启快速超量的加湿模式，用以快速及大量的增加房间内空气的含湿量和空气相对湿度。

(4)

H _mode 为智能加湿器控制模式。

步骤七：进入第k+1时刻，智能加湿器重新采集新时刻的空气温度、相对湿度，重新计算等效热舒适性指标和体感温度，并依据公式（5）和公式（6）代入计算得出新时刻的权重系数W ₁ ^k 、W ₂ ^k ；

(5)

(6)

步骤八：重复以上步骤五、六、七直至智能加湿器人工手动或者定时关闭。

本发明的有益效果如下：

同时考虑了室内人体的热舒适性和体感温度，创新的采用了等效热舒适性算法，以及融合算法兼顾了热舒适性要求及适宜的体感温度；

区别于传统加湿器的手动启停、定时启停、或者高低限制启停，本发明根据实时监测室内温湿度情况，采用动态加湿、常规加湿及快速超量加湿的创新控制方法；

本发明创新的采用红外线感应器监听室内空间有无其他空调装置，同时将室内空气流速纳入了加湿舒适性考虑范围。

本文所使用的词语“优选的”意指用作实例、示例或例证。本文描述为“优选的”任意方面或设计不必被解释为比其他方面或设计更有利。相反，词语“优选的”的使用旨在以具体方式提出概念。如本申请中所使用的术语“或”旨在意指包含的“或”而非排除的“或”。即，除非另外指定或从上下文中清楚，“X使用A或B”意指自然包括排列的任意一个。即，如果X使用A；X使用B；或X使用A和B二者，则“X使用A或B”在前述任一示例中得到满足。

而且，尽管已经相对于一个或实现方式示出并描述了本公开，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件等)执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。

本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以多个或多个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。上述的各装置或***，可以执行相应方法实施例中的存储方法。

综上所述，上述实施例为本发明的一种实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、代替、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种融合热舒适性与体感温度的家居动态加湿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：开启智能家居动态加湿器装置之后，在第k时刻，通过内置空气干球温度传感器、相对湿度传感器以及红外线感应传感器，实时监测室内空气的干球温度T ^k _air ，相对湿度RH ^k _air ，以及通过红外线感应传感器监听室内是否有其他空调装置开启及模式，设置等效空气流速v ^k _air,eqt ；

步骤二：将步骤一所实时测量的参数计算出第k时刻的等效热舒适性指标；

步骤三：将步骤一所实时测量的参数计算出第k时刻的体感温度；

步骤四：根据房间内其他空调装置开启情况，设置初始赋值权重系数W ₁ ^k 和W ₂ ^k ；

步骤五：根据第k时刻的权重系数W ₁ ^k 、W ₂ ^k 计算第k时刻的PT ^k _int 值；

步骤六：当PT ^k _int 的值属于[-1, 1]区间且RH ^k _air 的值属于[35%, 65%]区间时，智能加湿器的第k+1时刻的控制模式H ^k+1 _mode 调整为“0”，即不启动加湿；当PT ^k _int 的值小于-1时，或RH ^k _air 的值小于35%时，智能加湿器的第k+1时刻的控制模式H ^k+1 _mode 调整为“1”，加湿器对房间开启常规加湿模式；当PT ^k _int 的值属于小于-1时，且RH ^k _air 的值同时也小于35%时，智能加湿器的第k+1时刻的控制模式H ^k+1 _mode 调整为“2”，加湿器对房间的开启快速超量的加湿模式；

步骤七：进入第k+1时刻，智能加湿器重新采集新时刻的空气温度、相对湿度，重新计算等效热舒适性指标和体感温度，并计算得出新时刻的权重系数W ₁ ^k 、W ₂ ^k ；

步骤八：重复以上步骤五、六、七直至智能加湿器人工手动或者定时关闭。

2.根据权利要求1所述的融合热舒适性与体感温度的家居动态加湿方法，其特征在于，如未有发现其他空调装置开启，则设置等效空气流速v ^k _air,eqt 等效为0m/s；如有发现其他空调装置开启，则根据监听的空调风速模式设置等效空气流速v ^k _air,eqt ；

如果空调的风速模式为三档，则低速时的等效空气流速v ^k _air,eqt 为0.1m/s，中速与自动档时等效空气流速v ^k _air,eqt 为0.2 m/s，高速时等效空气流速v ^k _air,eqt 等效为0.3 m/s；

如果空调的风速模式为五档，则1格时等效空气流速v ^k _air,eqt 为0.1m/s，2格时等效空气流速v ^k _air,eqt 为0.15m/s，3格与自动档时等效空气流速v ^k _air,eqt 等效为0.2m/s，4格时等效空气流速v ^k _air,eqt 等效为0.25m/s，5格时等效空气流速v ^k _air,eqt 等效为0.3m/s。

3.根据权利要求1所述的融合热舒适性与体感温度的家居动态加湿方法，其特征在于，第k时刻的等效热舒适性指标计算如下：

PMV _eqt 是等效热舒适性指标，其范围等效于七个等级热感觉投票的平均指数。

4.根据权利要求1所述的融合热舒适性与体感温度的家居动态加湿方法，其特征在于，第k时刻的体感温度计算如下：

是k时刻的体感温度；

是k时刻的室内空气温度；

是k时刻室内相对湿度；

是k时刻室内等效空气流速。

5.根据权利要求1所述的融合热舒适性与体感温度的家居动态加湿方法，其特征在于，如果没有监测到房间内其他空调装置未开启，则初始赋值权重系数W ₁ ^k =W ₂ ^k =0.5；如果监测到房间内其他空调装置开启，且是制冷模式或除湿模式，则初始赋值权重系数W ₁ ^k =0.2，W ₂ ^k =0.8；如果监测到房间内其他空调装置开启，且是制热模式，则初始赋值权重系数W ₁ ^k =0.8，W ₂ ^k =0.2。

6.根据权利要求4所述的融合热舒适性与体感温度的家居动态加湿方法，其特征在于，将第k时刻的权重系数W ₁ ^k 、W ₂ ^k 代入下式，计算第k时刻的等效热舒适性与体感温度的融合值PT ^k _int ；

。

7.根据权利要求1所述的融合热舒适性与体感温度的家居动态加湿方法，其特征在于，新时刻的权重系数W ₁ ^k+1 、W ₂ ^k+1 计算如下：

其中，

和

是k时刻的权重系数，

是k+1时刻的等效热舒适性指标，

是k时刻的等效热舒适性指标，

是k+1时刻的体感温度，

是k时刻的体感温度。

8.一种融合热舒适性与体感温度的家居动态加湿装置，其特征在于，包括：

处理器；

以及，存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由可执行指令执行权利要求1至7任一所述的融合热舒适性与体感温度的家居动态加湿方法。

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