一种基于新风功能的空调器和控制方法与流程

1.本技术涉及空调控制技术领域，更具体地，涉及一种基于新风功能的空调器和控制方法。


背景技术：

2.二氧化碳常温常压下是一种无色无味或无色无嗅而略有酸味的气体，也是一种常见的温室气体，还是空气的组分之一。空气中二氧化碳浓度低于2％时，对人没有明显的危害，超过这个浓度则可引起人体呼吸器官损坏，即一般情况下二氧化碳并不是有毒物质，但当空气中二氧化碳浓度超过一定限度时则会使肌体产生中毒现象，高浓度的二氧化碳则会让人窒息。动物实验证明：在含氧量正常(20％)的空气中，二氧化碳的浓度越高，动物的死亡率也越高。同时，纯二氧化碳引起动物死亡较低氧所致的死亡更为迅速。此外，在低氧的情况下，8％～10％浓度的二氧化碳即可在短时间内引起人、畜死亡。
3.然而在现有技术中，由于室内二氧化碳浓度是根据距离地面高度不同而不同，并且在现有技术中空调二氧化碳浓度传感器安装的位置与人体呼吸到的高度不同，所以传感器采集到的二氧化碳浓度值，并不等于人体呼吸到的二氧化碳浓度值。
4.因此，如何提出一种能够通过精准测量二氧化碳浓度进而准确控制新风风机的空调器，是目前有待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.由于现有技术中存在空调器中传感器检测到的二氧化碳浓度值并不等同于人体呼吸到的二氧化碳浓度值的技术问题，本发明提供了一种基于新风功能的空调器，包括:
6.冷媒循环回路，使冷媒在压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、四通阀和减压器组成回路中进行循环；
7.压缩机，用于进行将低温低压冷媒气体压缩成高温高压冷媒气体并排至冷凝器的工作；
8.室内热交换器，作为冷凝器或蒸发器进行工作；
9.室内风扇，用于将气流经吸入口引入并经室内热交换器后由吹出口送出；
10.新风风机，用于向室内提供室外新风；
11.二氧化碳浓度传感器，用于检测室内二氧化碳的浓度；
12.毫米波雷达传感器，用于检测人体高度；
13.一些实施例中，所述控制器具体被配置为：
14.接收所述毫米波雷达传感器采集的人体高度和所述二氧化碳浓度传感器采集的第一二氧化碳浓度；
15.根据所述第一二氧化碳浓度和所述人体高度确定第二二氧化碳浓度；
16.根据所述第二二氧化碳浓度调整所述新风风机的风速。
17.一些实施例中，所述控制器具体被配置为：
18.根据所述人体高度和第一预设关系表确定二氧化碳浓度补偿值，所述第一预设关系表是根据距离地面高度与预设二氧化碳浓度补偿值的对应关系确定的；
19.根据所述第一二氧化碳浓度和所述二氧化碳浓度补偿值确定所述第二二氧化碳浓度。
20.一些实施例中，所述控制器还具体被配置为：
21.根据所述人体高度确定人体姿势；
22.若所述人体姿势为第一类人体姿势，根据所述人体高度和所述第一预设关系表确定所述二氧化碳浓度补偿值；
23.若所述人体姿势为第二类人体姿势，根据所述人体高度与预设距离的差值确定修正人体高度，并根据所述修正人体高度和所述第一预设关系表确定所述二氧化碳浓度补偿值。
24.一些实施例中，所述控制器还具体被配置为：
25.若所述第二二氧化碳浓度小于第一预设阈值，调整所述新风风机为停止运行状态；
26.若所述第二二氧化碳浓度大于等于第二预设阈值且小于第三预设阈值，根据所述第二二氧化碳浓度与第二预设关系表确定所述风速，所述第二预设关系表是根据所述第二二氧化碳浓度与所述新风风机的预设风速的对应关系确定的；
27.若所述第二二氧化碳浓度大于等于第三预设阈值，调整所述风速为最大预设风速。
28.一些实施例中，所述控制器还被配置为：
29.根据预设时间间隔定期更新所述人体高度和所述第一二氧化碳浓度。
30.相应的，本发明还提供了一种基于新风功能的空调器控制方法，所述方法应用于包括冷媒循环回路、压缩机、室内热交换器、室内风扇、新风风机、二氧化碳浓度传感器、毫米波雷达传感器和控制器的空调器中，所述方法包括:
31.接收所述毫米波雷达传感器采集的人体高度和所述二氧化碳浓度传感器采集的第一二氧化碳浓度；
32.根据所述第一二氧化碳浓度和所述人体高度确定第二二氧化碳浓度；
33.根据所述第二二氧化碳浓度调整所述新风风机的风速。
34.一些实施例中，根据所述第一二氧化碳浓度和第二人体高度确定第二二氧化碳浓度，具体为：
35.根据所述人体高度和第一预设关系表确定二氧化碳浓度补偿值，所述第一预设关系表是根据距离地面高度与预设二氧化碳浓度补偿值的对应关系确定的；
36.根据所述第一二氧化碳浓度和所述二氧化碳浓度补偿值确定所述第二二氧化碳浓度。
37.一些实施例中，根据所述人体高度和第一预设关系表确定二氧化碳浓度补偿值，具体为：
38.根据所述人体高度确定人体姿势；
39.若所述人体姿势为第一类人体姿势，根据所述人体高度和所述第一预设关系表确定所述二氧化碳浓度补偿值；
40.若所述人体姿势为第二类人体姿势，根据所述人体高度与预设距离的差值确定修正人体高度，并根据所述修正人体高度和所述第一预设关系表确定所述二氧化碳浓度补偿值。
41.一些实施例中，根据所述第二二氧化碳浓度调整所述新风风机的风速，具体为：
42.若所述第二二氧化碳浓度小于第一预设阈值，调整所述新风风机为停止运行状态；
43.若所述第二二氧化碳浓度大于等于第二预设阈值且小于第三预设阈值，根据所述第二二氧化碳浓度与第二预设关系表确定所述风速，所述第二预设关系表是根据所述第二二氧化碳浓度与所述新风风机的预设风速的对应关系确定的；
44.若所述第二二氧化碳浓度大于等于第三预设阈值，调整所述风速为最大预设风速。
45.一些实施例中，接收所述毫米波雷达传感器采集的人体高度和所述二氧化碳浓度传感器采集的第一二氧化碳浓度，具体为：
46.根据预设时间间隔定期更新所述人体高度和所述第一二氧化碳浓度。
47.通过应用以上技术方案，接收所述毫米波雷达传感器采集的人体高度和所述二氧化碳浓度传感器采集的第一二氧化碳浓度；根据所述第一二氧化碳浓度和所述人体高度确定第二二氧化碳浓度；根据所述第二二氧化碳浓度调整所述新风风机的风速，能够通过精准测量二氧化碳浓度，进而更加准确的控制空调器中的新风风机。
附图说明
48.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
49.图1是示出实施方式的空调器的外观的立体图；
50.图2是示出实施方式的空调器的结构的概要的电路图；
51.图3是示出空调器的控制系统的结构的概要的框图；
52.图4是示出本发明实施例提出的一种基于新风功能空调器的结构示意图；
53.图5是示出本发明实施例提出的一种基于新风功能空调器控制方法的流程示意图。
54.图6是示出本发明实施例提出的二氧化碳浓度与距离地面高度之间关系的示意图。
55.图7是示出本发明实施例提出的新风风速和二氧化碳浓度c_x之间关系的示意图。
56.图8是示出本发明实施例提出的通过毫米波传感器检测人体高度的示意图。
具体实施方式
57.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
58.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
59.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
60.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
61.本技术中空调器通过使用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器来执行空调器的制冷循环。制冷循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，并向已被调节和热交换的空气供应制冷剂。
62.压缩机压缩处于高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。
63.膨胀阀使在冷凝器中冷凝的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。蒸发器蒸发在膨胀阀中膨胀的制冷剂，并使处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机。蒸发器可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效果。在整个循环中，空调器可以调节室内空间的温度。
64.空调器的室外单元是指制冷循环的包括压缩机和室外热交换器的部分，空调器的室内单元包括室内热交换器，并且膨胀阀可以提供在室内单元或室外单元中。
65.室内热交换器和室外热交换器用作冷凝器或蒸发器。当室内热交换器用作冷凝器时，空调器用作制热模式的加热器，当室内热交换器用作蒸发器时，空调器用作制冷模式的冷却器。
66.图1所示的空调器1具备：室内机3，以室内挂机(图中示出)为例，室内挂机通常安装在室内壁面wl等上。再如，室内柜机(图中未示出)也是室内机的一种室内机形态。
67.室外机2，通常设置在户外，用于室内环境换热。另外，在图1示出中，由于室外机2隔着壁面wl位于与室内机3相反一侧的户外，用虚线来表示室外机2。
68.图2中示出空调器1电路结构，该空调器1具备制冷剂回路10，通过使制冷剂回路10中的制冷剂循环，能够执行蒸气压缩式制冷循环。使用连接配管4连接于室内机3和室外机2，以形成供制冷剂循环的制冷剂回路10。
69.此外，如图3中示出，空调器1具备控制部50以控制内部的空调器中各部件工作，以使空调器1各个部件运行实现空调器的各预定功能。其中，在空调器1中还附属有遥控器5，该遥控器5具有例如使用红外线或其他通信方式与控制部50进行通信的功能。遥控器5用于
用户可以对空调器的各种控制，实现用户与空调器之间交互。
70.为进一步对本技术的方案进行描述，如图4所示为本技术实施例提出的一种基于新风功能空调器的结构示意图，具体为：
71.冷媒循环回路，使冷媒在压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、四通阀和减压器组成回路中进行循环。
72.在本技术的优选实施例中，空调器通过使用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器来执行空调器的制冷循环。制冷循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，并向已被调节和热交换的空气供应制冷剂。
73.压缩机，用于进行将低温低压冷媒气体压缩成高温高压冷媒气体并排至冷凝器的工作。
74.在本技术的优选实施例中，压缩机压缩处于高温高压状态的制冷剂气体并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的制冷剂冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。
75.室内热交换器，作为冷凝器或蒸发器进行工作。
76.在本技术的优选实施例中，空调器的室外单元包含制冷循环的包括压缩机和室外热交换器的部分，空调器的室内单元包括室内热交换器，并且膨胀阀可以提供在室内单元或室外单元中。
77.膨胀阀使在冷凝器中冷凝的高温高压状态的液相制冷剂膨胀为低压的液相制冷剂。蒸发器蒸发在膨胀阀中膨胀的制冷剂，并使处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机。蒸发器可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效果。在整个循环中，空调器可以调节室内空间的温度。
78.室内热交换器和室外热交换器用作冷凝器或蒸发器。当室内热交换器用作冷凝器时，空调器用作制热模式的加热器，当室内热交换器用作蒸发器时，空调器用作制冷模式的冷却器。在本技术的优选实施例中，空调器的室外单元包含制冷循环的包括压缩机和室外热交换器的部分，空调器的室内单元包括室内热交换器，并且膨胀阀可以提供在室内单元或室外单元中。
79.室内风扇101，用于将气流经吸入口引入并经室内热交换器后由吹出口送出；
80.新风风机102，用于向室内提供室外新风；
81.二氧化碳浓度传感器103，用于检测室内二氧化碳的浓度。
82.毫米波雷达传感器104，用于检测人体高度。
83.控制器105被配置为，接收所述毫米波雷达传感器采集的人体高度和所述二氧化碳浓度传感器采集的第一二氧化碳浓度；
84.根据所述第一二氧化碳浓度和所述人体高度确定第二二氧化碳浓度；
85.根据所述第二二氧化碳浓度调整所述新风风机的风速。
86.为了能够更精确的调节新风风机的风速，在本技术的优选实施例中，通过研究发现随着距离地面高度的增加，空气中的二氧化碳浓度不断下降，由于所处高度不一致，空调器中二氧化碳浓度传感器采样得到的值与室内人体呼吸到的真实二氧化碳浓度不一致，所以空调器中新风风机在控制自动开启、风速大小调节和停止时会出现偏差。因此为空调器配备二氧化碳传感器以及毫米波雷达传感器，可以同时检测到房间内的二氧化碳浓度以及
房间内人类的身高，然后通过检测到的二氧化碳浓度与距离地面高度之间的关系计算出室内人体呼吸到的真实二氧化碳浓度值，也即是说，空调器可以智能开启新风功能，并智能调节室内新风风机转速。
87.如图6为申请人根据不同的距离地面高度对应的二氧化碳浓度的关系，将图6中距离地面高度与二氧化碳浓度的关系做成一个表格放在空调器的微控制单元程序(mcu)里，即第一预设关系表。h1最高取3m，如果大于3m，按照3m处理。h0最低取0.2m，低于0.2m，按照0.2m处理。同时预设的距离地面高度可根据具体实施场景进行相应的调整，而不局限于上述范围。例如在某些场景中需要将h1取5m，预设的距离地面高度的最大值可以做相应增加或降低，如果预设距离地面高度，则会违背用户实际需求，影响用户使用体验，因此需要根据具体实施场景预设较为适宜的范围。如表1所示为距离地面高度和二氧化碳浓度之间关系的表格.
88.表1
89.0.2m0.3m0.4m0.5m
……
2.7m2.8m2.9m3mc0c0-δc1c0-δc2c0-δc3
……
c0-δc25c0-δc26c0-δc27c0-δc28
90.需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本技术所提出的一种具体实现方案，其他根据所述距离地面高度计算得出真实二氧化碳浓度值的方式均属于本技术的保护范围。
91.在具体的实施场景中，由于二氧化碳浓度传感器一般安装在空调器上某一个位置。如果是柜机，由于安装高度是固定的，在产品开发的时候就已经定型，可以直接将安装高度写在空调器的微控制单元程序(mcu)里。如果是挂机，根据中国房屋建筑高度和空调安装高度，可以近似认为高度为2.5m。
92.需要说明的是，预设距离地面高度可以是空调器出厂之后设定的默认值，也可以是使用者认为操作设定的值，其预设方式的不同均属于本技术的保护范围。
93.为了调整新风风机的运行状态，在本技术的优选实施例中，当毫米波雷达传感器检测到人体呼吸的高度后，如图7所示，通过距离地面高度和二氧化碳浓度之间的关系以及二氧化碳传感器采样的值，可以计算得到人体呼吸的浓度值，记做c_x，当用户选择开启空调器中的自动新风功能时，则根据 c_x值来判断是否应该开启新风风机，是否应该调节新风风机的风速，是否可以关闭新风风机。具体如下：
94.当c_x≥c_x2时，由于二氧化碳浓度大于或等于空调器中第二预设阈值，空调器将会自动开启新风机，并如图7所示根据真实二氧化碳浓度使新风风机运行对应的风速；
95.当c_x≥c_x3时，由于二氧化碳浓度大于或等于空调器中第三预设阈值，因此控制新风风机运行最高风速。
96.当c_x＜c_x1时，由于二氧化碳浓度小于空调器中第一预设阈值，因此则控制新风风机使其进入停止状态。
97.当c_x2＞c_x≥c_x1时，即二氧化碳浓度小于空调器中第二预设阈值并且大于等于第一预设阈值时，若空调器中新风风机属于运行状态，则不会对风速进行调节，若空调器中新风风机属于停止状态，则维持停止状态。
98.需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本技术所提出的一种具体实现方案，其他根据二氧化碳浓度计算得出出新风风机的风速的方式均属于本技术的保护范围。
99.通过应用以上技术方案，接收所述毫米波雷达传感器采集的人体高度和所述二氧化碳浓度传感器采集的第一二氧化碳浓度；根据所述第一二氧化碳浓度和所述人体高度确定第二二氧化碳浓度；根据所述第二二氧化碳浓度调整所述新风风机的风速，能够通过精准测量二氧化碳浓度，进而更加准确的控制空调器中的新风风机。
100.与本技术实施例中的一种基于新风功能的空调器相对应，本技术实施例还提出了一种基于新风功能的空调器控制方法，所述方法应用于包括冷媒循环回路、压缩机、室内热交换器、室内风扇、新风风机、二氧化碳浓度传感器、毫米波雷达传感器和控制器的空调器中，如图8所示，所述方法包括:
101.步骤201，接收所述毫米波雷达传感器采集的人体高度和所述二氧化碳浓度传感器采集的第一二氧化碳浓度。
102.具体的，在本技术中，空调器先通过毫米波雷达传感器和二氧化碳传感器采集房间内的人体高度以及第一二氧化碳浓度，所述第一二氧化碳浓度即二氧化碳浓度传感器采集到的数值。
103.需要说明的是，当毫米波雷达传感器在运行时并未发现房间内有人类存在，则根据空调器中新风风机的运行状态保持继续运行或者停止运行。当毫米波雷达传感器在运行时发现房间内有多人存在时，则根据房间内的人数计算房间内人员的高度距离地面的平均值。房间内不同的人数均属于本技术的保护范围。
104.步骤202，根据所述第一二氧化碳浓度和所述人体高度确定第二二氧化碳浓度。
105.步骤203，根据所述第二二氧化碳浓度调整所述新风风机的风速。
106.具体的，根据步骤202中得到的第二二氧化碳浓度与图7中新风风速和二氧化碳浓度c_x之间的关系调整新风风机的风速。
107.为了更精确的测量二氧化碳浓度，在本技术的优选实施例中，根据所述第一二氧化碳浓度和第二人体高度确定第二二氧化碳浓度，具体为：根据所述人体高度和第一预设关系表确定二氧化碳浓度补偿值，所述第一预设关系表是根据距离地面高度与预设二氧化碳浓度补偿值的对应关系确定的；根据所述第一二氧化碳浓度和所述二氧化碳浓度补偿值确定所述第二二氧化碳浓度。
108.具体的，二氧化碳浓度补偿值即通过空调器距离地面的高度与人体距离地面的高度的差值计算得出的。
109.为了更精确的测量人体高度，在本技术的优选实施例中，根据所述人体高度和第一预设关系表确定二氧化碳浓度补偿值，具体为：根据所述人体高度确定人体姿势；若所述人体姿势为第一类人体姿势，根据所述人体高度和所述第一预设关系表确定所述二氧化碳浓度补偿值；若所述人体姿势为第二类人体姿势，根据所述人体高度与预设距离的差值确定修正人体高度，并根据所述修正人体高度和所述第一预设关系表确定所述二氧化碳浓度补偿值。
110.具体的，空调器通过毫米波雷达传感器感应人体距离地面的高度即人体高度、人体姿势、以及房间内的人数，如图所示，当毫米波雷达传感器判断人体姿势为第一类人体姿势即睡姿时，则直接根据所述人体高度和所述第一预设关系表确定所述二氧化碳浓度补偿值；当毫米波雷达传感器判断人体姿势为第二类人体姿势即站姿或坐姿时，则需要根据人体高度与预设距离的差值确定修正人体高度，在具体场景中，一般为人体高度减去0.1m就
是人体呼吸到空气距离地面的高度，然后再根据修正后的人体高度和第一预设关系表确定所述二氧化碳浓度补偿值；当毫米波雷达传感器判断房间内有多个人且人体姿势为第一类人体姿势和第二类人体姿势时，则需要先根据第二类人体姿势的人体高度与预设距离的差值确定修正人体高度，然后与第一类人体姿势一起通过人数计算平均值，最后根据人体高度的平均值和第一预设关系表确定所述二氧化碳浓度补偿值。
111.需要说明的是，修正人体高度时计算方法的不同均属于本技术的保护范围。
112.为了能更准确的调节新风风机的风速，在本技术的优选实施例中，根据所述第二二氧化碳浓度调整所述新风风机的风速，具体为：若所述第二二氧化碳浓度小于第一预设阈值，调整所述新风风机为停止运行状态；若所述第二二氧化碳浓度大于等于第二预设阈值且小于第三预设阈值，根据所述第二二氧化碳浓度与第二预设关系表确定所述风速，所述第二预设关系表是根据所述第二二氧化碳浓度与所述新风风机的预设风速的对应关系确定的；若所述第二二氧化碳浓度大于等于第三预设阈值，调整所述风速为最大预设风速。
113.为了能实时的调整新风风机的运行状态，在本技术的优选实施例中，接收所述毫米波雷达传感器采集的人体高度和所述二氧化碳浓度传感器采集的第一二氧化碳浓度，具体为：根据预设时间间隔定期更新所述人体高度和所述第一二氧化碳浓度。
114.具体的，毫米波雷达传感器和二氧化碳浓度传感器根据预设时间间隔定期收集人体高度和第一二氧化碳浓度，需要说明的是，预设时间间隔可以是空调器出厂之后设定的默认值，也可以是使用者认为操作设定的值，其预设方式的不同均属于本技术的保护范围。
115.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。