调节空调设备的方法与流程

发明领域

本发明涉及一种调节空调设备的方法，特别地涉及一种调节空调设备的启动步骤的方法，该方法允许为用户提供最佳的舒适感。

背景技术：

已知用于调节建筑物室内或车辆内温度的空调设备。

例如，用于室内的空调设备可以是便携式的，使得它们可以移动到希望的位置，附接到要调节的房间的墙壁上或者集成在墙壁中。

特别地，已知一种空调设备，该空调设备包括加热或冷却装置以及朝着加热或冷却装置吹送空气的风扇，以便分别加热或冷却房间。

在启动步骤中，已知类型的空调设备通常具有以下缺点：风扇从它启动时起便开始以其标称功率运行，朝着加热/冷却装置引导空气，但是空气尚未达到希望的温度。结果，直到加热/冷却装置达到期望的工作温度，由风扇产生并引入到房间中的空气流才适当地调节温度。

这会对用户造成不愉快的感觉，用户最初被具有一定速度并且温度基本等于室温的空气流吹拂，因此用户不舒服。空调设备送出的空气输送量越高，用户感觉越不愉快。

近年来，制造商日益寻求优化空调设备的性能，目的是为用户带来高度健康或舒适感。

例如，已知一种空调设备，该空调设备设置成仅在一段时间之后(当空气已被至少部分加热/冷却时)才开启朝着要调节的房间的空气通道。

这些设备的缺点在于，它们在初始步骤中并不高效，在初始步骤中，尽管它们完全起作用，但是它们消耗能量以产生空气流，然而该空气流并非用于调节房间温度的目的。此外，这些设备的缺点在于它们很复杂，因为它们需要用于在初始步骤期间产生的空气流的替代路径，从而使得这些空气流不到达要调节的房间或至少不直接朝着用户引导这些空气流。

例如在us-b-5.533.352中描述了一种设备的实例，其中，排出的空气的流量与制冷剂液体的温度相关。

然而，一般而言，现有技术中已知的设备不允许优化用户的健康或舒适感，因为它们不能充分监视用户感觉到的实际温度变化。

因此，本发明的一个目的是提供一种调节空调设备的方法，该方法优于已知设备的调节方法。

本发明的另一个目的是提供一种调节空调设备的方法，该方法允许空调设备的初始过渡步骤，直到该设备达到允许保证用户希望的理想舒适条件的功能为止，并且防止用户感觉到的初始热条件发生变化。

申请人已经设计、测试并实施本发明以克服现有技术的缺点并获得这些以及其他目的和优点。

技术实现要素：

在独立权利要求中阐述并表征了本发明，而从属权利要求描述了本发明的其他特征或主要发明构思的变型。

根据以上目的，提供了一种调节空调设备的方法，其中所述空调设备至少包括热调节装置和通风装置，所述通风装置适于朝着所述热调节装置产生空气流，以朝着要调节的房间引导空气流。

在一些实施例中，热调节装置可以包括加热装置或冷却装置或两者，也可以集成为单个装置。

根据本发明的空调设备例如可以是风扇，或者(例如家用型)调节器，或者集成在机动车辆中或桥式起重机的舱室内或在其他要调节的类似或相当的空间中的调节系统。

根据本发明的方法特别地提到调节空调设备的启动步骤以便在初始过渡步骤中防止或至少限制对用户不愉悦的热效应。

根据一些实施例，根据本发明的方法包括：在开启时刻开启所述空调设备的步骤；计算代表所述开启时刻的房间的热条件的“初始等效温度”值的步骤，启动所述热调节装置的步骤，以及启动所述通风装置的步骤。

如下所述，我们通过“等效温度”表达的意思是在50％的相对湿度的恒温室内的空气等效温度，其中穿着标准服装从事活动的人具有与真实房间相同的热应力(理解为皮肤温度)和相同的温度调节能力(理解为皮肤湿度)。

换句话说，等效温度是结合了真实房间的条件和个人的心理生理条件的参数，描述了一个虚拟的标准房间，在该房间中人对热舒适度的反应是已知的。

根据本发明的方法还提到在开启时刻之后确定通风装置的换流时刻，使得在所述换流时刻计算的如以上定义的“等效温度”基本上等于或在任何情况下尽可能接近在开启时刻计算的初始等效温度。

我们将在以下看到的等效温度由成对的空气速度和温度值来表征并受其影响；通过作用于所述空调设备的调节参数可以控制例如通过调节风扇速度确定的所述等效温度以及所述加热和/或冷却元件的变化。

根据一些实施例，所述方法提到确定换流时刻，在所述换流时刻，所述通风装置的速度与所述加热/冷却装置的温度值结合使得该时刻的“等效温度”值基本上等于所述初始等效温度值。

根据本发明的方法还提到通风装置在直到换流时刻之前保持静止或者被驱动以便以最小速度旋转，该最小速度低于针对换流时刻确定的通风装置的速度。

以此方式，当加热/冷却元件已经达到温度条件时，风扇的速度增加，使得具有希望的舒适特性的调节的空气流吹拂用户。

根据一些实施例，热调节装置包括电阻元件。

根据一些实施例，热调节装置包括ptc型的电阻(正温度系数)。在这些实施例中，换流时刻在制造热调节装置的材料达到其居里温度的时刻之后。

附图说明

从一些实施例的以下描述中将明白本发明的这些和其他特征，这些实施例是参照附图作为非限制性示例给出的，其中：

-图1是其中可以实施根据本发明的方法的设备的实例的示意图；

-图2是示意性地示出了用户在现有技术和根据本发明的方法中感觉的等效温度发展的比较的曲线图；

-图3a示意性地示出了根据本发明的空调设备中包括的热调节装置的功耗的特征发展的两个实例；

-图3b和3c示意性地示出了一种能够应用根据本发明的方法的空调设备排出的空气流的速度和温度随时间发展的比较；

-图4示意性地示出了电阻随着本发明的空调设备中包括的热调节装置的温度而发展的实例。

为了便于理解，在可能的地方使用相同的附图标记来标识附图中相同的共同元件。应当理解，一个实施例的要素和特征可以方便地结合到其他实施例中，而无需进一步的说明。

具体实施方式

这里描述的实施例涉及一种调节图1中示意性示出的空调设备10的方法，并且特别地涉及一种允许以防止或至少限制用户感觉到的任何负面热影响的方式调节空调设备10的启动步骤的方法。

根据一些实施例，空调设备10可以是(例如)适合于朝着要调节的房间产生空气流的调节器(例如家用型)，或者集成在汽车或桥式起重机中的调节系统，或适于产生朝着舱室的空气流的类似或相当的装置。

空调设备10可以是既适合于通常在室温低时加热房间，又适合于特别是当室温高时冷却房间的类型。

根据本发明的调节空调设备10的方法可以首先验证该设备是在加热模式下操作以加热房间，还是在制冷模式下操作以冷却房间。

在特定实施例中，验证步骤控制用户已经选择的运行设置。

在其他实施例中，借助于温度检测装置(例如，已知类型的温度传感器)可以实施验证设备正在操作的模式的步骤。

现在我们将描述一种当空调设备10在加热模式下操作以加热房间时调节空调设备10的方法。然而，显然当空调设备10在冷却模式下运行时，也可以实施或适当地适配根据本发明的方法。

空调设备10包括至少一个空调装置设备12(特别是在该实施例中配置为加热装置12)和通风装置14，该通风装置适于产生通过加热装置12的空气流以将空气流引导到要调节的房间。

空调设备10还可以包括已知类型的冷却模块，由于冷却模块对于本发明的目的并不重要，因此这里将不对其进行详细描述。

根据一些实施例，加热装置12可以包括电阻型的加热元件。

根据其他实施例，加热装置12可以包括现有技术中已知类型的热敏电阻。

在特定实施例中，加热装置12可以包括现有技术中已知的ptc热敏电阻(“正温度系数”)，该热敏电阻包括具有非常高的正温度系数的陶瓷半导体。

ptc热敏电阻具有一种特性行为，其中电阻随热敏电阻本身温度的升高而增大，如可以在图4的图中看到的。在这些已知的热敏电阻中，随着温度逐渐升高并达到制造热敏电阻的材料的居里温度tc，电阻显著增大并且流过热敏电阻的电流同时减小。

根据其他实施例，通风装置14包括通风器或风扇15，该通风器或风扇具有多个叶片15a，并且连接至适于使风扇15以希望的速度旋转的驱动构件16。

根据一些实施例，空调设备10包括控制命令单元18，该控制命令单元至少连接到加热装置12和通风装置14并且配置为控制其运行。

控制单元18可以是计算机化的单元，当控制单元应用于空调设备10时，该计算机化的单元中可以加载软件以便执行一个或多个实施所述调节方法的特定程序。

根据一些实施例，空调设备10包括用户界面20，通过该用户界面，用户可以开启或关闭空调设备10，并且能够设置该设备的运行参数。

在特定实施例中，用户界面20既允许用户设置希望的温度值(例如，以摄氏度或华氏度表示)，又允许用户设置指示从设备出来所获得的气流速度的指数，例如，“1”、“2”或“3”等，通风装置14的速度增加值与该指数对应。

根据一些实施例，用户界面20可操作地连接到控制和命令单元18，并与之通信以将用户选择的设置传递到控制和命令单元。

根据本发明的方法允许提供调节的空气流，该调节的空气流的特性适于向用户提供舒适感的速度和温度，特别是防止用户感觉到由于空气流的温度与希望的温度不同所引起的不适感。

根据本发明的方法使用感觉的等效温度(称为set(“标准有效温度”的缩写))测量用户的舒适度。

等效温度tset定义为50％的相对湿度的恒温室内空气的等效温度，其中穿着标准服装从事活动的人具有与真实房间相同的热应力(理解为皮肤温度)和相同的温度调节能力(理解为皮肤湿度)。

换句话说，等效温度tset是结合了真实房间的条件和个人的心理生理条件的参数，描述了一个虚拟的标准房间，在该房间中人对热舒适度的反应是已知的。

根据以下函数关系可以计算最广泛和完整形式的等效温度tset：

tset＝f(t,v,mrt,rh,clo,met)

其中：

t是室内空气温度；

v是室内空气速度；

mrt是平均辐射温度；

rh是相对湿度；

clo是表示人的隔热性的系数，与他/她所穿的衣物相关；

met是考虑人的活动水平的系数。

在本发明的领域内，在以上所示的公式中，所引用的一个或多个参数可以被假定为常数，例如，基于用户提供的设置来确定，或者基于在空调设备10的初始设置时所提供的信息或者因为假设它们将在所考虑的时间间隔内保持不变来确定。

根据一些实施例，该方法确定以上所示的一个或多个参数的值，从而借助于合适的检测装置来检测要调节的房间的实际气候条件。

例如，可以通过合适的传感器直接检测温度、速度、相对湿度、平均辐射温度或其他的一个或多个值。

根据变型实施例，基于进行的其他测量可以估计/计算以上值中的一个或多个；例如，基于通风装置14的转速可以估计风速。

根据一些实施例，如果人穿着典型的冬季室内服装，则系数clo可以被假定等于1，而如果人穿着典型的夏季室内服装，则系数clo等于0.5。

根据一些实施例，系数met可以被假定为等于1.2，即，与久坐型活动相关联的系数。

图2示出了根据现有技术的状态(由虚线表示)和根据本发明的状态(由实线表示)的设备10从开启时刻t0的初始开启步骤中的等效温度tset随时间变化的发展。

可以看出，当用户开启已知类型的空调设备时，等效温度tset(由虚线表示)的发展趋向于迅速降低到最小水平tlow。

用户在对应于设备10的开启时刻t0感觉到的初始等效温度tset_0与最小水平tlow之间的差值越大，则用户感觉到的热不适感越大。

相反，根据本发明的方法允许将感觉到的等效温度tset维持在一定水平以便防止或至少限制用户感觉到的热条件的显著变化。

实际上，由于根据本发明的方法，等效温度tset趋向于在换流时刻t*之前基本保持恒定并且等于初始值tset_0，使得开启空调设备10不会改变用户感觉到的热条件。换句话说，根据本发明的方法允许抵消或至少显著限制环境条件的干扰作用(特别是要调节的房间中空气的速度和温度)，因为空调设备10至少在最初的过渡步骤中已经开启，使得用户保持其舒适感不变。

根据本发明的用于调节空调设备10的方法提到确定与至多等于通风装置14的vthreshold的风扇转速对应的换流时刻t*，使得在要调节的房间中，有特定的气温和速度t*、v*的值以便保证等效温度值tset基本上等于或者在任何情况下尽可能接近对应于开启时刻t0计算的用户感觉的初始等效温度值tset_0。换句话说，要确定换流时刻t*，至少必须满足以下等式：

如前所述，以上等式中的某些参数可以认为是常数。

根据一些实施例，计算用户tset_0感觉的初始等效温度值的步骤包括：

-在所述开启时刻t0检测室内空气温度t0和室内空气速度v0；

-根据检测到的气温t0和速度v0计算初始等效温度tset_0。

根据一些实施例，为了确定换流时刻t*，该方法包括以下步骤：

-存储与影响空调设备10能够作用的等效温度tset的可变量随时间发展有关的信息；

-识别与在开启时刻t0检测到的温度和速度值t0、v0不同的至少一对气温和速度t*、v*值，这允许获得与在时刻t0计算的初始等效温度值tset_0相等的等效温度值tset。

-由于参数t*、v*是已知的，因此从关于温度t和风速v随时间发展所存储的信息开始获得换流时刻t*。

根据一些实施例，该方法提到从所识别的速度值v*获得通风装置14的转速值vthreshold以便产生等于v*的室内空气速度。

根据一些实施例，存储可变量随时间发展有关的信息的步骤可以提到将风扇15的多个速度值引入到设备10中，这些速度值限定速度随时间的发展和/或在空调设备10开启时检测到的多个室温值t，以便使有关室温和室内空气速度随时间发展的信息在开启设备时可用。

根据一些实施例，可以提到在空调设备10的生产步骤和/或初始设置步骤期间将与温度和速度随时间发展有关的信息引入到空调设备10中并且存储在控制命令单元18中。

根据不同的实施例，可以提到在空调设备10运行期间，连续监测并存储与温度和速度随时间的发展有关的信息，从而允许根据空调设备10的特性更精确地调节启动步骤。

因此，基于该信息并且知道一对温度和速度值，能够确定它们在什么时间点对应，并且因此能够获得换流时刻t*。

在加热装置12包括ptc热敏电阻的实施例中，根据本发明的方法提到换流时刻t*在热敏电阻已经达到其特征居里温度tc的时刻之后。

在这些实施例中，换流时刻t*可以接近加热装置12吸收的功率稳定的时刻，并且接近或等于加热装置的标称功率值pnom(图3a)。

例如，标称功率值pnom可以等于约1400瓦。通常，根据空调设备10的类型和尺寸，标称功率值pnom可以更小或更大。在使用期间，当用户对应于开启时刻t0开启空调设备10时，根据本发明的方法提到控制命令单元18启动加热装置12和/或通风装置14。

根据本发明的方法的一些实施例，提到了在开启时刻t0启动加热装置12，并且仅在此之后才启动通风装置14。

根据这些实施例，换流时刻t*可以与通风装置14的启动时刻一致，因此，在此时刻之前，该通风装置因零转速而未启动。

根据其他实施例，根据本发明的方法提到在与开启时刻t0基本上相同的时间启动加热装置12和通风装置14。

根据一些实施例，在启动加热装置12和通风装置14的步骤之后，该方法包括以下步骤：驱动通风装置14，使得通风装置以低于所述速度vthreshold的速度旋转，直至由上述方法步骤确定的换流时刻t*。

在其他实施例中，根据本发明的方法提到保持通风装置14的转速等于比阈值速度vthreshold小的基本恒定值，直到换流时刻t*。

在其他实施例中，根据本发明的方法提到保持通风装置14的速度恒定并且等于阈值速度vthreshold，直到换流时刻t*。

在其他实施例中，根据本发明的方法提到改变通风装置14的转速，使得转速随着时间变化而增加，同时仍然保持在阈值速度vthreshold以下。在特定实施例中，根据本发明的方法提到选择性地驱动通风装置14，使得其速度根据要调节的房间中存在的温度梯度以不同的增长斜率而增加。

在根据本发明的方法的一些实施例中，其中设备在加热模式下工作，速度vthreshold可以使得产生低于0.5m/s的室内空气速度。

在一些实施例中，速度vthreshold可以使得例如产生小于0.4m/s或小于0.2m/s或可能等于约0.1m/s的室内空气速度。

根据一些实施例，速度vthreshold可以等于通风装置14能够旋转的最小值，即，通风装置将在该最小值以下停止旋转。

根据一些实施例，根据本发明的方法包括在换流时刻t*之后增加通风装置14的转速的步骤，如图3b所示。在该步骤中，通风装置14的转速(直到换流时刻t*为止等于或低于速度vthreshold)达到值vuser。值vuser是用户在用户界面20中引入的设置功能的值。

在加热装置12包括ptc热敏电阻的实施例中，根据本发明的方法使通风装置14以低于vthreshold的速度或者甚至零速旋转，直到加热装置12吸收的电力功率稳定并已经接近正常工作状态下提供的标称值pnom为止。

因此，根据本发明的调节方法允许使通风装置14保持静止，或者使其以低于或等于vthreshold的速度旋转，直到加热装置12已被充分加热。以此方式，在初始步骤中排出的空气的流速为零或是可忽略的，并且因此，用户仅略微察觉到或根本没有察觉到由不充分加热的空气射流所引起的不适感。

由于根据本发明的方法，因此能够使用户最初感觉的等效温度值tset_0与用户在换流时刻t感觉的等效温度值的差值δtset最小或甚至为零，该差值指示用户在紧接在设备10开启之后的过渡步骤中感觉到的热条件的改变。

参照图3a，可以看到加热装置12(特别地，如我们所说的，ptc热敏电阻)吸收的功率随时间变化的可能发展的两个实例100、101。

参考图3b，应当注意，已知设备中的速度发展(由虚线表示)与此前相对于根据本发明的方法描述的通风装置14的转速显著不同。可以看出，在已知设备中，转速在换流时刻t*之前很早就达到了非常接近速度vuser的值，这意味着通风装置14的转速以及因此排出的气流速度在刚开启后不久(此时加热装置12仍然冷)就处于正常运行速度。

应当注意，单纯以实例的方式示出了图3b中通风装置14的转速增加的曲线。根据电动机16的类型及其控制通风装置14的方式，自然可以提供许多其他或多或少倾斜的曲线或斜面，以表示通风装置14从开启/换流时刻起到速度值vuser之前的速度增加。

参照图3c，可以看到，在现有技术中，气温的发展(以虚线表示)如何从开启时刻t0开始基本上线性升高，而在根据本发明的方法中，气温的发展基本上类似于通风装置14的转速的发展。

特别地，在根据本发明的方法中，气温保持非常低，直到接近换流时刻t*为止。随后，温度以第一增长梯度升高，直至加热装置12吸收的功率发生稳定的时刻附近。

此外，在吸收的功率稳定的时刻之后，温度进一步升高，直到温度达到用户借助于用户界面20设定的温度为止。例如，在稳定时刻之后，温度可以以第二增长梯度升高，该第二增长梯度低于第一增长梯度。

显然，在不脱离本发明的领域和范围的情况下，可以修改和/或增加如前所述的调节空调设备的方法的步骤。

还显然，尽管已经参考一些具体实施例描述了本发明，但是本领域技术人员当然应当能够获得调节方法的许多其他等效形式，该调节方法具有权利要求中所述的特征，因此全部属于权利要求所定义的保护范围内。