[发明专利]用于个性化热舒适度控制的系统和方法

说明书

用于控制暖通空调HVAC系统的控制系统使用热舒适度模型TCM、气流动力学模型ADM和将在通气口的热状态与HVAC系统的执行器的状态连接在一起的HVAC模型，以用于确定在将HVAC系统连接至环境的通气口处的目标热状态，以使得根据连接在环境中不同位置处的热状态的不均匀分布的ADM在通气口处的目标热状态得到在占用者位置处的输入热状态。此外，控制系统确定产生在通气口处的目标热状态的控制命令并将其传递给HVAC系统的一个或多个执行器。

技术领域

本发明总体上涉及环境中的热舒适度(thermal comfort)的控制，并且更具体地涉及基于环境中占用者(occupant)的目标热舒适度来控制暖通空调(heating,ventilation,and air-conditioning，HVAC)系统。

背景技术

热舒适度可以被认为是表达对热环境的满意度的心理状态，并通过主观评价进行评估。热舒适度显著影响人们的生产力和总体幸福感。目前，包括热泵、制冷和/或空调系统的热调节系统基于壁式温控器或远程控制装置来实现热舒适度，其目的是打开或关闭系统并调制系统运行，使得保持温度设定点。温度设定点指示基于建筑物中占用者的需求和热状况的所需的热舒适度水平。然而，这种通过热调节系统实现热舒适度的方法通常以能量低效的方式提供次优的热舒适度，并且由于多种原因就占用者的热舒适度而言控制不佳。

影响热舒适度的主要因素是决定热量增加和损失的因素，主要是代谢率、衣物保温、气温、风速和相对湿度。诸如个人期望之类的心理参数也影响热舒适度。因此，建筑物的占用者很少知道最大化他们的热舒适度的设定点的最优值。

通常，空间内的多个占用者中的一个或更多个占用者可能感觉太热或太冷，而无论其他占用者是否舒适。这种现象是基于占用者的个人温度偏好，结合例如个人当前或最近参与的活动。例如，当办公室工作者在寒冷的冬日已经长时间静态地坐在桌前时，工作者很可能由于更低的新陈代谢率而感到寒冷，并通过提高温度设定点来要求更多加热。类似地，当体力劳动者在炎热潮湿的夏日一直在进行剧烈的体力工作时，工作者很可能感到非常热，并且可以通过降低温度设定点来要求更多降温。

在给定温度下，个体的年龄和身体状况也可以是影响热舒适度的因素。例如，对于处于健康状态的年轻人来说可能感觉舒适的温度对于胖人或患有一种或更多种疾病的人来说可能显得太热。类似地，对于更年轻的个体来说舒适的温度，对于更老的个体来说可能太冷。另外，即使在个人层面，对温度的反应也可能因各种原因而不同。例如，个体在夏天认为很热的温度可能使同一个体在冬天感到寒冷。因此，热舒适度或温度感知可以因人而异，并且可能难以在空间内实现普遍舒适的气候条件。最优值依据上述的当前条件而波动。因此，占用者可能设置低效且不准确的设定点。以这种方式，占用者可能高估或低估他们对热舒适度的需求，这可能导致对热调节系统的低效使用和不满意。

所提及问题的解决方案之一是在操作热调节系统中消除人为干预，并将热调节系统的操作和控制转移到可以确定即时热舒适度和长期舒适度趋势的智能系统。结果，消除了来自操作热调节系统的占用者方的不必要的设定点变量。

例如，为了实现该智能系统，一些方法旨在开发用于自动感知和控制占用者的热舒适度的热舒适度模型。占用者的热舒适度模型的学习过程可能是繁琐的过程，并且具有增加了的不确定性。然而，由于这个过程依赖于占用者多年来的反复试错并且受到限制，因此在占用者的期望热舒适度和诸如HVAC系统的热调节系统的温度设定点之间找到映射可能会更加繁琐和不确定。为此，在不使用热舒适度模型的情况下，已经实施了用于控制HVAC系统以实现期望的热舒适度的许多方法和系统。