CN106288111A

CN106288111A - 新风净化装置及其控制方法

Info

Publication number: CN106288111A
Application number: CN201510278747.8A
Authority: CN
Inventors: 张明璋; 黄驰; 邸万俊; 殷年春; 代光剑; 义云月
Original assignee: Shanghai Jingyang Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Jingyang Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2017-01-04

Abstract

本发明公开了一种新风净化装置，其包括：壳体；布置在所述壳体内的热交换模块；所述热交换模块通过若干隔板与所述壳体围成进风腔、排风腔、回风腔以及新风腔；分别布置在排风腔与新风腔内的第一风机及第二风机；布置在所述进风腔内的过滤模块；以及布置在回风腔中的第一传感器模块，所述第一传感器模块用于检测回风的第一粉尘浓度、二氧化碳浓度、异味浓度、温度及湿度。基于本发明的新风净化装置，通过集成多种传感器，并将传感器模块布置在合适的位置，能够精确地检测空气参数。并因此结合本发明的控制方法，对室内侧的空气质量进行合理的调节，使其在满足空气净化及换热需求的同时，还尽可能地提高能量利用效率。

Description

新风净化装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及新风处理及空气净化领域。更具体而言，本发明涉及一种新风净化装置及其控制方法。

背景技术

在大量使用各种装置改善室内空气环境的今天，新风装置及空气净化装置的使用愈加频繁。然而，当前与这些设备配套的控制装置并不明确具体应该检测哪些空气质量参数，并根据这些空气质量参数来提供何种优选的配套的空气净化服务。因此，这些空气净化装置及新风装置的使用舒适性有限。此外，在不断追求舒适性改善的同时，提高能量利用率，节省资源利用也是当前的研发方向。

此外，用于检测空气质量参数的这些参数传感器在新风净化装置中的位置布置及选择也是行业内人员关注的焦点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新风净化装置，其能够根据不同参数来实现对不同净化模式的控制，提高用户的舒适性体验及提高能量利用效率。

根据本发明的一个方面，提供一种新风净化装置，其包括：壳体；布置在所述壳体内的热交换模块；所述热交换模块通过若干隔板与所述壳体围成进风腔、排风腔、回风腔以及新风腔；分别布置在排风腔与新风腔内的第一风机及第二风机；布置在所述进风腔内的过滤模块；以及布置在回风腔中的第一传感器模块，所述第一传感器模块用于检测回风的第一粉尘浓度、二氧化碳浓度、异味浓度、温度及湿度。

可选地，还包括布置在所述进风腔中的第二传感器模块，所述第二传感器模块用于检测进风的第二粉尘浓度、温度及湿度。

根据本发明的另一个方面，还提供一种新风净化装置的控制方法，其包括：净化步骤：当检测到室内侧的第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度中任意一者处于不达标范围时，控制所述第一风机及第二风机开始工作；和/或停机步骤：当检测到室内侧的第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度均处于达标范围时，控制第一风机及第二风机停止工作。

可选地，第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度的不达标范围由低至高分别包括各自的第一不达标范围、第二不达标范围及第三不达标范围；所述净化步骤包括：第一净化步骤，当检测到室内侧的所述第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度中任意一者处于其第一不达标范围，且其他两者各自处于其第一不达标范围或达标范围时，控制所述第一风机及第二风机以第一风速工作；和/或第二净化步骤，当检测到室内侧的所述第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度中任意一者处于其第二不达标范围，且其他两者各自处于其达标范围或第一不达标范围或第二不达标范围时，控制所述第一风机及第二风机以第二风速工作；和/或第三净化步骤，当检测到室内侧的所述第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度中任意一者处于其第三不达标范围时，控制所述第一风机及第二风机以第三风速工作。

可选地，还包括：当检测到室外侧的第二粉尘浓度处于粉尘浓度的第三不达标范围时，降低第二风机的风速。

可选地，还包括：当检测到室内侧的第一温度与室外侧的第二温度的差值不大于3℃时，控制使第二风机的工作风速高于第一风机的工作风速。

可选地，还包括：当检测到室外侧的第二温度不大于1℃时，降低第二风机的风速；和/或当检测到室外侧的第二温度不大于-4℃时，控制第二风机间歇性启停。

可选地，还包括：当检测到室内侧的第一湿度大于85％RH时，控制第一风机提高风速；和/或当检测到室外侧的第二湿度大于85％RH时，控制第二风机降低风速。

基于本发明的新风净化装置，通过集成多种传感器，并将传感器模块布置在合适的位置，能够精确地检测空气参数。并因此结合本发明的控制方法，对室内侧的空气质量进行合理的调节，使其在满足空气净化及换热需求的同时，还尽可能地提高能量利用效率。实现新风净化装置在无需额外人工操作的情况下的连续工作、智能启停、进风量与出风量自动控制、空气品质连续监测等多种效果，同时还最大化地提高了能量利用效率。实现了节能与舒适性的平衡与优化。

附图说明

图1为本发明的新风净化装置的结构示意图。

附图标记列表

新风净化装置	100
		壳体	110
第一风机	120a
		第二风机	120b
第一净化模块	130a
		第二净化模块	130b
热交换模块	140
		第二传感器模块	150
回风腔	160a
		进风腔	160b
排风腔	160c
		新风腔	160d
第一传感器模块	170

具体实施方式

图1示出了本发明的新风净化装置的一个实施例的结构示意图。其中，为便于结构描述，文中将多次使用“左”、“右”、“上”、“下”、“顶”及“底”等方位词。其并非用于限制本发明的结构，而仅旨在表达各部件的相对位置。

新风净化装置100包括矩形的壳体110。其中，在壳体110的沿纵向方向的两侧分别设有进风口、排风口以及回风口、新风口；在壳体110内设置有热交换模块140，其布置在壳体110内。热交换模块140通过与若干块隔板配合，与壳体110共同围成进风腔160b、排风腔160c、回风腔160a以及新风腔160d。这四个腔体分别通过进风口、排风口、回风口以及新风口与室外环境或室内环境连通。此外，与其他常规全热交换设备类似，本发明的新风净化装置包括设置在排风腔160c内的第一风机120a与设置在新风腔160d内的第二风机120b。

与此同时，为提高设备的空气净化能力，还在直接从室外侧吸入空气的进风腔160b内设置第二净化模块130b。第二净化模块130b包括若干层具有不同过滤精度的过滤网；其中该若干层过滤网按过滤精度沿空气流入方向递增来布置；例如，其可以沿空气流入方向依次布置初效过滤网、中效过滤网以高效过滤网等多层过滤网结构，以此来实现对颗粒、粉尘、异味气体等不同粒径的污染物的过滤。

此外，由于室内侧的回风腔160a所吸入的空气通常为在室内循环的空气，其空气质量优于室外空气较多。因此，在回风腔160a内设置的第一净化模块130a通常仅需包括单层过滤网，例如：中效过滤网。此处使用中效过滤网的目的主要为避免较大污染物颗粒进入热交换模块140中，进而提高该零件的使用寿命。

其中，应当知道的是，初效过滤网主要用于去除粒径在5μm以上的大颗粒污染物；中效过滤网以高效过滤网主要用于去除粒径在0.3μm以上的微小颗粒污染物。

如下将结合本发明的具体结构来简介其工作过程：当新风净化装置工作时，室外空气在第二风机120b的驱动下，将依次经由进风口、进风腔160b、热交换模块140、新风腔160d及新风口进入室内。其中，室外空气在进风腔160b中的第一净化模块130a内得到充分过滤，并在热交换模块140中回收/传递了部分热量后方才进入室内，这既提高了进入室内的空气质量，也通过热回收提高了热量利用效率。另一方面，室内空气在第一风机120a的驱动下，将依次经由回风口、回风腔160a、热交换模块140、排风腔160c及排风口排出到室外。其中，室内空气在回风腔160a中的第二净化模块内经过一次过滤，以免大颗粒污染物严重影响热交换模块140的使用寿命，随后在热交换模块140中回收/传递了部分热量后方才排出室外，这通过对室内空气/室外空气的热回收，有效提高了能量利用效率。

在此基础上，为根据实际情况来控制风机的风量调节以及监控各零部件的更换需求等，在本发明的新风净化装置中设置多处传感器模块。本实施例从满足新风系统对空气质量要求的角度来选用采集使用环境的温度传感器、湿度传感器、粉尘传感器、CO2含量传感器、异味传感器集成为传感器模块。此模块具有紧凑的设计，从而使得结构体积较小，能够便于安装、使用及维护。此外，这样设计使得采集的数据包括温度、湿度、粉尘、CO2、异味等多个方面，这些监测值极具针对性，能够全面准确地反应出空气环境的状态，并为新风净化装置的运行控制提供参数，达到改善满足室内空气环境的质量和节能的要求。

首先，可在回风腔160a内设置第二传感器模块170，由于此处的回风来自室内，能够反映出经过净化之后或者尚未经过净化时的室内空气的真实状况。因此，需要对其各方面参数进行重点检测，并基于此来决定新风净化装置是否开启或该如何进一步调节室内的空气质量。基于上述考虑，用于感测室内侧空气质量的第二传感器模块170可包括温度传感器、湿度传感器、粉尘传感器、二氧化碳传感器及异味传感器中的一者或多者，且优选地包括全部上述传感器。如此能够从各个方面监控室内空气质量，并根据实际情况来调节风机转速和/或确定净化模块中各滤网的更换频率。

此外，将第二传感器模块170设在新风净化装置的回风腔160a内，还能有效避免其受到外界冲击而发生损坏。而将第二传感器模块170设在新风净化装置的回风腔160a所对应的回风口处，则能够检测到更准确的室内侧空气质量数据，更有助于本装置的空气质量调节效果。

其次，可在进风腔160b内设置第一传感器模块150。其中，由于室外侧的空气尚未经过过滤或其他方面的处理，其空气质量相对较差。并且用户往往关注地是室内侧空气最后能够获取的净化效果，至于室外侧空气的好坏通常不在其关注范围内。因此，对室外侧空气的进行常规的温湿度监测即可。例如，用于监控室外侧空气质量的第一传感器模块包括温度传感器与湿度传感器中的一者或多者，且优选地包括全部上述传感器。如此设计，一方面可以根据室内外的温差来决定是否需要使全热交换模块以大负荷运作。例如，当室内外温差较小时，则不太需要全热交换模块的换热功能，此时可以提高第二风机120b的风速，使得室外侧空气以较快速度经过全热交换模块，并迅速进入室内进行更换新风。另一方面，当室外湿度过大时，也可以考虑降低第二风机120b的风速，以避免引入的新风过潮，从而避免给用户带来不舒适的体验。此外，出于降低零部件成本的考虑，此处也可以不设置传感器模块。

与上文描述类似，第一传感器模块150的设置位置也存在进风腔160b内或进风口等选择。

本发明还提供一套控制方法，其能够基于本发明的新风净化装置的结构设计及传感器布置来达成一套优秀的空气调节方案。

该空气调节方案包括如下方面的调节思路：

(1)通过检测室内外空气温度及湿度参数，借助于模拟运算放大器处理信号，采用比较器比较参数数值。当室内外空气温度及湿度参数的差值很小时，全热交换模块所能起的作用有限，此时可以提高风机转速，从而提高室内外新风交换的效率。

(2)通过采集室内的二氧化碳、粉尘、异味浓度参数，借助于模拟运算放大器处理信号，采用比较器与预设的良好空气环境的值进行比较。当二氧化碳、粉尘、异味浓度高于预设值较多时，该新风净化装置将加大室外侧进风量及室内侧回风量；而在二氧化碳、粉尘、异味浓度略高于预设值时，会相应减少室外侧进风量及室内侧回风量；而在不高于预设值时，本装置会自动关闭风机、空气净化模块等。在满足用户对于室内空气的舒适度需求的同时，达到节能目的。

(3)此外，本发明在智能控制模块内集成了实时时钟功能，可以在不同时间运行不同模式，使得进风量和回风量满足用户的常规使用要求。提高新风系统运行的智能化、自动化及节能效果。

基于上述调节思路，本发明的实施例的新风净化装置的控制方法包括：净化步骤：当第二传感器模块170检测到室内侧的第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度中任意一者处于不达标范围时，控制第一风机120a及第二风机120b开始工作。此时，新风净化装置开始将室内污风抽往室外，而将室外的新风经过滤后送入室内；并且两者还通过全热交换模块进行了热回收，实现送入室内的新风从空气质量及温湿度方面均能满足用户的舒适性要求。此外，还包括停机步骤：当第二传感器模块170检测到室内侧的第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度均处于达标范围时，控制第一风机120a及第二风机120b停止工作。此时，室内空气质量已满足用户的舒适性要求，因此该新风净化装置可以停机或待机，以达到节能的目的。

可选地，为进一步满足节能需求及精确调节用户所享受的空气的舒适性，还可以将上述净化步骤进行细化。例如，首先将第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度的不达标范围由低至高分别包括各自的第一不达标范围、第二不达标范围及第三不达标范围。此时，可将上述净化步骤细化为：第一净化步骤，当第二传感器模块170检测到室内侧的所述第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度中任意一者处于其第一不达标范围，且其他两者各自处于其第一不达标范围或达标范围时，控制第一风机120a及第二风机120b以第一风速工作；和/或第二净化步骤，当第二传感器模块170检测到室内侧的所述第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度中任意一者处于其第二不达标范围，且其他两者各自处于其达标范围或第一不达标范围或第二不达标范围时，控制第一风机120a及第二风机120b以第二风速工作；和/或第三净化步骤，当第二传感器模块170检测到室内侧的所述第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度中任意一者处于其第三不达标范围时，控制第一风机120a及第二风机120b以第三风速工作。其中，应当知道的是，上述第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度各自的三个不达标范围不一定要求相等，这均可针对各项参数来设定。为更便于理解，如下表格以第一粉尘浓度为例来描述该控制方法。本领域技术人员应当知道的是，当二氧化碳浓度或异味浓度任意一者处于表格最左列时，同样适用于该表格中描述的判定。

可选地，为避免在室外侧空气质量过于恶劣时还往室内大量送新风，从而给空气过滤模块造成过大负荷且甚至还不能带来较好的净化效果，该方法还包括：当检测到室外侧的第二粉尘浓度处于粉尘浓度的第三不达标范围时，降低第二风机的风速。

可选地，为进一步提高新风交换效率，该方法还包括：当检测到室内侧的第一温度与室外侧的第二温度的差值不大于3℃时，控制使第二风机的工作风速高于第一风机的工作风速。

可选地，为避免在室外空气温度过低时还大量送新风，从而造成新风温度较低或全热交换模块负荷较大等问题，该方法还包括：当检测到室外侧的第二温度不大于1℃时，降低第二风机的风速；和/或当检测到室外侧的第二温度不大于-4℃时，控制第二风机间歇性启停。

可选地，为提高环境的湿度舒适性，该方法还包括：当检测到室内侧的第一湿度大于85％RH时，控制第一风机提高风速。而未免室外空气过湿而给室内带来影响，该方法还包括：当检测到室外侧的第二湿度大于85％RH时，控制第二风机降低风速。

更具体地，本发明以一款新风量和/或排风量为150m³/h的新风净化装置为例，来说明其基于本发明的设计方案的具体选型及工作方式。

其中，布置在室内的第二传感器模块包括：粉尘传感器、异味传感器、CO2传感器、温度传感器和湿度传感器；而布置在室外的第一传感器模块包括：粉尘传感器、温度传感器和湿度传感器。

其采用运算放大器LM258采集各个传感器信号数据，与各项预设值或检测值经过比较器LM339比较，来驱动风机、旁通阀门、空气净化模块工作。并且同时引入实时时钟信号，来定时控制各部件的工作。

其中，粉尘传感器检测到的PM2.5浓度分成4级，本实施例的4级定义为：在35ug/m³以内为优，超过35ug/m³到75ug/m³为良，超过75ug/m³到115ug/m³为中，超过115ug/m³为差。

CO2传感器检测到的CO2浓度分成4级，本实施例的4级定义为：在450ppm以内为优，超过450ppm到550ppm为良，超过550ppm到700ppm为中，超过700ppm为差。

异味传感器检测到的异味浓度分成4级，本实施例的异味传感器规格化为10个异味浓度，4级定义为：在0异味浓度为优，超过0异味浓度到1异味浓度为良，超过1异味浓度到4异味浓度为中，超过4异味浓度为差。

以上传感器位于室内空气传感器模块中，以“或”的逻辑关系起作用。只有全部为优，则判定空气质量为优。从优到差4个级别代表空气质量越来越差，只要有一个级别为较高，就以它为当时的空气质量。如3个为优，一个为差，判定空气质量为差。而不同空气质量分级对应有不同的风机控制控制风速。例如，当空气质量为优时，风机停止，速度为0；当空气质量为良时，风速为低档；当空气质量为中时，风速为中档；当空气质量为差时，风速为高档。

可选地，当室外粉尘传感器检测到PM2.5浓度为差时，将进新风的速度降低，减少污染空气的影响。

可选地，比较室内和室外温度传感器检测的温度，如果温度差绝对值在3摄氏度以内时，可以控制风机，使进风速度比排风速度高一个档位，从而提高节能效果和换新风的效率。此外，还可以设置旁通阀，当温度差绝对值在3摄氏度以内时开启旁通阀，从而加速进风，进一步提高换新风效果。

可选地，当第一传感器模块150检测到温度在1摄氏度以下时，启动防冻功能，降低进新风速度，如果检测到温度低于零下4摄氏度，则启动强防冻功能，间歇性启动和停止进新风。从而保证换新风和节能、温度舒适度的综合效益。

可选地，当第二传感器模块170检测到室内湿度高于85％RH，则加大排风速度，给室内除湿。当第一传感器模块170检测到室外湿度高于85％RH，则减少进新风速度，降低室内湿度的增加速度和增加量。

时钟控制为24小时不停的工作，分成3种运行模式，其中的省电模式为：在6：00-8：00时风速为低；在11：30-1：30时风速为低；在17：30-21：30时风速为低；在其他时段风速为0。舒适模式为：在6：00-8：00时风速为中；在11：30-1：30时风速为中；在17：30-19：30时风速为中；在19：30-21：30时风速为低；在其他时段风速为0。智能模式依赖检测的空气质量自动调节风速。时钟控制方式启动后不需要人工干预，达到了方便的使用效果。

尽管上文详细描述了部分实施例，但此并非旨在限制本发明的保护范围，而是出于向本领域技术人员阐明本发明的构想的目的。应当知道，根据本发明的教导，本领域技术人员能够制作出多种相关的实施例，而不脱离本发明的构想及保护范围。因此，其它的实施例同样应纳入本发明的权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种新风净化装置，其特征在于，包括：壳体；布置在所述壳体内的热交换模块；所述热交换模块通过若干隔板与所述壳体围成进风腔、排风腔、回风腔以及新风腔；分别布置在排风腔与新风腔内的第一风机及第二风机；布置在所述进风腔内的过滤模块；以及布置在回风腔中的第一传感器模块，所述第一传感器模块用于检测回风的第一粉尘浓度、二氧化碳浓度、异味浓度、温度及湿度。

2.根据权利要求1所述的新风净化装置，其特征在于，还包括布置在所述进风腔中的第二传感器模块，所述第二传感器模块用于检测进风的第二粉尘浓度、温度及湿度。

3.一种新风净化装置的控制方法，其特征在于，包括：

净化步骤：当检测到室内侧的第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度中任意一者处于不达标范围时，控制所述第一风机及第二风机开始工作；和/或

停机步骤：当检测到室内侧的第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度均处于达标范围时，控制第一风机及第二风机停止工作。

4.根据权利要求3所述的新风净化装置的控制方法，其特征在于，第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度的不达标范围由低至高分别包括各自的第一不达标范围、第二不达标范围及第三不达标范围；所述净化步骤包括：

第一净化步骤，当检测到室内侧的所述第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度中任意一者处于其第一不达标范围，且其他两者各自处于其第一不达标范围或达标范围时，控制所述第一风机及第二风机以第一风速工作；和/或

第二净化步骤，当检测到室内侧的所述第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度中任意一者处于其第二不达标范围，且其他两者各自处于其达标范围或第一不达标范围或第二不达标范围时，控制所述第一风机及第二风机以第二风速工作；和/或

第三净化步骤，当检测到室内侧的所述第一粉尘浓度、二氧化碳浓度及异味浓度中任意一者处于其第三不达标范围时，控制所述第一风机及第二风机以第三风速工作。

5.根据权利要求3或4所述的新风净化装置的控制方法，其特征在于，还包括：

当检测到室外侧的第二粉尘浓度处于粉尘浓度的第三不达标范围时，降低第二风机的风速。

6.根据权利要求3或4所述的新风净化装置的控制方法，其特征在于，还包括：

当检测到室内侧的第一温度与室外侧的第二温度的差值不大于3℃时，控制使第二风机的工作风速高于第一风机的工作风速。

7.根据权利要求3或4所述的新风净化装置的控制方法，其特征在于，还包括：

当检测到室外侧的第二温度不大于1℃时，降低第二风机的风速；和/或

当检测到室外侧的第二温度不大于-4℃时，控制第二风机间歇性启停。

8.根据权利要求3或4所述的新风净化装置的控制方法，其特征在于，还包括：

当检测到室内侧的第一湿度大于85％RH时，控制第一风机提高风速；和/或

当检测到室外侧的第二湿度大于85％RH时，控制第二风机降低风速。