[发明专利]一种基于建筑物理建模的新型智能控制节能浴霸及其控制方法

权利要求书

1.一种基于建筑物理建模的新型智能控制节能浴霸，其特征在于包括控制电路和浴霸原有的电器部件；其中控制电路包括单片机控制电路、温度传感检测电路和湿度传感检测电路、继电器智能控制电路以及信息显示电路和操作电路；所述浴霸原有的电器部件包括加热灯和排气扇；控制电路通过基于建筑物理建模的浴室散热模型来计算浴室散热情况进而实现加热灯开启数量的智能控制；

所述的浴室散热模型是根据建筑物理学中墙体散热的模型计算公式K＝1/(Ri+Re+∑R)，其中传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度，1s内通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/(平方米·度)；在内表面，称为内表面换热阻；在外表面，称为外表面换热阻；具体数值可按《民用建筑热工设计规范》(GB50176)取用；在一般情况下，外围护结构的内表面换热阻取Ri＝0.11㎡·K/W,外表面换热阻在冬季状况取Re＝0.04㎡·K/W或在夏季状况取0.05㎡·K/W；则K＝1/(∑R+0.15))来建立的，最终的浴室散热模型为：沐浴间由三面墙体与一面玻璃门组成，其中一面墙体带有玻璃窗，其余部分均为砖墙，参数设置如下：墙体长度L：外墙长度＝玻璃门长度＝La，侧墙长度＝Lb，玻璃窗长度＝Lc，玻璃窗宽度＝Ld；热桥第一部位1长度＝L1，热桥第二部位2长度＝L2；墙体高度h：外墙高度＝玻璃门高度＝h；厚度δ：墙体厚度＝δ1，热桥厚度＝δ2，墙上贴有瓷片厚度＝δ3；材料的导热系数λ，指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度，在1秒钟内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米·度(W/(m·K))分别为：砖墙导热系数＝λ1，热桥导热系数＝λ2，瓷片导热系数＝λ3；门窗的传热系数＝Kt，单位为W/(m²·K)；

热阻R＝δ/(λ*b)，b为修正系数，取1，故R＝δ/λ；一个外保温构造会有多种材料构成，需分别计算所有材料层的热阻后，以K＝1/(Ri+Re+∑R)计算传热系数，取Ri+Re＝0.15，则K＝1/(∑R+0.15)；

根据《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)吉林省实施细则》附录E外墙的平均传热系数的计算公式为：

Km＝(Kp*Fp+KB1*FB1+KB2*FB2+…+KBn*FBn)/(Fp+FB1+FB2+…+FBn)；

式中:Km——外墙的平均传热系数；

Kp——外墙主体部位的传热系数；

KB1、KB2、KBn——外墙周边各热桥部位的传热系数；

Fp——外墙主体部位的面积；

FB1、FB2、FBn——外墙周边各部位的面积。

故：外墙主体部位的传热系数Kp＝1/(0.15+δ1/λ1+δ3/λ3)，

外墙周边各热桥部位的传热系数为：

KB1＝KB2＝KB＝1/(0.15+δ2/λ2+δ3/λ3)，

外墙主体面积：Fp＝((La-L1)*(h-L2))-Lc*Ld

热桥第一部位1面积：FB1＝L1*h

热桥第二部位2面积:FB2＝(La-L1)*L2

窗户面积：FB3＝Lc*Ld

玻璃门面积：La*h；

并将计算得到的数据作为依据控制加热灯开启的数量，做到在最大程度满足使用者对室内温度的需求的前提下，尽可能少开加热灯以达到节约电能的目标。

2.根据权利要求1所述的一种基于建筑物理建模的新型智能控制节能浴霸，其特征在于：所述的加热灯采用多只加热灯泡；同时加热灯以及排气扇的两条电源线各自通过串联一个继电器与单片机相连，单片机控制继电器的开断情况，进而控制加热灯和排气扇的开启和关闭这两个工作状态。

3.根据权利要求1所述的一种基于建筑物理建模的新型智能控制节能浴霸，其特征在于：所述温度传感检测电路通过温度传感器DS18B20精确地测量出浴室内的温度并传送温度数据给单片机，单片机再根据浴室散热模型得到的计算数据以及用户设定的预期温度，自动计算得到应当开启的加热灯的数量，并控制加热灯进入相应的工作状态。