一种窗户启闭与空调系统的联动控制方法与流程

本发明涉及空调系统与窗户联动控制的技术领域，尤其是指一种窗户启闭与空调系统的联动控制方法。

背景技术：

建筑外窗是外维护结构的重要组成部分，不但要满足采光，通风等基本需要，还与室内的空气温湿度相关联，因此外窗的智能化对生活品质的提高有很重要的作用，并且外窗是建筑外围护结构中保温性能最薄弱的部位，其能耗占到整个建筑长期使用能耗的50%以上。家用空调在生活中的应用非常广泛，然而目前多数家用空调，仍然采用室内循环送风方式，没有新风的引入，会导致室内空气严重污染。即使利用人员行为开启外窗引进新风，由于人员意识的不确定性，开窗时长过少或开度过小会引起室内环境恶劣，对人体身体健康和工作效率不利，开窗时间过长或开度过大又会增加室内空调负荷，利用人员行为开窗以此来提高室内环境的方法多是以消耗过多能源为代价的，一个主要原因是系统不能检测出室内环境的改变并做出动态的调节，引入的新风量大于其需求量，导致了不必要的浪费。

随着社会的发展，家用空调与家用新风系统应用越来越普及，但现有的家用空调与新风系统都是需要消耗能源的，且为了降低能耗，一般都需要关闭窗户，窗户的关闭就不能保证室内空气的品质，众所周知，相对密闭空间内的co2浓度会升高，进而影响人员的工作效率和生活品质，通常的做法是打开窗户进行通风换气，而窗户大打开就会增加空调系统的能耗，这样在空气品质和能耗上很难自动达到相对平衡，基于此，本发明就提出一种窗户自动启闭和空调联动控制系统。

且已有研究表明，空调系统的能耗超过了50%用于处理新风所外带了的冷热负荷，优化门窗启闭和空调系统联动，可以极大地降低建筑能耗。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种舒适性好、节能的窗户启闭与空调系统的联动控制方法

为了实现上述的目的，本发明所提供的一种窗户启闭与空调系统的联动控制方法，包括有以下步骤：

s1.在空调系统运行期间，通过将实时监测的室内co2浓度与预定的co2max浓度值作实时比较，若监测到室内co2浓度超过co2max浓度值且室外环境满足开窗条件时，则开启窗户进行换气，并基于实时监测的室内co2浓度情况相对应动态控制窗户的开度；

s2.在窗户开启期间，空调系统根据实时监测的室内温度tin和室内湿度hin相应地动态调节运行模式，令室内温度tin和室内湿度hin维持在额定范围内，其中，若监测到室内co2浓度低于预定的co2max浓度值或室外环境不满足开窗条件时，则关闭窗户且空调系统按预设模式运行。

进一步，若实时监测到的室外co2浓度小于co2max浓度值时，则认定室外环境满足开窗条件，反之，若实时监测到的室外co2浓度不小于co2max浓度值时，则认定室外环境不满足开窗条件。

进一步，在步骤s2中，空调系统基于实时监测的室内温度tin与额定的温度范围判断比较以动态调节制冷或制热，其中，若实时监测的室内温度tin高于额定的最大室温值tmax时，空调系统则进行制冷降温；反之，若实时监测的室内温度tin低于额定的最小室温值tmin时，空调系统则进行制热升温。

进一步，在窗户开启期间且实时监测的室内温度tin已维持在额定温度范围时，实时监测并判断室外温度tout是否处于额定温度范围内，若符合条件，则将窗户开启至最大开度。

进一步，在窗户开启期间，基于通风速率vnv及室内外温差以计算确立自然通风所带来的热负荷q1，令空调系统根据所确立的热负荷q1相应地调节运行模式及能力。

进一步，在步骤s2中，空调系统基于实时监测的室内湿度hin与额定的湿度范围判断比较以动态调节加湿或除湿，其中，若实现监测的室内湿度hin高于额定的最大室湿值hmax时，空调系统则进行除湿；反之，若实时监测的室内湿度hin低于额定的最小室湿值hmin时，空调系统则进行加湿。

进一步，在窗户开启期间且实时监测的室内湿度hin已维持在额定湿度范围时，实时监测并判断室外湿度hout是否处于额定湿度范围内，若符合条件，则将窗户开启至最大开度。

进一步，在窗户开启期间，基于通风速率vnv以计算确立自然通风所带来的湿负荷q2，令空调系统根据所确立的湿负荷q2相应地调节运行模式及能力。

进一步，所述最大室温值tmax及最小室温值tmin基于季节变化相应地设定。

进一步，所述最大室湿值hmax及最小室湿值hmin基于季节变化相应地设定。

本发明采用上述的方案，其有益效果在于：结合上述的窗户的开度、以及所带来的热负荷和湿负荷用于调节空调系统的运行模式和能力，充分保障了室内空气的洁净度和温湿度，且不会增加空调系统的能耗，极大地降低了新风负荷的能耗，实现了室内环境的热舒适性，达到节能舒适的多重目标。

附图说明

图1为本发明的联动控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面参照附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。

参见附图1所示，在本实施例中，一种窗户启闭与空调系统的联动控制方法，包括以下步骤：

s1.在空调系统运行期间，通过将实时监测的室内co2浓度与预定的co2max浓度值作实时比较，若监测到室内co2浓度超过co2max浓度值且室外环境满足开窗条件时，则开启窗户进行换气，并基于实时监测的室内co2浓度情况相对应动态控制窗户的开度；

s2.在窗户开启期间，空调系统根据实时监测的室内温度tin和室内湿度hin相应地动态调节运行模式，令室内温度tin和室内湿度hin维持在额定范围内，其中，若监测到室内co2浓度低于预定的co2max浓度值或室外环境不满足开窗条件时，则关闭窗户且空调系统按预设模式运行。

在步骤s1中，基于监测到的室内co2浓度对应计算室内环境所需的新风量v0；

即，根据公式，其中，v0为所需新风量，cs为室内co2浓度，c0为新风co2浓度，n为co2生成量，计算得出所需的新风量v0，并将新风量v0按预设定的档位进行划分，每一级档位对应一个窗户的开度（新风量v0需求越大，则窗户的开度越大），最终通过预设有的窗户启闭装置按照所对应的开度控制开启窗户。

同时，在窗户开启换气期间，室内环境的室内co2浓度会逐渐下降，随之所需的新风量v0也逐渐减少，从而相对应动态控制窗户的开度逐渐减小，从而减弱换气对室内环境所带来的热负荷及湿负荷的影响。

在本实施例中，室外环境满足开窗条件时，方可开启窗户进行换气，即，通过实时监测室外环境的室外co2浓度用于判断是否满足开窗条件，其中，若实时监测到的室外co2浓度小于co2max浓度时（室外co2浓度＜co2max），则认定室外环境满足开窗条件，反之，若实时监测到的室外co2浓度不小于co2max浓度时（室外co2浓度≥co2max），则认定室外环境不满足开窗条件。另外，若室外环境不满足开窗条件时，还监测到室内co2浓度超过co2max浓度值，此时的则可发出提示让室内人员更换房间。

在本实施例中，在步骤s2中，空调系统基于实时监测的室内温度tin与额定的温度范围判断比较以动态调节制冷或制热，其中，若实时监测的室内温度tin高于额定的最大室温值tmax时（tin＞tmax），空调系统则进行制冷降温；反之，若实时监测的室内温度tin低于额定的最小室温值tmin时（tin＜tmin），空调系统则进行制热升温。而随着换气时间的增加，窗户开度逐渐减小，换气带来的热负荷也会随之减弱，因此，空调系统需要实时根据判断比较结果对其运行能力进行动态调节，即，当热负荷大时，空调系统的运行能力大，反之，当热负荷小时，空调系统的运行能力小，为了便于理解，特作进一步解释说明：在窗户开启期间，基于通风速率vnv及室内外温差以计算确立自然通风所带来的热负荷q1，令空调系统根据所确立的热负荷q1相应地调节运行模式及能力，其中，热负荷q1取决于通风速率vnv及室内外温差，即，,ρ是空气密度,cp是空气的比热,tout是室外温度，tin是室内温度：而通风速率vnv取决于自然风速vwind和浮力vstack，即，，其中，自然风速vwind取决于开口有效性系数cw，、外窗开口面积aopen以及本地风速u，即，；浮力vstack取决于流量系数cd、外窗开口面积aopen以及从高度中点下部开口到中立压力水平的高度△h，即，。

在本实施例中，再步骤s2中，空调系统基于实时监测的室内湿度hin与额定的湿度范围判断比较以动态调节加湿或除湿，其中，若实现监测的室内湿度hin高于额定的最大室湿值hmax时，空调系统则进行除湿；反之，若实时监测的室内湿度hin低于额定的最小室湿值hmin时，空调系统则进行加湿。而随着换气时间的增加，窗户开度逐渐减小，换气带来的湿负载也会随之减弱，因此，空调系统需要实时根据判断比较结果对其运行能力进行动态调节，即，当湿负荷大时，空调系统的运行能力大，反之，当湿负荷小时，空调系统的运行能力小，为了便于理解，特作进一步解释说明：在窗户开启期间，基于通风速率vnv以计算确立自然通风所带来的湿负荷q2，令空调系统根据所确立的湿负荷q2相应地调节运行模式及能力，即，湿负荷q2=vnv*d*j*ρ，其中，vnv为通风速率，d为除湿量，j为汽化潜能，ρ为空气密度。

通过结合上述的窗户的开度、以及所带来的热负荷和湿负荷，调节空调系统的运行模式和能力，以保持室内恒温恒湿和健康舒适的环境，室内环境保持低二氧化碳浓度。

由此，本实施例的控制逻辑包括有以下情况：

控制逻辑一：当室内co2浓度>co2max且室外co2浓度＜co2max时，窗户基于所监测的室内co2浓度情况开启对应的开度，再比较判断室内温度tin是否处于额定范围内，以便于空调系统根据判断比对情况作相应地调节。

控制逻辑二：当室内co2浓度>co2max且室外co2浓度＜co2max时，窗户基于所监测的窗户基于所监测的室内co2浓度情况开启对应的开度，再比较判断室内湿度hin是否处于额定范围内，以便于空调系统根据判断比对情况作相应地调节。

控制逻辑三：当室内co2浓度>co2max且室外co2浓度≥co2max时，认定所处的室外环境不满足开窗条件，窗户关闭，同时提醒室内人员室内co2浓度过高，需采取离开更换房间等措施。

控制逻辑四：当室内co2浓度<co2max时且室外co2浓度t<co2max时，窗户关闭，空调系统按预定的常规模式运行。

在本实施例中，为了进一步实现节能的效果，在窗户开启期间且实时监测的室内温度tin已维持在额定温度范围时（此时意味着室内环境的室内co2浓度还高于co2max），通过实时监测并判断室外温度tout是否处于额定温度范围内，若符合条件（tmin＜tout＜tmax），此时的换气所带的热负载对于室内环境影响弱，空调系统可按照预定的常规模式运行，因此将窗户开启自最大开度以提高换气速率。

同理，在窗户开启期间且实时监测的室内湿度hin已维持在额定湿度范围时（此时意味着室内环境的室内co2浓度还高于co2max），实时监测并判断室外湿度hout是否处于额定湿度范围内，若符合条件（hmin＜hout＜hmax），此时的换气所带的湿负载对于室内环境影响弱，空调系统可按照预定的常规模式运行，因此将窗户开启自最大开度以提高换气速率。

进一步，最大室温值tmax及最小室温值tmin基于季节变化相应地设定，即，夏季时，本实施例的最大室温值tmax为26℃，最小室温值tmin为25℃；冬季时，本实施例的最大室温值tmax为20℃，最小室温值tmin为19℃。

进一步，最大室湿值hmax及最小室湿值hmin基于季节变化相应地设定，即，夏季时，本实施例的最大室湿值hmax为65%，最小室湿值hmin为64%；冬季时，本实施例的最大室湿值hmax为55%，最小室湿值hmin为54%。

上述的最大室温值tmax、最小室温值tmin、最大室湿值hmax及最小室湿值hmin可根据系统所处的环境、用户使用系统作自定义设定，在此处不作限定。

以上所述之实施例仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改均为本发明的等效实施例。故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之思路所做的等同等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。