[发明专利]一种空调动态跟踪指向辐射的方法、系统和空调装置

权利要求书

1.一种空调动态跟踪指向辐射的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1：获取空调用户的位置，并调节辐射的指向；

步骤S2：根据用户着装和环境，构建舒适模型；

步骤S3：根据空调的使用环境和舒适模型，获得空调辐射表面温度的目标值；

步骤S1中，调节辐射指向的方法包括：

步骤S11：获取用户目标区域接收到的辐射粒子数量；

步骤S12：根据辐射表面发出的粒子数量，计算粒子接收率；

步骤S13：通过最大化粒子接收率，调节辐射指向；

其中，获取用户目标区域接收到的辐射粒子数量的方法包括：

步骤31：在辐射表面上随机选择一点(x₀,y₀,z₀)，根据随机数生成发射粒子方向：

其中，rand～U(0,1)，θ_local为生成粒子在辐射表面当地坐标系下的天顶角，φ_local为生成粒子在辐射表面当地坐标系下的圆周角，a表示为常数；

根据发射粒子方向确定粒子方向向量：

Vector_local＝[sin(θ_local)cos(φ_local) sin(θ_local)sin(φ_local) cos(θ_local)] (3)

Vector_local表示为在蒸发器辐射表面当地坐标系下的粒子方向向量，等式右侧为矩阵；

步骤32：根据辐射指向角度α_i，获得系统坐标系下的法向量并获得法向量与系统坐标系z轴夹角angle：

其中，[n₁,n₂,n₃]为(0,0,1)与法向量叉乘后得到的向量；

获得坐标系旋转矩阵Ma：

步骤33：根据公式3中的粒子方向向量和公式6中的旋转矩阵，确定粒子在系统坐标系下的方向向量：

[m,n,p]＝Vector_world＝Ma·Vector_local (7)

其中，m、n、p分别是在系统坐标系下方向向量每一维的值；

根据空间直线方程的标准式可得到与具体某个面的交点：

其中，x、y、z表示为粒子运行轨迹时的坐标，用于判断运行轨迹是否在用户表面上，(x₀,y₀,z₀)是粒子发射时的位置坐标；

步骤34：统计运行轨迹与用户所在表面相交的粒子数量N_absorb：

N_absorb+＝1 (9)；

步骤35：获取当前辐射角度下的粒子接收率

其中，N表示为辐射表面发出的粒子数量；

步骤S2中，构建舒适模型的方法包括：

根据人体热舒适理论，建立辐射表面温度与人体热舒适之间的关系：

0＝(0.303e^-0.036M+0.0275)×{M-W-3.05×10^-3×[5733-6.99×(M-W)-p_a]-1.73×10^-5×M×(5867-p_a)-0.0014×M×(34-t_a)-0.42×(M-W-58.15)-3.69×10^-8×f_cl×[(t_cl+273)⁴-(t_r+273)⁴]-l_f-f_cl×h_cl×(t_cl-t_a)} (21)

其中，

t_cl＝35.7-0.0275(M-W)-I_cl{3.69×10^-8f_cl((t_cl+273)⁴-(t_r+273)⁴)+f_clh_cl(t_cl-t_a)}(22)

l_f＝ε×X×δ×(f_cl×[(t_cl+273)⁴-(t_s+273)⁴]) (25)

M：人体新陈代谢率，单位W/m²；W：人体对外做工功率，单位W/m²；p_a：环境水蒸气分压力，单位Pa；t_a：环境温度，单位℃；f_cl：人体覆盖服装面积与裸露面积之比；t_cl：人体服装表面温度，单位℃；t_r：环境平均辐射温度，单位℃；h_cl：环境对流换热系数，单位W/(m²K)；l_f表示为辐射能量损失，I_cl：服装热阻，单位m²℃/W；ν_α是指室内气流速度，单位m/s；ε：蒸发器辐射表面发射率；X：蒸发器辐射表面对用户的辐射传热角系数；δ：斯特藩-玻尔兹曼常量；t_s：蒸发器辐射表面温度；

根据公式21，获得蒸发器辐射表面温度的表达式：