基于人體熱感覺的新型輻射板節(jié)能空調(diào)設(shè)計

程玉瑩

文章編號： 2095-2163（2018）03-0212-03中圖分類號： 文獻標(biāo)志碼： A

摘要： 關(guān)鍵詞： based on the feeling of human body thermal

CHENG Yuying， TANG Wenbin， ZHU Mingkun， XU Guanglin， LI Jiale， WANG Yuzhe， RAN Chunqiu， GAO Tianyi

（Dalian Nationalities University， Dalian 116600， China）

Abstract： This paper gives the design and development of a New Radiant Board Energy - saving Air Conditioner based on the Feeling of Human Body Thermal programs. It uses AT89C52 microcontroller as the control center， through the temperature sensor and LCD screen to collect and display the indoor temperature information. It sets four temperature gears that can describe the current feeling of people（“Hot”、“Hotter”、“cold”、“colder”）. Then the microcontroller get the feedback from the information.temperature will be adjusted and displayed on the designed mobile phone APP.

Key words：

基金項目： 作者簡介：

通信作者： 收稿日期： 引言

隨著生活水平的不斷提高，空調(diào)已經(jīng)普遍進入了人們的日常生活與工作中。不同種類與功能各異的空調(diào)層出不窮，如掛壁式空調(diào)、立柜式空調(diào)、窗式空調(diào)和吊頂式空調(diào)等。

現(xiàn)今，根據(jù)3000多年前向墻壁內(nèi)注水降溫的思想進行設(shè)計和研發(fā)的新型輻射板空調(diào)也逐漸得到了關(guān)注。該類空調(diào)具有特殊的墻壁內(nèi)環(huán)繞管結(jié)構(gòu)，打破了傳統(tǒng)空調(diào)的制冷方式，同時根據(jù)人體的感覺來設(shè)置調(diào)溫檔位，將固定的溫度值轉(zhuǎn)化為可描述的感覺狀態(tài)對空調(diào)進行調(diào)控。輻射板空調(diào)的節(jié)能核心點在于其最適溫度高于其他空調(diào)1 ℃-2 ℃，因此，相較于其他空調(diào)將節(jié)約20%-40%的能源。此外，新型輻射板空調(diào)合理配備了進風(fēng)與新風(fēng)系統(tǒng)，有效控制二氧化碳與污染物的濃度，有利于身體健康。同時，還可通過手機APP來控制輻射板空調(diào)的開關(guān)與運行，實現(xiàn)人工智能控制。

1總體設(shè)計

從設(shè)計和工作方式2方面大幅減少能量損耗，應(yīng)用人體熱感覺原理讓用戶在最節(jié)能的情況下體驗到最舒適的溫度。同時，利用進風(fēng)和新風(fēng)系統(tǒng)讓用戶始終呼吸新鮮空氣。用戶可通過手機APP實現(xiàn)控制空調(diào)的開關(guān)和定時，控制空氣溫度等功能。同時，用戶將門鎖反鎖后，門鎖聯(lián)動系統(tǒng)會自動將空調(diào)關(guān)閉，防止浪費不必要的能量。系統(tǒng)的整體設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2系統(tǒng)功能分析

2.1輻射板空調(diào)系統(tǒng)

利用輻射板制冷可以獲得舒適的溫度環(huán)境。在裝有冷卻頂板的房間內(nèi)，各壁面由于和冷卻頂板直接進行輻射熱交換而使溫度降低，此時人體感覺周圍環(huán)境的溫度比實際室內(nèi)溫度低1 ℃～2 ℃。因此，采用冷卻頂板的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計室內(nèi)溫度可以比常規(guī)系統(tǒng)高1 ℃～2 ℃。較高的空氣溫度使人的對流散熱量減少，較低的壁面溫度使人的輻射散熱量增加，所以較高的室內(nèi)溫度不但不影響人體散熱，還會獲得較佳的舒適感。

2.2冷熱源制取與傳輸系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要通過水泵來獲得水源，而后經(jīng)過制冷系統(tǒng)的制冷作用降低水的溫度，在水流的流動過程中吸收室內(nèi)空氣熱量以達到降低溫度的目的。水流在流經(jīng)整個空調(diào)系統(tǒng)之后，會回流到水源處，以供循環(huán)利用。

2.3進風(fēng)和新風(fēng)系統(tǒng)

在房間的迎風(fēng)處分別安裝一個進風(fēng)口和新風(fēng)口，令二者相距一段距離，以免互相干擾。進風(fēng)口可用一個風(fēng)扇代替，當(dāng)外部空氣質(zhì)量較好時，可直接通過進風(fēng)口來更換室內(nèi)空氣，保證室內(nèi)的空氣質(zhì)量。新風(fēng)口在進風(fēng)口的基礎(chǔ)上增加空氣過濾裝置，空氣溫度調(diào)節(jié)裝置和空氣濕度調(diào)節(jié)裝置。當(dāng)外部空氣質(zhì)量較差時可以通過新風(fēng)系統(tǒng)來降低空氣的污染物和CO2濃度。

2.4門鎖聯(lián)動系統(tǒng)

用戶出門將門反鎖后，空調(diào)的控制裝置會收到一個信號將空調(diào)自動關(guān)閉。避免了空調(diào)在無人使用時做無用功，也省去了用戶出門關(guān)空調(diào)的步驟。

2.5手機APP設(shè)計

手機APP主要是實現(xiàn)人對空調(diào)的調(diào)節(jié)和控制功能。用戶可以通過APP把人體對溫度的感覺描述發(fā)送給控制器，從而調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。還可以通過手機APP對空調(diào)的工作時間進行設(shè)定，既能對辦公室等使用時間較固定的場所進行空調(diào)工作時間的設(shè)定，又能夠滿足一些用戶想要提前運行空調(diào)的需求。

3系統(tǒng)程序設(shè)計

3.1程序的總體設(shè)計

新型輻射板空調(diào)鑲嵌在四周墻壁和吊頂?shù)膴A層內(nèi)，采用5面式制冷。圖2示出了整個工作流程。水流從進水口流入，經(jīng)制冷系統(tǒng)降低水流溫度，流經(jīng)房間的4周墻壁和吊頂，吸收房間內(nèi)空氣熱量，達到降低溫度的效果。房間內(nèi)設(shè)有一個節(jié)點，用來接收和發(fā)送手機APP信號，從而實現(xiàn)APP對空調(diào)的控制。門鎖聯(lián)動裝置可以實現(xiàn)自動關(guān)閉空調(diào)的功能。

3.2進風(fēng)與新風(fēng)系統(tǒng)

該系統(tǒng)的作用為：

（1）用室外的新鮮空氣更新室內(nèi)由于工作及生活產(chǎn)生的渾濁空氣，以保持室內(nèi)空氣的潔凈度。

（2）增加體內(nèi)散熱及防止由皮膚潮濕引起的不舒適。

3.3手機APP設(shè)計

手機APP主要有以下2個功能：

（1）用戶可通過手機APP對空調(diào)溫度進行調(diào)控。

（2）用戶可通過手機APP對空調(diào)進行遠程操控，對其工作狀態(tài)進行設(shè)定。

圖4示出了手機APP工作框圖。圖5示出了新型輻射板節(jié)能空調(diào)的產(chǎn)品展示圖。

4結(jié)束語

新型輻射板空調(diào)采用墻壁內(nèi)環(huán)繞結(jié)構(gòu)，通過墻壁冷輻射達到給室內(nèi)整體降溫的目的。制冷面積較廣，能良好保證室內(nèi)溫度均勻，人體感舒適；采用循環(huán)水，節(jié)約資源；根據(jù)人體熱感覺原理，新型輻射板空調(diào)需制冷溫度比傳統(tǒng)空調(diào)高1 ℃～2 ℃，減少能量損耗；根據(jù)人體感覺設(shè)置調(diào)節(jié)檔位，并配有手機APP，使空調(diào)調(diào)控更加方便快捷。

本文從人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活需求的實際問題出發(fā)展開研究，具有很強的實用性、工程意義與科研意義。能夠令人們在舒適的環(huán)境下工作，提高工作效率。此外，相比傳統(tǒng)空調(diào)，可有效節(jié)約能源，本文的研究將產(chǎn)生良好的社會效益。

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