基于人體熱感覺的新型輻射板節能空調設計

程玉瑩

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

摘要： 關鍵詞： 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，空調已經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層出不窮，如掛壁式空調、立柜式空調、窗式空調和吊頂式空調等。

現今，根據3000多年前向墻壁內注水降溫的思想進行設計和研發的新型輻射板空調也逐漸得到了關注。該類空調具有特殊的墻壁內環繞管結構，打破了傳統空調的制冷方式，同時根據人體的感覺來設置調溫檔位，將固定的溫度值轉化為可描述的感覺狀態對空調進行調控。輻射板空調的節能核心點在于其最適溫度高于其他空調1 ℃-2 ℃，因此，相較于其他空調將節約20%-40%的能源。此外，新型輻射板空調合理配備了進風與新風系統，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來控制輻射板空調的開關與運行，實現人工智能控制。

1總體設計

從設計和工作方式2方面大幅減少能量損耗，應用人體熱感覺原理讓用戶在最節能的情況下體驗到最舒適的溫度。同時，利用進風和新風系統讓用戶始終呼吸新鮮空氣。用戶可通過手機APP實現控制空調的開關和定時，控制空氣溫度等功能。同時，用戶將門鎖反鎖后，門鎖聯動系統會自動將空調關閉，防止浪費不必要的能量。系統的整體設計結構如圖1所示。

2系統功能分析

2.1輻射板空調系統

利用輻射板制冷可以獲得舒適的溫度環境。在裝有冷卻頂板的房間內，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境的溫度比實際室內溫度低1 ℃～2 ℃。因此，采用冷卻頂板的空調系統設計室內溫度可以比常規系統高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

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

2.3進風和新風系統

在房間的迎風處分別安裝一個進風口和新風口，令二者相距一段距離，以免互相干擾。進風口可用一個風扇代替，當外部空氣質量較好時，可直接通過進風口來更換室內空氣，保證室內的空氣質量。新風口在進風口的基礎上增加空氣過濾裝置，空氣溫度調節裝置和空氣濕度調節裝置。當外部空氣質量較差時可以通過新風系統來降低空氣的污染物和CO2濃度。

2.4門鎖聯動系統

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

2.5手機APP設計

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

3系統程序設計

3.1程序的總體設計

新型輻射板空調鑲嵌在四周墻壁和吊頂的夾層內，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，經制冷系統降低水流溫度，流經房間的4周墻壁和吊頂，吸收房間內空氣熱量，達到降低溫度的效果。房間內設有一個節點，用來接收和發送手機APP信號，從而實現APP對空調的控制。門鎖聯動裝置可以實現自動關閉空調的功能。

3.2進風與新風系統

該系統的作用為：

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

（2）增加體內散熱及防止由皮膚潮濕引起的不舒適。

3.3手機APP設計

手機APP主要有以下2個功能：

（1）用戶可通過手機APP對空調溫度進行調控。

（2）用戶可通過手機APP對空調進行遠程操控，對其工作狀態進行設定。

圖4示出了手機APP工作框圖。圖5示出了新型輻射板節能空調的產品展示圖。

4結束語

新型輻射板空調采用墻壁內環繞結構，通過墻壁冷輻射達到給室內整體降溫的目的。制冷面積較廣，能良好保證室內溫度均勻，人體感舒適；采用循環水，節約資源；根據人體熱感覺原理，新型輻射板空調需制冷溫度比傳統空調高1 ℃～2 ℃，減少能量損耗；根據人體感覺設置調節檔位，并配有手機APP，使空調調控更加方便快捷。

本文從人們日常生產生活需求的實際問題出發展開研究，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境下工作，提高工作效率。此外，相比傳統空調，可有效節約能源，本文的研究將產生良好的社會效益。

參考文獻

[1] 沈雅鈞. 制冷與空調技術[M]. 北京大學出版社， 2008.

[2] 左濤. 獨立新風結合吊頂冷輻射板（DOAS+CRCP）空調系統的應用[J]. 制冷空調與電力機械，2006（5）：61-64.

[3] 譚浩強. C語言程序設計[M]. 2版. 清華大學出版社，2005.

[4] Bill Phillips，Brian Hardy. Android編程權威指南[M]. 人民郵電出版社，2014.

[5] 趙正鑫. 輻射供暖供冷技術的新時代[J]. 供熱制冷，2018（1）：32-33.

[6] 尚超. 論輻射空調系統及其設計要點[J]. 住宅與房地產，2017（33）：61-62.