基于房间结构的空调送风控制系统研究

北京联合大学生物化学工程学院 刘梦琦 朱永林 杨志成

1.现有空调现送风控制系统状

传统的空调送风控制系统是通过调整风力强弱、送风角度来调节室内温度和适度，通过遥控器设定风力档位、送风模式分别调整风力强弱和送风角度，控制简单，使用方便，只要遥控器设置好各项参数，空调输出的风力恒定，然而，在实际使用中，受房间空间结构的影响，处于房间中不同位置的人将感受不同的风力和舒适度，若设置强风档位，距离空调较远的人感觉较为舒适，而距离空调很近的人因吹风感强而感觉不适，若设置弱风档位，距离空调较远的人无吹风感而感觉不适，距离空调很近的人感觉较为舒适。另一方面，现有的房屋，其形状结构一般呈长方体或近似长方体，不同户型的长、宽、高尺寸差异较大，空调的送风量会受其安装位置的影响，例如，对于较为狭长的房间，空调受制冷剂输送管的长度限制，一般安装在房间的一端，为了保证距离空调出风口最远处的人也能享受空调带来的舒适，需设置强风档位以增加空调的送风量，造成空调机组的高负荷运转，浪费能源。

图1 房屋结构的数学模型图

2.房屋结构的数学模型建立

房屋的结构大同小异，基本上都是长方体，但具体的尺寸差异性较大，空调的安装位置对送风量也很有影响。如图1所示。α为左右导风板与安装空调墙面之间的夹角，由角度传感器T5测得，；β为上下导风板与水平面之间的夹角，由角度传感器T6测得，；a与b、c、h分别对应房间的长、宽、高。

3.空调控制系统数学模型的建立

如图2所示，空调送风控制系统，设置于空调中，该空调安装于长方体、正方体或近似长方体、正方体的房间中，系统包括控制器、遥控器、测距传感器、角度传感器、送风电机等。控制器包括第一控制芯片、第二控制芯片，四个测距传感器T1、T2、T3、T4的信号输出端分别与第一控制芯片的数据输入端相连接，遥控器与第一控制芯片通过无线收发模块信号连接，第一控制芯片的数据输出端与第二控制芯片的数据输入端相连接，四个测距传感器T1、T2、T3、T4分别安装于空调机壳的左、右、前、下端面上，左端的测距传感器T1用于测量空调与左侧墙面之间的距离a，右端的测距传感器T2用于测量空调与右侧墙面之间的距离b，前端的测距传感器T3用于测量空调与对侧墙面（与空调安装墙面相对的墙面）之间的距离c，下端的测距传感器T4用于测量空调与地面之间的距离h。

图2 空调控制系统结构图

空调安装完成，初次使用（或重置）时，四个测距传感器T1、T2、T3、T4采集空调与左、右、对侧墙面及地面的距离数据，并经第一控制芯片传输至第二控制芯片，由其存储模块保存；通过遥控器设置的风力档位、送风模式（左右导风板位置、上下导风板位置）等参数数据，也传输至第二控制芯片，由其存储模块保存。

出风口速度，由v表示。它的大小变化受权重系数ki、档位Xj、基数Ck决定。具体如下：

v=kiXj+Cj (i = j =1，2，3，4，5）

4.实验验证

为了验证根据房屋的室内结构设计的空调送风控制系统，搭建了专门的实验系统。包括MCS-51单片机控制系统，具有485接口高精度距离传感器4个，3档位调节功能的BH12—4P电机，调整风向的步进马达MP24J-A。控制系统能够根据房屋室内结构和送风角度调整风力强弱，保证室内空气温度和适度，使人体得到舒适感的。

5.结束语

基于室内结构的空调送风控制系统，可以使空调送风时，控制系统根据房屋结构（长度、宽度、高度）进行控制，最大限度的保证室内各个位置送风量均匀、人体舒适度强；避免了空调机组全过程高负荷运转，造成能源的浪费。这种空调送风系统控制方式简单，操作方便，能够根据房间的结构不同，改变送风大小和送风角度。同时达到节能的目的。