CN104776476A - 一种基于室内pm2.5和co2控制的双功能厨房气幕式油烟机 - Google Patents

一种基于室内pm2.5和co2控制的双功能厨房气幕式油烟机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于室内PM2.5和CO2控制的双功能厨房气幕式油烟机，属于室内空气污染控制技术领域，该装置包括：风道、油烟离心风机、静压箱、气幕离心风机，第一、第二可编程逻辑控制器、CO2检测器、PM2.5检测器及风扇；其中，第一可编程逻辑控制器与油烟离心风机电连接，油烟离心风机下端安装静压箱，第二可编程逻辑控制器与气幕离心风机电连接，风道的下端口与气幕离心风机的输出端口相连通，风道的上端口与静压箱相连通；CO2检测器设置在与厨房相邻的卧室或客厅内，PM2.5检测器设置在厨房内，风扇安装在厨房与卧室相隔的墙体上。本装置以无线传感器为载体，结构简单，操作方便，可简便地在做饭时开启气幕去除PM2.5，并在非做饭时降低CO2浓度，实现双功能用途。

Description

一种基于室内PM2.5和CO2控制的双功能厨房气幕式油烟机
技术领域
本发明属于室内空气污染控制技术领域，特别涉及对厨房油烟机的改进，用于在做饭时开启气幕去除PM2.5，并在非做饭时降低CO2浓度，实现双功能用途。
背景技术
高温下，食物和油相混合，会产生大量的挥发性物质，而且不同食物所产生的物质不同，这其中很多都可以导致基因突变和致癌。在中国，“民以食为天”，烹饪对于人的每日三餐都很重要，因此长期从事烹饪的厨师、家庭主妇等有患肺癌的可能。有关报道称肺癌发病率同厨房油烟污染有很大的关系，且在国内一些地区肺癌发病率男性远低于女性；还有报道志愿者短期接触烹调油烟后肺活量明显下降；还有人通过研究发现，烹调产生的油烟可以使机体的细胞免疫，巨噬细胞功能、抗肿瘤效应等产生不利影响；研究结果发现烹调过程产生的油烟中含有一些的毒性物质，这些有害物质会引起基因突变、DNA损伤、染色体损伤等现象，不但具有遗传毒性，而且具有潜在致癌性。
此外室内住宅夜间通风不畅，室内CO2浓度一般会攀升至比较高的水平。CO2浓度过高会使人头晕、胸闷、呼吸急促、睡眠质量下降。但是安装独立的新风装置却要增加费用。另外，已有研究表明，室内的污染物主要是PM2.5的形式存在。
常见的去污方式有：安装油烟机并调大功率、油烟机外加装隔板和油烟机外加装气幕等。已有文献指出，加大油烟机功率会增大能耗，并提高噪声，但去污效率最大只能达到72％。而仿照洁净室，加装隔板会造成厨房不美观，无法适用于居民家庭。
申请人通过实验和CFD模拟，发现加装气幕能有效增强油烟机除污的效率，其中从油烟机底部送风(上送风)的除污效果优于在锅旁送风(下送风)。
现在已有的气幕式油烟机专利中，都是形成简单的下送风和上送风的风幕，但是对于控制和实施方面的方式比较单一和简单控制，并且没有将室内CO2的处理和油烟机结合起来。中国发明专利：“厨房通风罩”(申请号：CNO2802952.6,公开日:2004.2.4)将油烟机排出的气体分流，加速气体的排出，从而提高厨房通风罩的排气效率。中国发明专利“厨房个性化通风装置”(申请号:201110220615.1,公开日:2012.1.25)将新风通过末端风口送至人体呼吸区，改善人体呼吸区的空气品质和人体局部热环境，提高热舒适度。中国实用新型专利“厨房平衡式通风系统”(申请号:eN201020691438.6,公开日:2011.9.21)通过在临近的外墙上分别开设新风补风口和排风口，防止串烟和导流现象的发生。中国发明专利“一种基于气幕和过滤的厨房通风系统”(申请号201410080381.9)考虑在人体热羽流、厨房热气流和烟气的主导作用下，形成向上的气流方向；并且给燃气灶的燃烧补风。但是都没有使用静压箱，来保证气幕风速稳定；没有考虑气幕不需要长时间保持，没有提及控制方法。也没有有效地利用油烟机在不使用的时候的闲置时间，利用它来改善室内的空气环境。因此有必要设计一个加入这些技术的油烟机，营造干净，新鲜的家居环境。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于室内PM2.5和CO2控制的双功能厨房气幕式油烟机，本发明结构简单，操作方便，可有效去除室内PM2.5，降低CO2浓度，实现双功能。
本发明所述技术问题通过如下方案实现：
一种基于室内PM2.5和CO2控制的双功能厨房气幕油烟机，该装置包括：风道、油烟离心风机、静压箱、气幕离心风机，其特征在于，还包括第一可编程逻辑控制器、第二可编程逻辑控制器、CO2检测器、PM2.5检测器及风扇；其中，油烟离心风机安装在厨房灶台上方，第一可编程逻辑控制器与油烟离心风机电连接，油烟离心风机下端安装静压箱，气幕离心风机安装在厨房灶台下方，第二可编程逻辑控制器与气幕离心风机电连接，风道的下端口与气幕离心风机的输出端口相连通，风道的上端口与静压箱相连通，隔板设置在风道外侧；CO2检测器设置在与厨房相邻的卧室或客厅内，PM2.5检测器设置在厨房内，风扇安装在厨房与卧室或客厅相隔的墙体上。
本发明的技术特点及有益效果：
本发明旨在简单、方便且较与实际贴合地通过室内PM2.5和CO2的浓度变化，来控制油烟机抽风，以保证室内空气健康。针对现有的去污方法进行改进，使用稳定可调节、持续产生的空气源；通过缓冲静压腔可实现送风均匀；同时，还可以根据实验的要求或目的，调整送风风速，提高了去污效率。由可编程逻辑控制器(PLC)和其控制的PM2.5、CO2组成的室内参数检测模块，达到控制精简、操作简单、工作稳定、显示直观的目的。该装置对环境友好，不会造成实验后的污染。
综上所述，本发明以无线通讯为载体，结构简单，操作方便，对室内空气健康提供了稳定可调的去污条件，确保了装置的有效性。
附图说明
图1为本发明的基于室内PM2.5和CO2控制的双功能厨房气幕油烟机的装置总体结构示意图；
图2为本发明的油烟机剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提出的基于室内PM2.5和CO2控制的双功能厨房气幕油烟机的装置实施例结构如图1和图2所示，该装置包括：风道1、油烟离心风机2、第一可编程逻辑控制器3、隔板4、静压箱5、气幕离心风机6、第二可编程逻辑控制器8、CO2检测器9、PM2.5检测器10及风扇11；其中，油烟离心风机2安装在厨房灶台7上方，第一可编程逻辑控制器3与油烟离心风机2电连接，油烟离心风机2下端安装静压箱5，气幕离心风机6安装在厨房灶台7下方，第二可编程逻辑控制器8与气幕离心风机6电连接，风道1的下端口与气幕离心风机6的输出端口相连通，风道1的上端口与静压箱5相连通，隔板4设置在风道外侧；CO2检测器9设置在与厨房相邻的卧室或客厅内，PM2.5检测器10设置在厨房内，风扇11安装在厨房与卧室或客厅相隔的墙体上。
本发明的各部件的功能及具体实施方式分别说明如下：风道1，根据具体厨房的材质来具体安装，宽度5cm左右，厚度5-10cm，风道可放置在灶台处的墙内侧壁，风道内风向从下到上，风道上端口位于油烟离心机2的下方，和油烟机离心风机下的静压箱5连接，下端和气幕离心风机6连接，和灶台2之间被隔板4遮挡。
油烟离心风机2设置在灶台上方，本实施例采用变频的双档风机，可以实现高风速的抽油烟作用和低风速的换气作用。
第一可编程逻辑控制器3设置在油烟离心风机2一侧并与该风机电连接，通过接收CO2检测器9检测到的CO2信号，控制该风机的低速运行过程中的通断控制。
本实施例可采用市面上单片机产品，在单片机中预先存储对油烟离心风机的控制程序，控制风机在不同的工况下切换。
防油隔板4设置在灶台处的墙侧壁且使风道1位于隔板内侧，隔板可以防止把油溅到风道上。
静压箱5安装在油烟离心风机下端外侧，如图2所示，用来稳定风幕送风量和保证送风速度一致。从下往上看，静压箱的横截面为一个回子型，静压箱的前侧和左右两侧外边缘都有细长的出风口12。本实施例的出风口宽度为1毫米。在风幕离心风机6的作用下，使风从油烟离心风机下部三面从上往下垂直吹送，形成气幕；阻挡作饭时产生的有毒气体向四周外逸，静压箱5可采用常规与油烟离心风机下端尺寸相匹配的产品，静压箱中部留出了一个油烟离心风机2的风口，使得油烟离心风机2能够运行。
风幕离心风机6采用一种变流量的离心风机，保证了一定程度的风力压头，但送风流量是能够变化的，能够维持风幕的速度是3m/s到7m/s.具体情况根据静压箱的大小和风幕的长度来决定。一般的设风幕的长度为l，那么送风流量为7*0.001*l～3*0.001*l(m3/s)，同时风机的流量可以通过数字信号控制，提供风幕的动力。
第二可编程逻辑控制器8设置在风幕离心风机6一侧并与该风机电连接，通过无线信号接收装置接收PM2.5检测器10检测到的PM2.5信号控制风幕离心风机的功率。
本实施例采用市面上常规小型控制器并在该控制器中预先存储对风幕离心风机的控制程序，再加上一个常规的无线接收装置保证对应CO2检测器的发送装置使用同一个传输协议，控制该风机的流量。
CO2检测器9放置在与厨房相邻的卧室内，采用市售的CO2检测器另加装常规的无线信号发送装置。
PM2.5检测器10放置在厨房内，距离呼吸区越近越好，可以采用市售的PM2.5检测器另加装常规的无线信号发送装置。
风扇11安装在厨房与卧室之间的墙壁上，出风口位于卧室内，采用普通的市面上常见的定风量轴流风机即可。
本实施例的工作原理及测量过程说明如下：
本装置有两个工作状态，一个是做饭时，一个是不做饭的时候。在使用灶台做饭时，开启本装置，两个可编程逻辑控制器分别控制两个离心风机工作，气幕会从上到下吹出空气，并根据室内PM2.5的浓度通过一定的控制逻辑来改变风幕离心风机的送风频率，以改变送风的大小，改善油烟离心风机排烟的效果；
不使用灶台时，装置将关闭在风幕离心风机6，同时根据室内CO2的浓度来无线控制油烟机的通断，保证室内空气的新鲜。
具体工作过程为：
PM2.5检测装置放在厨房内，在做饭的时段，首先油烟离心风机2由操纵者打开，这时候油烟离心风机2工作在高频率的状态，同时PM2.5检测器通过监测房间内PM2.5浓度，将数据无线传输至风幕离心风机6的控制器来控制风幕离心风机6的频率和通断，当室内PM2.5升高时，打开并增加风幕离心风机6的频率，从而控制风幕的速度，保证在做饭的时候PM2.5浓度不会超标，其中风幕风速一般控制在3m/s-10m/s之间；
第二可编程逻辑控制器对PM2.5浓度控制流程如下：
设定一个预定变化率区间变化率并为每个区间制定送风风速，隔一段较长时间(如1分钟)每隔一定时间(如10秒)测定5个点，当5个测定值的变化率超过设定值(如50μg/m3)。，离心风机变频，改变送风风速到设定的值。
CO2检测装置放在卧室内，非做饭时段，主要是夜间，根据测试到的室内的CO2浓度通过第一可编程逻辑控制器来控制油烟离心风机2的通断，这个时候该风机工作在低频率低噪声的状态，以降低室内的CO2等污染物的浓度。由风机11将卧室和厨房连接起来，在做饭的时候和夜间通风时打开，保证空气流通，防止空气倒流进卧室。
第一可编程逻辑控制器对CO2控制流程如下所示：
设定两个CO2浓度阈值，一个高值一个低值(如高值2500ppm，低值600ppm)，当CO2浓度超过高阈值时，打开厨房的油烟离心风机2，使用低功耗模式，当浓度降低到低阈值以下时，关闭厨房的油烟离心风机2。

Claims (5)

1.一种基于室内PM2.5和CO2控制的双功能厨房气幕式油烟机，该装置包括：风道、油烟离心风机、静压箱、气幕离心风机，其特征在于，还包括第一可编程逻辑控制器、第二可编程逻辑控制器、CO2检测器、PM2.5检测器及风扇；其中，油烟离心风机安装在厨房灶台上方，第一可编程逻辑控制器与油烟离心风机电连接，油烟离心风机下端安装静压箱，气幕离心风机安装在厨房灶台下方，第二可编程逻辑控制器与气幕离心风机电连接，风道的下端口与气幕离心风机的输出端口相连通，风道的上端口与静压箱相连通，隔板设置在风道外侧；CO2检测器设置在与厨房相邻的卧室或客厅内，PM2.5检测器设置在厨房内，风扇安装在厨房与卧室或客厅相隔的墙体上。
2.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述油烟离心风机采用变频的双档风机，用以实现高风速的抽油烟作用和低风速的换气作用。
3.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述风幕离心风机采用一种变流量的离心风机。
4.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述第一可编程逻辑控制器、第二可编程逻辑控制器均设置有无线接收装置。
5.如权利要求4所述装置，其特征在于，所述CO2检测器、PM2.5检测器均设置有无线发送装置。
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