一种太阳能、地暖、空调智能控制系统

1.本发明涉及空调和供暖控制技术领域，具体为一种太阳能、地暖、空调智能控制系统。


背景技术：

2.现有的供暖只有单一模式的供暖方式，且仅靠太阳能、地暖给室内提供热量，虽然节能，但是会出现温度分布不均匀的情况，且温升时间缓慢。仅靠空调给室内提供热量，同样也会出现温度分布不均匀的情况，且消耗大量电能，不节能。单一模式的供暖方式优缺点比较明显。无论太阳能、地暖还是空调，均不能实时的根据人体自身温度来调控膨胀阀的开度，空调都是通过定时或温度传感器反馈实现，但这种仅以环境温度作为前提的控制缺乏人性化设计，无法根据用户的实际感受来调节。例如室内环境温度为22度，但用户由于运动或者情绪等一些原因感觉很热，处于不舒服状态，空调和地暖无法根据用户的舒适度来进行自动调节。
3.对此，本发明提出一种太阳能、地暖、空调智能控制系统，予以解决


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种太阳能、地暖、空调智能控制系统，具备使室内温度分布更均匀，室内环境舒适度提高，且更环保节能等优点，解决了传统采暖方式带来的资源浪费和室内温度分部不均匀的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现上述使室内温度分布更均匀，室内环境舒适度提高，且更环保节能的目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种太阳能、地暖、空调智能控制系统，包括系统回路和控制模块，所述系统回路包括太阳能集热器、蓄热装置、水泵、分集水器、地暖盘管、中间换热器、空调室外蒸发器、空调压缩机、空调室内机、第一单向阀、第一电子膨胀阀、第一截止阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀、循环泵、第四电子膨胀阀、第五电子膨胀阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第二截止阀以及四通阀，所述太阳能集热器、蓄热装置、水泵、分集水器、地暖盘管、中间换热器、空调室外蒸发器、空调压缩机、空调室内机、第一单向阀、第一电子膨胀阀、第一截止阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀、循环泵、第四电子膨胀阀、第五电子膨胀阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第二截止阀以及四通阀通过管道连接构成系统回路；
9.所述控制模块包括数据检测模块和智能分析模块以及运行调控模块。
10.优选的，所述数据检测模块包括若干用于检测室内温湿度数据的温湿度传感器和若干用于检测房间是否有人及人体温度数据的红外热像仪以及若干用于检测室内风速的风速传感器，若干所述温湿度传感器分别安装于室内0.1m和1.6m处，若干所述风速传感器分别安装于室内0.1m、1.6m处。
11.优选的，所述智能分析模块在红外热像仪检测到室内有人时，并根据人体温度数据、室内温湿度数据、风速数据对人体感觉类别进行智能分析，得到地暖和空调的适配运行方式。
12.优选的，所述运行调控模块根据智能分析模块得到的地暖和空调的适配运行方式将地暖的管温和空调的运行温度调节至适配运行温度，并调节中央空调出风口的开度，以调配至适配的运行风速。
13.优选的，所述智能分析模块在数据监测模块检测到室内的人体离开五分钟后，通过运行调控模块使空调、地暖停止供热。
14.优选的，所述运行调控模块通过第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀、第四电子膨胀阀、第五电子膨胀阀的开度的调控地暖的管温和空调的运行温度。
15.优选的，所述第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀、第四电子膨胀阀、第五电子膨胀阀的开度的调控均包括0％、15％、30％、50％、70％、90％、100％七种开度。
16.优选的，所述空调风速的调控包括最小风档、第二风档、第三风档、第四风档、最大风档五种风挡。
17.优选的，所述空调温度的调控分为升温、降温、不变三种方式。
18.(三)有益效果
19.与现有技术相比，本发明提供了一种太阳能、地暖、空调智能控制系统，具备以下有益效果：
20.1、该太阳能、地暖、空调智能控制系统，通过控制相应的膨胀阀开度调控地暖流量，通过太阳能集热器给地暖提供能量，且通过中间换热器将地暖回水管的能量传递给空调的室外蒸发器，减少资源浪费，节能环保，通过地暖和空调相结合方式对室内进行供暖，使使室内环境温度更加均匀，提高室内环境舒适度，具有安全、环保、节能、智能、省事，室内环境舒适度高的特点，方便家庭使用。
21.2、该太阳能、地暖、空调智能控制系统，根据人体舒适度分析得到需要调控的对象和所在区域，并进行智能适配分析，分析速度快，分析结果准确，不需要用户手动进行调节便能将中央空调运行模式自动调整到适合用户的模式下运行，具有人性化，且实现了分区域调控，可同时满足不同空间内人群的舒适度要求。
附图说明
22.图1为本发明提出的一种太阳能、地暖、空调智能控制系统的结构示意图；
23.图2为本发明提出的一种太阳能、地暖、空调智能控制系统的控制模块的结构示意图；
24.图3为本发明提出的一种太阳能、地暖、空调智能控制系统的控制流程示意图。
25.图中：1-太阳能集热器，2-蓄热装置，3-水泵，4-分集水器，5-地暖盘管，6-中间换热器，7-空调室外蒸发器，8-空调压缩机，9-空调室内机，10-第一单向阀，11-第一电子膨胀阀，12-第一截止阀，13-第二电子膨胀阀，14-第三电子膨胀阀，15-循环泵，16-第四电子膨胀阀，17-第五电子膨胀阀，18-第二单向阀，19-第三单向阀，20-第四单向阀，21-第二截止阀，22-四通阀。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.请参阅图1-3，一种太阳能、地暖、空调智能控制系统，包括系统回路和控制模块，系统回路包括太阳能集热器1、蓄热装置2、水泵3、分集水器4、地暖盘管5、中间换热器6、空调室外蒸发器7、空调压缩机8、空调室内机9、第一单向阀10、第一电子膨胀阀11、第一截止阀12、第二电子膨胀阀13、第三电子膨胀阀14、循环泵15、第四电子膨胀阀16、第五电子膨胀阀17、第二单向阀18、第三单向阀19、第四单向阀20、第二截止阀21以及四通阀22，系统回路中的太阳能集热器1、蓄热装置2、水泵3、分集水器4、地暖盘管5、中间换热器6、空调室外蒸发器7、空调压缩机8、空调室内机9、第一单向阀10、第一电子膨胀阀11、第一截止阀12、第二电子膨胀阀13、第三电子膨胀阀14、循环泵15、第四电子膨胀阀16、第五电子膨胀阀17、第二单向阀18、第三单向阀19、第四单向阀20、第二截止阀21以及四通阀22均可在市场上直接购得，本技术未进行任何改进，在此不做赘述，蓄热装置2为现有相变蓄热装置，本技术通过采用这些现有的结构，通过相应管路否成本技术系统回路，具体连接也相对成熟，在此不追赘述，太阳能集热器1、蓄热装置2、水泵3、分集水器4、地暖盘管5、中间换热器6、空调室外蒸发器7、空调压缩机8、空调室内机9、第一单向阀10、第一电子膨胀阀11、第一截止阀12、第二电子膨胀阀13、第三电子膨胀阀14、循环泵15、第四电子膨胀阀16、第五电子膨胀阀17、第二单向阀18、第三单向阀19、第四单向阀20、第二截止阀21以及四通阀22通过管道连接构成系统回路，太阳能集热器1将太阳的辐射能转换成热能，通过蓄热装置2进行蓄热，蓄热介质为水，通过水泵3将热水供到分集水器4，通过地暖盘管5将热量散发到室内，给室内供暖，地暖回水管接到中间换热器上，在中间换热器6设备上与空调制冷剂进行换热，提高空调室外蒸发器端的制冷剂的温度，相比于传统的蒸发端，本发明蒸发端与室外环境温差更大，则从室外环境中吸收更多的热量，提高制热空调的cop，降低了空调能耗，使室内温度分布均匀，提高了环境舒适度，充分利用太阳能；
28.控制模块包括数据检测模块和智能分析模块以及运行调控模块。
29.数据检测模块包括若干用于检测室内温湿度数据的温湿度传感器和若干用于检测房间是否有人及人体温度数据的红外热像仪以及若干用于检测室内风速的风速传感器，通过红外热像仪采集热图像，根据热图像检测房间内是否有人体，同时监测人体温度数据，若干温湿度传感器分别安装于室内0.1m和1.6m处，若干风速传感器分别安装于室内0.1m、1.6m处，通过温湿度传感器和风速传感器分别监测室内0.1m、1.6m高度处温湿度数据和风速，并根据不同高度处数据计算对应ssd值，得到相应人体不同部位热感觉。
30.智能分析模块在红外热像仪检测到室内有人时，并根据人体温度数据、室内温湿度数据、风速数据对人体感觉类别进行智能分析，得到地暖和空调的适配运行方式，数据监测模块均与智能分析模块无线连接，数据监测模块将采集到的人体数据和环境数据无线传输至智能分析模块，以进行空调运行调控和地暖膨胀阀开度调控模块自动适配，智能分析模块包括智能计算芯片，当数据监测模块通过红外热像仪监测到房间内有人体时，智能分析模块根据人体温度数据、室内温湿度数据以及室内风速，通过智能计算芯片自动对比数
据，ssd值的计算公式如下：
31.ssd＝(1.818t+18.18)(0.88+0.002f)+(t-32)/(45-t)-3.2v+18.2
32.其中，t是室内温度数据，f为室内湿度数据，v为室内0.1m高度处风速。
33.进一步的，人体舒适度ssd表示人体在某种温度、湿度条件下对该空间内的环境感觉舒适的程度，人体舒适与人体感觉的具体对应关系如表1所示：
34.表1人体舒适度与人体感觉关系
35.ssd＜0感觉极冷不舒适0≤ssd＜50感觉很冷，不舒适25≤ssd＜50感觉冷，不舒适50≤ssd＜75感觉舒适75≤ssd＜85感觉热不舒适85≤ssd＜88感觉暑热不舒适89≤ssd感觉酷热而很不舒适
36.进一步的，将人体热感觉划分如表2所示：
37.表2人体热感觉具体分类
38.39.[0040][0041]
其中：ssd1代表脚部的舒适度，t代入室内0.1m高度处温度数据t1，f代入室内0.1m高度处湿度数据f1，v代入室内0.1m高度处风速v1；ssd2代表头部的舒适度，t代入室内1.6m高度处温度数据t2，f代入室内1.6m高度处湿度数据f2，v代入室内1.6m度处风速v2，人体感觉类别为极冷、很冷、冷、热、暑热、酷热表示对应人体在当前环境下为不舒适的状态，智能适配模块将人体感觉类别为极冷、很冷、冷、热、暑热、酷热的人体匹配为待调控对象，将该待调控对象所在房间设定为待调控区域，以便后续只对需要调控的区域进行中央空调和地暖运行方式的调节控制。
[0042]
智能适配模块根据待调控区域的室内温湿度数据和待调控对象的人体感觉类别进行智能分析，得到待调控区域中央空调和地暖的适配运行方式，适配运行方式包括空调适配运行温度、风速和地暖适配的膨胀阀开度；当待调控对象的人体感觉类别为脚头极冷时候，根据调控区域的室内温度进行智能升温分析，得到高于当前空调运行温度的适配运行温度数值，使风挡为最小档，地暖膨胀阀开度为100％；当待调控对象的人体感觉类别为
脚头酷热，根据调控区域的室内温度进行智能降温分析，得到低于当前空调运行温度的适配运行温度数值，使风挡为最大，地暖膨胀阀开度为0％，具体调控方法如表3所示：
[0043]
表3调控方法
[0044]
[0045]
[0046][0047]
进一步地，空调的适配运行温度数值与当前空调运行温度的差值由调控时间和当前室内1.6m处环境监测数据决定，例如：用户设定每次调控限时5钟，当监测到待调控对象的人体感觉类别为冷或热时，智能计算芯片根据待调控区域的当前室内环境数据进行智能计算，分析5分钟内待调控对象的人体头部感觉类别变为舒适所需要的室内环境数据，同时计算5分钟内达到所需室内环境数据所对应需要的中央空调适配运行温度。
[0048]
地暖的膨胀阀开度由当前0.1m处的环境检测数据和调控时间决定，例如：用户设定每次调控限时5钟，当监测到待调控对象的人体感觉类别为冷或热时，智能计算芯片根据待调控区域的当前室内环境数据进行智能计算，分析5分钟内待调控对象的人体脚部感觉类别变为舒适所需要的室内环境数据，同时计算5分钟内达到所需室内环境数据所对应需要的地暖膨胀阀开度。
[0049]
当待调控对象的人体头部感觉类别为极冷、很冷、冷，此时空调的运行模式为制热，智能计算芯片则根据待调控区域的室内风速进行智能减风分析，得到小于当前中央空调运行风速的适配运行风速；当待调控对象的人体脚部感觉类别为极冷、很冷、冷，此时地暖的膨胀阀开度增大。
[0050]
待调控对象的人体头部感觉类别为热、暑热、酷热，此时空调的运行模式为制冷，智能计算芯片则根据待调控区域的室内风速进行智能加风分析，得到小于当前中央空调运行风速的适配运行风速；当待调控对象的人体脚部感觉类别为热、暑热、酷热，此时地暖的
膨胀阀开度减小。
[0051]
运行调控模块根据智能分析模块得到的地暖和空调的适配运行方式将地暖的管温和空调的运行温度调节至适配运行温度，并调节中央空调出风口的开度，以调配至适配的运行风速。
[0052]
智能分析模块在数据监测模块检测到室内的人体离开五分钟后，通过运行调控模块使空调、地暖停止供热，当数据监测模块检测到空间内人体离开5分钟后，进行空调、地暖停止供热，运行调控模块进行3钟的等待计时，在3钟等待计时过程中，若检测到房间内有人体，则控制智能适配模块进行智能适配，若3钟等待计时完成后，仍没有检测到空间内有人体存在，则运行调控模块自动停止运行，以达到节能的目的，本发明根据人体舒适度分析得到需要调控的对象和所在区域，并进行智能适配分析，分析速度快，分析结果准确，不需要用户手动进行调节便能将中央空调运行模式自动调整到适合用户的模式下运行，具有人性化，且实现了分区域调控，可同时满足不同空间内人群的舒适度要求。
[0053]
运行调控模块通过第一电子膨胀阀11、第二电子膨胀阀13、第三电子膨胀阀14、第四电子膨胀阀16、第五电子膨胀阀17的开度的调控地暖的管温和空调的运行温度。
[0054]
第一电子膨胀阀11、第二电子膨胀阀13、第三电子膨胀阀14、第四电子膨胀阀16、第五电子膨胀阀17的开度的调控均包括0％、15％、30％、50％、70％、90％、100％七种开度。
[0055]
空调风速的调控包括最小风档、第二风档、第三风档、第四风档、最大风档五种风挡。
[0056]
空调温度的调控分为升温、降温、不变三种方式。
[0057]
综上所述，该太阳能、地暖、空调智能控制系统，通过控制相应的膨胀阀开度调控地暖流量，通过太阳能集热器1给地暖提供能量，且通过中间换热器6将地暖回水管的能量传递给空调的室外蒸发器7，减少资源浪费，节能环保，通过地暖和空调相结合方式对室内进行供暖，使使室内环境温度更加均匀，提高室内环境舒适度，具有安全、环保、节能、智能、省事，室内环境舒适度高的特点，方便家庭使用；该太阳能、地暖、空调智能控制系统，根据人体舒适度分析得到需要调控的对象和所在区域，并进行智能适配分析，分析速度快，分析结果准确，不需要用户手动进行调节便能将中央空调运行模式自动调整到适合用户的模式下运行，具有人性化，且实现了分区域调控，可同时满足不同空间内人群的舒适度要求。
[0058]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0059]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种太阳能、地暖、空调智能控制系统，其特征在于，包括系统回路和控制模块，所述系统回路包括太阳能集热器(1)、蓄热装置(2)、水泵(3)、分集水器(4)、地暖盘管(5)、中间换热器(6)、空调室外蒸发器(7)、空调压缩机(8)、空调室内机(9)、第一单向阀(10)、第一电子膨胀阀(11)、第一截止阀(12)、第二电子膨胀阀(13)、第三电子膨胀阀(14)、循环泵(15)、第四电子膨胀阀(16)、第五电子膨胀阀(17)、第二单向阀(18)、第三单向阀(19)、第四单向阀(20)、第二截止阀(21)以及四通阀(22)，所述太阳能集热器(1)、蓄热装置(2)、水泵(3)、分集水器(4)、地暖盘管(5)、中间换热器(6)、空调室外蒸发器(7)、空调压缩机(8)、空调室内机(9)、第一单向阀(10)、第一电子膨胀阀(11)、第一截止阀(12)、第二电子膨胀阀(13)、第三电子膨胀阀(14)、循环泵(15)、第四电子膨胀阀(16)、第五电子膨胀阀(17)、第二单向阀(18)、第三单向阀(19)、第四单向阀(20)、第二截止阀(21)以及四通阀(22)通过管道连接构成系统回路；所述控制模块包括数据检测模块和智能分析模块以及运行调控模块。2.根据权利要求1所述的一种太阳能、地暖、空调智能控制系统，其特征在于：所述数据检测模块包括若干用于检测室内温湿度数据的温湿度传感器和若干用于检测房间是否有人及人体温度数据的红外热像仪以及若干用于检测室内风速的风速传感器，若干所述温湿度传感器分别安装于室内0.1m和1.6m处，若干所述风速传感器分别安装于室内0.1m、1.6m处。3.根据权利要求2所述的一种太阳能、地暖、空调智能控制系统，其特征在于：所述智能分析模块在红外热像仪检测到室内有人时，并根据人体温度数据、室内温湿度数据、风速数据对人体感觉类别进行智能分析，得到地暖和空调的适配运行方式。4.根据权利要求3所述的一种太阳能、地暖、空调智能控制系统，其特征在于：所述运行调控模块根据智能分析模块得到的地暖和空调的适配运行方式将地暖的管温和空调的运行温度调节至适配运行温度，并调节中央空调出风口的开度，以调配至适配的运行风速。5.根据权利要求4所述的一种太阳能、地暖、空调智能控制系统，其特征在于：所述智能分析模块在数据监测模块检测到室内的人体离开五分钟后，通过运行调控模块使空调、地暖停止供热。6.根据权利要求5所述的一种太阳能、地暖、空调智能控制系统，其特征在于：所述运行调控模块通过第一电子膨胀阀(11)、第二电子膨胀阀(13)、第三电子膨胀阀(14)、第四电子膨胀阀(16)、第五电子膨胀阀(17)的开度的调控地暖的管温和空调的运行温度。7.根据权利要求6所述的一种太阳能、地暖、空调智能控制系统，其特征在于：所述第一电子膨胀阀(11)、第二电子膨胀阀(13)、第三电子膨胀阀(14)、第四电子膨胀阀(16)、第五电子膨胀阀(17)的开度的调控均包括0％、15％、30％、50％、70％、90％、100％七种开度。8.根据权利要求7所述的一种太阳能、地暖、空调智能控制系统，其特征在于：所述空调风速的调控包括最小风档、第二风档、第三风档、第四风档、最大风档五种风挡。9.根据权利要求8所述的一种太阳能、地暖、空调智能控制系统，其特征在于：所述空调温度的调控分为升温、降温、不变三种方式。

技术总结
本发明涉及空调和供暖控制技术领域，公开了一种太阳能、地暖、空调智能控制系统，包括系统回路和控制模块，所述系统回路包括太阳能集热器、蓄热装置、水泵、分集水器、地暖盘管、中间换热器、空调室外蒸发器、空调压缩机、空调室内机、第一单向阀、第一电子膨胀阀、第一截止阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀、循环泵、第四电子膨胀阀、第五电子膨胀阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第二截止阀以及四通阀。该太阳能、地暖、空调智能控制系统，通过控制相应的膨胀阀开度调控地暖流量，通过太阳能集热器给地暖提供能量，减少资源浪费，通过地暖和空调相结合方式对室内进行供暖，使使室内环境温度更加均匀，提高室内环境舒适度。提高室内环境舒适度。提高室内环境舒适度。


技术研发人员：赵明智 王宁博 李芳哲 胡小明 王迦南 徐啸宇 马伊宣
受保护的技术使用者：内蒙古工业大学
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/8/9