专利名称：空调系统的舒适指数控制方法
技术领域：
本发明涉及一种空调系统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、湿度的空调系统。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，并以此控制空调系统，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 TemperatureET)、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 VotePMV)和预计不满意率(Predicted Percentage ofDissatisfiedPPD)。
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1PMV=(0.303se-0.036sM+0.028)s[(M-W)-H-Ec-Cres-Eres]]]>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2PPD=100-95se-(0.03353sPMV4+0.2179sPMV2)]]>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，对空调系统进行控制，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，控制空调系统时，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，作为上述空调系统中的一员，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系统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控制空调系统，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 CoefficientPTC)，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系统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 VotePMV)后，把所述的PMV，代入到公式2，算出预计不满意率(Predicted Percentage of DissatisfiedPPD)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，则使空调系统运行，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，驱动空调系统的供气/排气扇，按弱风或强风设定气流速度的设定阶段；公式1PMV=(0.303se-0.036sM+0.028)s[(M-W)-H-Ec-Cres-Eres]]]>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2PPD=100-95se-(0.03353sPMV4+0.2179sPMV2)]]>前述的空调系统舒适指数控制方法，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，通过空调系统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。
前述的空调系统舒适指数控制方法，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。
前述的空调系统舒适指数控制方法，其中气流速度被空调系统的供气、排气扇的旋转速度控制。
前述的空调系统舒适指数控制方法，其中升温阶段中，室内温度的上升，利用设置在空调系统内的正温系数热敏电阻(Positive TemperatureCoefficientPTC)进行。
前述的空调系统舒适指数控制方法，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。
前述的空调系统舒适指数控制方法，其中设定温度是比当前温度高2℃。
前述的空调系统舒适指数控制方法，其中设定阶段中，如果所述检测的相对湿度是50％，则驱动空调系统的供气扇和排气扇，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％，则驱动空调系统的供气扇和排气扇，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系统内的正温系数热敏电阻(Positive Temperature CoefficientPTC)进行为宜。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的空调系统舒适指数控制方法流程图。
具体实施例方式
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。通过空调系统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
表2附录D穿衣量列表
相对于所有衣服的比例Icl＝∑Iclu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系统的供气、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 VotePMV)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 DissatisfiedPPD)(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]，则让空调系统工作，把当前室内温度提高2℃(S70)。
这里，可以用空调系统内部的正温系数热敏电阻(Positive TemperatureCoefficientPTC)，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系统来说，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)，则驱动空调系统的供气扇和排气扇，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％，则驱动空调系统的供气扇和排气扇，把气流速度设定为强风(S100)通过上述空调系统的运行，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为本发明的空调系统工作时，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，本发明的空调系统舒适指数控制方法，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，对空调系统进行控制，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 CoefficientPTC)，对室内温度进行稳定的控制，提高室内人员的满意程度。
权利要求
1.一种空调系统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，则使空调系统运行，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，驱动空调系统的供气／排气扇，按弱风或强风设定气流速度的设定阶段；公式1PMV＝(0.303se-0.036sM+0.028)s[(M-W)-H-Ec-Cres-Eres]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2PPD=100-95se-(0.03353sPMV4+0.2179sPMV2).]]>
2.根据权利要求1所述的空调系统舒适指数控制方法，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，通过空调系统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所述的空调系统舒适指数控制方法，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所述的空调系统舒适指数控制方法，其特征在于所述气流速度被空调系统的供气、排气扇的旋转速度控制。
5.根据权利要求1所述的空调系统舒适指数控制方法，其特征在于所述升温阶段中，室内温度的上升，利用设置在空调系统内的正温系数热敏电阻PTC进行。
6.根据权利要求5所述的空调系统舒适指数控制方法，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所述的空调系统舒适指数控制方法，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所述的空调系统舒适指数控制方法，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％，则驱动空调系统的供气扇和排气扇，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％，则驱动空调系统的供气扇和排气扇，把气流速度设定为强风。
全文摘要
一种空调系统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，驱动空调系统的供气/排气扇，按弱风或强风设定气流速度的设定阶段。
文档编号F24F11/02GK1727792SQ20041002015
公开日2006年2月1日 申请日期2004年7月26日 优先权日2004年7月26日
发明者金暻桓, 李周妍, 崔皓善 申请人:乐金电子(天津)电器有限公司