专利名称：空调系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及空调系统，特别涉及空调系统及其控制方法。
背景技术：
大多数现代人在室内比如家庭、办公室或地下空间中度过他们80％的时间。对于在室内度过他们80％时间的现代人，为了提高工作效率和保持他们身体健康，舒适的室内环境成为非常重要的因素。尤其是随着人生活水平的提高，对于舒适的室内空间的需求增加。
然而，封闭空间中的空气变得让人产生不适感，因为二氧化碳含量由于人在室内的呼吸而增加，办公室的热负荷由于办公自动化和来自土地价格上涨的密集而迅速增长。
为了解决不适感问题，为办公室中的人提供舒适环境，采用了空调系统，用于控制办公室的温度、湿度等。
然而，将诸如办公室温度、湿度、气流速度和辐射等物理因素与人体热感(heat sense)之间关联性纳入考虑之中，空调系统的有效控制存在限制。
据此，为了定量表示人体热感的各种因素对人体的影响，已经出现许多人体热感指标(index)，提出人体热感的简单、准确的舒适范围。
在这些指标中，特别是在美国使用的ASHRAE(美国采暖、制冷与空调工程师协会)的新有效温度(New Effective Temperature，ET)、在欧洲使用的预测平均数(Predicted Mean Vote，PMV)及ISO(世界标准组织)7730所采用的不满意度预测百分数(Predicted Percentage of Dissatisfied，PPD)都是用于人体热感的典型指标。
PMV是通过测量人类热感和环境的6个因素，即气温、湿度、气流速度、平均辐射温度、人穿衣量及活动量，将测量值代入到舒适度方程，来理论预测人体热感。该方程的表示如下PMV＝(0.303Se-0.036sM+0.028)S[S-W]-H-EC-Cres-Eres](1)其中，C表示气温，H表示湿度，W表示气流速度，E表示平均辐射温度，C表示人穿衣量，以及M表示活动量。
PPD根据PMV建立人体热感级别，例如“热”、“暖”、“微暖”、“适中”、“微凉”、“凉”、“冷”等等，以人体热感级别来表示不满意者对于目前环境的预测百分数。
相应地，一旦以方程1确定PMW，PPD可用如下方程(2)来表示PPP=100-95Se-(0.03353sPMV4+0.2179sPMV2)---(2)]]>如果室温和湿度满足由此算出的PPD，则可为室内人提供舒适环境。
然而，有关现有技术的空调系统具有如下问题。
首先，由于有关现有技术的空调系统仅对室温和湿度有效，无法满足使用者所需的舒适感。
第二，有关现有技术的空调系统不仅不能适当处理有碍舒适感的VOC、尘土和室内气味，而且不能适当处理以上关联性。
第三，尽管对于集尘和消毒，需要加热室内空气，但是大多数有关现有技术的空调系统并未设定有加热器，即使设定了加热器，该加热器也被设定用于简单的室内空气加热，而不能根据室内环境控制加热器。
第四，尽管使用者需要从空调系统获知当前室内空气清洁度，但由于有关现有技术的空调系统无法计算室内清洁度，使用者无法获悉清洁度。
发明内容
因此，本发明旨在空调系统及其控制方法，其主要克服由于有关现有技术的局限和缺点所产生的一个或多个问题。
本发明的目的是提供能够一直向使用者提供最佳舒适感的空调系统及其控制方法。
本发明的另一目的是提供空调系统及其控制方法，其中为了提高使用者的满意度，使得空调运行状态和加热器运行状态相关联。
本发明的另一目的是提供能够根据空调系统运行来显示室内空气清洁度的空调系统及其控制方法。
本发明的其他优点、目的和特征将在如下的描述中被部分地阐述，在仔细阅读下文之后，对于本领域技术人员将部分地变得明显，或者从本发明的实践之中来获悉。本发明的目的和其他优点可通过在书面说明书及其权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
为了获得这些目的和其他优点，根据本发明的目的，如在此具体化和广泛描述的，空调系统包括温度传感器，用于感测室温；MET(新陈代谢)传感器，用于感测室内人的活动量；尘土传感器，用于感测尘土量；气体传感器，用于感测气味强度；VOC(挥发性有机化合物)传感器，用于感测化合物量；风扇驱动单元，用于控制气流速率；加热器，用于升高室温；阴离子产生单元，用于产生阴离子；以及控制单元，用于根据运行状态来控制风扇驱动单元和加热器(该运行状态是参照测得的室温和人室内活动量来预设的)，根据运行状态来控制风扇驱动单元和阴离子产生单元(该允许状态是参照测得的尘土量、气味强度和VOC量来预设的)。
在本发明的另一方案中，一种用于控制空调系统的方法包括步骤感测室温、室内人的活动量、气味强度、尘土量和VOC量；根据运行状态来控制空调扇的气流速率和温度，该允许状态是参照测得的室温和室内人的活动量来预设的；参照测得的气味强度、尘土量和VOC量来确定气味、尘土和VOC级别；以及根据运行状态来控制空调扇的气流速率和阴离子的产生，该运行状态是参照在上述步骤中确定的级别来预设的。
应当理解，本发明的上述概述和如下具体描述是示范性和说明性的，旨在对所请求保护的发明提供进一步解释。
被囊括用以提供本发明的进一步理解、被并入到本申请中、以及构成本申请的一部分的
了本发明的实施例，并且和说明书一起用以解释本发明的原理。在附图中图1说明按照本发明优选实施例的空调系统的方框图；图2说明流程图，其示出了按照本发明优选实施例来控制的调系统PMV的方法步骤；图3说明表格，其示出按照图2中温度和活动的流速和加热器控制方法；图4说明流程图，其示出用于按照本发明优选实施例来控制空调系统空气清洁的方法；图5说明用于定义图4中尘土、气味和VOC量的加权值的表格；以及图6说明用于按照图4中的尘土、气味和VOC级别来定义气流速率和阴离子控制方法。
具体实施例方式
下面将详细参照本发明的优选实施例，其实例在附图中示出。在可能的情况下，在整个附图中使用相同标号来表示相同或相似部件。
参照图1，描述根据本发明第一优选实施例的空调系统。
参照图1，该空调系统包括用于感测室温的温度传感器10；用于感测室内人的活动的MET(新陈代谢)传感器；用于感测尘土量的尘土传感器30；用于感测气味量的气体传感器；用于感测化合物量的VOC(挥发性有机化合物)传感器50；用于控制气流速率的风扇驱动单元60；用于加热室内空气的加热器70；用于产生阴离子的阴离子产生单元80；控制单元100，用于根据对于室温和室内人的活动而预设的运行状态，来控制风扇驱动单元60和加热器70，根据对于尘土量、气味量和VOC量而预设的运行状态，来控制风扇驱动单元60和阴离子产生单元80；以及显示单元90。
VOC是统称某一类材料的术语，这类材料通过阳光作用，来发生光化学反应，以产生光化学氧化，比如臭氧、PAN(过氧硝酸乙酰酯)等等，只要这些材料与氮氧化物共存以引起光化学烟雾。VOC是使污染空气、致癌有毒的化合物，还是全球变暖和臭氧层最上层破坏的肇因，且具有刺鼻气味。
可采用PTC(正温度系数)加热器作为加热器70。
控制单元100包括PMV控制单元110，用于根据运行状态(其依据温度传感器10和MET传感器20的输出来预设)控制风扇驱动单元60和加热器70；空气清洁控制单元120，用于根据运行状态(其依据气体传感器40和VOC传感器的输出来预设)控制风扇驱动单元60和阴离子产生单元80；以及清洁指数计算单元130，用于参照尘土传感器30、气体传感器40和VOC传感器50的输出来计算空气清洁指数。
PMV控制单元110参照温度和活动来控制PMV，并且其中具有查找表，在该查找表上，参照温度传感器10和MET传感器20的输出来限定运行状态。如图3所示，在查找表中，以至少两个设定温度(第一至第三设定温度)来限定温度范围，对于每个温度范围，将活动级别限定为高、中和低，对于每个活动级别，限定气流速度和加热器运行状态。
空气清洁控制单元120中具有查找表，其上具有参照尘土传感器30、气体传感器40和VOC传感器50的输出而限定的运行状态。如图6所示，该查找表中具有限定了气味级别、尘土级别和VOC级别的多种情况和为每种情况限定的运行状态。
如图5所示，清洁指数计算单元130中具有查找表，其中气味量、尘土量和化合物量都被划分成各种级别(高-1/高-中-2/中-3/中-小-4/小-5)，为气味量、尘土量和化合物量均给定加权值。清洁指数计算单元130还具有用于计算清洁度和清洁指数的方程程序。
显示单元90为使用者显示清洁计算单元130所计算的清洁指数。
下面将描述空调系统的运作。
温度传感器10和MET传感器将感测的值提供给PMV控制单元110。
据此，对于温度传感器10和MET传感器20的输出，PMV控制单元110从查找表提取运行状态，相应地控制风扇驱动单元60和加热器70。
尘土传感器30、气体传感器40和VOC传感器50将感测的值提供给空气清洁控制单元120。
据此，对于尘土传感器30、气体传感器40和VOC传感器50的输出，空气清洁控制单元120从查找表提取运行状态，相应地控制风扇驱动单元60和阴离子产生单元80。
清洁指数计算单元130分别从查找表中为尘土传感器30、气体传感器40和VOC传感器50提取加权值，将这些加权值代入清洁计算方程，以计算清洁度。然后，将清洁度代入清洁指数计算方程，以计算清洁指数，在显示单元90上显示清洁指数。
接着将参照图2至6，描述根据本发明优选实施例控制空调系统的方法。
首先，将参照图2和3描述PMV控制。
参照图2，PMV控制单元110借助温度传感器10和MET传感器20，确定预设的室温、活动量和人的穿衣量(S10)。
然后查阅图3所示查找表进行PMV控制，即气流速率和加热器控制。
也就是，通过以第一至第三设定温度(例如15℃、19℃和25℃)将当前室温的范围划分成四个阶段，通过按照活动量来划分每个阶段，根据当前温度落入的划分，控制气流速率和加热器的运行。
活动量被划分成高/中/低，其中，如果MET传感器20处感测的每单位时间的人室内活动量低于参照值，则活动值被定义为‘低’；如果在参照值的范围之内，则该活动量被定义为‘中’；如果高于参照值，则该活动量被定义为‘高’。活动量的划分和参照值是根据ISO标准来设定的。
参照ISO标准，人穿衣量在低于25℃温度时被设定为1.0[clo]，在高于25℃温度时被设定为0.5[clo]。
气流速率被分成弱、中和强。
然后，当前室温T被确定为第一设定温度(例如15℃)如下(S20)。
作为确定结果(S20)，如果当前室温低于第一设定温度(此时人穿衣量为1.0[clo])，则当前气流速率被设定为‘弱’，而与室内人的活动量无关，加热器70被打开以升高室温(S21)。
由于通过使用正温度系数(PTC)加热器70来实现室温上升，稳定和准确的室温控制是可能的。
将描述利用加热器70提升室温的原理。当前室温上升达到的温度被称为设定温度(室温上升2℃达到的温度)。
一旦向加热器70供电，加热器70的温度通过加热器70本身的热量产生而持续上升，直到加热器70达到高于设定温度的温度为止，此时该加热器出现内部电阻剧增和电流下降，以再次降低已升高到高于设定温度的温度，以再次返回到设定温度。
如果加热器70的温度保持降低到设定温度之下，则内部电阻下降和电流增加，以再次升高温度。
由于通过上述过程将室温维持在设定温度，所以PTC加热器70能够比一般加热器更安全地保持室温。
同时，如果室温高于第一设定温度(15℃)和低于第二设定温度(19℃)(此时人穿衣量为1.0[clo])，则确定室内人的活动量(S30，S31)。
也就是，如果室内人的活动量是‘低’或‘中’，则气流速率被设定为‘弱’，且加热器70打开(S32，S33，S34)，以及如果人在室内活动量为‘高’，则气流速率被设定为‘中’，加热器70被关闭(S35)。
同时，如果室温高于第二设定温度(19℃)和低于第三设定温度(25℃)(此时人穿衣量为1.0[clo])，则确定室内人的活动量(S40，S41)。
也就是，如果室内人的活动量是‘低’，则气流速率被设定为‘弱’，加热器70被打开(S42)；如果室内人的活动量为‘中’，则气流速率被设定为‘中’，加热器70被打开(S43和S44)。如果人在室内活动量是‘高’，则气流速率被设定为‘强’，热器70被关闭(S45)。
同时，如果室温高于第三设定温度(25℃)(此时人穿衣量为0.5[clo])，室内人的活动量是‘低’或‘中’，则气流速率被设定为‘中’，加热器70被关闭(S50～S53)。
如果室温高于第三设定温度(25℃)，室内人的活动量是‘高’，则气流速率被设定为‘强’，加热器70被关闭(S54)。
接着将参照图4至6，描述空气清洁控制。
空气清洁控制单元120确定在尘土传感器30、气体传感器40和VOC传感器50处测量的尘土量、气味强度和VOC量的级别(S60)。
如图5查找表所示，气味强度、尘土量和VOC量分别被确定为高(1)/高-中(2)/中(3)/中-低(4)/低(5)中的一个级别，对于气味强度、尘土量和VOC量分别给定加权值‘a’、‘b’和‘c’。
级别(1)、(2)、(3)、(4)和(5)满足条件(1)＜(2)＜(3)＜(4)＜(5)，加权值(a)、(b)和(c)满足条件(a)＞(b)＞(c)。
然后，通过利用所确定的尘土量、气味强度和VOC量的级别，计算清洁指数(S61)。
Y＝∑(SLevel*SWeight+DLevel*DWeight+VLevel*VWeight)(3)其中，SLevel表示气味级别，SWeight表示气味强度的加权值(a)，DLevel表示尘土级别，DWeight表示尘土量的加权值(b)，VLevel表示VOC级别，VWeight表示VOC量的加权值(c)。
为了计算清洁指数，需要计算清洁度Y。清洁度Y可根据如下方程(3)来计算。
清洁指数(％)＝[Y/(5a+5b+5c)]*100(4)因此，通过将级别和加权值应用于方程3来计算清洁度Y，由此计算的清洁度Y被应用于方程(4)，以计算室内清洁指数(％)。
方程(4)表示当前清洁度关于最低清洁度(分别具有所适用的加权值的气味、尘土和VOC的最低级别之和)的百分数。
然后，在显示单元90上显示由此计算的室内清洁指数(％)，即当前清洁状态(S62)。
然后，根据通过查阅该查找表所确定的尘土级别、气味级别和VOC级别，来控制空调扇的气流速率和阴离子的产生。
也就是，当尘土级别、气味级别和VOC级别中的至少一个当前为“高”时，当前设定的气流速率(例如，在PMV控制过程S10～S54中所设定的)被升高一级，阴离子产生单元80被关闭(S63和S64)。
例如，在当前气流速率被设定为‘低’的状态下，如果尘土级别、气味级别和VOC级别中的至少一个当前为“高”，则气流速率升高一级，以设定气流速率为‘中’。
对于其他情况，则保持当前气流速率，打开阴离子产生单元80(S65)，以进行清洁操作。
空调系统及其控制方法具有如下优点。
首先，将室内人的活动量、人的穿衣量，尘土、气味、VOC等等全都纳入考虑，可增强房间舒适度，有效进行清洁。
第二，通过以PMV控制和清洁度控制来控制空调系统，房间中的人会更舒适。
第三，借助PTC加热器的稳定室温控制能够增强室内人的舒适满意度。
第四，室内清洁度的实时显示带来使用者对产品的信赖度。
对于熟悉本领域技术人员明显的是，可对本发明进行各种改型和变形，而不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明旨在覆盖本发明的改型和变形，只要它们落入所附权利要求和与其等效的范围之内。
权利要求
1.一种空调系统，包括温度传感器，用于感测室温；MET(新陈代谢)传感器，用于感测室内人的活动量；尘土传感器，用于感测尘土量；气体传感器，用于感测气味强度；VOC(挥发性有机化合物)传感器，用于感测化合物量；风扇驱动单元，用于控制气流速率；加热器，用于升高室温；阴离子产生单元，用于产生阴离子；以及控制单元，用于根据运行状态来控制该风扇驱动单元和该加热器，该运行状态是参照所感测的室温和室内人的活动量来预设的；根据运行状态来控制该风扇驱动单元和该阴离子产生单元，该运行状态是参照所感测的尘土量、气味强度和VOC量来预设的。
2.如权利要求1所述的空调系统，其中，该加热器是PTC(正温度系数)加热器。
3.如权利要求1所述的空调系统，其中，该控制单元包括PMV控制单元，用于根据运行状态来控制该风扇驱动单元和该加热器，该运行状态是参照该温度传感器和该MET传感器的输出来预设的；以及空气清洁控制单元，用于根据运行状态来控制风扇驱动单元和该阴离子产生单元，该运行状态是参照该尘土传感器、该气体传感器和该VOC传感器的输出来预设的。
4.如权利要求3所述的空调系统，其中，该PMV控制单元中具有查找表，该查找表上具有参照该温度传感器和该MET传感器的输出来限定的运行状态。
5.如权利要求3所述的空调系统，其中，该空气清洁控制单元中具有查找表，该查找表上具有参照该尘土传感器、该气体传感器和该VOC传感器的输出来限定的运行状态。
6.如权利要求1所述的空调系统，其中，该控制单元还包括清洁度计算单元，该清洁度计算单元用于参照该尘土传感器、该气体传感器和该VOC传感器的输出来计算空气清洁指数。
7.如权利要求6所述的空调系统，其中，该控制单元还包括显示单元，该显示单元用于显示在该清洁度计算单元计算的清洁指数。
8.一种控制空调系统的方法，包括步骤感测室温、室内人的活动量、气味强度、尘土量和VOC量；根据运行状态来控制空调扇的气流速率和温度，该运行状态是参照所感测的室温和室内人的活动量来预设的；参照所感测的气味强度、尘土量和VOC量来确定气味、尘土和VOC的级别；以及根据运行状态来控制该空调扇的气流速率和阴离子的产生，该运行状态是参照在上述步骤确定的级别来预设的。
9.如权利要求8所述的方法，其中，控制空调扇气流速率和温度的步骤包括步骤以至少两个设定温度来限定温度范围，为每个所述温度范围定义活动量级别，对于所感测的室温和室内人的活动量，从查找表中提取运行状态，该查找表上具有为各活动级别所定义的运行状态；以及按照所提取的运行状态来控制气流速率和温度。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述至少两个设定温度是参照ISO标准中定义的人在室内的穿衣量来设定的。
11.如权利要求9所述的方法，其中，所述活动级别是参照ISO标准来设定的。
12.如权利要求8所述的方法，其中，确定气味、尘土和VOC级别的步骤包括步骤对于所感测的气味强度、尘土量和VOC量读取查找表，该查找表上具有以相关单位来定义的气味强度、尘土量和VOC量的每一个的至少两个范围的级别。
13.如权利要求8所述的方法，其中，控制空调扇气流速率和阴离子产生的步骤包括如下步骤对于气味、尘土和VOC的级别从查找表中提取运行状态，该查找表具有用于气味、尘土和VOC级别情况的运行状态；以及按照所提取的运行状态来控制气流速率和阴离子产生。
14.如权利要求13所述的方法，其中，如果气味、尘土和VOC级别的至少任一个处于最高级别，则该查找表上的运行状态被定义为提高气流速率。
15.如权利要求13所述的方法，其中，如果气味、尘土和VOC级别的至少任一个不处于最高级别，则该查找表上的运行状态被定义为产生阴离子。
16.如权利要求8所述的方法，还包括步骤参照所测得的气味强度、尘土量和VOC量来计算清洁指数；以及显示所计算的清洁指数。
17.如权利要求16所述的方法，其中，计算清洁指数的步骤包括步骤将当前确定的气味、尘土、VOC级别的加权值求和，以计算清洁度；以及将计算的清洁度除以气味、尘土和VOC最低级别加权值总和，将相除之后的值转换成百分数。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述加权值被定义为气味级别*‘a’、尘土级别*‘b’、VOC级别*‘c’，‘a’、‘b’和‘c’满足条件a＞b＞c。
全文摘要
空调系统包括温度传感器，用于感测室温；MET(新陈代谢)传感器，用于感测室内人的活动量；尘土传感器，用于感测尘土量；气体传感器，用于感测气味强度；VOC(挥发性有机化合物)传感器，用于感测化合物量；风扇驱动单元，用于控制气流速率；加热器，用于升高室温；阴离子产生单元，用于产生阴离子；以及控制单元，用于根据运行状态来控制风扇驱动单元和加热器，该运行状态是参照所感测的室温和室内人的活动量来预设的，根据运行状态来控制风扇驱动单元和阴离子产生单元，该运行状态是参照所感测的尘土量、气味强度和VOC量来预设的。由此增强舒适感，进行有效清洁功能，在屏幕上实时显示房间清洁度以提高产品可靠度。
文档编号G05D23/00GK1699866SQ200510009570
公开日2005年11月23日 申请日期2005年2月25日 优先权日2004年5月21日
发明者崔皓善, 廉宽镐, 李周妍 申请人:Lg电子株式会社