本發(fā)明屬于開關(guān)控制裝置領域，具體為一種室內(nèi)自動開窗換氣的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著天氣的逐漸轉(zhuǎn)冷，人們習慣在室內(nèi)緊閉窗戶，開著空調(diào)取暖。由于室內(nèi)空氣長時間得不到更新，導致室內(nèi)二氧化碳濃度急劇上升，這就需要人們將窗戶打開，使得室內(nèi)空氣與外界空氣進行流通，從而降低室內(nèi)二氧化碳濃度。但是人體無法檢測室內(nèi)空氣二氧化碳濃度，而無法實現(xiàn)定時開關(guān)窗進行換氣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種室內(nèi)自動開關(guān)窗換氣的系統(tǒng)，其能根據(jù)用戶設定的二氧化碳濃度值，通過機械裝置自動地開關(guān)窗戶，以達到更新空氣的效果。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的具體的技術(shù)方案為，一種室內(nèi)自動開關(guān)窗換氣的系統(tǒng)，包括自動開窗機構(gòu)以及用于控制自動開窗機構(gòu)工作的控制機構(gòu)；所述控制機構(gòu)包括風向風速檢測器、二氧化碳濃度檢測器與單片機；風向風速檢測器安裝于窗外并連接于單片機，用于檢測風速與風向，并將檢測的信息發(fā)送至單片機；二氧化碳濃度檢測器有兩個，一個二氧化碳濃度檢測器安裝于窗內(nèi)并連接于單片機，用于檢測窗內(nèi)空氣中二氧化碳的濃度，并將檢測的信息發(fā)送至單片機；另一個二氧化碳濃度檢測器安裝于窗外并連接于單片機，用于檢測窗外空氣中二氧化碳的濃度，并將檢測的信息發(fā)送至單片機；單片機通信接收風向風速檢測器與二氧化碳濃度檢測器發(fā)送的信息，同時單片機在判斷接收的信息后控制自動開窗機構(gòu)工作。

作為本發(fā)明改進的技術(shù)方案，自動開窗機構(gòu)開窗換氣的時間t為：式中，v：開窗時室內(nèi)外空氣交換速度，單位m³/s；ρ1：室外空氣的二氧化碳濃度，單位為g/m³；ρt：在某一時刻t的室內(nèi)二氧化碳濃度，單位為g/m³；ρi：用戶設定的剛關(guān)窗時室內(nèi)二氧化碳濃度，單位g/m³；ρj：用戶設定剛開窗時室內(nèi)污染物濃度，單位為g/m³；v：房間體積，單位m³；ρ2：室內(nèi)污染源釋放二氧化碳的速度，單位g/s。

作為本發(fā)明改進的技術(shù)方案，取暖時間t^t，式中ρi：用戶設定的剛關(guān)窗時室內(nèi)二氧化碳濃度，單位g/m³；ρj：用戶設定剛開窗時室內(nèi)污染物濃度，單位為g/m³；v：房間體積，單位m³；ρ2：室內(nèi)污染源釋放二氧化碳的速度，單位g/s。

有益效果

該裝置組能夠根據(jù)室內(nèi)二氧化碳濃度，室外風向、風速，自動控制窗戶的開合，以此達到溫和舒適，清新怡人的室內(nèi)環(huán)境，既可靠安全，又在一定程度上減輕了人力的負擔。

附圖說明

圖1本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的和技術(shù)方案更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例的附圖，對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；谒枋龅谋景l(fā)明的實施例，本領域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本技術(shù)領域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

本發(fā)明中所述的“連接”的含義可以是部件之間的直接連接也可以是部件間通過其它部件的間接連接。

如圖1所示一種室內(nèi)自動開關(guān)窗換氣的系統(tǒng)，包括自動開窗機構(gòu)以及用于控制自動開窗機構(gòu)工作的控制機構(gòu)；所述控制機構(gòu)包括風向風速檢測器(上海勛飛機電設備有限公司的型號為usregalsonic307a的風速風向檢測器)、二氧化碳濃度檢測器(蚌埠恒安環(huán)?？萍加邢薰荆吞枮閔as3011)；風向風速檢測器安裝于窗外并連接于單片機(ti公司的msp430f196單片機)，用于檢測風速與風向，并將檢測的信息發(fā)送至單片機；二氧化碳濃度檢測器有兩個，一個二氧化碳濃度檢測器安裝于窗內(nèi)并連接于單片機，用于檢測窗內(nèi)空氣中二氧化碳的濃度，并將檢測的信息發(fā)送至單片機；另一個二氧化碳濃度檢測器安裝于窗外并連接于單片機，用于檢測窗外空氣中二氧化碳的濃度，并將檢測的信息發(fā)送至單片機；單片機通信接收風向風速檢測器與二氧化碳濃度檢測器發(fā)送的信息，同時單片機在判斷接收的信息后控制自動開窗機構(gòu)工作。

(1)待定數(shù)據(jù)測量

①風向風速檢測(室外)：

v：開窗時室內(nèi)外空氣交換速度(m³/s)(1.開窗時室內(nèi)外空氣交換速度方向為垂直窗戶向室內(nèi)，在利用風向風速檢測器(室外)測得數(shù)據(jù)時，需將其進行轉(zhuǎn)換(vk＝v'k·sinαk,k＝1,2,..,n，其中v'k和αk為第k次檢測器測得的風速和風向角度，vk為垂直窗戶指向室內(nèi)的室外風的風速)，下面所述的風速的風向均是垂直窗戶向室內(nèi)的；2.在關(guān)窗期間(除了因風速發(fā)生劇烈改變而關(guān)窗)，間隔3分鐘記錄一次室外風速值，開窗時取之前所記錄的室外風速值v1,v2,...vn的平均值，再乘以一扇窗戶的面積s，即為下一次開窗時室內(nèi)外空氣交換速度v)

②二氧化碳檢測(室外)

ρ1：室外空氣的二氧化碳濃度(g/m³)，由安裝于窗外二氧化碳濃度檢測器檢測；

③二氧化碳檢測(室內(nèi))

ρt：在某一時刻t的室內(nèi)二氧化碳濃度(g/m³)，由安裝于窗內(nèi)二氧化碳濃度檢測器檢測；

(2)其余數(shù)據(jù)設置

ρi：剛關(guān)窗時室內(nèi)污染物濃度(g/m³)(用戶設定)；

ρj：剛開窗時室內(nèi)污染物濃度(g/m³)(用戶設定，需滿足ρj>ρi)；

v：房間體積(m³)(測量即得)；

s：一扇窗戶面積(m²)

ρ2：室內(nèi)污染源釋放二氧化碳的速度(g/s)(關(guān)窗取暖時，主要污染源是人，間隔5分鐘記錄一次室內(nèi)二氧化碳含量(單位：g)，記為ρk(k＝1,2,..).取前6組數(shù)據(jù)ρ1,ρ2,ρ3,ρ4,ρ5,ρ6,根據(jù)公式求得ρ2的平均值，并以此值作為室內(nèi)污染源的釋放二氧化碳的速度)

(3)單片機進行數(shù)據(jù)處理

處理數(shù)據(jù)之前，先做出幾點約定：

1.室內(nèi)外空氣過程中，室內(nèi)體積相對于室外體積可忽略不計，因此室內(nèi)二氧化碳的排出量對室外空氣的二氧化碳濃度的影響極小，可視室外空氣的二氧化碳濃度ρ1不變；

2.當室外空氣二氧化碳含量遠小于室內(nèi)空氣二氧化碳且室外空氣污染指數(shù)較低時，可開窗進行換氣，這也是符合實際情況的。若室外空氣污染嚴重，開窗換氣反倒會對室內(nèi)空氣質(zhì)量造成影響；

3.開窗換氣過程中，間隔30秒記錄一次室外風速，間隔10分鐘求出一次室外風速的數(shù)學期望；

4.由于開窗換氣時間與風速v有關(guān)，所以每次開窗換氣過程中，我們將風速v取一固定值，該值即是間隔時間所測的風速的平均值。若在開窗換氣過程中，風速發(fā)生劇烈改變時(對劇烈改變判定設定如下：開窗換氣過程中，當室外風速的平均值(約定3中所求得的)大于開窗換氣速度的3倍時)，關(guān)閉窗戶，按照約定3中的記錄計算方法重新設定v，再進行開窗換氣。

5.當因風速發(fā)生劇烈改變而關(guān)窗時，ρj臨時改為開窗時室內(nèi)的二氧化碳監(jiān)測數(shù)據(jù)，而不是用戶先前所設定的數(shù)值。若ρj<ρi，則無需開窗。

分析問題可知，二氧化碳的排出量(簡稱排出量)與室內(nèi)二氧化碳濃度有關(guān).在開窗換氣的過程中，室內(nèi)二氧化碳的產(chǎn)生主要來自室外新鮮空氣的送入量(簡稱送入量)和室內(nèi)污染源的二氧化碳釋放量(簡稱釋放量).故有如下等式：送入量+釋放量-排出量＝開窗過程二氧化碳的變化量；

由此可得在開窗過程中一段微小時間dt內(nèi)，室內(nèi)二氧化碳變化的微分方程；vρ1dt+ρ2dt-vρtdt＝vdρt①；

當室內(nèi)空氣二氧化碳濃度達到指定濃度ρi時，關(guān)閉窗戶取暖，此時，室內(nèi)二氧化碳總量應為室內(nèi)原有的二氧化碳量與關(guān)窗取暖時間t′內(nèi)污染源釋放的二氧化碳輛之和.根據(jù)假設，有如下等式：ρiv+ρ2t′＝ρjv②；

當室內(nèi)二氧化碳濃度再次到達ρj時，再次開窗。

由此得到：

(1)開窗換氣時間

由①，得：

開窗t時間內(nèi)，室內(nèi)污染物濃度從ρj變化到ρi，對③兩邊積分，得：

即：

由此可知，開窗換氣時間為：

(2)關(guān)窗取暖時間

由②知，關(guān)窗取暖時間為：

以上僅為本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍。