專(zhuān)利名稱(chēng)：一種微環(huán)境熱舒適性多功能自動(dòng)調(diào)節(jié)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通風(fēng)和空調(diào)領(lǐng)域的送風(fēng)末端測(cè)試和調(diào)節(jié)裝置，具體涉及一種微環(huán)境熱
舒適性多功能自動(dòng)調(diào)節(jié)儀，可用于個(gè)性化送風(fēng)、地板、汽車(chē)空調(diào)、火車(chē)空調(diào)等微環(huán)境空調(diào)系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著全球性能源短缺問(wèn)題的出現(xiàn)，節(jié)能越來(lái)越受到人們的重視。在常規(guī)空 調(diào)中，采用整體送風(fēng)方式，即整個(gè)房間采用空調(diào)。因?yàn)槊恳粋€(gè)人對(duì)熱環(huán)境的熱感覺(jué)是不一樣 的，這樣就出現(xiàn)了，一部分人感覺(jué)偏冷一部分人感覺(jué)偏熱的局面，從而造成了能量的浪費(fèi)。 研究人員開(kāi)始積極探尋傳統(tǒng)送風(fēng)方式和調(diào)節(jié)技術(shù)的替代方案，局部微環(huán)境受到越來(lái)越多的 關(guān)注。 近期出現(xiàn)的局部微環(huán)境送風(fēng)按傳熱方式可分為對(duì)流和導(dǎo)熱兩種，作用部位包括頭 頸部、肩部、胸部、背部、小腿和腳踝等身體部位。大量應(yīng)用實(shí)例顯示，局部微環(huán)境可以在緩 解人體對(duì)偏熱或偏冷環(huán)境不適感的同時(shí)節(jié)約建筑物能耗，是傳統(tǒng)整體環(huán)境方式的一種重要 補(bǔ)充。Bauman等模擬了加利福尼亞州氣候條件下一個(gè)辦公室的全年能耗，桌面式的個(gè)性化 送風(fēng)系統(tǒng)可減少18 %的制冷能耗和9 %的總電耗，相比于傳統(tǒng)的VAV全混送風(fēng)系統(tǒng)，不帶局 部風(fēng)扇和輻射板的個(gè)性化送風(fēng)系統(tǒng)大致可節(jié)能6% 。 在微環(huán)境空調(diào)下，系統(tǒng)能耗降低，空調(diào)區(qū)域人可以得到"適合自己的熱環(huán)境"。但現(xiàn) 有的微環(huán)境調(diào)節(jié)技術(shù)只能對(duì)單一參數(shù)進(jìn)行控制(如溫度)，且控制方法單一，無(wú)法根據(jù)人對(duì) 冷熱的感受進(jìn)行合理科學(xué)的自動(dòng)控制調(diào)節(jié)，實(shí)際環(huán)境中人們還需要對(duì)濕度、風(fēng)量大小和輻 射溫度進(jìn)行調(diào)控，而目前這種微環(huán)境多功能自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置未見(jiàn)問(wèn)世，不能滿足人們對(duì)環(huán)境 舒適化生活的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)了一種微環(huán)境熱舒適性多功能自動(dòng)調(diào)節(jié)儀，可實(shí)現(xiàn)微環(huán)境的多方位調(diào) 節(jié)，解決空調(diào)環(huán)境中個(gè)人的不舒適性，并減少系統(tǒng)運(yùn)行中能耗的浪費(fèi)。 本發(fā)明主要包括三部分熱舒適感應(yīng)裝置、調(diào)節(jié)裝置和控制面板。熱舒適感應(yīng)裝置 上設(shè)置有溫濕度傳感器、黑球溫度傳感器和萬(wàn)向風(fēng)速傳感器，將測(cè)量的溫度、濕度、風(fēng)速和 黑球溫度等環(huán)境參數(shù)，通過(guò)控制面板內(nèi)的芯片程序的耦合計(jì)算，獲得實(shí)際舒適性指標(biāo)PMV， 與給定的環(huán)境舒適性參數(shù)比較，由調(diào)節(jié)裝置的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)量或自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度， 達(dá)到舒適性目的。 —種微環(huán)境熱舒適性多功能自動(dòng)調(diào)節(jié)儀，包括熱舒適感應(yīng)裝置、調(diào)節(jié)裝置和控制 面板，其特征在于 A)熱舒適感應(yīng)裝置由溫濕度傳感器、黑球溫度傳感器、萬(wàn)向風(fēng)速傳感器和支架盤(pán)
組成，所述的三種傳感器通過(guò)導(dǎo)線與控制面板的熱舒適參數(shù)信號(hào)輸入孔連接； B)調(diào)節(jié)裝置內(nèi)置風(fēng)管，風(fēng)管末端設(shè)置送風(fēng)口 ，風(fēng)速測(cè)試元件和溫度感應(yīng)器由調(diào)節(jié)裝置內(nèi)延伸出外壁，外壁上同時(shí)設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)器和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥；
所述的控制面板內(nèi)置芯片，外置控制鍵、信號(hào)孔和顯示屏； 所述的風(fēng)速測(cè)試元件和溫度感應(yīng)器通過(guò)導(dǎo)線與控制面板上的風(fēng)管內(nèi)壓力、溫度信
號(hào)輸入孔連接，控制面板上的溫度調(diào)節(jié)信號(hào)輸出孔與溫度調(diào)節(jié)器連接，風(fēng)量調(diào)節(jié)信號(hào)輸出
孔與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥連接，溫度調(diào)節(jié)器和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥通過(guò)電源線與電源連接。 所述的控制面板上分布的控制鍵為電源鍵、自動(dòng)調(diào)節(jié)鍵、手動(dòng)調(diào)節(jié)鍵、風(fēng)速調(diào)節(jié)
鍵、溫度調(diào)節(jié)鍵、"-"號(hào)鍵、"+ "號(hào)鍵。 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了多組參數(shù)的耦合控制，實(shí)現(xiàn)微環(huán)境的多方位調(diào)節(jié)，解決空調(diào)環(huán)境中 個(gè)人的不舒適性，減少系統(tǒng)運(yùn)行中能耗的浪費(fèi)。不僅風(fēng)量調(diào)節(jié)更加智能、科學(xué)、準(zhǔn)確和便捷， 而且可廣泛用于個(gè)性化送風(fēng)、地板送風(fēng)、汽車(chē)空調(diào)、火車(chē)空調(diào)等微環(huán)境空調(diào)系統(tǒng)中，還可以 用于節(jié)能分析評(píng)估及系統(tǒng)節(jié)能改造，具有顯著的實(shí)際應(yīng)用效果。


圖1為微環(huán)境熱舒適性多功能自動(dòng)調(diào)節(jié)儀整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為使用調(diào)節(jié)儀流程。 1.熱舒適感應(yīng)裝置，2.溫濕度傳感器，3.支架盤(pán)，4.黑球溫度傳感器，5.萬(wàn)向風(fēng) 速傳感器，6.調(diào)節(jié)裝置，7.控制面板，8.風(fēng)速測(cè)試元件，9.溫度感應(yīng)器，IO.溫度調(diào)節(jié)器， 11.電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，12.風(fēng)管，13、電源線，14、送風(fēng)口，15、電源鍵，16、自動(dòng)調(diào)節(jié)鍵，17、手動(dòng)調(diào) 節(jié)鍵，18、風(fēng)速調(diào)節(jié)鍵，19、溫度調(diào)節(jié)鍵，20、"-"號(hào)鍵，21、" + "號(hào)鍵，22、熱舒適參數(shù)信號(hào)輸入 孔，23、風(fēng)管內(nèi)壓力、溫度信號(hào)輸入孔，24、溫度調(diào)節(jié)信號(hào)輸出孔，25、風(fēng)量調(diào)節(jié)信號(hào)輸出孔， 26、顯示屏。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)施例并不用于限制本發(fā) 明，凡采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)或進(jìn)行相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
—種微環(huán)境熱舒適性多功能自動(dòng)調(diào)節(jié)儀，如圖1所示包括熱舒適感應(yīng)裝置1、調(diào) 節(jié)裝置6和控制面板7。熱舒適感應(yīng)裝置l由溫濕度傳感器2、黑球溫度傳感器4、萬(wàn)向風(fēng)速 傳感器5和支架盤(pán)3組成，所述的三種傳感器通過(guò)導(dǎo)線與調(diào)節(jié)控制面板的熱舒適參數(shù)信號(hào) 輸入孔22連接；調(diào)節(jié)裝置6內(nèi)置風(fēng)管12，風(fēng)管末端設(shè)置送風(fēng)口 14，風(fēng)速測(cè)試元件8和溫度 感應(yīng)器9由調(diào)節(jié)裝置6內(nèi)延伸出外壁，外壁上同時(shí)設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)器IO和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥11 ; 所述的控制面板7內(nèi)置芯片，外置控制鍵、信號(hào)孔和顯示屏26 ;所述的風(fēng)速測(cè)試元件8和溫 度感應(yīng)器9通過(guò)導(dǎo)線與控制面板7上的風(fēng)管內(nèi)壓力、溫度信號(hào)輸入孔23連接，控制面板7 上的溫度調(diào)節(jié)信號(hào)輸出孔24與溫度調(diào)節(jié)器10連接，風(fēng)量調(diào)節(jié)信號(hào)輸出孔25與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 11連接，溫度調(diào)節(jié)器IO和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥11通過(guò)電源線13與電源連接。所述的控制面板上 分布的控制鍵為電源鍵15、自動(dòng)調(diào)節(jié)鍵16、手動(dòng)調(diào)節(jié)鍵17、風(fēng)速調(diào)節(jié)鍵18、溫度調(diào)節(jié)鍵19、 "-"號(hào)鍵20、" + "號(hào)鍵21。 本實(shí)施例期望熱舒適性指標(biāo)選擇IS07730中推薦的人體熱舒適PMV指標(biāo)，然后根 據(jù)熱舒適感應(yīng)裝置1測(cè)得的溫度、濕度、風(fēng)速、黑球溫度等環(huán)境參數(shù)計(jì)算獲得PMV。
使用時(shí)A)選定自動(dòng)調(diào)節(jié)鍵
M——人體能量代謝率，單位是W/m2，在程序中已給定值81.4; W——人體所做的機(jī)械功，單位是W/m2，在程序中已給定值0. 00 ; ta——環(huán)境溫度，單位是°C ，由溫濕度傳感器測(cè)得； Pa——環(huán)境空氣水蒸汽分壓力，單位是kPa ;
6=^x^x100 (1) Pq,b——空氣的飽和水蒸汽分壓力，在程序中已給定值2650kPa ; p——空氣的相對(duì)濕度，單位是％ ，由溫濕度傳感器測(cè)得； fel——人體服裝面積系數(shù)，在程序中已給定值為1. 01 ; td——人體著裝后外表面溫度，單位是t:，由下式近似計(jì)算得； tcl = (ta+emrt)/2+4.6(2) emrt—周?chē)h(huán)境的平均輻射溫度，t:，由下式計(jì)算獲得； &rt = ~ + 2,44X0s - O (3 ) tg——黑球溫度，單位是°C ，由黑球溫度傳感器測(cè)得；
va——室內(nèi)風(fēng)速，單位是m/s，由萬(wàn)向風(fēng)速傳感器測(cè)得； a el—對(duì)流換熱系數(shù)，單位是W/ (m2 K)，由公式(4)計(jì)算出熱舒適性指標(biāo)PMV 值； PMV =
{M-W-O. 0014M(34_ta) _0. 0173M(5. 867_Pa)-3. 05 [5. 733-0. 007 (M_W) -Pj -0. 42 (M_W (4) -58. 15) -3. 96 X 10—8fcl [ (tcl+273)4- ( e mrt+273)4] - a clfcl (tcl_ta)}
②調(diào)節(jié)過(guò)程如圖2所示。將熱舒適感應(yīng)裝置測(cè)得微環(huán)境空調(diào)區(qū)風(fēng)速、溫度、濕度和 黑球溫度參數(shù)傳輸給控制面板的芯片，運(yùn)用自行編寫(xiě)的程序通過(guò)公式(4)計(jì)算獲得實(shí)際熱 舒適性指標(biāo)PMV值，與期望熱舒適性指標(biāo)PMV值比較，若滿足舒適條件，則調(diào)節(jié)裝置不工作， 否則，首選調(diào)節(jié)風(fēng)速改變環(huán)境舒適度，調(diào)節(jié)裝置根據(jù)發(fā)出的指令自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速，直至達(dá)到環(huán) 境舒適度要求；若風(fēng)速不能改變環(huán)境舒適度，則選擇調(diào)節(jié)溫度，調(diào)節(jié)裝置根據(jù)發(fā)出的指令自 動(dòng)調(diào)節(jié)溫度，直至達(dá)到環(huán)境舒適度要求。 本實(shí)施例若計(jì)算獲得的PMV高于+0. 5，則首先發(fā)出加大風(fēng)速的命令到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 11，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥11動(dòng)作加大送風(fēng)風(fēng)速；若送風(fēng)風(fēng)速加大到2. Om/s仍未能滿足要求時(shí)，則發(fā) 出降低送風(fēng)溫度的命令到溫度調(diào)節(jié)器IO，通過(guò)改變送風(fēng)溫度，使環(huán)境達(dá)到熱舒適性。若低 于-0. 5，則首先發(fā)出減少風(fēng)速的命令到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥11，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥11動(dòng)作減少送風(fēng)風(fēng)速； 若送風(fēng)風(fēng)速減少到0. 5m/s仍未能滿足要求時(shí)，則發(fā)出提高送風(fēng)溫度的命令到溫度調(diào)節(jié)器 10，若送風(fēng)溫度提高到28°C ，還未能滿足要求，說(shuō)明此環(huán)境不需要空調(diào)送風(fēng)，此時(shí)發(fā)出停止 送風(fēng)的命令到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥ll，關(guān)閉該風(fēng)口的送風(fēng)。當(dāng)調(diào)節(jié)控制面板7上選擇手動(dòng)調(diào)節(jié)命令 鍵17時(shí)，則人們可以根據(jù)自己的感覺(jué)通過(guò)風(fēng)速調(diào)節(jié)命令鍵18、溫度調(diào)節(jié)命令鍵19、"-"號(hào) 鍵20、" + "號(hào)鍵21來(lái)調(diào)節(jié)送風(fēng)狀態(tài)。當(dāng)人感覺(jué)到風(fēng)速較大時(shí)，選擇風(fēng)速調(diào)節(jié)命令鍵18，然 后按"_"號(hào)鍵20來(lái)減小風(fēng)速；感覺(jué)到溫度較高時(shí)，選擇溫度調(diào)節(jié)命令鍵19，然后按"-"號(hào) 鍵20來(lái)減小送風(fēng)溫度。 B)選擇手動(dòng)調(diào)節(jié)鍵可根據(jù)需要調(diào)節(jié)風(fēng)速調(diào)節(jié)鍵18、溫度調(diào)節(jié)鍵19，和這兩個(gè)參數(shù)的"+ "號(hào)鍵21或"-"號(hào)鍵20。
權(quán)利要求
一種微環(huán)境熱舒適性多功能自動(dòng)調(diào)節(jié)儀，包括熱舒適感應(yīng)裝置、調(diào)節(jié)裝置和控制面板，其特征在于A)熱舒適感應(yīng)裝置的溫濕度傳感器、黑球溫度傳感器、萬(wàn)向風(fēng)速傳感器設(shè)置在支架盤(pán)上，所述的三種傳感器通過(guò)導(dǎo)線與控制面板的熱舒適參數(shù)信號(hào)輸入孔連接；B)調(diào)節(jié)裝置內(nèi)置風(fēng)管，風(fēng)管末端設(shè)置送風(fēng)口，風(fēng)速測(cè)試元件和溫度感應(yīng)器由調(diào)節(jié)裝置內(nèi)延伸出外壁，外壁上同時(shí)設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)器和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥；所述的控制面板內(nèi)置芯片，外置控制鍵、信號(hào)孔和顯示屏，所述的風(fēng)速測(cè)試元件和溫度感應(yīng)器通過(guò)導(dǎo)線與調(diào)節(jié)控制面板上的風(fēng)管內(nèi)壓力、溫度信號(hào)輸入孔連接，調(diào)節(jié)控制面板上的溫度調(diào)節(jié)信號(hào)輸出孔與溫度調(diào)節(jié)器連接，風(fēng)量調(diào)節(jié)信號(hào)輸出孔與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)連接，溫度調(diào)節(jié)器和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)通過(guò)電源線與電源連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微環(huán)境熱舒適性多功能自動(dòng)調(diào)節(jié)儀，其特征在于所述 的控制面板上分布的控制鍵為電源鍵、自動(dòng)調(diào)節(jié)鍵、手動(dòng)調(diào)節(jié)鍵、風(fēng)速調(diào)節(jié)鍵、溫度調(diào)節(jié)鍵、 "-"號(hào)鍵、"+ "號(hào)鍵。
全文摘要
一種微環(huán)境熱舒適性多功能自動(dòng)調(diào)節(jié)儀，包括熱舒適感應(yīng)裝置、調(diào)節(jié)裝置和控制面板，熱舒適感應(yīng)裝置的溫濕度傳感器、黑球溫度傳感器、萬(wàn)向風(fēng)速傳感器設(shè)置在支架盤(pán)上，三種傳感器通過(guò)導(dǎo)線與控制面板的熱舒適參數(shù)信號(hào)輸入孔連接；調(diào)節(jié)裝置的風(fēng)速測(cè)試元件和溫度感應(yīng)器由內(nèi)延伸出外壁，外壁上還設(shè)有溫度調(diào)節(jié)器和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥；風(fēng)速測(cè)試元件和溫度感應(yīng)器通過(guò)導(dǎo)線與調(diào)節(jié)控制面板上的風(fēng)管內(nèi)壓力、溫度信號(hào)輸入孔連接，調(diào)節(jié)控制面板上的溫度調(diào)節(jié)信號(hào)輸出孔與溫度調(diào)節(jié)器連接，風(fēng)量調(diào)節(jié)信號(hào)輸出孔與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥連接，溫度調(diào)節(jié)器和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥通過(guò)電源線與電源連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了多組參數(shù)的耦合控制和微環(huán)境的多方位調(diào)節(jié)，增加空調(diào)環(huán)境中個(gè)人的舒適性。
文檔編號(hào)F24F11/00GK101737903SQ200910199899
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者吳虎彪, 李 浩, 王重超, 王非, 秦琴, 鄒志軍 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)