一种基于冬季室内热舒适的取暖器温度控制方法及系统

本发明涉及取暖器温度控制，具体为一种基于冬季室内热舒适的取暖器温度控制方法及系统。

背景技术：

1、对于没有集中供暖的室内空间，取暖器是人们冬季用来保持室内舒适温度的重要设备之一，传统的取暖器及其控制技术存在着许多问题：①能耗浪费：传统取暖器一般情况下只有一个模式，常常会出现工作状态不实际的情况；而且，一些供热设备，例如墙挂式燃气锅炉和电热暖气等的调节过程存在惯性运动，如控制设备提前工作，因机械惯性仍然在工作导致资源浪费。②温度不均匀：传统取暖器往往都是单向放热的，且工作状态不够均匀，仅能根据用户设定的温度来进行加热，无法考虑不同区域和人的舒适需求，还容易造成头部和脚部温度不一致；室内温度变化范围不够精准，无法根据使用者的身体需求进行温度调节。③不够智能化：传统取暖器通常需要手动打开或关闭，也需要手动设定温度等参数，不能主动适应使用者实时的需求，不能自动化运行，不能实现人性化的可视化操作。不仅影响使用体验，也使得取暖器的使用依赖人力，不能实现智能节能的目标。④维护成本高：传统取暖器中的控制器、机械传动、感应器件等需要具有一定的维护成本。

2、热舒适是人对周围热环境所做的主观满意度评价，它是多种因素综合作用的结果，包括了环境方面、精神方面和主观的心理反映。基于室内热舒适的取暖器温度控制方法及系统能够有效弥补传统取暖器的不足，通过多维度的环境监测实现精准和舒适的温度控制，同时对人体和环境的影响也远低于传统取暖器。因此，该系统在热舒适方面有明显的优势，并可以精确控制室内温度以满足不同人群、不同房间的需求。此外，该系统还可以根据温度和能耗数据实时调节取暖器功率，从而最大限度地减少能源浪费。相较于传统取暖器，该系统具有更高的效率和舒适度，有望提高舒适度、健康和节能水平，实现智慧家居的目标。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种基于冬季室内热舒适的取暖器温度控制方法及系统，基于温度传感器、环境预测模块、运算模块等构成智能调控系统，实现对室内温度进行精确监测，并根据热舒适的理念和实验数据进行自动调节。用户可以得到一个舒适的室内环境，而无需担心冬季因低温或过热带来的身体不适。还可以在不断监测和分析室内环境数据的基础上，自主调节机器运行模式。以解决现有取暖器控制技术中无法平衡多用户热舒适度的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于冬季室内热舒适的取暖器温度控制系统，包括温度传感器、时间记录器、温度存储模块、头部环境温度预测模块、脚部环境温度预测模块、热舒适预测模块、热舒适记录模块和运算控制模块；

4、所述温度传感器用于监测室内环境的温度值；

5、所述时间记录器用于记录取暖器的开启时间；

6、所述温度存储模块的输入端与所述温度传感器的输出端数据连接，用于存储所述温度传感器检测到的室内环境的温度值，并根据室内环境的温度值与用户设定温度值确定对应的指标；

7、所述头部环境温度预测模块和所述脚部环境温度预测模块的输入端与所述温度存储模块的输出端数据连接，用于根据室内环境的温度值和取暖器垂直温差公式推算头部环境温度和脚部环境温度；

8、所述热舒适预测模块的输入端与所述头部环境温度预测模块和所述脚部环境温度预测模块的输出端数据连接，用于根据头部环境温度和脚部环境温度确定人体的热舒适度；

9、所述热舒适记录模块的输入端与所述热舒适预测模块的输出端数据连接，用于存储该室内环境温度值下人体的热舒适度；

10、所述运算控制模块的输入端与所述热舒适记录模块的输出端数据连接，所述运算控制模块的输出端与取暖器系统连接，用于根据所述热舒适记录模块存储的该室内环境温度值下人体的热舒适度对取暖器系统进行控制。

11、上述的一种基于冬季室内热舒适的取暖器温度控制系统的控制方法，包括以下步骤：

12、步骤1，设定温度传感器检测室内环境的温度值为s1；

13、步骤2，将温度传感器设定的温度值s1与用户预设温度值s0进行比较，并向取暖器下发控制调节指令，若s1＜s0，执行步骤3；若s1≥s0，执行步骤5；

14、步骤3，进入快速升温模式，取暖器以最大额定功率运行，实时接收到温度传感器检测到的室内环境温度s2；同时读取时间记录器检测到的取暖器开启时间t1，并向取暖器下发控制调节指令，若s2＜s0，t1＞20min，进入步骤4；若s2≥s0，t1≤20min，进入步骤5；

15、步骤4，进入慢速升温模式，取暖器以中等额定功率运行，实时接收到温度传感器检测到的室内环境温度s3，向取暖器下发控制调节指令，若s3≥s0，进入步骤5；

16、步骤5，进入节能变频模式，取暖器以低等额定功率运行，温度传感器周期性读取室内环境的温度值s4，热舒适记录模块判断该温度值s4是否在热舒适记录模块中已存储有对应的人体热舒适度；若是，执行步骤9；若否，执行步骤6；

17、步骤6，温度存储模块存储该温度值s4，头部环境温度预测模块和脚部环境温度预测模块根据s4和对应取暖器垂直温差公式推算头部环境温度s4头和脚部环境温度s4脚；

18、步骤7，热舒适预测模块根据s4头和s4脚确定人体头部和脚部的热舒适状态c4头、c4脚；

19、步骤8，热舒适记录模块存储温度值s4下人体的人体头部和脚部的热舒适状态c4头、c4脚；

20、步骤9，运算控制模块判断热舒适状态c4头、c4脚是否为舒适；若头部舒适、脚部不舒适，执行步骤10；若头部不舒适、脚部舒适，执行步骤11；若头部、脚部均舒适，执行步骤12；

21、步骤10，运算控制模块对取暖器系统的运行状况进行调节，增大取暖器功率，并返回执行步骤5；

22、步骤11，运算控制模块对取暖器系统的运行状况进行调节，降低取暖器功率，并返回执行步骤5；

23、步骤12，维持取暖器系统的运行状况。

24、进一步地，在步骤9中，头部和脚部对应不同温度的热舒适状态如下表：

25、

26、技术方案的工作原理是：

27、先利用温度传感器检测室内环境的温度值s1，时间记录器检测取暖器开启时间t1，首先比较s1与用户预设温度s0，并向取暖器下发控制调节指令，具体为：

28、若s1＜s0，进入快速升温模式，取暖器以最大额定功率运行；

29、若s1≥s0，进入节能变频模式，取暖器以低等额定功率运行；

30、在快速升温模式运行的状态下，取暖器以最大功率运行，在实时接收到温度传感器检测到的室内环境温度s2的同时，读取时间记录器检测到的取暖器开启时间t1，并向取暖器下发控制调节指令，具体为：

31、若s2＜s0，t1＞20min，进入慢速升温模式，取暖器以中等额定功率运行；

32、若s2≥s0，t1≤20min，进入节能变频模式，取暖器以低等额定功率运行；

33、在慢速升温模式运行的状态下，取暖器以中等额定功率运行，实时接收到温度传感器检测到的室内环境温度s3，向取暖器下发控制调节指令，具体为：

34、若s3≥s0，进入节能变频模式，取暖器以低等额定功率运行；

35、在节能变频模式运行的状态下，温度传感器每隔一段时间检测室内环境的温度值s4，热舒适记录模块判断该温度值s4是否在热舒适记录模块中已存储有对应的人体热舒适度，若是，则运算控制模块判断人体头部和脚部的热舒适状态c1头、c1脚是否为舒适，若为舒适，则保持此时取暖器系统的运行状况不变，若不是舒适，则对取暖器系统进行调节来满足人体热舒适度的要求；

36、若该温度值s4尚未在热舒适记录模块中存储有对应的人体热舒适度，则温度存储模块存储该温度值s4，头部环境温度预测模块和脚部环境温度预测模块根据s4和对应取暖器垂直温差公式推算头部环境温度s头和脚部环境温度s脚，然后热舒适预测模块根据s头和s脚确定确定人体头部和脚部的热舒适状态c2头、c2脚，热舒适记录模块存储温度值s4下人体头部和脚部的热舒适状态c2头、c2脚；运算控制模块判断c2头、c2脚是否为舒适，若是，则维持取暖器系统的运行状况，若否，则运算控制模块对取暖器系统的运行状况进行调节；具体为：

37、若同时满足①、④，取暖器继续以当前功率运行；

38、若同时满足②、④，取暖器减小功率或停止运行；

39、若同时满足①、③，取暖器增大功率；

40、头部脚部对应不同温度的热舒适状态如下表：

41、

42、技术方案的有益效果是：

43、1、本发明提供的基于冬季室内热舒适的取暖器温度控制方法及系统，在节能和用电安全方面：可以通过监测室内温度来自动调整取暖器的功率和运行模式，不需要人工干预，从而提高能源的利用效率以及节约用电。此外，还可以根据监测到的数据，自动判断当前室内温度是否过高或过低，从而维持一个最适合人体的温度范围，避免过度能耗和温度极端的发生，保证家庭的安全和舒适；

44、2、本发明提供的基于冬季室内热舒适的取暖器温度控制方法及系统，在提高室内舒适度方面：用户可以快速预设合适的温度范围，再根据室内温度监测进行调整。而且，本发明结合了人体头部和脚部的温度感应数据，进一步调整取暖器的功率和运行模式，以实现室内温度的均衡分配，达到最佳的热舒适状态，从而提高室内舒适度。

45、3、本发明提供的基于冬季室内热舒适的取暖器温度控制方法及系统，在智能控制方面：不但实现了智能控制并且可以实现多种温控模式，包括自动，定制模式，以及智能控制模式。其中，智能控制模式可基于历史数据和用户行为习惯，更加智能化地计算最佳温度范围，并可以实现自动切换不同的模式，以实现最好的用电效率和热舒适体验。

46、4、本发明提供的基于冬季室内热舒适的取暖器温度控制方法及系统，在环保和安全方面：优化了取暖器的控制和运行模式，实现了更加高效的能源利用，同时保证室内空间的舒适度。不仅可以降低能源消耗，从而降低对环境的污染，还能减少意外事故的发生率，更为安全可靠。

47、综上所述，本发明能够对室内温度参数进行动态控制，保证其满足人体舒适要求，有利于改善目标区域的热舒适环境，促进建筑节能减排。