酒店房间空调器舒适度控制方法与流程

本发明属于空调控制技术领域，具体涉及一种酒店房间空调器舒适度控制方法。

背景技术

中国的酒店能源的消耗占全社会能源总消耗量的13％左右，已超过国际水平一倍左右，空调占到酒店能耗的一半以上，因此降低空调能耗是实现酒店节能减排的重要目标。而有数据表明，酒店客人有67％习惯将温度设置在20度以下。节能和舒适性有时具有相反的方面，为了平衡节能和热舒适性，已有多篇文献研究如何通过在舒适性范围内抑制过剩能耗达到节能的目的。作为一例，公知有一种基于房间内空气温度和湿度的舒适度控制方法，并设计有夏季日常、夏季睡眠、冬季日常、冬季睡眠的空调器运行曲线。虽然房间空气温、湿度对房间内热舒适性起了非常重要的作用，但房间内热舒适性仅仅用空气温、湿度表征是不完善的。一般认为，舒适条件下，人体产生的热量大致按以下比例散发：对流热占30％，辐射热占45％，蒸发占25％。因此室内平均辐射温度也是影响人体热舒适的主要因素之一

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于多因素的房间空调器舒适度控制方法，具体涉及一种结合季节和天气的变化、房间参数、室内温湿度、平均辐射温度以及用户活动状态等，对室内温度和湿度进行控制，优化房间热舒适性的自学习控制方法。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种酒店房间空调器舒适度控制方法，包括：

根据地区、日期、室外天气条件以及外围护结构参数确定室内的平均辐射温度；

根据光感和时间确定人体新陈代谢率；

根据室内温度、室内相对湿度、所述平均辐射温度以及所述人体新陈代谢率计算pmv值；

确定pmv区间；

将所述pmv值与所述pmv区间进行对比，发布空调控制指令。

进一步，根据用户的活动状态修正pmv控制区间，包括：

所述pmv区间默认为[-0.5，+0.5]；

用户熟睡时，所述pmv区间默认为[0，+1]。

进一步，空调制冷时，pmv区间为[0，+0.5]。

进一步，空调制热时，pmv区间为[-0.5，0]。

进一步，还包括：根据用户的调整方向修正pmv区间并记录。

进一步，所述平均辐射温度，通过下式计算得到：

其中，ts为室内平均辐射温度，αi为内表面换热系数，αo为外表面换热系数，k为外围护结构传热系数，to为室外空气温度，ρ为太阳辐射吸收系数，i为水平或垂直表面的太阳辐射照度。。

进一步，所述pmv值的计算方式为：

pmv＝[0.303e^-0.036m+0.028]{m-w-3.05×10^-3[5.733-6.99(m-w)-pa]

-0.42[(m-w)-58.15]-1.7×10^-5m(5867-pa)-0.0014m(34-ta)-

3.96×10^-8fcl[(tcl+273)⁴-(ts+273)⁴-fclhc(tcl-ta)]}

其中，m为新陈代谢率，w/m²；w为人体做功率，w/s；pa为环境空气中水蒸气分压力，pa；ta为室内空气温度，℃；fcl为穿衣人体与裸体表面积之比；ts为平均辐射温度，℃；tcl为穿衣人体外表面平均温度，℃；hc为对流热交换系数，w/(s﹒m²﹒℃)。

本发明的有益效果在于：通过在室内制冷时向较热方向的一侧，供暖时向较冷方向的一侧设定pmv目标值，并在人体睡眠后根据不同的睡眠阶段适时调整pmv控制区间，在舒适度范围内抑制过度能源消耗，实现空调负荷的减轻并实现节能。而在接收到用户干预以后及时修正pmv控制区间，实现一种舒适节能控制方法。

附图说明

图1为本发明酒店房间空调器舒适度控制方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

本发明的是使用人的热感觉作为舒适性指标的控制方法，其包括：室内温度、室内湿度、室外天气条件、房间参数、光感值、时间为输入量计算人体舒适性指标，并与舒适性指标目标值比较确定空调器的温度设定值和运行时长，实现空调器的热舒适性控制。

pmv指标就是将反映人体对热平衡的偏离程度的人体热负荷引入得出的。pmv值分为6个不同的范围。理想状态下，pmv值为0，此时人体感觉最舒适，但在实际中很难保持一个时间段内pmv恒为0。本发明默认设定热舒适的pmv值区间为[-0.5，+0.5]。

根据本发明的一个方面，本发明提供了酒店房间空调器舒适度控制方法，图1为本发明酒店房间空调器舒适度控制方法流程示意图，包括：

根据地区、日期、室外天气条件以及外围护结构参数确定室内的平均辐射温度；

根据光感和时间确定人体新陈代谢率；

根据室内温度、室内相对湿度、所述平均辐射温度以及所述人体新陈代谢率计算pmv值；

确定pmv区间；

将所述pmv值与所述pmv区间进行对比，发布空调控制指令。

根据本发明的具体实施例，所述pmv值的计算方式为：

pmv＝[0.303e^-0.036m+0.028]{m-w-3.05×10^-3[5.733-6.99(m-w)-pa]

-0.42[(m-w)-58.15]-1.7×10^-5m(5867-pa)-0.0014m(34-ta)-

3.96×10^-8fcl[(tcl+273)⁴-(ts+273)⁴-fclhc(tcl-ta)]}

其中，m为新陈代谢率，w/m²；w为人体做功率，w/s；pa为环境空气中水蒸气分压力，pa；ta为室内空气温度，℃；fcl为穿衣人体与裸体表面积之比；ts为平均辐射温度，℃；tcl为穿衣人体外表面平均温度，℃；hc为对流热交换系数，w/(s﹒m²﹒℃)。式中8个变量：m、w、pa、ta、fcl、ts、tcl、hc。实际上，fcl和tcl均可由icl决定(icl为衣服/寝具热阻)，hc是风速的函数，pa是ta和rha的函数(rha为空气的相对湿度)，w按0考虑，而ta和rha可以。

pa＝6107.8×rha×exp[ta/(ta+238.2)×17.2694]

因此影响人体热舒适pmv的指标有6个，即室内空气温度；室内空气相对湿度；室内平均辐射温度；衣着和人体新陈代谢率。当冬、夏季衣着/寝具确定，而小于0.1m/s的风速对pmv影响很小，本发明将风速设定为0.1m/s，根据热舒适方程，平均辐射温度、空气温、湿度和人体新陈代谢率是影响人体热舒适的主要因素。

根据本发明的具体实施例，还可以根据室内温、湿度，其它影响因素按季节等设定为常量考虑计算pmv值；或根据室外天气条件(室外温度以及阴晴雨云)、月份以及外墙朝向等估算平均辐射温度的影响，例如制冷季7，8月份晴天西晒外墙或顶层房间的中下午时间段，考虑到平均辐射温度的影响，将pmv值加上一定的修正值。

根据本发明的具体实施例，人体新陈代谢率可通过人的活动状态查表得到，一般来说，酒店客人的活动状态多为站，坐，躺，睡眠(入睡、浅睡、熟睡、深睡、睡醒)，本发明将通过房间光感测量值以及时间判断客人的活动状态进而查表得到人体新陈代谢率。例如，光感小于某设定值判定客人关灯进入睡眠阶段，然后通过关灯时长判断客人处于睡眠的哪一阶段。一般，睡眠状态下人的体温随着睡眠时间的深入会不断变化，人体在刚入睡阶段的体温是平时的正常体温，但是随着睡眠时间的深入，体温会降低，此时热舒适控制指标可相应提高；而随着生物钟的自动调节，在快要睡醒的阶段，体温又会慢慢升高，此时热舒适控制指标可回到正常水平。

根据本发明的具体实施例，平均辐射温度是指环境四周表面对人体辐射作用的平均温度，忽略酒店客房家具，假定人体与环境的辐射热交换主要来源于围护结构内表面。若忽略内墙影响，仅考虑外围护结构(门、窗、墙)的辐射换热量，外围护结构的内表面平均温度即为平均辐射温度ts，可通过下式计算得到：

式中，αi为内表面换热系数，αo为外表面换热系数，k为外围护结构传热系数，to为室外空气温度，ρ为太阳辐射吸收系数，i为水平或垂直表面的太阳辐射照度。而太阳辐射强度取决于地球对太阳的相对位置(太阳高度角和路径)和大气透明度以及外围护表面朝向(水平、东、南、西、北)等。

根据本发明的具体实施例，根据用户的活动状态修正pmv控制区间，包括：所述pmv区间默认为[-0.5，+0.5]；用户熟睡时，所述pmv区间默认为[0，+1]。空调制冷时，pmv区间为[0，+0.5]，空调制热时，pmv区间为[-0.5，0]。

根据本发明的具体实施例，还包括：根据用户的调整方向修正pmv区间并记录。

实施例一

默认设定热舒适的pmv值控制区间为[-0.5，+0.5]，以空调制冷为例：

1)当pmv值>0.5，表明温度偏高，发布降温控制命令；

2)当-0.5≦pmv值≦0.5，表明温度适宜，不需要发布温度控制指令；

3)当pmv值<-0.5，表明温度偏低，发布升温控制指令；

4)空调制冷阶段，pmv控制区间偏向暖的一侧即[0，+0.5]；

5)若用户进入熟睡或深睡期，pmv控制区间可调整为[0，+1]；

若用户干预，通过与当前pmv值比较以及用户向上或向下调整的行为调整pmv控制区间。

综上所述，本发明一种基于多因素的房间空调器舒适度控制方法，通过在室内制冷时向较热方向的一侧，供暖时向较冷方向的一侧设定pmv目标值，并在人体睡眠后根据不同的睡眠阶段适时调整pmv控制区间，在舒适度范围内抑制过度能源消耗，实现空调负荷的减轻并实现节能。而在接收到用户干预以后及时修正pmv控制区间，实现一种舒适节能控制方法。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。