一種多功能新風(fēng)凈化機及運行控制方法與流程

一種多功能新風(fēng)凈化機及運行控制方法與流程

　　本發(fā)明涉及建筑用新風(fēng)凈化系統領(lǐng)域，具體涉一種多功能新風(fēng)凈化機及其運行控制方法。

　　背景技術(shù)：

　　人的一生大部分時(shí)間都在建筑室內度過(guò)，室內空氣質(zhì)量會(huì )受到室外大氣、室內裝修材料、人員活動(dòng)等多種因素的影響，長(cháng)期呼吸受污染的空氣會(huì )影響人體健康，引發(fā)人類(lèi)呼吸道疾病，因此如何改善室內空氣質(zhì)量，越發(fā)受到人們的重視。新風(fēng)機是將室外新鮮空氣引入到室內并對室內污濁空氣進(jìn)行更新和外排的裝置之一，可以有效降低室內co2、vocs(volatileorganiccompounds，揮發(fā)性有機物)等有害氣體含量，增加含氧量。為了保證引入室內新鮮空氣的潔凈度，在新風(fēng)機中一般還會(huì )內置空氣過(guò)濾器，過(guò)濾掉新鮮空氣中的細菌、顆粒物(pm2.5)及其他有害物質(zhì)。但目前市場(chǎng)上普通的室內新風(fēng)凈化機或者沒(méi)有傳感器裝置，或者設有傳感器裝置的新風(fēng)引入機也只能感應室內空氣中的污染物濃度，而不能根據不同種類(lèi)的污染物濃度進(jìn)行不同通風(fēng)模式的聯(lián)動(dòng)控制，仍需要手動(dòng)控制新風(fēng)調節門(mén)來(lái)獲取新風(fēng)量，使用起來(lái)十分不便。

　　此外，單純的新風(fēng)凈化機還存在當室外空氣進(jìn)入室內時(shí)凈化效率低，或室內污濁空氣較嚴重時(shí)，空氣凈化效率較低等缺陷，而空氣凈化器一般在封閉的空間內通過(guò)對空氣循環(huán)過(guò)濾來(lái)提高凈化效率，可以彌補新風(fēng)機的不足，但如果只是采取將兩者同時(shí)裝在室內的簡(jiǎn)單方式，又會(huì )帶來(lái)占用室內空間大、初投資高、無(wú)法自動(dòng)協(xié)同運行等弊端。

　　為克服上述缺陷，現有的一種被動(dòng)房用整體式新風(fēng)空調除濕一體機(中國專(zhuān)利申請號：.3)，可實(shí)現新風(fēng)的過(guò)濾以及不同的純新風(fēng)、純室內以及新風(fēng)回風(fēng)混合循環(huán)模式的切換，以及實(shí)現對新風(fēng)回風(fēng)的過(guò)濾凈化。又如已公開(kāi)的一種新風(fēng)機的控制方法(中國專(zhuān)利申請號：.6)，可以實(shí)現利用二氧化碳或其他污染物分子濃度實(shí)現新風(fēng)的自動(dòng)控制。但存在以下缺點(diǎn)：缺乏根據參數判斷新風(fēng)與室內回風(fēng)的風(fēng)量的具體混合比例以及自動(dòng)的調節；缺少多種應用場(chǎng)合的參數預設，如對需保持正壓或負壓；缺少對運行效果進(jìn)行判定進(jìn)行的自我優(yōu)化。缺少對風(fēng)口的合理布置，以提升凈化效果，減少空間占用，便于安裝使用。

　　技術(shù)實(shí)現要素：

　　本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種運行靈活并且可根據預設參數進(jìn)行室外新風(fēng)量和室內回風(fēng)量自動(dòng)控制的新風(fēng)凈化一體機及其運行控制方法。本發(fā)明既可快速凈化室內空氣、保持室內空氣新鮮，又能引入室外新風(fēng)并加以過(guò)濾的空氣凈化裝置，同時(shí)通過(guò)對室內外多種參數的監測和判別實(shí)現機組的智能化運行，來(lái)提供純新風(fēng)機、純凈化器、新風(fēng)機和凈化器混合運行等多種模式，做到一機多用。

　　為了實(shí)現上述目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案：

　　本發(fā)明提出的一種多功能新風(fēng)凈化機，其特征在于，包括機體外殼，通過(guò)位于所述機體外殼內的若干隔板分別形成室外到室內空氣流道、室內到室外空氣流道和室內到室內空氣流道；所述機體外殼內設有比例風(fēng)閥和電機，通過(guò)該電機控制比例風(fēng)閥的開(kāi)合來(lái)控制比例風(fēng)閥兩側的空氣流通面積進(jìn)而調節室外到室內空氣流道和室內到室內空氣流道的風(fēng)量；所述室外到室內空氣流道內依次設有用于采集室外空氣參數的室外傳感器模塊、初效過(guò)濾網(wǎng)、中效過(guò)濾網(wǎng)、電加熱器、換熱器、送風(fēng)機、殺菌模塊和高效過(guò)濾網(wǎng)；所述室內到室外空氣流道內依次設有所述換熱器和排風(fēng)機，且所述室外到室內空氣流道和室內到室外空氣流道分別與所述換熱器內的不同通道聯(lián)通；所述室內到室內空氣流道內設有用于采集室內空氣參數的室內傳感器模塊、所述送風(fēng)機、殺菌模塊和高效過(guò)濾網(wǎng)；在所述機體外殼的外側壁上嵌入安裝有控制面板，在所述機體外殼的內側壁上安裝有控制模塊和數據傳輸模塊，所述控制面板用于顯示室內外空氣參數、設備運行參數、以及進(jìn)行運行模式選擇和參數的設定，所述控制模塊用于控制所述機體外殼內各電器件的工作，所述數據傳輸模塊還通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸與移動(dòng)終端連接。

　　進(jìn)一步地，所述機體外殼的側壁上設有室外進(jìn)風(fēng)口、室內排風(fēng)口、室外排風(fēng)口和室內回風(fēng)口、室內送風(fēng)口，所述室外到室內空氣流道、室內到室外空氣流道和室內到室內空氣流道分別由若干所述隔板形成不同的腔室組成；其中，由所述室外進(jìn)風(fēng)口、第一腔室、第二腔室、換熱器的第一通道、第三腔室、比例風(fēng)閥、第四腔室、第五腔室和室內送風(fēng)口依次連通形成所述室外到室內空氣流道，由所述室內排風(fēng)口、第六腔室、換熱器的第二通道、第七腔室和室外排風(fēng)口依次聯(lián)通形成所述室內到室外空氣流道，由所述室內回風(fēng)口、第八腔室、比例風(fēng)閥、第四腔室、第五腔室和室內送風(fēng)口依次連通形成所述室內到室內空氣流道；所述初效過(guò)濾網(wǎng)、中效過(guò)濾網(wǎng)和室外傳感器模塊位于第一腔室內，電加熱器位于第二腔室內且靠近換熱器一側，排風(fēng)機和送風(fēng)機分別位于第七腔室和第四腔室內，高效過(guò)濾網(wǎng)和殺菌模塊均位于第五腔室內且兩者靠近設置；所述室內傳感器模塊和室外傳感器模塊分別安裝于室內回風(fēng)口和室外進(jìn)風(fēng)口處。

　　本發(fā)明還提出一種上述多功能新風(fēng)凈化機的運行控制方法，其特征在于，設比例風(fēng)閥的室外到室內空氣流道面積和室內與室內空氣流道面積的比值為s，s的變化范圍為0：100％～100％：0；設送風(fēng)機和排風(fēng)機的最大風(fēng)量分別為ws,max、wp,max，所述運行控制方法包括以下步驟：

　　(1)新風(fēng)機在啟動(dòng)狀態(tài)下，室外pm2.5傳感器檢測室外pm2.5值pw、室外溫度傳感器檢測室外溫度值tw、室外濕度傳感器檢測室外濕度值hw、室內溫度傳感器檢測室內溫度值ti、室內濕度傳感器檢測室內濕度值hi、室內pm2.5傳感器檢測室內pm2.5值pi、室內co2傳感器檢測室內co2值ci、室內tvoc濃度傳感器檢測室內tvoc值vi，上述所有檢測值均發(fā)送給控制模塊；

　　(2)控制模塊將其內的預設參數：室外溫度默認值tw,0、室外濕度默認值hw,0、室外pm2.5默認值pw,0、室內溫度期望值ti,0、室內濕度期望值hi,0、室內pm2.5期望值pi,0、室內co2期望值ci,0、室內tvoc期望值vi,0，與步驟(1)檢測的室外溫度值tw、室外濕度值hw、室外pm2.5值pw、室內溫度值ti、室內濕度值hi、室內pm2.5值pi、室內co2值ci和室內tvoc值vi分別進(jìn)行比對運算，以此控制送風(fēng)機和排風(fēng)機的風(fēng)量大小、電加熱器的開(kāi)啟、電機的運轉步數和殺菌模塊的啟停；所述比對運算包含下列邏輯：

　　i)當vi/vi,0>2或ci/ci,0>2時(shí)，控制電機驅動(dòng)比例風(fēng)閥使其s值變?yōu)?00％:0；進(jìn)一步判斷：若此時(shí)pw/pw,0>2，則將送風(fēng)機的風(fēng)量設定為60％ws,max、排風(fēng)機的風(fēng)量設定為60％wp,max；若此時(shí)1

　　2時(shí)，控制電機10驅動(dòng)比例風(fēng)閥11使其s值變?yōu)?00％:0；進(jìn)一步判斷：此時(shí)，若pw/pw,0>2，則將送風(fēng)機12的風(fēng)量設定為60％ws,max、排風(fēng)機7的風(fēng)量設定為60％wp,max；若1

　　ii)當1hi,0且tw

　　v)根據使用場(chǎng)景設定殺菌模塊16采用連續或定時(shí)間歇模式運行；

　　vi)若要確保室內為正壓狀態(tài)時(shí)，控制送風(fēng)機12的風(fēng)量大于排風(fēng)機7的風(fēng)量；若要確保室內為負壓狀態(tài)時(shí)，控制送風(fēng)機12的風(fēng)量小于排風(fēng)機7的風(fēng)量；

　　(3)控制模塊17在設定時(shí)間間隔后返回步驟(1)，進(jìn)行循環(huán)比對運算，并根據運行后相關(guān)參數與應達到的期望參數差值(以室內二氧化碳為例，如果按照既定的參數運行一段時(shí)間后，二氧化碳濃度穩定但沒(méi)有達到期望值，若高于期望，則調整s值，進(jìn)而調高新風(fēng)回風(fēng)比。如根據冬季電加熱器默認啟動(dòng)參數，出現排風(fēng)濕度過(guò)高甚至凝水出現，則利用pid算法調整電加熱器默認啟動(dòng)參數至無(wú)凝水且排風(fēng)濕度低于85％。)相應調整步進(jìn)電機10的運轉步數、送風(fēng)機12和排風(fēng)機7的風(fēng)量、電加熱器4和殺菌模塊16的開(kāi)啟，直至本新風(fēng)凈化機停止工作。

　　綜上，本發(fā)明的多功能新風(fēng)凈化機具有三種工作模式：純新風(fēng)模式、純室內凈化模式以及新風(fēng)和室內凈化混合模式，當電源接通后對各工作模式分別描述如下：

　　(1)純新風(fēng)模式：控制模塊17根據其內的預設參數與采集的相應檢測值判斷比例風(fēng)閥11的室外到室內空氣流道面積和室內與室內空氣流道面積的比值s為100％：0，或用戶(hù)操作選擇純新風(fēng)模式(即s為100％：0)時(shí)，機組開(kāi)始運行后，在送風(fēng)機12的抽力作用下，室外到室內空氣流道中形成空氣流動(dòng)，具體地，室外空氣首先由室外進(jìn)風(fēng)口1進(jìn)入，然后分別流經(jīng)初效過(guò)濾網(wǎng)2和中效過(guò)濾網(wǎng)3，其中粒徑大于1-5μm的顆?；覊m及各種懸浮物被過(guò)濾掉，當冬季室外空氣溫度較低時(shí)，通過(guò)電加熱器4來(lái)加熱室外空氣；室外空氣再流經(jīng)換熱器6的左側通道(用于流通室外空氣)，與換熱器6的右側通道(用于流通室內空氣)形成相互傳熱；如果機組在純新風(fēng)模式下運行，比例風(fēng)閥11的通風(fēng)面積會(huì )被全部分配給室外新風(fēng)側，則室外空氣由此繼續流經(jīng)送風(fēng)機12所處的混風(fēng)腔，再經(jīng)過(guò)高效過(guò)濾網(wǎng)13過(guò)濾掉0.5μm以下的顆?；覊m及各種懸浮物后變成潔凈空氣后，通過(guò)室內送風(fēng)口15送至室內。

　　(2)純室內凈化模式：控制模塊17根據其內的預設參數與采集的相應檢測值判斷比例風(fēng)閥11的s值應為0：100％，或用戶(hù)操作選擇純室內凈化模式(即s為100％：0)時(shí)，機組開(kāi)始運行后，比例風(fēng)閥11的通風(fēng)面積會(huì )全部被分配給室內回風(fēng)側，室外空氣流量降為0，室內空氣經(jīng)過(guò)第二室內進(jìn)風(fēng)口9、比例風(fēng)閥11的室內空氣側進(jìn)入送風(fēng)機12所處的混風(fēng)腔，再經(jīng)過(guò)高效過(guò)濾網(wǎng)13變成潔凈空氣后，通過(guò)室內送風(fēng)口15送至室內。

　　(3)新風(fēng)和室內凈化混合模式：控制模塊17根據其內的預設參數與采集的相應檢測值判斷比例風(fēng)閥11的s值非100％：0且非0：100％時(shí)，或用戶(hù)操作選擇新風(fēng)和室內凈化混合模式時(shí)，機組開(kāi)始運行后，比例風(fēng)閥11的通風(fēng)面積會(huì )按控制模塊17判斷出的比例分配給室內回風(fēng)側和室外新風(fēng)側，室外空氣依次通過(guò)室外進(jìn)風(fēng)口1、初效過(guò)濾網(wǎng)2、中效過(guò)濾網(wǎng)3、電加熱器4(該電加熱器視情況開(kāi)啟，參見(jiàn)上述純新風(fēng)模式)、換熱器6的第一通道和比例風(fēng)閥11的室外新風(fēng)側流經(jīng)送風(fēng)機12所處的混風(fēng)腔，與依次經(jīng)過(guò)室內回風(fēng)口9、比例風(fēng)閥11的室內空氣側所進(jìn)來(lái)的室內回風(fēng)混合，再經(jīng)過(guò)高效過(guò)濾網(wǎng)13變成潔凈空氣后，通過(guò)室內送風(fēng)口15送至室內。

　　此外，當機組采用純新風(fēng)模式或新風(fēng)和室內凈化混合模式運行時(shí)，在排風(fēng)機7的抽力作用下，室內到室外空氣流道中也形成空氣流動(dòng)，室內空氣首先由室內排風(fēng)口5進(jìn)入，然后流經(jīng)換熱器6形成相互傳熱，實(shí)現能量回收；室內空氣再繼續流經(jīng)排風(fēng)機7和室外排風(fēng)口8進(jìn)入室外。此時(shí)，排風(fēng)機7的風(fēng)量大小需要根據室內所要保證的正壓或負壓狀態(tài)及送風(fēng)機12的風(fēng)量大小來(lái)綜合確定。

　　本說(shuō)明書(shū)所列舉的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式之一，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。