[發(fā)明專利]一種室內(nèi)熱環(huán)境控制系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011093891.1
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112113317A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王福林;楊一帆;強(qiáng)文博;許環(huán)宇;范佳樂;祝子涵
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: F24F11/64
• 分類號: F24F11/64;F24F11/80;F24F110/10;F24F120/10;F24F130/40
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 張夢澤

本發(fā)明涉及一種室內(nèi)熱環(huán)境控制系統(tǒng)及方法，涉及建筑環(huán)境控制技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括：與控制裝置連接的語音識別裝置和檢測裝置；通過語音識別裝置獲取并識別室內(nèi)聲音得到舒適感信息信號；通過檢測裝置檢測室內(nèi)環(huán)境溫度并生成溫度信號；控制裝置利用在線學(xué)習(xí)算法根據(jù)舒適感信息信號和溫度信號得到針對用戶的目標(biāo)溫度域，以及生成環(huán)境控制信號；控制裝置還用于根據(jù)環(huán)境控制信號調(diào)整室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備的設(shè)定溫度。本發(fā)明通過識別用戶語言表達(dá)的舒適感主觀感受得到舒適感信息，根據(jù)舒適感信息和室內(nèi)溫度調(diào)整室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備的設(shè)定溫度，為用戶提供舒適的室內(nèi)熱環(huán)境，提高了刻畫人員熱舒適的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑環(huán)境控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種室內(nèi)熱環(huán)境控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前空調(diào)系統(tǒng)的控制策略大致可分為三類：基于設(shè)定值的控制和基于人員PMV的控制以及基于人體熱感覺的控制。

1)基于設(shè)定值的控制

在實(shí)際應(yīng)用中，最常見的控制邏輯是基于設(shè)定值的控制，即通過空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行將環(huán)境參數(shù)(如溫度，濕度)控制在設(shè)定值及其合理波動(dòng)的范圍內(nèi)。這種方法是從工業(yè)生產(chǎn)中使用的工藝空調(diào)衍變過來的，為了保證生產(chǎn)的需要，往往將環(huán)境參數(shù)控制在較小的區(qū)間范圍。

然而這種傳統(tǒng)的控制方法有幾大難以克服的弊端：第一，建筑管理人員統(tǒng)一設(shè)置室內(nèi)溫度時(shí)，這種控制策略只能滿足大部分人的熱舒適(例如根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)》GB50365-2019的規(guī)定設(shè)定室內(nèi)溫度)，沒有考慮個(gè)人熱舒適的差異，如果出現(xiàn)熱舒適較為特殊的使用者，這種控制很容易造成個(gè)人的熱感覺抱怨。第二，用戶或管理員長期的手動(dòng)調(diào)節(jié)可能產(chǎn)生疲勞厭倦的情緒，頻繁地切換與調(diào)節(jié)也會(huì)對設(shè)備的壽命產(chǎn)生不利的影響。第三，在實(shí)際運(yùn)行中，人們通常不能準(zhǔn)確地知道自己舒適的溫度是多少，往往設(shè)定的溫度值遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離舒適區(qū)間，造成既不舒適又不節(jié)能的結(jié)果。

2)基于人員預(yù)測平均評價(jià)(PredictedMeanVote，PMV)的控制

基于人員PMV的控制是將人員的熱舒適進(jìn)行定量化，即通過代表環(huán)境和人員特性的相關(guān)參數(shù)計(jì)算出代表人員熱舒適的數(shù)值，從而指導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)的控制。最早對熱舒適定量化研究的是Fanger等人，其引入了預(yù)測平均評價(jià)投票(PMV)模型和預(yù)測不滿意百分比(PPD)模型，將風(fēng)速、人員活動(dòng)量、穿衣量、溫度、濕度和平均輻射溫度等相關(guān)因素納入考量范圍，量化了建筑居住者的熱舒適。PMV模型與PPD模型提出了一種基于熱舒適控制空調(diào)系統(tǒng)的可能性，但這種策略并沒有考慮到使用者熱舒適的個(gè)性化和動(dòng)態(tài)變化(如人在不同季節(jié)熱偏好的變化，人對環(huán)境的適應(yīng)性等)。de Dear和Brager等人提出了一種適應(yīng)性模型試圖解決這一問題，研究建立了室內(nèi)舒適溫度與室外環(huán)境溫度的關(guān)系。盡管適應(yīng)性模型考慮得更為全面，但在本質(zhì)上與PMV模型和PDD模型類似，都是基于統(tǒng)計(jì)學(xué)模型，從大量的樣本數(shù)據(jù)中歸納出使用者熱舒適的一般規(guī)律，并沒有考慮居住者個(gè)人特性的復(fù)雜性及熱舒適這一概念本身的主觀性(如對冷熱有特殊偏好的個(gè)體，個(gè)人對環(huán)境的適應(yīng)性，年齡增長帶來的變化等)，仍然無法準(zhǔn)確刻畫人員即時(shí)的熱舒適。

3)基于熱感覺的控制

一種基于人體熱感覺的控制模型是通過問卷調(diào)查的方式獲取人員的熱感覺，這種方式能夠精準(zhǔn)地獲取人員即時(shí)的熱感覺，較好地反映“舒適”這一指標(biāo)的主觀性，相比于基于設(shè)定值的控制方法能夠節(jié)省15％的能耗。但這種方法也存在著缺陷：一方面，這種方式?jīng)]有考慮由于人員特性短時(shí)間內(nèi)的變化帶來的影響(如活動(dòng)量的變化，衣著量的突然變化)，填寫問卷時(shí)并沒有考慮這一因素；另一方面，人員只能通過填寫問卷來反映自身的熱感覺抱怨，這可能使人員出現(xiàn)疲勞厭倦的情緒，影響熱感覺問卷結(jié)果的穩(wěn)定性，也可能會(huì)出現(xiàn)異常值。

因此現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)的控制策略無法準(zhǔn)確刻畫人員的熱舒適。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種室內(nèi)熱環(huán)境控制系統(tǒng)及方法，提高刻畫人員熱舒適的準(zhǔn)確性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：