本發(fā)明涉及采光天棚領(lǐng)域，特別涉及空氣質(zhì)量感應(yīng)智能恒溫生態(tài)采光天棚及控溫方法。

背景技術(shù)：

采光天棚，又稱采光頂，是建筑屋頂?shù)囊环N形式，現(xiàn)代化建筑很多都采用了采光天棚，如大型商場(chǎng)、辦公樓等建筑，這類建筑對(duì)其內(nèi)部環(huán)境的舒適性具有較高要求，一般都配備有空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行制冷或制熱，使室內(nèi)保持恒溫，但是這也帶來了極大的空調(diào)能耗問題，采光天棚作為室內(nèi)和室外熱交換的中間體，在建筑內(nèi)恒溫環(huán)境的保持中起到重要作用。

順應(yīng)上述趨勢(shì)，雙層采光天棚逐漸進(jìn)入人們的視野，圖4示意了現(xiàn)有技術(shù)中的一種雙層采光天棚，它包括內(nèi)層玻璃1、外層玻璃2以及兩者之間形成的中間隔層3，中間隔層3構(gòu)成空氣緩沖層，減少室內(nèi)外之間的熱交換，使室內(nèi)溫度相對(duì)穩(wěn)定，減少室內(nèi)熱能的損失，從而節(jié)約能源和空調(diào)運(yùn)行維修費(fèi)用，但是這種雙層采光天棚，空調(diào)系統(tǒng)在開啟制冷或制熱時(shí)能耗依舊較大，節(jié)能性能不足，并且工作模式單一，對(duì)外界環(huán)境變化沒有應(yīng)變能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的在于提供一種空氣質(zhì)量感應(yīng)智能恒溫生態(tài)采光天棚，具有更智能的工作模式，提高節(jié)能效果及對(duì)環(huán)境變化應(yīng)變能力。

本發(fā)明的上述第一目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種空氣質(zhì)量感應(yīng)智能恒溫生態(tài)采光天棚，包括分立式的內(nèi)層玻璃和外層玻璃，內(nèi)層玻璃和外層玻璃分別獨(dú)立地安裝在天棚安裝結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外側(cè)，內(nèi)層玻璃和外層玻璃之間為中空隔層，其特征是：中空隔層的兩側(cè)邊均分別設(shè)有循環(huán)風(fēng)口，內(nèi)層玻璃設(shè)有通風(fēng)口，所述循環(huán)風(fēng)口、通風(fēng)口均設(shè)有用于啟閉的啟閉機(jī)構(gòu)；

所述空氣質(zhì)量感應(yīng)智能恒溫生態(tài)采光天棚還包括單片機(jī)，所述單片機(jī)耦接有室內(nèi)溫度傳感器，設(shè)置在室內(nèi)，用于檢測(cè)室內(nèi)溫度并向單片機(jī)反饋室內(nèi)溫度信號(hào)Ti；

隔層溫度傳感器，設(shè)置在中空隔層，用于檢測(cè)中空隔層溫度并向單片機(jī)反饋隔層溫度信號(hào)Tm；

室外溫度傳感器，設(shè)置在室外，用于檢測(cè)室外溫度并向單片機(jī)反饋室外溫度信號(hào)To；

PM2.5傳感器，設(shè)置在室外，用于檢測(cè)室外空氣質(zhì)量并向單片機(jī)反饋空氣質(zhì)量信號(hào)Va；

溫控裝置，設(shè)置在中空隔層內(nèi)的天棚安裝結(jié)構(gòu)上，受控于單片機(jī)以制冷或制熱；

驅(qū)動(dòng)裝置，設(shè)置在啟閉機(jī)構(gòu)上，受控于單片機(jī)以驅(qū)動(dòng)啟閉機(jī)構(gòu)啟閉；

通訊裝置，用于與空調(diào)系統(tǒng)的控制面板通訊；

所述單片機(jī)內(nèi)部具有：

狀態(tài)讀取單元，用于通過通訊裝置獲知室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)為制冷或制熱；

空氣質(zhì)量比較單元，用于將空氣質(zhì)量信號(hào)Va與預(yù)設(shè)的安全空氣質(zhì)量信號(hào)Va比較得到空氣質(zhì)量比較結(jié)果；

制冷控制單元，用于在狀態(tài)讀取單元讀取到空調(diào)系統(tǒng)處于制冷狀態(tài)時(shí)啟動(dòng)，向溫控裝置發(fā)送制冷信號(hào)，并將室內(nèi)溫度信號(hào)Ti與隔層溫度信號(hào)Tm比較，將隔層溫度信號(hào)Tm與室外溫度信號(hào)To比較，得到溫度比較結(jié)果，并結(jié)合空氣質(zhì)量比較結(jié)果和溫度比較結(jié)果確定循環(huán)風(fēng)口和通風(fēng)口的啟閉方案

生成并向驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)；

制熱控制單元，用于在狀態(tài)讀取單元讀取到空調(diào)系統(tǒng)處于制熱狀態(tài)時(shí)啟動(dòng)，向溫控裝置發(fā)送制熱信號(hào)，并將室內(nèi)溫度信號(hào)Ti與隔層溫度信號(hào)Tm比較，將隔層溫度信號(hào)Tm與室外溫度信號(hào)To比較，得到溫度比較結(jié)果，并結(jié)合空氣質(zhì)量比較結(jié)果和溫度比較結(jié)果確定循環(huán)風(fēng)口和通風(fēng)口的啟閉方案

生成并向驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)；

所述驅(qū)動(dòng)裝置響應(yīng)于制冷控制單元或制熱控制單元發(fā)出的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)啟閉機(jī)構(gòu)啟閉以執(zhí)行對(duì)應(yīng)的啟閉方案；

所述溫控裝置響應(yīng)于制冷信號(hào)制冷，響應(yīng)于制熱信號(hào)制熱。

采用上述技術(shù)方案，通過溫度傳感器檢測(cè)室內(nèi)、隔層、室外的溫度，并結(jié)合PM2.5傳感器檢測(cè)到的空氣質(zhì)量作為判斷采取何種工作模式的依據(jù)，而要達(dá)到更好的節(jié)能效果，關(guān)鍵在于在達(dá)到需要的室內(nèi)環(huán)境溫度的過程(制冷或制熱)中對(duì)非電能驅(qū)動(dòng)的自然熱交換的應(yīng)用，降低空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷以及在達(dá)到所需室內(nèi)環(huán)境溫度時(shí)，維持穩(wěn)定的溫度環(huán)境，使空調(diào)系統(tǒng)不要頻繁啟停，由此，因?yàn)樘鞖狻⒔ㄖ?nèi)環(huán)境多變，使得室內(nèi)、中間隔層、室外具有多種組合情況，而針對(duì)每種組合情況，均有相應(yīng)的節(jié)能方案應(yīng)對(duì)，處于制冷模式時(shí)，當(dāng)Ti＞Tm＞To，該情形通常在室內(nèi)通風(fēng)效果不好，且在中間隔層受到長時(shí)間太陽熱輻射時(shí)發(fā)生，此時(shí)室外環(huán)境溫度相對(duì)室內(nèi)、中間隔層較低，同時(shí)開啟通風(fēng)口以及循環(huán)風(fēng)口，中間隔層內(nèi)形成冷熱氣流循環(huán)，相對(duì)較冷的氣流補(bǔ)充入中間隔層內(nèi)，溫控裝置啟動(dòng)制冷，能進(jìn)一步促進(jìn)冷熱氣流循環(huán)，加快降低中間隔層溫度，同時(shí)冷氣流也通過通風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi)，與室內(nèi)熱空氣直接形成冷熱流交匯，能迅速降低室內(nèi)溫度，使得室內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)在制冷過程中的負(fù)荷降低，做功減少，起到節(jié)能的效果，而后，室內(nèi)和中間隔層溫度在空調(diào)系統(tǒng)、溫控裝置以及冷熱氣流循環(huán)作用下降低，Ti、Tm、To的關(guān)系將變換到新的狀態(tài)，此時(shí)相應(yīng)的啟閉方案也會(huì)改變；當(dāng)Ti＞Tm＝To時(shí)，中間隔層溫度與室內(nèi)相等，此時(shí)不發(fā)生冷熱氣流循環(huán)，難以使中間隔層降溫，但是室內(nèi)溫度較高，開啟通風(fēng)口、循環(huán)風(fēng)口能使室外的冷氣流流入室內(nèi)，與室內(nèi)熱空氣直接形成冷熱流交匯，能迅速降低室內(nèi)溫度；當(dāng)Ti＞Tm＜To時(shí)，此時(shí)在太陽輻射較弱或沒有的情況下，而室內(nèi)和室外環(huán)境變化較快，如室內(nèi)設(shè)備、人流量劇增，活動(dòng)增大溫度升高，在陰天，室外城市熱流、人流車流造成的局部性高溫，此時(shí)關(guān)閉循環(huán)風(fēng)口，防止室外熱氣流流入中間隔層，開啟通風(fēng)口，使中間隔層的冷氣流和室內(nèi)的熱氣流交匯，降低室內(nèi)溫度，降低空調(diào)系統(tǒng)能耗；當(dāng)Ti＝Tm＞To時(shí)，此時(shí)室內(nèi)和中間隔層的溫度較高，與Ti＞Tm＞To時(shí)同理，開啟通風(fēng)口、循環(huán)風(fēng)口；當(dāng)Ti＝Tm＝To時(shí)，室內(nèi)、中間隔層、室外氣流溫度接近，氣流交匯難以起到節(jié)能效果，并且在空調(diào)系統(tǒng)和溫控裝置制冷作用下，溫度將會(huì)較快地降低，建立新的穩(wěn)態(tài)，因此關(guān)閉通風(fēng)口、循環(huán)風(fēng)口，幫助新穩(wěn)態(tài)的建立；當(dāng)Ti＝Tm＜To時(shí)，室外溫度較高，關(guān)閉循環(huán)風(fēng)口阻熱，關(guān)閉通氣口，幫助快速建立新穩(wěn)態(tài)；當(dāng)Ti＜Tm＞To時(shí)，中間隔層由于太陽熱輻射呈現(xiàn)高于室內(nèi)以及室外的溫度，此時(shí)關(guān)閉通風(fēng)口，避免熱氣流進(jìn)入室內(nèi)造成室內(nèi)人員不適，開啟循環(huán)風(fēng)口，通過冷熱氣流循環(huán)使中間隔層降溫；當(dāng)Ti＜Tm＝To，關(guān)閉通風(fēng)口、循環(huán)風(fēng)口，避免熱氣流進(jìn)入室內(nèi)；當(dāng)Ti＜Tm＜To，關(guān)閉通風(fēng)口、循環(huán)風(fēng)口，避免熱氣流進(jìn)入中間隔層與室內(nèi)，維持穩(wěn)態(tài)；以上包括了Ti、Tm、To的所有組合方式，而對(duì)于制冷模式，Ti＜Tm＜To，關(guān)閉通風(fēng)口、循環(huán)風(fēng)口為制冷模式時(shí)的終態(tài)以及穩(wěn)態(tài)，而其他情況均為暫態(tài)，也是各種初始條件不一樣的制冷過程中的必經(jīng)過程，由此，在單片機(jī)控制下，溫控裝置制冷，和空調(diào)系統(tǒng)共同作用下，始終將Ti、Tm、To往Ti＜Tm＜To的穩(wěn)態(tài)去建立，并且在每當(dāng)Ti、Tm、To的組合方式改變時(shí)，單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置執(zhí)行對(duì)應(yīng)的啟閉方案，整個(gè)制冷以及達(dá)到目標(biāo)溫度維持穩(wěn)態(tài)的過程，多工作模式根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，自動(dòng)切換，在制冷初階段，利用自然熱交換快速降溫，降低空調(diào)系統(tǒng)能耗以節(jié)能，達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，室內(nèi)、中間隔層、室外溫度呈現(xiàn)梯度，兩兩間溫差較小，熱傳遞速率得以降低，節(jié)約能耗，并且兩兩間只能通過玻璃熱傳遞而沒有直接的冷熱交匯，溫度環(huán)境可以維持相對(duì)穩(wěn)定，減少空調(diào)系統(tǒng)的頻繁啟停，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，同時(shí)在工作模式切換過程中，室外的空氣質(zhì)量作為考慮因素，空氣質(zhì)量作為第一優(yōu)先級(jí)，空氣質(zhì)量超標(biāo)，循環(huán)風(fēng)口關(guān)閉，保障安全，對(duì)外界環(huán)境的變化具有應(yīng)變能力，整個(gè)系統(tǒng)智能、節(jié)能；同理，制熱為制冷的逆過程，也能推導(dǎo)得到等同的有益效果。

進(jìn)一步，所述空氣質(zhì)量感應(yīng)智能恒溫生態(tài)采光天棚還包括上位機(jī)，所述單片機(jī)通過總線連接上位機(jī)。

采用上述技術(shù)方案，單片機(jī)通過總線與上位機(jī)信息交互，可以由上位機(jī)集中監(jiān)控。

進(jìn)一步，所述啟閉機(jī)構(gòu)為百葉窗。

采用上述技術(shù)方案，百葉窗具有較好的隱蔽性和觀賞性，安裝較為便捷。

進(jìn)一步，驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)模塊和電機(jī)，所述電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸與百葉窗的轉(zhuǎn)軸連接，所述驅(qū)動(dòng)模塊耦接并受控于單片機(jī)以驅(qū)動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)。

采用上述技術(shù)方案，電機(jī)由驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)正反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)百葉窗的轉(zhuǎn)軸正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)口、循環(huán)風(fēng)口的啟閉。

進(jìn)一步，通訊裝置為無線通訊模塊。

采用上述技術(shù)方案，空調(diào)控制系統(tǒng)自帶無線通訊功能，通過無線通訊方式獲取工作狀態(tài)信息，減少布線成本。

進(jìn)一步，所述室內(nèi)溫度傳感器、隔層溫度傳感器、室外溫度傳感器的型號(hào)均為DS18B20。

采用上述技術(shù)方案，DS18B20體積小，適于各種環(huán)境安裝，對(duì)惡劣環(huán)境抵抗力強(qiáng)，且為數(shù)字輸出，節(jié)約了模數(shù)轉(zhuǎn)換，硬件開銷低，采用三線制連接單片機(jī)，簡(jiǎn)化方案，以及還具有抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)。

進(jìn)一步，所述狀態(tài)讀取單元還能夠讀取空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)為待機(jī)；

所述單片機(jī)還包括待機(jī)控制單元，用于在狀態(tài)讀取單元讀取到空調(diào)系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)啟動(dòng)，向溫控裝置發(fā)送待機(jī)信號(hào)；并在

當(dāng)空氣質(zhì)量比較結(jié)果為Va＜Vs時(shí)，輸出同時(shí)開啟通風(fēng)口、循環(huán)風(fēng)口的控制信號(hào)；

當(dāng)空氣質(zhì)量比較結(jié)果為Va≥Vs時(shí)，輸出同時(shí)關(guān)閉通風(fēng)口、循環(huán)風(fēng)口的控制信號(hào)。

采用上述技術(shù)方案，當(dāng)空調(diào)待機(jī)時(shí)，室外環(huán)境允許下，即空氣質(zhì)量比較結(jié)果為Va＜Vs，開啟通風(fēng)口、循環(huán)風(fēng)口以使室內(nèi)外通風(fēng)，有益于室內(nèi)空氣流通，有助于健康。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種控溫方法，具有更智能的工作模式，提高節(jié)能效果及對(duì)環(huán)境變化應(yīng)變能力。

本發(fā)明的上述第二目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種控溫方法，基于上述的空氣質(zhì)量感應(yīng)智能恒溫生態(tài)采光天棚實(shí)現(xiàn)，包括

步驟一：通過設(shè)置在室內(nèi)的室內(nèi)溫度傳感器檢測(cè)室內(nèi)溫度并向單片機(jī)反饋室內(nèi)溫度信號(hào)Ti；

通過設(shè)置在中空隔層的隔層溫度傳感器檢測(cè)中空隔層溫度并向單片機(jī)反饋隔層溫度信號(hào)Tm；

通過設(shè)置在室外的室外溫度傳感器檢測(cè)室外溫度并向單片機(jī)反饋室外溫度信號(hào)To；

通過設(shè)置在室外的PM2.5傳感器檢測(cè)室外空氣質(zhì)量并向單片機(jī)反饋空氣質(zhì)量信號(hào)Va；

通過通訊裝置與空調(diào)系統(tǒng)的控制面板通訊以使單片機(jī)獲知室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)為制冷或制熱；

步驟二：當(dāng)單片機(jī)獲知空調(diào)系統(tǒng)處于制冷狀態(tài)時(shí)，發(fā)出制冷信號(hào)；

將室內(nèi)溫度信號(hào)Ti與隔層溫度信號(hào)Tm比較，將隔層溫度信號(hào)Tm與室外溫度信號(hào)To比較，得到溫度比較結(jié)果；

將空氣質(zhì)量信號(hào)Va與預(yù)設(shè)的安全空氣質(zhì)量信號(hào)Va比較得到空氣質(zhì)量比較結(jié)果；

結(jié)合空氣質(zhì)量比較結(jié)果和溫度比較結(jié)果確定循環(huán)風(fēng)口和通風(fēng)口的啟閉方案

生成并向驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)；

當(dāng)單片機(jī)獲知空調(diào)系統(tǒng)處于制熱狀態(tài)時(shí)，發(fā)出制熱信號(hào)；

將室內(nèi)溫度信號(hào)Ti與隔層溫度信號(hào)Tm比較，將隔層溫度信號(hào)Tm與室外溫度信號(hào)To比較，得到溫度比較結(jié)果；

將空氣質(zhì)量信號(hào)Va與預(yù)設(shè)的安全空氣質(zhì)量信號(hào)Va比較得到空氣質(zhì)量比較結(jié)果；

結(jié)合空氣質(zhì)量比較結(jié)果和溫度比較結(jié)果確定循環(huán)風(fēng)口和通風(fēng)口的啟閉方案

生成并向驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)；

步驟三：通過在中空隔層內(nèi)的天棚安裝結(jié)構(gòu)上設(shè)置溫控裝置，由溫控裝置響應(yīng)于制冷信號(hào)制冷，響應(yīng)于制熱信號(hào)制熱；

通過驅(qū)動(dòng)裝置響應(yīng)于控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)啟閉機(jī)構(gòu)開啟或關(guān)閉通風(fēng)口、循環(huán)風(fēng)口以執(zhí)行對(duì)應(yīng)的啟閉方案。

進(jìn)一步，步驟一中，還包括通過通訊裝置與空調(diào)系統(tǒng)的控制面板通訊以使單片機(jī)獲知室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)為待機(jī)；

步驟二中，還包括當(dāng)單片機(jī)獲知空調(diào)系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，向溫控裝置發(fā)送待機(jī)信號(hào)；并在當(dāng)空氣質(zhì)量比較結(jié)果為Va＜Vs時(shí)，輸出同時(shí)開啟通風(fēng)口、循環(huán)風(fēng)口的控制信號(hào)；

當(dāng)空氣質(zhì)量比較結(jié)果為Va≥Vs時(shí)，輸出同時(shí)關(guān)閉通風(fēng)口、循環(huán)風(fēng)口的控制信號(hào)。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種空氣質(zhì)量感應(yīng)智能恒溫生態(tài)采光天棚，具有更智能的工作模式，提高節(jié)能效果及對(duì)環(huán)境變化應(yīng)變能力。

本發(fā)明的上述第三目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種空氣質(zhì)量感應(yīng)智能恒溫生態(tài)采光天棚，包括分立式的內(nèi)層玻璃和外層玻璃，內(nèi)層玻璃和外層玻璃分別獨(dú)立地安裝在天棚安裝結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外側(cè)，內(nèi)層玻璃和外層玻璃之間為中空隔層，其特征是：中空隔層的兩側(cè)邊均分別設(shè)有循環(huán)風(fēng)口，所述循環(huán)風(fēng)口設(shè)有用于啟閉的啟閉機(jī)構(gòu)；

所述空氣質(zhì)量感應(yīng)智能恒溫生態(tài)采光天棚還包括單片機(jī)，所述單片機(jī)耦接有

隔層溫度傳感器，設(shè)置在中空隔層，用于檢測(cè)中空隔層溫度并向單片機(jī)反饋隔層溫度信號(hào)Tm；

室外溫度傳感器，設(shè)置在室外，用于檢測(cè)室外溫度并向單片機(jī)反饋室外溫度信號(hào)To；

PM2.5傳感器，設(shè)置在室外，用于檢測(cè)室外空氣質(zhì)量并向單片機(jī)反饋空氣質(zhì)量信號(hào)Va；

驅(qū)動(dòng)裝置，設(shè)置在啟閉機(jī)構(gòu)上，受控于單片機(jī)以驅(qū)動(dòng)啟閉機(jī)構(gòu)啟閉；

所述單片機(jī)內(nèi)部具有：

空氣質(zhì)量比較單元，用于將空氣質(zhì)量信號(hào)Va與預(yù)設(shè)的安全空氣質(zhì)量信號(hào)Vs比較；

溫控單元，設(shè)置于中空層內(nèi)的天棚安裝結(jié)構(gòu)上，受單片機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)制冷模式或制熱模式并結(jié)合風(fēng)口啟閉方案以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)中空層的溫度使中空層溫度維持在預(yù)設(shè)溫度信號(hào)Tx，所述的方案包括

當(dāng)Va大于等于Vs時(shí)，單片機(jī)控制啟閉機(jī)構(gòu)關(guān)閉；

當(dāng)Va小于Vs時(shí)，單片機(jī)具有以下三種運(yùn)行策略：

運(yùn)行策略一、在室外溫度傳感器檢測(cè)到環(huán)境溫度To＞25攝氏度且To＞Tm＞Tx時(shí)，單片機(jī)控制啟閉機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使循環(huán)風(fēng)口開啟，在煙囪效應(yīng)的作用下帶走一部分熱量以降低中空層的溫度直至Tm趨于一穩(wěn)定值，若Tm＞Tx，則單片機(jī)控制循環(huán)風(fēng)口關(guān)閉并啟動(dòng)溫控單元進(jìn)行制冷模式，使得Tm＝Tx；

運(yùn)行策略二、在室外溫度傳感器檢測(cè)到環(huán)境溫度To為22-25攝氏度時(shí)，單片機(jī)控制循環(huán)風(fēng)口開啟，以實(shí)現(xiàn)循環(huán)通風(fēng)，使得Tm＝Tx；

運(yùn)行策略三、在室外溫度傳感器檢測(cè)到環(huán)境溫度To＜22攝氏度時(shí)，單片機(jī)控制啟閉機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使得循環(huán)風(fēng)口處于關(guān)閉狀態(tài)，并啟動(dòng)溫控單元進(jìn)行制熱模式，使得Tm＝Tx。

綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：結(jié)合室內(nèi)、中間隔層以及室外溫度，空氣質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果，使多種工作模式智能切換，能夠在空調(diào)系統(tǒng)開啟制冷或制熱時(shí)，利用自然熱交換快速降溫或升溫，降低空調(diào)系統(tǒng)能耗，在接近穩(wěn)態(tài)時(shí)，室內(nèi)、中間隔層、室外相互隔離，兩兩間保持較小的溫差，降低通過玻璃熱傳遞的速率，達(dá)到較好的恒溫效果，減少空調(diào)系統(tǒng)的頻繁啟停，節(jié)約能耗，同時(shí)對(duì)外界環(huán)境變化具有較好的應(yīng)變能力。

附圖說明

圖1是實(shí)施例的剖視示意圖；

圖2是單片機(jī)及外圍的電路部分的原理圖；

圖3是實(shí)施例的系統(tǒng)簡(jiǎn)圖；

圖4是現(xiàn)有技術(shù)剖視圖。

圖中，1、內(nèi)層玻璃；11、通風(fēng)口；2、外層玻璃；21、循環(huán)風(fēng)口；3、中空隔層；4、百葉窗；5、小型空調(diào)；61、室內(nèi)溫度傳感器；62、隔層溫度傳感器；63、室外溫度傳感器；64、PM2.5傳感器。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

參見圖1，一種空氣質(zhì)量感應(yīng)智能恒溫生態(tài)采光天棚，包括機(jī)械部分和電路部分，機(jī)械部分包括安裝在建筑頂部的分立式的內(nèi)層玻璃1和外層玻璃2，由龍骨組成天棚安裝結(jié)構(gòu)，內(nèi)層玻璃1安裝在內(nèi)側(cè)，外層玻璃2安裝在外側(cè)，兩者之間形成中空隔層3，在中空隔層3內(nèi)的龍骨上安裝有小型空調(diào)5用以制冷或制熱，中空隔層3的兩側(cè)設(shè)有循環(huán)風(fēng)口21，內(nèi)層玻璃1設(shè)有通風(fēng)口11，循環(huán)風(fēng)口21、通風(fēng)口11上均設(shè)有百葉窗4，百葉窗4的轉(zhuǎn)軸由電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)正反轉(zhuǎn)以啟閉。

結(jié)合圖1及圖2，電路部分包括單片機(jī)，所述單片機(jī)連接有安裝在室內(nèi)的天棚連接結(jié)構(gòu)上的室內(nèi)溫度傳感器61，用于檢測(cè)室內(nèi)溫度并向單片機(jī)反饋室內(nèi)溫度信號(hào)Ti；安裝在中空隔層3內(nèi)的天棚連接結(jié)構(gòu)上的隔層溫度傳感器62，用于檢測(cè)中空隔層3溫度并向單片機(jī)反饋隔層溫度信號(hào)Tm；安裝在室外的天棚連接結(jié)構(gòu)上的室外溫度傳感器63，用于檢測(cè)室外溫度并向單片機(jī)反饋室外溫度信號(hào)To；安裝在室外的下部天棚連接結(jié)構(gòu)上的PM2.5傳感器64，用于檢測(cè)室外空氣質(zhì)量并向單片機(jī)反饋空氣質(zhì)量信號(hào)Va；無線通訊模塊，用于與空調(diào)系統(tǒng)的控制面板通訊，以使單片機(jī)獲知室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)為制冷或制熱或待機(jī)，并由單片機(jī)控制小型空調(diào)5相應(yīng)地也執(zhí)行制冷或制熱或待機(jī)。

本實(shí)施例中均采用型號(hào)為DS18B20的溫度傳感器，單片機(jī)的型號(hào)為AT89C51。

單片機(jī)將空氣質(zhì)量信號(hào)Va與預(yù)設(shè)的安全空氣質(zhì)量信號(hào)Va比較得到空氣質(zhì)量比較結(jié)果；將室內(nèi)溫度信號(hào)Ti與隔層溫度信號(hào)Tm比較，將隔層溫度信號(hào)Tm與室外溫度信號(hào)To比較，得到溫度比較結(jié)果；并結(jié)合空氣質(zhì)量比較結(jié)果和溫度比較結(jié)果確定循環(huán)風(fēng)口21和通風(fēng)口11的啟閉方案；

制冷模式：

制熱模式：

待機(jī)模式：

Va＜Vs時(shí)，同時(shí)開啟通風(fēng)口11、循環(huán)風(fēng)口21；

Va≥Vs時(shí)，同時(shí)關(guān)閉通風(fēng)口11、循環(huán)風(fēng)口21；

并由單片機(jī)生成控制信號(hào)分別發(fā)送給設(shè)置在通風(fēng)口11、循環(huán)風(fēng)口21的三個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊為電機(jī)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電路，以執(zhí)行啟閉方案。

單片機(jī)還通過RS232總線連接上位機(jī)，參見圖3，當(dāng)室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，控制面板發(fā)出控制信號(hào)給空調(diào)，同時(shí)單片機(jī)也與控制面板無線通訊獲知空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并結(jié)合溫度檢測(cè)和空氣質(zhì)量檢測(cè)控制機(jī)械部分執(zhí)行啟閉方案，溫度檢測(cè)和空氣質(zhì)量檢測(cè)是實(shí)時(shí)的，這里的實(shí)時(shí)實(shí)質(zhì)上具有一定時(shí)間間隔，依照單片機(jī)設(shè)定的檢測(cè)間隔而定，在Ti、Tm、To的相互關(guān)系發(fā)生變化時(shí)，也實(shí)時(shí)改變啟閉方案，在整個(gè)室內(nèi)制冷過程或制熱過程或待機(jī)過程中，天棚空氣質(zhì)量感應(yīng)智能恒溫生態(tài)采光天棚也是動(dòng)態(tài)的過程，同時(shí)單片機(jī)通過總線與上位機(jī)建立聯(lián)系，多個(gè)單片機(jī)可以由上位機(jī)集中監(jiān)控，使得更大范圍的恒溫節(jié)能控制更便捷的實(shí)現(xiàn)。

節(jié)能原理：通過檢測(cè)室內(nèi)、隔層、室外的溫度，并結(jié)合空氣質(zhì)量作為判斷采取何種工作模式的依據(jù)，而要達(dá)到更好的節(jié)能效果，關(guān)鍵在于在達(dá)到需要的室內(nèi)環(huán)境溫度的過程(制冷或制熱)中對(duì)非電能驅(qū)動(dòng)的自然熱交換的應(yīng)用，降低空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷以及在達(dá)到所需室內(nèi)環(huán)境溫度時(shí)，維持穩(wěn)定的溫度環(huán)境，使空調(diào)系統(tǒng)不要頻繁啟停，由此，因?yàn)樘鞖?、建筑?nèi)環(huán)境多變，使得室內(nèi)、中間隔層、室外具有多種組合情況，而針對(duì)每種組合情況，均有相應(yīng)的節(jié)能方案應(yīng)對(duì)，處于制冷模式時(shí)，當(dāng)Ti＞Tm＞To，該情形通常在室內(nèi)通風(fēng)效果不好，且在中間隔層受到長時(shí)間太陽熱輻射時(shí)發(fā)生，此時(shí)室外環(huán)境溫度相對(duì)室內(nèi)、中間隔層較低，同時(shí)開啟通風(fēng)口11以及循環(huán)風(fēng)口21，中間隔層內(nèi)形成冷熱氣流循環(huán)相對(duì)較冷的氣流補(bǔ)充入中間隔層內(nèi)，溫控裝置啟動(dòng)制冷，能進(jìn)一步促進(jìn)冷熱氣流循環(huán)，加快降低中間隔層溫度，同時(shí)冷氣流也通過通風(fēng)口11進(jìn)入室內(nèi)，與室內(nèi)熱空氣直接形成冷熱流交匯，能迅速降低室內(nèi)溫度，使得室內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)在制冷過程中的負(fù)荷降低，做功減少，起到節(jié)能的效果，而后，室內(nèi)和中間隔層溫度在空調(diào)系統(tǒng)、溫控裝置以及冷熱氣流循環(huán)作用下降低，Ti、Tm、To的關(guān)系將變換到新的狀態(tài)，此時(shí)相應(yīng)的啟閉方案也會(huì)改變；當(dāng)Ti＞Tm＝To時(shí)，中間隔層溫度與室內(nèi)相等，此時(shí)不發(fā)生冷熱氣流循環(huán)，難以使中間隔層降溫，但是室內(nèi)溫度較高，開啟通風(fēng)口11、循環(huán)風(fēng)口21能使室外的冷氣流流入室內(nèi)，與室內(nèi)熱空氣直接形成冷熱流交匯，能迅速降低室內(nèi)溫度；當(dāng)Ti＞Tm＜To時(shí)，此時(shí)在太陽輻射較弱或沒有的情況下，而室內(nèi)和室外環(huán)境變化較快，如室內(nèi)設(shè)備、人流量劇增，活動(dòng)增大溫度升高，在陰天，室外城市熱流、人流車流造成的局部性高溫，此時(shí)關(guān)閉循環(huán)風(fēng)口21，防止室外熱氣流流入中間隔層，開啟通風(fēng)口11，使中間隔層的冷氣流和室內(nèi)的熱氣流交匯，降低室內(nèi)溫度，降低空調(diào)系統(tǒng)能耗；當(dāng)Ti＝Tm＞To時(shí)，此時(shí)室內(nèi)和中間隔層的溫度較高，與Ti＞Tm＞To時(shí)同理，開啟通風(fēng)口11、循環(huán)風(fēng)口21；當(dāng)Ti＝Tm＝To時(shí)，室內(nèi)、中間隔層、室外氣流溫度接近，氣流交匯難以起到節(jié)能效果，并且在空調(diào)系統(tǒng)和溫控裝置制冷作用下，溫度將會(huì)較快地降低，建立新的穩(wěn)態(tài)，因此關(guān)閉通風(fēng)口11、循環(huán)風(fēng)口21，幫助新穩(wěn)態(tài)的建立；當(dāng)Ti＝Tm＜To時(shí)，室外溫度較高，關(guān)閉循環(huán)風(fēng)口21阻熱，關(guān)閉通氣口，幫助快速建立新穩(wěn)態(tài)；當(dāng)Ti＜Tm＞To時(shí)，中間隔層由于太陽熱輻射呈現(xiàn)高于室內(nèi)以及室外的溫度，此時(shí)關(guān)閉通風(fēng)口11，避免熱氣流進(jìn)入室內(nèi)造成室內(nèi)人員不適，開啟循環(huán)風(fēng)口21，通過冷熱氣流循環(huán)使中間隔層降溫；當(dāng)Ti＜Tm＝To，關(guān)閉通風(fēng)口11、循環(huán)風(fēng)口21，避免熱氣流進(jìn)入室內(nèi)；當(dāng)Ti＜Tm＜To，關(guān)閉通風(fēng)口11、循環(huán)風(fēng)口21，避免熱氣流進(jìn)入中間隔層與室內(nèi)，維持穩(wěn)態(tài)；以上包括了Ti、Tm、To的所有組合方式，而對(duì)于制冷模式，Ti＜Tm＜To，關(guān)閉通風(fēng)口11、循環(huán)風(fēng)口21為制冷模式時(shí)的終態(tài)以及穩(wěn)態(tài)，而其他情況均為暫態(tài)，也是各種初始條件不一樣的制冷過程中的必經(jīng)過程，由此，在單片機(jī)控制下，溫控裝置制冷，并且在每當(dāng)Ti、Tm、To的組合方式改變時(shí)，單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)裝置執(zhí)行對(duì)應(yīng)的啟閉方案，整個(gè)制冷以及達(dá)到目標(biāo)溫度維持的過程，多工作模式自動(dòng)切換，在制冷初階段，利用自然熱交換快速降溫，降低空調(diào)系統(tǒng)能耗以節(jié)能，達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，室內(nèi)、中間隔層、室外溫度呈現(xiàn)梯度，兩兩間溫差較小，熱傳遞速率得以降低，節(jié)約能耗，并且兩兩間只能通過玻璃熱傳遞而沒有直接的冷熱交匯，溫度環(huán)境可以維持相對(duì)穩(wěn)定，減少空調(diào)系統(tǒng)的頻繁啟停，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，而在工作模式切換過程中，室外的空氣質(zhì)量作為考慮因素，空氣質(zhì)量作為第一優(yōu)先級(jí)，空氣質(zhì)量超標(biāo)，循環(huán)風(fēng)口21關(guān)閉，保障安全，對(duì)外界環(huán)境的變化具有應(yīng)變能力，整個(gè)系統(tǒng)智能、節(jié)能；同理，制熱為制冷的逆過程，同理也能推導(dǎo)得到相同的技術(shù)效果。

實(shí)施例二

一種空氣質(zhì)量感應(yīng)智能恒溫生態(tài)采光天棚，包括分立式的內(nèi)層玻璃1和外層玻璃2，內(nèi)層玻璃1和外層玻璃2分別獨(dú)立地安裝在天棚安裝結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外側(cè)，內(nèi)層玻璃1和外層玻璃2之間為中空隔層3，其特征是：中空隔層3的兩側(cè)邊均分別設(shè)有循環(huán)風(fēng)口21，所述循環(huán)風(fēng)口21設(shè)有用于啟閉的啟閉機(jī)構(gòu)；

所述空氣質(zhì)量感應(yīng)智能恒溫生態(tài)采光天棚還包括單片機(jī)，所述單片機(jī)耦接有

隔層溫度傳感器62，設(shè)置在中空隔層3，用于檢測(cè)中空隔層3溫度并向單片機(jī)反饋隔層溫度信號(hào)Tm；

室外溫度傳感器63，設(shè)置在室外，用于檢測(cè)室外溫度并向單片機(jī)反饋室外溫度信號(hào)To；

PM2.5傳感器64，設(shè)置在室外，用于檢測(cè)室外空氣質(zhì)量并向單片機(jī)反饋空氣質(zhì)量信號(hào)Va；

驅(qū)動(dòng)裝置，設(shè)置在啟閉機(jī)構(gòu)上，受控于單片機(jī)以驅(qū)動(dòng)啟閉機(jī)構(gòu)啟閉；

所述單片機(jī)內(nèi)部具有：

空氣質(zhì)量比較單元，用于將空氣質(zhì)量信號(hào)Va與預(yù)設(shè)的安全空氣質(zhì)量信號(hào)Vs比較；

溫控單元，設(shè)置于中空層內(nèi)的天棚安裝結(jié)構(gòu)上，受單片機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)制冷模式或制熱模式并結(jié)合風(fēng)口啟閉方案以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)中空層的溫度使中空層溫度維持在預(yù)設(shè)溫度信號(hào)Tx，所述的方案包括

當(dāng)Va大于等于Vs時(shí)，單片機(jī)控制啟閉機(jī)構(gòu)關(guān)閉；

當(dāng)Va小于Vs時(shí)，單片機(jī)具有以下三種運(yùn)行策略：

運(yùn)行策略一、在室外溫度傳感器63檢測(cè)到環(huán)境溫度To＞25攝氏度且To＞Tm＞Tx時(shí)，單片機(jī)控制啟閉機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使循環(huán)風(fēng)口21開啟，在煙囪效應(yīng)的作用下帶走一部分熱量以降低中空層的溫度直至Tm趨于一穩(wěn)定值，若Tm＞Tx，則單片機(jī)控制循環(huán)風(fēng)口21關(guān)閉并啟動(dòng)溫控單元進(jìn)行制冷模式，使得Tm＝Tx；

運(yùn)行策略二、在室外溫度傳感器63檢測(cè)到環(huán)境溫度To為22-25攝氏度時(shí)，單片機(jī)控制循環(huán)風(fēng)口21開啟，以實(shí)現(xiàn)循環(huán)通風(fēng)，使得Tm＝Tx；

運(yùn)行策略三、在室外溫度傳感器63檢測(cè)到環(huán)境溫度To＜22攝氏度時(shí)，單片機(jī)控制啟閉機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使得循環(huán)風(fēng)口21處于關(guān)閉狀態(tài)，并啟動(dòng)溫控單元進(jìn)行制熱模式，使得Tm＝Tx。