CN105202669B - 一种应用太阳能加热新风的室内空气净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用太阳能加热新风的室内空气净化系统，其特征在于主要包括平板集热器、集热器冷水管、集热器热水管、水箱出水管、补水管、电加热、保温水箱、淋浴喷头、水箱进水管、盘管上部水管、盘管下部水管、集热器水泵、盘管水泵、三通换向阀、电磁阀、盘管、冷凝水托盘、冷凝水管，还包括空气循环净化系统。本发明利用太阳能加热室外新风，减少对室内热负荷的影响，同时保证室内正压，需要排出的风量由窗缝或门缝渗出，进一步减少外扰。当不需要室外新风时，可以开启室内循环模式，净化室内空气，去除室内甲醛、PM2.5等有害物质。过渡季节时可以充分利用保温水箱中的热水，太阳能利用更加高效。

Description

一种应用太阳能加热新风的室内空气净化系统

技术领域

本发明涉及利用太阳能为建筑室内提供新风和净化室内空气的装置，具体的说是一种应用太阳能加热新风的室内空气净化系统。

背景技术

近年来，随着生活水平的提高，人们越来越追求舒适美观的居住环境。住宅室内装修装饰材料的使用，造成室内居住环境恶劣。人们室内生活和工作条件越来越现代化,房屋越来越趋于“密闭化”,随之带来的“室内污染”、“换气不足”等问题日趋严重。据统计现代人一天中有80％以上的时间在室内活动，人体代谢过程中会产生400多种有害物质,包括呼吸排出的气体,通过尿、汗及表皮排出的物质。其中仅人体呼吸道排出的废气中，就含有20多种有毒物质,例如成年人每小时大约可排出25L的CO2。此外,还有肠道气体的排出和人体的细菌感染。在空气不流畅的居室内,这些污染会使人产生头昏、头痛、胸闷等症状。室内空气容量小，流通条件不如室外，尤其是室内存在的污染成份比较复杂,危害更为严重。尤其对于处于生长期的儿童，他们花费一半以上的时间在以住宅为典型代表的居住环境内度过，且对室内污染物较敏感。因此，住宅室内环境污染严重影响儿童的健康。另外，冬季住宅以集中供暖为主，为了节能及季节的特殊性，室内空间密闭，空气无法流通，势必使得室内空气污染加剧，对人体健康十分不利。冬季自然通风必然以消耗供暖热能甚至降低舒适性为代价,因此,在没有空调设施的情况下,舒适与健康的双重要求成为冬季住宅通风的一对矛盾,也是探寻合理的自然通风方式的难点所在。

太阳能强化自然通风因其具有降低建筑采暖通风与空调能耗、改善室内空气品质及能源可再生等优点而广泛应用于绿色建筑设计中，是绿色节能建筑应用研究中的一个热点。此太阳能加热通风装置不仅价格低廉而且维护简单，占地面积小，拆装自由。在冬季能够高效率的加热自然新风，既能使住宅进行通风换气，满足卫生需要，又能保证室内的热舒适性。当不需要室外新风时该装置在停用时，具有良好严密性，不会损耗供暖热能。该装置还可以提供生活热水，为居民日常生活提供很大便利。

本发明的提出能在很好地解决上述问题的同时，有效利用太阳能节约能源，有利于环境保护。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种应用太阳能加热新风的室内空气净化系统。该装置能够很好地加热自然新风，进行室内换气工作，以满足卫生需要，并能维持室内热舒适性。通入室内新风可以将室内的有害物质稀释然后排除室外，使得被广泛关注的空气质量(IAQ)、室内有害物质散发(VOC)等问题得到有效解决。特别的在冬季室外温度很低时，开窗通风不现实，然而房屋门窗相对封闭，室内空气品质恶劣。本发明利用太阳能将室外新风加热，在减少能耗和提高建筑室内环境质量的双重目标下，通过有效的通风换气方式和合理的气流分布不仅能够为人们提供舒适的、健康的居住环境还能有效利用清洁能源、实现可持续发展。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种应用太阳能加热新风的室内空气净化系统，其特征在于主要包括平板集热器、集热器冷水管、集热器热水管、水箱出水管、补水管、电加热、保温水箱、淋浴喷头、水箱进水管、盘管上部水管、盘管下部水管、集热器水泵、盘管水泵、三通换向阀、电磁阀、盘管、冷凝水托盘、冷凝水管，还包括空气循环净化系统。

所述平板集热器安装在屋顶，集热器热水管上安装电磁阀，集热器冷水管上安装水泵；所述集热器冷水管、盘管上部水管和水箱出水管交接处安装有三通换向阀，集热器热水管、盘管下部水管和水箱进水管交接处安装有三通换向阀；集热器热水管和集热器冷水管的另一端接入到平板集热器上，水箱出水管和水箱进水管的另一端接入到保温水箱内，盘管上部水管和盘管下部水管分别接到盘管的两端。盘管水泵安装在盘管下部水管的管路上。

所述保温水箱位于平板集热器的下部，保温水箱上安装有补水管和电加热，保温水箱的水主要提供生活热水，通过管道连接到洗澡间的淋浴喷头；外接水源通过补水管进入到保温水箱的冷水储存腔，集热器水泵启动，则将冷水通过集热器冷水管输送到平板集热器内部。平板集热器将冷水进行加热，需要热水时，启动电磁阀，热水从平板集热器通过集热器热水管进入到保温水箱的热水存储腔内，通过调节淋浴喷头的冷、热水出水口开关即可得到合适温度的热水。

当盘管需要引入热水时，开启电磁阀和盘管水泵，盘管水泵将平板集热器内的热水依次经过集热器热水管、盘管下部水管吸入到盘管内部，最后依次经过盘管上部水管、集热器冷水管进入到平板集热器内。

所述空气循环净化系统包括外壳、室外进风口、室外百叶、室内出风口、室内出风口处格栅、过滤网、风机、香薰层、活氧消毒层、负离子净化层、光触媒杀菌层、高效过滤层、活性炭吸附层、支柱、室内百叶、室内进风口处格栅、室内进风口、室外进风口处格栅、粗效过滤器和高效过滤器。所述外壳为底面一端有向下延伸的凸口的箱型构造，该凸口为室内进风口；在室内进风口正上方的外壳表面上设置有一个通孔，为室内出风口。所述外壳的带有向下延伸的凸口的一端安装在室内，支柱安装在凸口的下底面上，用以支撑外壳；外壳的另一端安置在墙体中，且这一端的位于竖直方向上的面被挖空，形成了室外进风口；所述室外进风口与室外空气连通，且室外进风口、室内进风口、室内出风口三者之间均连通。

所述室外进风口位于窗户下部，所述室外百叶安装在室外进风口的外侧(以外壳内部为内，外壳外部为外)，室外进风口处格栅、粗效过滤器、高效过滤器从外到里依次竖直安装在室外进风口的内侧；所述室内出风口处格栅、过滤网、风机从外到内依次水平安装在室内出风口的内侧，香薰层、活氧消毒层、负离子净化层、光触媒杀菌层、高效过滤层、活性炭吸附层、室内百叶和室内进风口处格栅从内到外依次水平安装在室内进风口的内侧。所述室内进风口下底面的孔径小于其它部分的孔径，便于在不需要外力或者辅助配件的情况下可固定安装于此处的空气净化材料。

所述盘管安装于外壳的内部，位于高效过滤器与风机之间的空隙中，且外壳的上表面上有用于允许盘管上部水管、盘管下部水管穿过的小通孔；所述盘管下部设有冷凝水托盘，托盘底部设有冷凝水管，冷凝水管通到室外。

本发明与现有技术相比，利用太阳能加热室外新风，减少对室内热负荷的影响，同时保证室内正压，需要排出的风量由窗缝或门缝渗出，进一步减少外扰。当不需要室外新风时，可以开启室内循环模式，净化室内空气，去除室内甲醛、PM2.5等有害物质。过渡季节时可以充分利用保温水箱中的热水，太阳能利用更加高效。

附图说明

图1为本发明一种应用太阳能加热新风的室内空气净化系统一种实施例的整体结构图。

图2为本发明一种应用太阳能加热新风的室内空气净化系统一种实施例的剖视结构示意图。

图3为本发明一种应用太阳能加热新风的室内空气净化系统一种实施例的空气循环净化系统气流循环示意图(其中，空气循环净化系统为剖视状态)。

具体实施方式

下面结合附图进一步叙述本发明。

本发明为一种应用太阳能加热新风的室内空气净化系统(简称装置，参见图1-3)，其特征在于主要包括平板集热器1、集热器冷水管2、集热器热水管3、水箱出水管4、补水管5、电加热6、保温水箱7、淋浴喷头8、水箱进水管9、盘管上部水管11、盘管下部水管12、集热器水泵J、盘管水泵P、三通换向阀S1、三通换向阀S2、电磁阀D、盘管15、冷凝水托盘32、冷凝水管33，还包括空气循环净化系统。

所述平板集热器1安装在屋顶，集热器热水管3上安装电磁阀D，集热器冷水管2上安装有集热器水泵J；所述集热器冷水管2、盘管上部水管11和水箱出水管4交接处安装有三通换向阀S1，集热器热水管3、盘管下部水管12和水箱进水管9交接处安装有三通换向阀S2；集热器热水管3和集热器冷水管2的另一端接入到平板集热器1上，水箱出水管4和水箱进水管9的另一端接入到保温水箱7内，盘管上部水管11和盘管下部水管12分别接到盘管15的两端。盘管水泵P安装在盘管下部水管12的管路上。

所述保温水箱7位于平板集热器1的下部，保温水箱7上安装有补水管5和电加热6，保温水箱7的水主要提供生活热水，通过管道连接到洗澡间10的淋浴喷头；外接水源通过补水管5进入到保温水箱7的冷水储存腔，集热器水泵J启动，则将冷水通过集热器冷水管2输送到平板集热器1内部。平板集热器1将冷水进行加热，需要热水时，启动电磁阀D，热水从平板集热器1通过集热器热水管3进入到保温水箱7的热水存储腔内，通过调节淋浴喷头的冷、热水出水口开关即可得到合适温度的热水。

当盘管15需要引入热水时，开启电磁阀D和盘管水泵P，盘管水泵P将平板集热器1内的热水依次经过集热器热水管2、盘管下部水管12吸入到盘管15内部，最后依次经过盘管上部水管11、集热器冷水管2进入到平板集热器1内。

所述空气循环净化系统包括外壳16、室外进风口13、室外百叶14、室内出风口17、室内出风口处格栅18、过滤网19、风机20、香薰层22、活氧消毒层23、负离子净化层24、光触媒杀菌层25、高效过滤层26、活性炭吸附层27、支柱28、室内百叶29、室内进风口处格栅30、室内进风口31、室外进风口处格栅34、粗效过滤器35和高效过滤器36。所述外壳16为底面一端有向下延伸的凸口的箱型构造，该凸口为室内进风口31；在室内进风口31正上方的外壳16表面上设置有一个通孔，为室内出风口17。所述外壳16的带有向下延伸的凸口的一端安装在室内，支柱28安装在凸口的下底面上，用以支撑外壳16；外壳16的另一端安置在墙体中，且这一端的位于竖直方向上的面被挖空，形成了室外进风口13；所述室外进风口13与室外空气连通，且室外进风口13、室内进风口31、室内出风口17三者之间均连通。

所述室外进风口13位于窗户下部，所述室外百叶14安装在室外进风口13的外侧(以外壳内部为内，外壳外部为外)，室外进风口处格栅34、粗效过滤器35、高效过滤器36从外到里依次竖直安装在室外进风口13的内侧；所述室内出风口处格栅18、过滤网19、风机20从外到内依次水平安装在室内出风口17的内侧，香薰层22、活氧消毒层23、负离子净化层24、光触媒杀菌层25、高效过滤层26、活性炭吸附层27、室内百叶29和室内进风口处格栅30从内到外依次水平安装在室内进风口31的内侧。所述室内进风口31下底面的孔径小于其它部分的孔径，便于在不需要外力或者辅助配件的情况下可固定安装于此处的空气净化材料。

所述盘管15安装于外壳16的内部，位于高效过滤器36与风机20之间的空隙中，且外壳15的上表面上有用于允许盘管上部水管11、盘管下部水管12穿过的小通孔；所述盘管15下方设有冷凝水托盘32，冷凝水托盘32底部设有冷凝水管33，冷凝水管33通到室外。

当阴雨天，平板集热器1收集的太阳能较少、无法提供太阳能热水时，则开启保温水箱7上的电加热6，用电能来提供热水。

本发明一种应用太阳能加热新风的室内空气净化系统主要有三种工作形式：外循环模式；内循环模式；内外循环模式。下面详细阐述三种工作方式。

(1)外循环模式：主要针对冬季门窗封闭室内空气品质不良和过渡季节需要加热新风的情况。冬季晴天时，三通换向阀S1连通集热器冷水管2和水箱出水管4，三通换向阀S2连通集热器热水管3和水箱进水管9，集热器水泵J开启，盘管水泵P关闭，平板集热器1源源不断将太阳能转换为保温水箱7中水的热量。当需要通风换气时，三通换向阀S1连通集热器冷水管2和盘管上部水管11，三通换向阀S2连通集热器热水管3和盘管下部水管12，集热器水泵J开启，盘管水泵P关闭。平板集热器1中的热水传递到盘管15中，不断循环。开启室外百叶14，关闭室内百叶29，室外寒冷的空气进入室外进风口13依次通过室外进风口处格栅34隔挡树叶、塑料袋等物质，粗效过滤器35进行粗效过滤，高效过滤器36进行高效过滤，然后与盘管15进行换热，较热的新风通过过滤网19和室内出风口处格栅18调节风向进入室内，室内出风口17处的过滤网19起到防止室内大颗粒物进入机体内，防止幼儿手伸入机体内，风速可以由风机20调节。冬季阴天时，平板集热器1集热不足，如需新风，盘管的热量可以取自保温水箱7，通过三通换向阀S1和三通换向阀S2作用使保温水箱7和盘管15连通，集热器水泵J关闭，盘管水泵P开启。电加热6保证保温水箱7内水温不低于预设温度。过渡季节，具体工作情况取自室外温度高低和人员对室内温度的要求。当室外温度不是很低，人员不要求室内温度很高时，可以直接开启风机20，不用循环盘管7中的水。夏季为充分利用该装置，可将盘管上部水管11和盘管下部水管12内循环冷水，因夏季室外空气相对湿度大，为防止空气冷凝，该装置盘管15下面设置有冷凝水托盘32，托盘中的凝结水通过冷凝水管33排出室外。外循环模式气流走向形式为AC(参见图3)。

(2)内循环模式：适合于一年四季任何时候，主要利用装置右下部的空气净化结构，可以有效去除吸附、分解或转化室内空气污染物(一般包括PM2.5、粉尘、花粉、异味、甲醛之类的装修污染、细菌、过敏原等)，有效提高空气清洁度。具体工作形式为关闭室外百叶14防止室外空气进入室内，打开室内百叶29。不循环盘管15中的水，平板集热器1继续为保温水箱7集热。通过风机20的作用室内空气经过室内进风口31，依次穿过室内进风口处格栅30、室内百叶29、活性炭吸附层27、高效过滤层26、光触媒杀菌层25、负离子净化层24、活氧消毒层23、香薰层22，最后通过过滤网19和室内出风口处格栅18回到室内。活性炭吸附层27吸附空气中的微量有毒气体，氨气、甲醛、苯类等，可以对装修后的异味进行吸附。高效过滤层26有效抑制空气中的过敏原，如螨尘、花粉、二手烟、灰尘等微小颗粒。光触媒杀菌层25降解空气中有毒有害气体，将细菌或真菌释放出的毒素分解有效杀灭多种细菌。负离子净化层24激活空气中的氧分子，使其更加活跃而更易被人吸收，促进新陈代谢。活氧消毒层23抑制真菌杀灭微生物，香薰层22使空气变得更清新。清新的空气然后通过过滤网19和室内出风口处格栅18调节风向进入室内。周而复始室内空气不断进行净化，使得室内空气满足人类生活卫生要求。内循环模式气流走向形式为BC(参见图3)。

(3)内外循环模式：适用于室内空气极度恶劣的情况，需先开启外循环进行通风然后开启内循环进行净化。同时内外循环模式适用室内需要较热的新风并且需要净化室内空气的情况。此时打开室外百叶14和室内百叶29，盘管15内的水需要循环取热，热量可以来自平板集热器1也可以来自保温水箱7，具体方式参考(1)外循环模式。这样就可以满足在不降低室内温度的同时，净化室内空气。内外循环模式气流走向形式AC+BC(参见图3)。

该装置将室外通风和室内空气净化有效结合起来，并利用太阳能正午热量充足的条件，可有效解决室内不良的空气品质，特别是冬季门窗紧闭，室内通风不良的现象。改善室内环境的同时，不损失室内的热量，节约能源，经济可取。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (2)

1.一种应用太阳能加热新风的室内空气净化系统，其特征在于，主要包括平板集热器、集热器冷水管、集热器热水管、水箱出水管、补水管、电加热、保温水箱、淋浴喷头、水箱进水管、盘管上部水管、盘管下部水管、集热器水泵、盘管水泵、三通换向阀、电磁阀、盘管、冷凝水托盘、冷凝水管，还包括空气循环净化系统；

所述平板集热器安装在屋顶，集热器热水管上安装电磁阀，集热器冷水管上安装水泵；所述集热器冷水管、盘管上部水管和水箱出水管交接处安装有三通换向阀，集热器热水管、盘管下部水管和水箱进水管交接处安装有三通换向阀；集热器热水管和集热器冷水管的另一端接入到平板集热器上，水箱出水管和水箱进水管的另一端接入到保温水箱内，盘管上部水管和盘管下部水管分别接到盘管的两端；盘管水泵安装在盘管下部水管的管路上；

所述保温水箱位于平板集热器的下部，保温水箱上安装有补水管和电加热，保温水箱的水主要提供生活热水，通过管道连接到洗澡间的淋浴喷头；外接水源通过补水管进入到保温水箱的冷水储存腔，集热器水泵启动，则将冷水通过集热器冷水管输送到平板集热器内部；平板集热器将冷水进行加热，需要热水时，启动电磁阀，热水从平板集热器通过集热器热水管进入到保温水箱的热水存储腔内，通过调节淋浴喷头的冷、热水出水口开关即可得到合适温度的热水；

所述空气循环净化系统包括外壳、室外进风口、室外百叶、室内出风口、室内出风口处格栅、过滤网、风机、香薰层、活氧消毒层、负离子净化层、光触媒杀菌层、高效过滤层、活性炭吸附层、支柱、室内百叶、室内进风口处格栅、室内进风口、室外进风口处格栅、粗效过滤器和高效过滤器；所述外壳为底面一端有向下延伸的凸口的箱型构造，该凸口为室内进风口；在室内进风口正上方的外壳表面上设置有一个通孔，为室内出风口；所述外壳的带有向下延伸的凸口的一端安装在室内，支柱安装在凸口的下底面上，用以支撑外壳；外壳的另一端安置在墙体中，且这一端的位于竖直方向上的面被挖空，形成了室外进风口；所述室外进风口与室外空气连通，且室外进风口、室内进风口、室内出风口三者之间均连通；

所述室外进风口位于窗户下部，所述室外百叶安装在室外进风口的外侧，室外进风口处格栅、粗效过滤器、高效过滤器从外到里依次竖直安装在室外进风口的内侧；所述室内出风口处格栅、过滤网、风机从外到内依次水平安装在室内出风口的内侧，香薰层、活氧消毒层、负离子净化层、光触媒杀菌层、高效过滤层、活性炭吸附层、室内百叶和室内进风口处格栅从内到外依次水平安装在室内进风口的内侧；

所述盘管安装于外壳的内部，位于高效过滤器与风机之间的空隙中，且外壳的上表面上有用于允许盘管上部水管、盘管下部水管穿过的小通孔；所述盘管下部设有冷凝水托盘，托盘底部设有冷凝水管，冷凝水管通到室外。

2.根据权利要求1所述的一种应用太阳能加热新风的室内空气净化系统，其特征在于，所述室内进风口下底面的孔径小于其它部分的孔径，便于在不需要外力或者辅助配件的情况下可固定安装于此处的空气净化材料。