CN1727792A - 空调***的舒适指数控制方法 - Google Patents

Abstract

一种空调***的舒适指数控制方法，包括对人体和周围环境的6个温热环境要素分别进行检测的检测阶段；该6个温热环境要素值，按常数值进行定义的定义阶段；根据按常数值被定义的6个温热环境要素值，算出预计温热感PMV后，再算出预计不满意率PPD的算出阶段；如果算出的PPD值不到10，则保持当前温度和气流速度的维持阶段；如果算出的PPD值大于10，则对定义的活动量与事先设定的基准值进行比较的比较阶段；把当前的室内温度提高到设定温度的升温阶段；比较结果，如果活动量大于基准值，则对已被定义的当前相对湿度，进行检测的检测阶段；按检测的湿度，驱动空调***的供气/排气扇，按弱风或强风设定气流速度的设定阶段。

Description

空调***的舒适指数控制方法

技术领域

本发明涉及一种空调***的舒适指数控制方法。

背景技术

一般，居住在城市中的人们在住宅、办公室、地下空间等室内环境中度过一天中的80％左右时间。对于这些人来说，无论从工作效率的角度来看还是身体健康的角度来看，室内空间的舒适环境是非常重要的。特别是，随着生活水平的不断提高，人本身对环境的要求也越来越高。

但是，通常封闭空间的空气，在室内人员的呼吸作用下，随着时间的推移，其二氧化碳的含量会逐渐增加，影响室内人员的呼吸。随着办公自动化和地价上涨带来的办公空间紧凑化，办公室内的热负荷正急剧增加，易使室内人员产生压抑感。

为了解决上述问题，为了给办公室内的工作人员创造更加舒适的工作环境，使用用于控制室内温度、湿度的空调***。而人体对周围温度的感觉是通过相当复杂的热交换过程进行。因此，找出室内温度、湿度、空气流速等综合物理条件与人体温热感之间关系，并以此控制空调***，存在一定困难。

因此，为了用定量化方式表示温热环境的复合因素对人体的影响，以此简单准确地提供舒适的温热环境范围，正在进行很多指标的开发。其中，主要温热环境指标中有，以ASHRAE(American Society of Heating，Refrigerating and Air-Conditioning Engineers)为中心的在美国被使用的新有效温度(New Effective Temperature：ET)、以及ISO(the InternationalOrganization for Standardization)7730中采用的在欧洲使用的预计温热感(Predicted Mean Vote：PMV)和预计不满意率(Predicted Percentage ofDissatisfied：PPD)。

上述预计温热感(PMV)是，通过测定人体和周围环境的6个温热环境要素，即通过测定气温、湿度、气流速度、平均辐射温度、穿衣量、活动量后，把上述数据代入到以人体热平衡为基础的舒适方程式，预测人体温热感的指标。下面，用公式1表示上述指标。

【公式1】

$\mathrm{PMV}=({0.303\mathrm{se}}^{-0.036\mathrm{sM}}+0.028)s[(M-W)-H-E_c-C_{\mathrm{res}}-E_{\mathrm{res}}]$

这里，C为气温、H为湿度、W为气流速度、E为平均辐射温度、C为穿衣量、M为活动量。

上述预计不满意率PPD是根据预计温热感PMV，用“热”、“温”、“略温”、“中立(0)”、“稍凉”、“凉”、“冷”等设定温热感的尺度，并通过上述设定的温热感尺度，表示对现在环境不满意的人数预计比率。

因此，通过公式1算出上述预计温热感PMV的值后，可以通过下面的公式2表示上述预计不满意率PPD。

【公式2】

$\mathrm{PPD}=100-95s{e}^{-(0.03353s{\mathrm{PMV}}^4+0.2179s{\mathrm{PMV}}^2)}$

然后，根据上述算出的预计不满意率范围，按满足上述范围条件的室内温度、湿度等条件，对空调***进行控制，可以为使用者提供更舒适的环境。(韩国登录特许公报第10-0275558号)

虽然，上述ISO 7730采纳的预计温热感PMV是，通过全部检测人体周围环境的6各温热环境要素，即气温、湿度、气流速度、平均辐射温度、穿衣量、活动量后，并以此算出的值。但是，对于利用当前预计温热感PMV和预计不满意率PDP，控制室内舒适指数的空调来说，只利用上述6个温热环境要素中的一部分，即气温、湿度、气流速度算出预计温热感PMV。

因此，以这样算出的预计温热感PMV为基础，算出预计不满意率PPD时，不能准确地表示室内人员感觉到的不舒适程度。

利用上述不准确的数据，控制空调***时，很难消除室内人员感觉的不舒适感，或很难为室内人员提供更舒适的环境。

随着生活水平不断提高，最近对环境舒适程度的要求也越来越高。因此有必要通过更准确的计算，算出预计温热感PMV和预计不满意率PPD，并以此算出更准确的数据，有效地消除室内人员的不舒适感，给室内人员提供更加舒适的环境。

另外，作为上述空调***中的一员，空气净化器是用于集尘、抗菌的设备，不具有加热室内空气的加热器。因此使用空气净化器时要另外设置加热器。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述缺点，本发明提供一种空调***的舒适指数控制方法，其根据人体和周围环境的6个温热环境要素，气温、湿度、气流速度、平均辐射温度、穿衣量、活动量，算出更加正确的PMV和PPD。通过利用准确的PMV和PPD控制空调***，为室内人员提供更加舒适的室内空气质量。在空气净化器中，按PMV和PPD控制正温系数热敏电阻(PositiveTemperature Coefficient：PTC)，提高室内人员的满意程度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种空调***的舒适指数控制方法，其特征在于包括对人体和周围环境的6个温热环境要素，即气温、湿度、气流速度、平均辐射温度、穿衣量、活动量分别进行检测的检测阶段；所述6个温热环境要素值，按常数值进行定义的定义阶段；根据按所述常数值被定义的6个温热环境要素值，按下列公式1，算出预计温热感(Predicted Mean Vote：PMV)后，把所述的PMV，代入到公式2，算出预计不满意率(Predicted Percentage of Dissatisfied：PPD)的算出阶段：如果算出的PPD值不到10，则保持当前温度和气流速度的维持阶段；如果算出的PPD值大于10，则对所述定义的活动量与事先设定的基准值进行比较的比较阶段；如果比较结果该活动量比基准值小，则使空调***运行，把当前的室内温度提高到设定温度的升温阶段；所述比较结果，如果活动量大于基准值，则对已被定义的当前相对湿度，进行检测的检测阶段；按所述检测的湿度，驱动空调***的供气/排气扇，按弱风或强风设定气流速度的设定阶段；

公式1：

$\mathrm{PMV}=({0.303\mathrm{se}}^{-0.036\mathrm{sM}}+0.028)s[(M-W)-H-E_c-C_{\mathrm{res}}-E_{\mathrm{res}}]$

这里，C为气温、H为湿度、W为气流速度、E为平均辐射温度、C为穿衣量、M为活动量，

公式2：

$\mathrm{PPD}=100-95s{e}^{-(0.03353s{\mathrm{PMV}}^4+0.2179s{\mathrm{PMV}}^2)}$

前述的空调***舒适指数控制方法，其中气温是通过温度传感器检测的室内温度，平均辐射温度也用所述温度传感器进行检测，所述湿度是通过湿度传感器检测的室内相对湿度，通过空调***的供气扇和排气扇的旋转数对室内气流速度进行检测，通过所述温度传感器的测定值，对所述穿衣量进行检测，通过MET(metabolic)传感器对室内人员的时间单位活动量进行检测。

前述的空调***舒适指数控制方法，其中定义的阶段中，检测的室内温度低于15℃时定义为14℃，15℃到17℃时定义为16℃，17℃到19℃时定义为18℃，19℃到21℃时定义为20℃，21℃到23℃时定义为22℃，23℃到25℃时定义为24℃，大于25℃时定义为26℃；检测的湿度为40％以下时，定义为30％，40％到60％时定义为50％，大于60％时定义为70％；温度传感器的检测值低于23℃时，所述穿衣量定义为1.0[clo]，大于24℃时定义为0.5[clo]；通过MET(metabolic)传感器检测室内人员单位时间内的活动范围，如果活动量小于事先设定的基准活动量，则把活动量定义为1[met]，如果大于基准值则定义为2[met]；确认定义的所有条件后，按微风，弱风，或强风对所述气流速度进行定义。

前述的空调***舒适指数控制方法，其中气流速度被空调***的供气、排气扇的旋转速度控制。

前述的空调***舒适指数控制方法，其中升温阶段中，室内温度的上升，利用设置在空调***内的正温系数热敏电阻(Positive TemperatureCoefficient：PTC)进行。

前述的空调***舒适指数控制方法，其中通过所述PTC提升室内温度的过程，包括向PTC接通电源时，自身发热的作用下，让PTC温度从周围温度连续上升的阶段；另外PTC的温度上升到一定设定温度时，PTC电阻会急剧增加，电流急剧变小，使上升到设定温度以上的温度会重新回落，恢复到设定温度的阶段；当PTC温度下降到设定温度以下时，PTC电阻减小，电流增加，会重新进行加热的阶段；反复进行所述阶段的阶段。

前述的空调***舒适指数控制方法，其中设定温度是比当前温度高2℃。

前述的空调***舒适指数控制方法，其中设定阶段中，如果所述检测的相对湿度是50％，则驱动空调***的供气扇和排气扇，把气流速度设定为弱风，所述检测的相对湿度如果是低于30％或高于70％，则驱动空调***的供气扇和排气扇，把气流速度设定为强风。

另外，上述升温阶段中，室内温度的上升由设置在空调***内的正温系数热敏电阻(Positive Temperature Coefficient：PTC)进行为宜。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的空调***舒适指数控制方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，首先对人体和周围环境的6个温热环境要素，即气温、湿度、气流速度、平均辐射温度、穿衣量、活动量，进行检测(S10)。

上述气温是通过温度传感器检测的室内温度，平均辐射温度也用上述温度传感器进行检测。上述湿度是通过湿度传感器检测的室内相对湿度。通过空调***的供气扇和排气扇的旋转数对室内气流速度进行检测。

另外，通过上述温度传感器的测定值，对穿衣量进行检测，通过MET(metabolic)传感器对活动量进行检测。

这样检测的6个温热环境要素值，按常数值进行定义(S20)。

即，通过温度传感器检测的室内温度低于15℃时定义为14℃，15℃到17℃时定义为16℃，17℃到19℃时定义为18℃，19℃到21℃时定义为20℃，21℃到23℃时定义为22℃，23℃到25℃时定义为24℃，大于25℃时定义为26℃。这时，室内温度和平均辐射温度设为同一值。

通过上述湿度传感器检测的湿度为40％以下时，定义为30％，40％到60％时定义为50％，大于60％时定义为70％。

温度传感器的检测值低于23℃时，上述穿衣量定义为1.0[clo]，大于24℃时定义为0.5[clo]。通过MET(metabolic)传感器检测室内人员单位时间内的活动范围，如果活动量小于事先设定的基准活动量，则把活动量定义为1[met]，如果大于基准值则定义为2[met]。

这里，上述穿衣量的定义和上述基准活动量的设定基准，通过根据ISO规格进行定义的下列表1和表2决定。

【表1】

附录C：活动量表格

活动	代谢率[M]
			躺着放松地坐着钟表或手表维修放松地站着长时间久坐的活动(办公室、住宅、学校、实验室)开车与书有关的工作—图书装订工站立的、轻微活动(购物、实验室、轻工业)教师室内活动—刮脸、洗漱和穿衣以2km/h的速度行走站立、中度活动(售货员、家务)建筑工业—砌筑(每块15.3kg)站着洗盘子家务—从草坪上把草耙出家务—手洗并熨烫(120-220W/m2)炼铁和钢—用气锤砸铸模建筑工业—形成造型以5km/h的速度行走林业—用单人动力锯割谷物农业—用一队马耕地建筑工业—用手推车运石头和砂浆运动—滑冰，18km/h农业—用铁锹挖土(24次抬起/分钟)运动—在水平的、光滑的雪地上滑雪，9km/h林业—用斧子工作(2kg重，33击/分钟)运动—跑步，15km/h	46W/m258W/m265W/m270W/m270W/m280W/m285W/m293W/m295W/m2100W/m2110W/m2116W/m2125W/m2145W/m2170W/m2170W/m2175W/m2180W/m2200W/m2205W/m2235W/m2275W/m2360W/m2380W/m2405W/m2500W/m2550W/m2	0.8Met1.0Met1.1Met1.2Met1.2Met1.4Met1.5Met1.6Met1.6Met1.7Met1.9Met2.0Met2.2Met2.5Met2.9Met2.9Met3.0Met3.1Met3.4Met3.5Met4.0Met4.7Met6.2Met6.5Met7.0Met8.6Met9.5Met

【表2】

附录D：穿衣量列表

衣服描述		IcluClo	Iclum2℃/W
				夹克	汗衫薄的夏季夹克夹克工作服	0.130.250.350.3	0.0200.0390.0540.047
外套和外套夹克和外套裤子	外衣鸭绒衣皮质大衣多层衣服的总量	0.60.550.70.52	0.0930.0850.1090.081
				杂物	袜子厚的短袜厚的长袜拖鞋，棉羊毛鞋子(薄底的)鞋子(厚底的)靴子手套	0.020.050.10.030.020.040.10.05	0.0030.0080.0160.0050.0030.0060.0160.008
裙子、连衣裙	薄裙子、15cm，膝盖以上薄裙子、15cm，膝盖以上厚裙子，膝盖处薄连衣裙，无袖的冬季连衣裙，长袖的	0.100.180.250.250.4	0.0160.0280.0390.0390.062
				睡衣	长袖、长袍薄带、短袍病号袍长袖、长睡裤连脚睡衣短衬裤	0.30.150.310.500.720.1	0.0470.0230.0480.0780.1120.016
礼服	长袖、纱质、长的长袖、纱质、短的	0.530.41	0.0820.064
				椅子	木头的或金属的织物覆盖的、软垫、旋转扶手椅子	0.000.100.20	0.0000.0160.032

相对于所有衣服的比例

I_cl＝∑I_clu

另外，通过对定义的各条件进行确认，把上述气流速度定义为微风、弱风、或强风中的一个。这时气流速度被空调***的供气、排气扇的旋转速度调节，其设定条件可以按设计者的定义发生变化。

综上所述，根据被定义成常数值的6个温热环境要素的值，利用上述公式1，算出预计温热感(Predicted Mean Vote：PMV)后，把上述算出的PMV值代入到公式2，算出预计不满意率(Predicted Percentage of Dissatisfied：PPD)(S30)。

另外，上述算出的PPD值小于10时(S40)，保持当前的温度和气流速度(S50)。

如果上述算出的PPD值大于10(S40)，则对上述定义的活动量是1[met]还是2[met]，进行判断(S60)。

上述活动量判断结果，如果活动量为1[met]，则让空调***工作，把当前室内温度提高2℃(S70)。

这里，可以用空调***内部的正温系数热敏电阻(Positive TemperatureCoefficient：PTC)，对上述室内温度的进行稳定的升温。

通过上述PTC进行的室内温度加热原理如下。首先，当前室内温度的提高目标值定位为设定温度(提高室内温度2℃后的温度)。

使PTC接通电源时，自身发热的作用下，PTC温度会从周围温度连续上升。另外PTC的温度上升到一定设定温度时，PTC电阻会急剧增加，电流急剧变小，使上升到设定温度以上的温度会重新回落，恢复到设定温度。

当PTC温度下降到设定温度以下时，PTC电阻减小，电流增加，会重新进行加热。

通过上述过程，把室内温度维持在定义的设定温度，与普通加热器相比，可以更加稳定地维持室内温度。另外，对于空气净化器等不具有加热器的空调***来说，也可以增设上述PTC，可以进行简单、稳定的控制。

上述活动量判断结果，如果活动量是2[met](S60)，则对定义的当前相对湿度进行检测(S80)。

上述检测的相对湿度如果是50％(S80)，则驱动空调***的供气扇和排气扇，把气流速度设定为弱风(S90)，上述检测的相对湿度如果是低于30％或高于70％，则驱动空调***的供气扇和排气扇，把气流速度设定为强风(S100)

通过上述空调***的运行，可以提供让室内人员满意的温度和湿度条件，减少预计不满意率。表3为本发明的空调***工作时，使用者满意程度调查表。

【表3】

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

发明效果

综上所述，本发明的空调***舒适指数控制方法，具有如下效果。

1、根据人体和周围环境的6个温热环境要素，即气温、湿度、气流速度、平均辐射温度、穿衣量、活动量，算出更加准确的PMV和PPD。

2、利用上述准确算出的PMV和PPD，对空调***进行控制，可以提供让室内人员感到舒适的室内环境。

3、空气净化器中，按PMV和PPD，控制正温系数热敏电阻(PositiveTemperature Coefficient：PTC)，对室内温度进行稳定的控制，提高室内人员的满意程度。

Claims (8)

1、一种空调***的舒适指数控制方法，其特征在于，包括

对人体和周围环境的6个温热环境要素，即气温、湿度、气流速度、平均辐射温度、穿衣量、活动量分别进行检测的检测阶段；

所述6个温热环境要素值，按常数值进行定义的定义阶段：

根据按所述常数值被定义的6个温热环境要素值，按下列公式1，算出预计温热感PMV后，把所述的PMV，代入到公式2，算出预计不满意率PPD的算出阶段；

如果算出的PPD值不到10，则保持当前温度和气流速度的维持阶段；

如果算出的PPD值大于10，则对所述定义的活动量与事先设定的基准值进行比较的比较阶段；

如果比较结果该活动量比基准值小，则使空调***运行，把当前的室内温度提高到设定温度的升温阶段；

所述比较结果，如果活动量大于基准值，则对已被定义的当前相对湿度，进行检测的检测阶段；

按所述检测的湿度，驱动空调***的供气／排气扇，按弱风或强风设定气流速度的设定阶段；

公式1：

PMV＝(0.303se^-0.036sM+0.028)s[(M-W)-H-E_c-C_res-E_res]

这里，C为气温、H为湿度、W为气流速度、E为平均辐射温度、C为穿衣量、M为活动量，

公式2：

$\mathrm{PPD}=100-95s{e}^{-(0.03353\mathrm{sPM}{V}^4+0.2179\mathrm{sPM}{V}^2)}.$

2、根据权利要求1所述的空调***舒适指数控制方法，其特征在于所述气温是通过温度传感器检测的室内温度，平均辐射温度也用所述温度传感器进行检测，

所述湿度是通过湿度传感器检测的室内相对湿度，

通过空调***的供气扇和排气扇的旋转数对室内气流速度进行检测，

通过所述温度传感器的测定值，对所述穿衣量进行检测，

通过MET传感器对室内人员的时间单位活动量进行检测。

3、根据权利要求2所述的空调***舒适指数控制方法，其特征在于所述定义的阶段中，检测的室内温度低于15℃时定义为14℃，15℃到17℃时定义为16℃，17℃到19℃时定义为18℃，19℃到21℃时定义为20℃，21℃到23℃时定义为22℃，23℃到25℃时定义为24℃，大于25℃时定义为26℃；

检测的湿度为40％以下时，定义为30％，40％到60％时定义为50％，大于60％时定义为70％；

温度传感器的检测值低于23℃时，所述穿衣量定义为1.0[clo]，大于24℃时定义为0.5[clo]；

通过MET传感器检测室内人员单位时间内的活动范围，如果活动量小于事先设定的基准活动量，则把活动量定义为1[met]，如果大于基准值则定义为2[met]；

确认定义的所有条件后，按微风，弱风，或强风对所述气流速度进行定义。

4、根据权利要求3所述的空调***舒适指数控制方法，其特征在于所述气流速度被空调***的供气、排气扇的旋转速度控制。

5、根据权利要求1所述的空调***舒适指数控制方法，其特征在于所述升温阶段中，室内温度的上升，

利用设置在空调***内的正温系数热敏电阻PTC进行。

6、根据权利要求5所述的空调***舒适指数控制方法，其特征在于通过所述PTC提升室内温度的过程，包括

向PTC接通电源时，自身发热的作用下，让PTC温度从周围温度连续上升的阶段；

另外PTC的温度上升到一定设定温度时，PTC电阻会急剧增加，电流急剧变小，使上升到设定温度以上的温度会重新回落，恢复到设定温度的阶段；

当PTC温度下降到设定温度以下时，PTC电阻减小，电流增加，会重新进行加热的阶段；

反复进行所述阶段的阶段。

7、根据权利要求5所述的空调***舒适指数控制方法，其特征在于所述设定温度是比当前温度高2℃。

8、根据权利要求1所述的空调***舒适指数控制方法，其特征在于所述设定阶段中，

如果所述检测的相对湿度是50％，则驱动空调***的供气扇和排气扇，把气流速度设定为弱风，所述检测的相对湿度如果是低于30％或高于70％，则驱动空调***的供气扇和排气扇，把气流速度设定为强风。

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