CN104482634A - 一种室内空气品质多参数综合控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明一种室内空气品质多参数综合控制系统，涉及监控技术领域。本发明包括室内空气处理系统(1)和室内空气品质监测控制系统(2)。所述室内空气系统(1)包括独立全新风空气系统(11)和室内回风自循环净化系统(12)。独立全新风空气系统(11)重点在于控制室内的CO2浓度和VOC浓度，解决室内空气新鲜度的问题。室内回风自循环净化系统(12)设置HEPA过滤网(121)、活性炭过滤网(122)等过滤措施，室内空气品质监测控制系统(2)，即综合控制独立全新风空气系统(11)和室内回风自循环净化系统(12)。本发明实现室内空气质量在线监测系统与联合控制运行，实现室内舒适、健康、绿色的环境要求。

Description

一种室内空气品质多参数综合控制系统
技术领域
本发明涉及一种监控技术领域，具体指一种室内空气品质多参数综合控制系统。
背景技术
室内空气污染不仅破坏人们的工作和生活环境，而且直接威胁着人们的身体健康。这主要是因为：首先，人们每天大约有80％以上的时间是在室内度过的，所呼吸的空气主要来自于室内，与室内污染物接触的机会和时间均多于室外。其次，室内污染物的来源和种类日趋增多，造成室内空气污染程度在室外空气污染的基础上更加重了一层。再次，为了节约能源，现代建筑物密闭化程度增加，由于其中央空调换气设施不完善，致使室内污染物不能及时排出室外，造成室内空气质量的恶化。
目前室内新风量不足，换气次数不够是普遍现象。室内新风量根据CO2的浓度来确定是大多数国家使用的基本方法。CO2虽然无色无味，但是与人的新陈代谢有关，因此可以作为室内空气新鲜程度的一个指标。计算新风量的基础是质量平衡。人每天呼吸的空气量约为10m3，其中21％是氧气，0.032％是二氧化碳。在人的呼出气中，二氧化碳占4％-5％，氧气占15％-16％。一间房子中，要使二氧化碳的浓度限制在0.1％，必须保证每人每小时有30m3的新鲜空气。
空调系统对于室内空气质量一方面具有积极意义，可以排除或稀释各种空气污染物，另一方面其消极作用在于它可以产生、诱导和加重空气污染物的形成和发展，造成不良的室内空气质量。清除空调通风系统内积存的污垢、灰尘、细菌和其他污染物，是改善室内空气质量的一项重要措施。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺失和不足，提出一种室内空气品质多参数综合控制系统，采取改进空气处理系统为室内独立全新风空气系统与室内回风自循环净化系统相结合。第一，通过室内独立全新风空气系统改进室内新风量不足，实现控制室内CO2浓度、VOC浓度、温湿度的参数，并以VOC浓度为第一指标优先控制。第二，通过室内回风自循环净化系统中设置HEPA过滤网、活性炭过滤网等过滤措施，实现室内PM2.5可吸入颗粒物浓度的控制调节。通过集成CO2浓度，VOC浓度、室内温度、室内湿度等多参数的环境指标集成到多参数环境监控器内，同步实现采集室内空气品质多项参数数据到多参数环境监控器内，该多参数环境监控器即实现了数据采集功能，也具备以控制信号发送给新风阀、回风阀、回风过滤装置等执行机构。
一种室内空气品质多参数综合控制系统综合了独立全新风空气系统、室内回风自循环净化系统、室内空气品质监测控制系统。其中：
所述室内空气品质多参数综合控制系统包括独立全新风空气系统、室内回风自循环净化系统、室内空气品质监测控制系统，其中，室内回风自循环净化系统设置HEPA过滤网、活性炭过滤网等过滤措施。
所述室内空气品质监测控制系统，包括PM2.5可吸入颗粒物，CO2浓度，可挥发性有机物气体VOC浓度，室内温度，室内湿度五项参数指标的在线同步监测，其中CO2浓度，可挥发性有机物气体VOC浓度，室内温度，室内湿度等四项参数指标的集成到多参数环境监控器。
所述室内独立全新风空气系统重点在于控制室内的VOC浓度和CO2浓度，回风自循环系统控制室内PM2.5浓度。
本发明通过该高度集成的多参数环境监控器，实时采集室内CO2浓度、VOC浓度、温湿度等参数数据并以控制信号发送给独立全新风空气系统的新风阀、回风阀、回风过滤装置等执行机构，其中多参数环境监控器可同时拥有模拟输出，数字输出和继电器输出等多种控制输出方式。模拟输出可选0-5V/0-10V或4-20mA；数字输出可选USB、RS485、无线RF、以太网LAN等连接方式；继电器输出可选3路干触点输出，并可以自定义灵活设置报警门限。电源输入有多种选择，可选12VDC,24VAC/DC或110/220VAC。
针对当前空调系统对于室内空气质量既有可以排除或稀释各种空气污染物的积极作用，又有可以产生、诱导和加重空气污染物的形成和发展，造成不良的室内空气质量消极作用；针对室内积存的PM2.5可吸入颗粒物，污垢、灰尘和其他污染物，本发明通过采用独立全新风空气系统、室内回风自循环净化系统、室内空气品质监测控制系统，其中独立全新风空气系统重点在于控制室内的VOC浓度和CO2浓度，而室内回风自循环净化系统增设中效过滤器，对室内PM2.5可吸入颗粒物进行过滤和净化，达到改善室内空气质量的一项重要措施和方法，尤其是控制室内PM2.5可吸入颗粒物浓度的目的，大大解决当前室外PM2.5严重超标引起的室内PM2.5浓度过高的问题；实现室内空气品质改善和优化管理有重要意义。
附图说明
图1为本发明一种室内空气品质多参数综合控制系统原理结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述
一种室内空气品质多参数综合控制系统(如附图1所示)，包括室内空气处理系统1和室内空气品质监测控制系统2,所述室内空气系统1包括独立全新风空气处理系统11和回风自循环净化系统12。
所述独立全新风空气系统11为解决室内空气新鲜度设定的要求，其由回风口处集成了CO2浓度、VOC浓度传感器、温湿度传感器等参数指标的多参数环境监控器21来控制。
设定大气中CO2含量在400到450PPM的含量。如果二氧化碳含量高，说明室内空气陈旧不新鲜。室内在没有通风的情况下，二氧化碳在1000PPM左右，空气陈旧意味着二氧化碳浓度高氧气浓度低，不利于人们呼吸。
室内空气新鲜度由回风口处的二氧化碳传感器来控制，如果室内CO2浓度过高，多参数环境监控器21传递信号给独立全新风空气系统11开启运行，室内补充新风并排放回风。
当室内空气中二氧化碳浓度降低到设定值以下，独立全新风空气系统11停止运行。
室内温度以及湿度的控制原理也是如此。
室内VOC浓度以及基本环境参数温、湿度也是通过多参数环境监控器21控制独立全新风空气系统11的运行，达到房间内空气质量：CO2浓度、VOC浓度、温湿度等设定要求。室外新风经过独立全新风空气系统11,处理从新风进风口送入室内，在室内循环后由回风口排出室外，完成独立全新风空气系统11循环。
所述室内回风自循环净化系统12主要是为解决室内的洁净度问题。设定室内的洁净度即室内回风空气PM2.5浓度值设在30微克，如果室内PM2.5颗粒浓度超过设定浓度30微克，通过PM2.5的颗粒物传感器22控制新风阀门24关闭，HEPA过滤网阀门121以及活性炭过滤网阀门122打开，回风自循环净化系统12启动。直到颗粒浓度降低到允许范围值低于30微克时，回风自循环净化系统12停止运行。由房间回风口排出的室内空气经过回风调节阀25进入回风自循环净化系统12处理后，通过自循环出风口送回室内，完成回风自循环净化系统12的空气循环。
本发明空气处理系统1中的控制装置为室内空气品质监测控制系统，即综合控制独立全新风空气系统11和回风自循环净化系统12。独立全新风空气处理系统11中新风阀门24的开闭由多参数环境监控器21共同控制。多参数环境监控器21采集房间空气的基本参数浓度：温度、湿度、CO2浓度，因此优先传递信号控制开启新风阀门24、排风阀门26、新风风机27，关闭回风调节阀门25，独立全新风空气处理系统11运行。只有在房间空气的温度、湿度、CO2浓度三个基本参数均在预设范围内的情况下，才由PM2.5浓度传感器22给出的信号来控制回风自循环净化系统12的运行。此时，如果房间内PM2.5浓度超过预定范围极限值时，PM2.5浓度传感器22传递信号关闭新风阀门24、排风阀门26、新风风机27，打开回风调节阀门25，开启回风自循环净化系统12，停止独立全新风空气处理系统11的运行。当房间内空气的温度、湿度、CO2浓度三个基本参数其中之一超过预定极限值时，多参数环境监控器21给出信号强制关闭回风阀门25，回风自循环净化系统12停止运行，同时开始独立全新风空气处理系统11，直到房间空气参数达到预定要求。
进一步，所述数据采集和控制的综合程序，通过软件系统的采用C语言编程，利用硬件拥有数字和模拟量I/O接口，对其进行编程，通过数字量和模拟量的输入端口对某一区域中的环境传感器进行信号采集，至少包括热湿环境，光环境和空气质量信息；程序依据采集得到的各种信号，控制信号发送给空调风机、窗帘、灯光和新风阀等执行机构，以维持用户设定的环境参数。
其中，所述控制软件系统实现模块化设计，可根据不同的区域情况、不同的季节，不同时间段甚至是不同的室外空气质量情况分别启用相应的控制实现功能，如新风量控制系统、独立回风自循环控制系统、新风及回风混合控制系统、室内温度控制系统、PM2.5可吸入颗粒物浓度控制等子系统。
所述软件系统可对季节进行自动判断，也可手动输入，把一年划分为夏季，冬季和过渡季节三种工况，针对不同季节分别进行最优化调节，以达到热湿环境、空气质量和能源消耗的统一，保证在最小能耗的情况下新风阀、回风阀、过滤装置、空调水系统控制终端的合理输出；同时针对室内外空气质量在不同时间段的优良对比如室内外PM2.5浓度、VOC浓度的监测值对比，分别对新风阀和回风阀进行调节控制，达到既满足舒适环境参数要求，又达到节能优化的目的。
综上所述，本发明在实现室内空气品质多参数控制的基础上，即确保室内环境一定的热舒适性和健康要求，同时兼顾实现节能的优化控制。

Claims (4)

1.一种室内空气品质多参数综合控制系统，包括室内空气系统(1)及其室内空气品质监测控制系统(2)，其特征在于，
所述空气系统(1)包括室内独立全新风空气处理系统(11)和室内回风自循环净化系统(12)，其中，室内回风自循环净化系统(12)设置HEPA过滤网(121)、活性炭过滤网(122)；
所述室内空气品质监测控制系统(2)，包括PM2.5可吸入颗粒物，CO2浓度，可挥发性有机物气体VOC浓度，室内温度，室内湿度五项参数指标的在线同步监测，其中CO2浓度，可挥发性有机物气体VOC浓度，室内温度，室内湿度四项参数指标的多参数环境监控器(21)；
所述室内独立全新风空气处理系统(11)重点在于控制室内的VOC浓度和CO2浓度；室内回风自循环净化系统(12)控制室内PM2.5浓度。
2.如权利要求1所述的一种室内空气品质多参数综合控制系统，其特征在于，所述多参数环境监控器(21)，通过实时采集环境数据结合综合控制程序给室内独立全新风空气处理系统(11)发送控制信号，实现对新风调节阀(24)、回风调节阀(25)、排风调节阀(26)、新风风机(27)、回风风机(28)的控制；
其中，监测与控制，可同时拥有模拟输出，数字输出和继电器输出多种控制输出方式；
模拟输出可选0～5V/0～10V或4～20mA；数字输出可选USB、RS485、无线RF、以太网LAN连接方式；
继电器输出选三路干触点输出，并自定义灵活设置报警门限；
电源输入有多种选择，如12VDC,24VAC/DC或110/220VAC。
3.如权利要求2所述的一种室内空气品质多参数综合控制系统，其特征在于，所述综合控制系统的软件程序采用C语言编程，利用硬件拥有数字和模拟量I/O接口，对其进行编程，通过数字量和模拟量的输入端口对某一区域中的环境传感器进行信号采集，至少包括热湿环境，光环境和空气质量信息；程序依据采集得到的各种信号，控制信号发送给空调风机、窗帘、灯光和新风阀执行机构，以维持用户设定的环境参数。
4.如权利要求3所述的一种室内空气品质多参数综合控制系统，其特征在于，所述综合控制的软件程序实现模块化设计，根据不同的区域情况、不同的季节，不同时间段甚至是不同的室外空气质量情况分别启用相应的控制实现功能，如新风量控制系统或独立回风自循环控制系统或新风及回风混合控制系统或室内温度控制系统或PM2.5可吸入颗粒物浓度控制子系统；
所述控制软件系统可对季节进行自动判断，也可手动输入，把一年划分为夏季，冬季和过渡季等三种工况，针对不同季节分别进行最优化调节，以达到热湿环境、空气质量和能源消耗的统一，保证在最小能耗的情况下新风阀、回风阀、过滤装置、空调水系统控制终端的合理输出；同时针对室内外空气质量在不同时间段的优良对比如室内外PM2.5浓度、VOC浓度的监测值对比，分别对新风阀和回风阀进行调节控制。
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