CN107816774A - 新风系统及其控制方法、新风空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新风系统及其控制方法、新风空调系统，所述控制方法包括：对室内环境进行检测，得到室内环境的状态参数；至少根据得到的所述室内环境的状态参数控制所述新风系统单位时间内的新风送风量Q和/或送入室内的新风的相对湿度，以最小的能耗获得最适宜的室内舒适度，具有非常好的节能效果。

Description

新风系统及其控制方法、新风空调系统

技术领域

本发明涉及空气调节装置领域，具体涉及一种新风系统及其控制方法、新风空调系统。

背景技术

新风系统将室外的空气进行比如冷却、加湿、净化等处理后引入进室内，利用室内外的压力差将室内的污浊空气排出，以达到净化室内空气的目的，为用户创造一个良好的室内环境。

随着新风系统的不断发展，其不仅仅具有单一的空气净化功能，还不断增加了加湿、冷却和除湿等功能。现有的具有除湿功能的新风系统，在出厂时就根据新风系统的新风出风状态点设置了除湿效率，只要开启新风系统，无论室内的湿度大或小，也无论室内是何种环境，新风系统都会以设置的除湿效率对新风进行除湿，容易造成室内湿度不足或湿度过大，当过度除湿时造成新风系统产生不必要的能耗，另外，新风系统的送风量和送入室内的新风的相对湿度值也是在出厂时设定好的，无论室内湿度和温度如何，始终以相同的送风量和相对湿度值进行送风，不仅用户使用舒适性差，耗能也非常大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种节能效果好的、使用舒适度高的新风系统及其控制方法、新风空调系统。

为达到上述目的，第一方面，本发明采用以下技术方案：

一种新风系统控制方法，所述控制方法包括：

对室内环境进行检测，得到室内环境的状态参数；

至少根据得到的所述室内环境的状态参数控制所述新风系统单位时间内的新风送风量Q和/或送入室内的新风的相对湿度。

优选地，所述室内环境的状态参数包括室内人员数量、室内环境湿度和/或室内环境温度。

优选地，根据以下公式得到所述单位时间内的新风送风量Q：

Q＝xA+Ra*Az，其中，

Q—单位时间内新风系统的新风送风量，单位：L；

A—一个人单位时间内所需的最小新风量，单位：L；

x—室内人员数量；

Ra—室内环境单位面积单位时间所需的最小新风量，单位：L/(m²·s)；

Az—室内建筑面积，单位：m²。

优选地，确定所述室内人员数量的方法为：

通过红外检测装置获取室内的人员数量。

优选地，所述新风系统包括过滤装置和室外空气质量检测装置，所述控制方法还包括：

根据所述室外空气质量检测装置检测的空气质量判断是否需要利用所述过滤装置对送入室内的新风进行过滤。

优选地，判断是否需要利用所述过滤装置对送入室内的新风进行过滤的方法包括：

判断室外空气中可吸入颗粒物的浓度是否大于等于预存在所述新风系统中的对应的预定浓度，若是，则对新风进行过滤后送入室内，若否，则不对新风进行过滤直接送入室内。

优选地，所述控制方法还包括：

根据所述室内环境湿度和室内环境温度以及预设的目标热湿比，确定所需新风的相对湿度目标值，并根据所述相对湿度目标值调节所述新风的相对湿度。

优选地，根据所述室内环境湿度和室内环境温度以及预设的目标热湿比确定所需新风的相对湿度目标值的方法包括：

根据以下公式对新风的相对湿度目标值进行计算：

其中，

ε—预设的目标热湿比，单位：kJ/kg；

M—房间热负荷，单位：kW；

ρ—空气密度，单位：kg/m³；

N—新风风量，单位：L/s；

W—房间湿负荷，单位：kg/s；

i₁—新风终状态点的焓值，单位：kJ/kg；

i₂—室内状态点的焓值，单位：kJ/kg；

d₁—新风终状态点的含湿量，单位：kg/kg；

d₂—室内状态点的含湿量，单位：kg/kg。

优选地，新风终状态点的焓值i₁和新风终状态点的含湿量d₁均由函数确定，则用于确定新风的相对湿度目标值的公式简化为：

其中，t—干球温度，单位：℃；

ψ—相对湿度，单位：％。

为达上述目的，第二方面，本发明采用以下技术方案：

一种新风系统，包括对室内环境进行检测的检测装置和与所述检测装置相连的控制装置，所述控制装置采用如上所述的方法控制所述新风系统运行。

为达上述目的，第三方面，本发明采用以下技术方案：

一种新风系统，包括对室内环境进行检测的检测装置和与所述检测装置相连的控制装置，所述控制装置采用如上所述的方法控制所述新风系统运行；

所述新风系统包括气流主流路，所述过滤装置设置在所述气流主流路上，还包括与所述过滤装置并联设置的旁通支路；

当需要对新风进行过滤时，所述旁通支路关闭，新风通过所述过滤装置进行过滤；

当不需要对新风进行过滤时，所述旁通支路开启，新风通过所述旁通支路送入室内。

为达上述目的，第四方面，本发明采用以下技术方案：

一种新风系统，包括对室内环境进行检测的检测装置和与所述检测装置相连的控制装置，所述控制装置采用如上所述的方法控制所述新风系统运行；

所述新风系统包括加湿装置和/或除湿装置，用于调节所述新风的相对湿度。

优选地，所述新风系统包括表冷盘管，所述表冷盘管构成所述除湿装置，通过控制所述表冷盘管的开度来调节所述表冷盘管的除湿效率。

为达上述目的，第五方面，本发明采用以下技术方案：

一种新风空调系统，包括空调系统和如上所述的新风系统。

优选地，所述空调系统与所述新风系统共用所述控制装置。

本申请中的新风系统及其控制方法、新风空调系统，根据室内环境的状态参数控制新风系统单位时间内的送风量Q和/或送入室内的新风的相对湿度，以最小的能耗获得最适宜的室内舒适度，具有非常好的节能效果。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出本发明具体实施方式提供的新风系统的连接结构示意图；

图2示出本发明具体实施方式提供的新风系统控制方法的流程图。

图中：

1、热交换器；2、加热装置；3、加湿装置；4、送风装置；5、过滤装置；6、控制装置；8、表冷盘管；9、室外机；10、旁通支路；11、控制阀。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

如图1所示，本发明提供的了一种新风系统，该新风系统包括气流主流路，气流主流路上设置有热交换器1、加热装置2、加湿装置3、送风装置4、过滤装置5、控制装置6、过滤装置5、室外机9和控制阀11和表冷盘管8，表冷盘管8兼具冷却功能和除湿功能，对新风进行冷却和除湿。表冷盘管与室外机9相连，表冷盘管8中通入冷媒或是冷却水，室外机9提供动力，带动冷却水或是冷媒在室外机9与表冷盘管8之间循环，以对新风进行冷却和除湿。优选地，送风装置4采用风机，过滤装置5中设置有多个过滤组件，分别用于过滤不同的物质，比如设置有用于过滤PM2.5的组件，用于过滤PM10的组件，用于过滤甲醛的组件等。

过滤装置5上并联有旁通支路10，当需要对新风进行过滤时，旁通支路10关闭，新风通过过滤装置5进行过滤；当不需要对新风进行过滤时，旁通支路10开启，新风通过旁通支路10送入室内。通过在室外设置室外空气质量检测装置检测室外空气中的比如可吸入颗粒物的浓度，当其浓度达到一定程度时，进入室内的新风需要经过过滤装置5进行过滤，如果室外空气状况比较好，那么进入室内的新风不需要进行过滤，由此可以减少不必要的能源消耗。比如在晴朗的寒冷的冬天当室内二氧化碳浓度较高，需要向室内送入新风时，则直接开启旁通支路10，室外新鲜的空气直接通过旁通支路10进入到室内，不进行过滤，节约了新风系统的能耗。具体地，设置于室外的用于检测室外空气质量的室外空气质量检测装置可以包括多个检测单元，比如PM2.5检测单元，PM10检测单元、甲醛检测单元。

本申请中的新风系统还包括检测装置(图中未示出)，检测装置的数量为多个，包括具有不同功能的用于检测不同参数的检测装置。比如设置于室内的用于检测室内二氧化碳浓度的二氧化碳检测装置、用于检测室内人数的红外检测装置等。

由于该新风系统设置有热交换器1，进入新风系统的新风与从室内排出的排风在热交换器1中进行换热，在冬天时，室内流出的排风温度较高，排风与新风进行换热，对新风进行预热；夏天时，由于室内通常使用空调进行降温，因此，室内排出的排风温度较低，排风与新风进行换热，对新风进行预冷。从而减小进入到室内的新风与室内原有的空气之间的温差，减少空调制冷或制热过程中的能耗，节省能源。

加热装置2和加湿装置3用于对新风进行加热和加湿，在北风干燥的冬天，可以使用加热装置2对新风进行加热，以保证进入到室内的新风温度不会太低，给用户舒适的感觉。加湿装置3对室外干燥的空气进行加湿，以获得相对湿度较高的新风，提高用户使用舒适度。

控制装置6对整个新风系统进行控制，比如根据检测装置的检测结果控制是否开启加热装置2、表冷盘管8、加湿装置3、旁通支路10等。优选的，该控制装置6同时还能够控制家中安装的空调系统，即空调系统与新风系统共用一个控制装置6，空调系统与新风系统共同构成新风空调系统，控制装置为DDC控制器。空调系统与新风系统配合使用，提高用户使用热舒适性的同时，还能够节约能耗。比如，在出现雾霾天气的冬天，控制装置6首先控制新风系统开启，对室外进入室内的新风进行过滤，开启一段时间后，检测装置检测到室内的空气已经达到了较优的状态，那么控制装置控制新风系统关闭，控制空调装置开启，空调装置控制室内空气不断换热达到对室内空气进行加热的目的，最终获得质量较优的室内热空气。

本申请中的新风系统还设置有用于控制送风量的控制阀11，优选地，控制阀11为VAV变风量阀，能够对送风的大小进行调节，以满足用户多样化需求。

本申请提供了一种新风系统控制方法，该控制方法应用在如上所述的新风系统中，对该新风系统进行控制。本申请中的控制方法包括：控制装置6控制检测装置对室内环境进行检测，获得室内环境的状态参数，控制装置6根据得到的室内环境的状态参数控制新风系统单位时间内的新风送风量Q和/或送入室内的新风的相对湿度，并按照新风送风量Q进行送风，和/或，送入具有上述相对湿度的新风。

优选地，其中，室内环境的状态参数包括室内人员数量、室内空气中各成分的含量、室内环境湿度和/或室内环境温度。

在一个优选的实施例中，根据室内人员数量来控制新风系统单位时间内的新风送风量Q，由于考虑了室内人数的因素，使得新风送风量Q能够与当前室内环境状况更加匹配。具体地，根据以下公式得到所述单位时间内的新风送风量Q：

Q＝xA+Ra*Az，其中，

Q—单位时间内新风系统的新风送风量，单位：L；

A—一个人单位时间内所需的最小新风量，单位：L；

x—室内人员数量；

Ra—室内环境单位面积单位时间所需的最小新风量，单位：L/(m²·s)；

Az—室内建筑面积，单位：m²。

进一步地，一种优选的确定室内人员数量的方法为：在室内设置红外检测装置，通过红外检测装置获取室内的人员数量。由于室内人员是室内二氧化碳的唯一产生源，二氧化碳的浓度不仅代表二氧化碳本身作为污染物对室内空气的污染程度,而且还能反映室内人员的状况,即人数及活动状况，因此可以根据室内二氧化碳的浓度来表征人员对室内造成的污染及需求情况。因此，另一种优选地的确定室内人员数量的方法为，获取预定时间内室内的二氧化碳浓度增加值并根据所述室内建筑面积和所述二氧化碳浓度增加值计算得到单位时间内室内的二氧化碳增加量，将所述单位时间内室内的二氧化碳增加量与所述新风系统中预存的一个人在单位时间内呼出的二氧化碳的量进行比对，确定室内人员数量。。人员数量越少，需要新风系统送入室内的新风量越少，当屋内没有人时，新风系统的送风量最小，最大限度的节约能源。采用上述控制方法确定的送风量为能够保持室内环境处于良好状态的最小送风量，新风系统采用最小送风量进行送风，相比于现有技术中无论室内环境如何始终采用最大送风量送风，或只能采用固定的几档送风量进行送风的方法更加智能化，能耗更少。新风系统采用上述控制方法进行控制，能够自动匹配最小新风量，使得新风系统始终保持在送风量为最小新风量下运行，实现了新风系统的节能最大化。

为了配合本申请中的控制方法，本申请中的检测装置包括多个多种检测装置，比如室内检测装置和室外检测装置，室内检测装置包括室内二氧化碳检测装置、室内红外检测装置、室内温度检测装置、室内湿度检测装置等，室外检测装装置包括室外空气质量检测装置，用于检测室外环境中的可吸入颗粒物的浓度。控制装置控制室外空气质量检测装置对室外空气质量进行检测，控制装置将检测结果与预存在控制装置中的对应的预定浓度进行比对，判断检测结果是否大于预定浓度，若是，则对新风进行过滤后送入室内，若否，则不对新风进行过滤直接送入室内。

控制方法还包括对室内环境湿度进行的控制，具体地，根据所述室内环境湿度和室内环境温度以及预设的目标热湿比，确定所需新风的相对湿度目标值，并根据所述相对湿度目标值调节所述新风的相对湿度。目标热湿比是预存在控制装置中的能够保证室内处于最舒适状态的最佳状态参数，在确定目标热湿比时根据以下公式进行确定：

其中，

ε—预设的目标热湿比，单位：kJ/kg；

M—房间热负荷，单位：kW；

ρ—空气密度，单位：kg/m³；

N—新风风量，单位：L/s；

W—房间湿负荷，单位：kg/s；

i₁—新风终状态点的焓值，单位：kJ/kg；

i₂—室内状态点的焓值，单位：kJ/kg；

d₁—新风终状态点的含湿量，单位：kg/kg；

d₂—室内状态点的含湿量，单位：kg/kg。

在上述公式中，ε是预设的目标热湿比，是在新风系统中设定的；空间热负荷M是新风系统设计过程中已知的参数；新风的风量是储存在新风系统中的，作为已知量使用；房间湿负荷W是新风系统设计过程中已知的参数；室内状态点的焓值i₂是新风系统设计过程中已知的参数，室内状态点的含湿量是新风系统设计过程中已知的参数。新风终状态点的焓值、相对湿度、温度和含湿量是湿空气的基本参数，根据湿空气的性质可以知道，通过两个独立的变量干球温度t、相对湿度ψ能够确定有关湿空气的所有参数，即新风终状态的焓值及含湿量均能够通过一个与干球温度t、相对湿度ψ相关的函数确定，最终通过计算或是焓湿图得出。

具体地，在上述公式中，所述新风终状态点的焓值i₁和新风终状态点的含湿量d₁均由函数确定，则用于确定新风的相对湿度目标值的公式简化为：

其中，t—干球温度，单位：℃；

ψ—相对湿度，单位：％。

检测装置检测室内的室内环境湿度和室内环境温度，控制装置根据检测结果，并结合预设的目标热湿比，确定所需新风的相对湿度目标值，根据相对湿度目标值对新风的相对湿度进行调节，能够根据室内不同的环境，自动改变新风的相对湿度，在获得最佳室内环境湿度的同时，最大限度的降低能耗。比如当室内湿度较高时，为了保证室内处于比较舒适的状态，要提高对新风的除湿效率，获得较干燥的新风。当室内湿度不是很高时，则可以降低除湿效率，获得相对湿度较高的新风，降低了新风系统的能耗。另外，由于进入到室内的新风已经经过除湿，就不再需要家中安装的空调系统对室内的空气进行除湿，降低了空调的能耗，进一步节约能源。优选地，本申请选用的除湿装置采用具有除湿功能的表冷盘管，通过控制表冷盘管的开度来调节表冷盘管的除湿效率，表冷盘管同时还具有对新风进行降温的功能。当然，可以理解的是，除湿装置可以不与具有冷却效果的装置集成一体，而是设置一个单独的仅具有除湿功能的设备。

如图2所示，下面通过具体的控制步骤对本申请中的控制方法进行说明：

开启新风系统，同时检测以下三方面的内容，第一、室内人员数量；第二、室内环境温度和室内环境湿度；第三、室外可吸入颗粒物；

接着，控制装置同时进行A、B、C三个步骤：

A、控制装置根据室内人员数量得到单位时间内的新风送风量Q，并按照该送风量进行送风。

B、控制装置根据室内环境温度和室内环境湿度，并根据预设的目标热湿比确定所需的新风的相对湿度目标值，并根据相对湿度目标值调节送入室内的新风的相对湿度。

C、控制装置控制将检测获得的室外可吸入颗粒物的浓度与预存在其中预定浓度进行比较，若可吸入颗粒物的浓度大于预定浓度，则控制旁通支路关闭，新风进行过滤后送入室内；若可吸入颗粒物的浓度小于预定浓度，则开启旁通支路，吸风不进行过滤直接送入室内。

本申请中的控制方法能够自动根据室外环境的空气质量判断是否需要对新风进行过滤，节能降耗的同时，提高了新风系统的使用舒适性、屋内的空气更加洁净卫生，有效抵抗雾霾的侵袭，有效预防因吸入雾霾而患上呼吸疾病。

本申请中的新风系统控制方法还可以采用以下的方式进行控制，比如在系统中预设新风终状态点的预设相对湿度，设定范围为90％～99％，预设方式与预设的目标湿热比的方式相同，通过检测室内环境温度和室内环境湿度，从系统中的预设相对湿度中选取适合的新风终状态点的相对湿度值，进行送风。

本申请还提供了一种新风空调系统，包括空调系统和上述新风系统，新风系统和空调系统采用共同的控制装置对其进行控制，并采用上述控制方法对新风系统的工作状态进行控制。将本申请中的新风系统与空调系统配合使用，节能效果更好，比如空调系统具有供热和加湿模式，由于空调系统为室内循环系统，空调系统会对室内的空气不断进行加热和加湿，耗能较大。新风空调系统中的新风系统具有加热和加湿功能，保证从室外进入到室内的新风与室内环境中空气的温度和湿度相差不大，可以减少空调对空气进行加热过程中的能耗，由于进入室内的新风就具有一定的湿度，可以不开启空调的加湿功能，进一步降低空调能耗。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种新风系统控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

对室内环境进行检测，得到室内环境的状态参数；

至少根据得到的所述室内环境的状态参数控制所述新风系统单位时间内的新风送风量Q和/或送入室内的新风的相对湿度。

2.根据权利要求1所述的新风系统控制方法，其特征在于，所述室内环境的状态参数包括室内人员数量、室内环境湿度和/或室内环境温度。

3.根据权利要求2所述的新风系统控制方法，其特征在于，根据以下公式得到所述单位时间内的新风送风量Q：

Q＝xA+Ra*Az，其中，

Q—单位时间内新风系统的新风送风量，单位：L；

A—一个人单位时间内所需的最小新风量，单位：L；

x—室内人员数量；

Ra—室内环境单位面积单位时间所需的最小新风量，单位：L/(m²·s)；

Az—室内建筑面积，单位：m²。

4.根据权利要求3所述的新风系统控制方法，其特征在于，确定所述室内人员数量的方法为：

通过红外检测装置获取室内的人员数量。

5.根据权利要求1所述的新风系统控制方法，其特征在于，所述新风系统包括过滤装置和室外空气质量检测装置，所述控制方法还包括：

根据所述室外空气质量检测装置检测的空气质量判断是否需要利用所述过滤装置对送入室内的新风进行过滤。

6.根据权利要求5所述的新风系统控制方法，其特征在于，判断是否需要利用所述过滤装置对送入室内的新风进行过滤的方法包括：

判断室外空气中可吸入颗粒物的浓度是否大于等于预存在所述新风系统中的对应的预定浓度，若是，则对新风进行过滤后送入室内，若否，则不对新风进行过滤直接送入室内。

7.根据权利要求2所述的新风系统控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

根据所述室内环境湿度和室内环境温度以及预设的目标热湿比，确定所需新风的相对湿度目标值，并根据所述相对湿度目标值调节所述新风的相对湿度。

8.根据权利要求7所述的新风系统控制方法，其特征在于，根据所述室内环境湿度和室内环境温度以及预设的目标热湿比确定所需新风的相对湿度目标值的方法包括：

根据以下公式对新风的相对湿度目标值进行计算：

其中，

ε—预设的目标热湿比，单位：kJ/kg；

M—房间热负荷，单位：kW；

ρ—空气密度，单位：kg/m³；

N—新风风量，单位：L/s；

W—房间湿负荷，单位：kg/s；

i₁—新风终状态点的焓值，单位：kJ/kg；

i₂—室内状态点的焓值，单位：kJ/kg；

d₁—新风终状态点的含湿量，单位：kg/kg；

d₂—室内状态点的含湿量，单位：kg/kg。

9.根据权利要求8所述的新风系统控制方法，其特征在于，所述新风终状态点的焓值i₁和新风终状态点的含湿量d₁均由函数确定，则用于确定新风的相对湿度目标值的公式为：

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其中，t—干球温度，单位：℃；

ψ—相对湿度，单位：％。

10.一种新风系统，其特征在于，包括对室内环境进行检测的检测装置和与所述检测装置相连的控制装置，所述控制装置采用如权利要求1至9之一所述的方法控制所述新风系统运行。

11.一种新风系统，其特征在于，包括对室内环境进行检测的检测装置和与所述检测装置相连的控制装置，所述控制装置采用如权利要求5或6所述的方法控制所述新风系统运行；

所述新风系统包括气流主流路，所述过滤装置设置在所述气流主流路上，还包括与所述过滤装置并联设置的旁通支路；

当需要对新风进行过滤时，所述旁通支路关闭，新风通过所述过滤装置进行过滤；

当不需要对新风进行过滤时，所述旁通支路开启，新风通过所述旁通支路送入室内。

12.一种新风系统，其特征在于，包括对室内环境进行检测的检测装置和与所述检测装置相连的控制装置，所述控制装置采用如权利要求8或9所述的方法控制所述新风系统运行；

所述新风系统包括加湿装置和/或除湿装置，用于调节所述新风的相对湿度。

13.根据权利要求12所述的新风系统，其特征在于，所述新风系统包括表冷盘管，所述表冷盘管构成所述除湿装置，通过控制所述表冷盘管的开度来调节所述表冷盘管的除湿效率。

14.一种新风空调系统，其特征在于，包括空调系统和如权利要求10至13之一所述的新风系统。

15.根据权利要求14所述的新风空调系统，其特征在于，所述空调系统与所述新风系统共用所述控制装置。