CN110345599A - 一种室内通风系统及通风方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种室内通风系统及通风方法，该通风系统包括至少两台可逆通风机和一台控制器，所述可逆通风机包括可逆通风机Ⅰ和可逆通风机Ⅱ，且二者分别设置在房间的前后位置，所述控制器设置在室内的一侧墙壁上，所述控制器通过蓝牙、红外或wifi的方式与可逆通风机Ⅰ和可逆通风机Ⅱ进行通讯，控制可逆通风机的运行模式，且所述控制器控制可逆通风机Ⅰ与可逆通风机Ⅱ以送风机和排风机的模式周期性地交替运行。本发明可以显著提高室内空气流场的均匀性，提升人体舒适性；提高室内新鲜空气浓度分布的均匀性，降低室内二氧化碳最高浓度；提高室内温度分布的均匀性。

Description

一种室内通风系统及通风方法
技术领域
本发明属于新风系统技术领域，尤其涉及一种室内通风系统及通风方法，该通风系统及通风方法适用于所有建筑的室内通风。
背景技术
二氧化碳是无色、无味的无毒气体，但这并不意味着二氧化碳气体无害。二氧化碳除了广为人知的是温室气体外，二氧化碳对人体也有直接而显著的影响。通常，新鲜空气中二氧化碳含量为380PPM。当人呼吸的空气中二氧化碳浓度不大于700PPM时，人体感觉良好；二氧化碳浓度达到1000PPM时，个别敏感者有不舒适感。人长期在二氧化碳浓度达1000PPM的环境里，就会出现难受、精神不振，甚至影响健康。而二氧化碳浓度达到1500PPM时，人体会有明显不舒适感。当二氧化碳浓度达到1500PPM至2000PPM时，空气属于轻度污染，超过2000PPM则属于严重污染了。
2009年，Heudorf,U等的文献"Particulate matter and carbon dioxide inclassrooms–The impact of cleaning and ventilation.International Journal ofHygiene and Environmental Health 212(1):45-55"显示，学校教室24小时内二氧化碳浓度在1000-4500PPM变化。2012年，纽约州立大学上州医学院和劳伦斯伯克利国家实验室的研究(Elevated Indoor Carbon Dioxide Impairs Decision-Making Performance，(510)486-6491，OCTOBER 17,2012)用准确的数字表明，二氧化碳浓度在1000PPM时，人的决策能力会适度下降，下降程度从11％到23％不等；浓度为2500PPM时，决策能力明显下降，下降程度为44％到94％。由上可见，学校教室普遍存在二氧化碳浓度较高的问题，而科学证据证明较高的二氧化碳浓度水平对学生的身心健康和学习效果产生消极影响。
因此，对教室保持合理的通风条件，以保证室内的二氧化碳浓度处于使人体感觉良好的水平(700PPM左右)，对在校学生的身心健康和学习效果具有十分积极的意义。
目前，教室通风的典型方式有：开窗自然通风、排气扇和新风系统。自然通风是经济适用的通风方式，但是在自然风速很小或者无自然风的情况下，开窗通风的效果不好。排气扇通风方式，由电动机带动风叶旋转驱动气流，使室内外空气交换的一类空气调节电器。排气的目的就是要强制排出室内的污浊空气，让室内一直处于负压状态，使室内对室外空气形成一定的吸力，从而源源不断地吸入室外的新鲜空气。排气扇的缺点是室内空气流场和二氧化碳浓度分布不可控——因为新鲜空气吸入的位置处于固定状态，因而室内广泛存在空气质量差而通过排气扇通风方式又得不到解决的区域。新风系统通风的方式，是用两套管路分别实现对室内进行排风和送风，排风和送风管路在室内的出口位置可以根据需要灵活设置，从而两套管路的布置理论上可以实现任何形式的通风，达到非常理想的室内空气质量水平。但是，两套管路大大增加了系统的复杂性、安装、运行及维护成本，同时降低了室内的美观。此外，管路很难清洗，经常存在二次污染的情况。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种室内通风系统及通风方法，具有室内流场均匀、通风效果好、成本低等优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种室内通风系统，所述可逆通风机包括可逆通风机Ⅰ和可逆通风机Ⅱ，且二者分别设置在房间的前后位置，所述控制器设置在室内的一侧墙壁上，所述控制器通过蓝牙、红外或wifi的方式与可逆通风机Ⅰ和可逆通风机Ⅱ进行通讯，控制可逆通风机的运行模式，且所述控制器控制可逆通风机Ⅰ与可逆通风机Ⅱ以送风机和排风机的模式周期性地交替运行。
优选的，所述可逆通风机集成设置有回热器，当教室所在建筑出于采暖季节和空调季节时，可逆通风机可以与回热器集成使用，对教室通风的同时，节约能源。
优选的，所述可逆通风机集成设置有一层滤网，当室外的空气存在污染，如PM2.5超标的情况下，可以对室外空气进入室内前进行过滤。
优选的，所述可逆通风机设置有2-10台，随着室内空间的改变，可根据需求设置不同数量的可逆通风机。
优选的，所述可逆风机由所述控制器控制，两台可逆通风机分别以送风机和排风机的模式周期性地交替进行，一个周期时间段T内通风系统的运行方式为：
(1)可逆通风机Ⅰ以送风机模式、可逆通风机Ⅱ以排风机模式运行时长T1；
(2)可逆通风机Ⅰ、可逆通风机Ⅱ均停止运行时长T2；
(3)可逆通风机Ⅰ以排风机模式、可逆通风机Ⅱ以鼓排风机模式运行时长T3；
(4)可逆通风机Ⅰ、可逆通风机Ⅱ均停止运行时长T4；
其中：T＝T1+T2+T3+T4，且T1、T2、T3、T4均可通过控制器设定，以满足不同的通风需求。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本室内通风系统，可与自然通风相结合运行，当教室所在建筑处于非采暖季和空调季，且有自然风的情况下，优先采用自然通风的模式对教室进行通风。当教室所在建筑处于采暖季节和空调季节时，可逆风机可以与回热器集成起来使用，对教室通风的同时，节约能源。当室外的空气存在污染，比如PM2.5超标的情况下，可逆风机可以集成一层滤网，对室外空气进入室内前进行过滤。
本发明的室内通风系统及通风方法，通过教室前后布置的2台可逆风机，在控制器的控制下周期性地以送风机和排风机的模式运行，与现有的通风技术相比相比，具有以下优点：
(1)可以显著提高室内空气流场的均匀性，提升人体舒适性；
(2)可以显著提高室内新鲜空气浓度分布的均匀性，降低室内二氧化碳最高浓度；
(3)可以显著提高室内温度分布的均匀性；
(4)可逆风机与回热器集成起来使用，可以显著降低教室由于通风造成的能量损失。
附图说明
图1是本发明第一实施例的通风系统布置示意图；
图2是本发明通风系统一台以送风机、另一台以排风机长时间稳定工作时，风机所在平面的速度等值线图；
图3是本发明通风系统两台可逆通风机以送风机和排风机的模式周期性地交替运行时，风机所在平面的速度等值线图；
图4是本发明通风系统一台以送送风机、另一台以排风机长时间稳定工作时，风机所在平面的二氧化碳浓度等值线图；
图5是本发明通风系统两台可逆通风机以送风机和排风机的模式周期性地交替运行时，风机所在平面的二氧化碳浓度等值线图；
图6是本发明第二实施例的通风系统布置示意图。
图中：1-可逆通风机Ⅰ，2-可逆通风机Ⅱ，3-控制器，4-课桌，5-讲台，6-教室门，7-回热器。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。下面具体以教室为例进行一下说明。
一种室内通风系统，包括至少两台可逆通风机和一台控制器3，所述可逆通风机包括可逆通风机Ⅰ1和可逆通风机Ⅱ2，且二者分别设置在与教室门6相对一侧墙壁的前后窗户上，所述控制器3设置在教室后墙壁靠近窗户的一侧，还可以设置在靠近空调位置或灯的开关位置，以便于操作，此外，控制器3还可以设置在室内的其他位置，所述控制器3通过蓝牙、红外或wifi的方式与可逆通风机Ⅰ1和可逆通风机Ⅱ2进行通讯，控制可逆通风机的运行模式，且所述控制器3控制可逆通风机Ⅰ1与可逆通风机Ⅱ2以送风机和排风机的模式周期性地交替运行。
两台可逆通风机由所述控制器3控制，分别以送风机和排风机的模式周期性地交替进行，一个周期时间段T内通风系统的运行方式为：
(1)可逆通风机Ⅰ1以送风机模式、可逆通风机Ⅱ2以排风机模式运行时长T1；
(2)可逆通风机Ⅰ1、可逆通风机Ⅱ2均停止运行时长T2；
(3)可逆通风机Ⅰ1以排风机模式、可逆通风机Ⅱ2以鼓排风机模式运行时长T3；
(4)可逆通风机Ⅰ1、可逆通风机Ⅱ2均停止运行时长T4；
其中：T＝T1+T2+T3+T4，且T1、T2、T3、T4均可通过控制器3设定，以满足不同的通风需求。
实施例1
如图1所示：一间教室，在教室侧面墙壁的前后窗户上各放置1台可逆通风机，分别为可逆通风机Ⅰ1与可逆通风机Ⅱ2，控制器3挂在后面墙壁上，且靠近窗户的一侧，控制器3通过红外、蓝牙或者wifi信号与可逆风机进行通讯，控制可逆通风机的运行。
运行模式一：整个运行周期T＝10分钟。可逆通风机Ⅰ以送风机模式、可逆通风机Ⅱ以排风机模式各运行5分钟，即T1＝5分钟，然后均停止运行0分钟，即T2＝0分钟，接着可逆通风机Ⅰ以排风机模式、可逆通风机Ⅱ以鼓排风机的模式各运行5分钟，即T3＝5分钟，两台可逆通风机再停止0分钟，即T4＝0分钟。
运行模式二：整个运行周期T＝15分钟。可逆通风机Ⅰ以送风机模式、可逆通风机Ⅱ以排风机模式各运行5分钟，即T1＝5分钟，然后均停止运行2.5分钟，即T2＝2.5分钟，接着可逆通风机Ⅰ以排风机模式、可逆通风机Ⅱ以鼓排风机的模式各运行5分钟，即T3＝5分钟，两台可逆通风机再停止2.5分钟，即T4＝2.5分钟。
此外，根据具体使用场所的不同，该通风系统受多种环境因素的影响，具体运行时间可根据实际需要进行调节，以满足不同的需求。
图2、图3展示了两种运行模式下的速度等值线。其中，图2是本发明通风系统一台以送风机模式、另一台以排风机模式长时间稳定工作时，风机所在平面的速度等值线图。图3是本发明通风系统两台可逆通风机以送风机和排风机的模式周期性地交替运行时，风机所在平面的速度等值线图。由此可见，在其中一台通风机工作的时候，教室内的速度场很不均匀。但是，当图2的速度场和图3的速度场周期性地交替变化时，教室内的平均速度场会比图2和图3的速度场均匀。而且，通风口附近的学生将会感受到交替的风，而不是一直吹的风，从而提升通风的舒适性。
图4、图5展示了两种运行模式下的二氧化碳浓度等值线。其中，图4是本发明通风系统一台以送送风机、另一台以排风机稳定工作时，风机所在平面的二氧化碳浓度等值线。图5是本发明通风系统两台可逆通风机以送风机和排风机的模式周期性地交替运行时，风机所在平面的二氧化碳浓度等值线图。由此可见，在其中一台通风机稳定工作的时候，教室内的二氧化碳浓度分布很不均匀。但是，当图4的二氧化碳浓度分布和图5的二氧化碳浓度分布周期性地交替变化时，教室内的二氧化碳平均浓度会比图4和图5的分布均匀。而且，基于数值模拟的结果表明，两台通风机交替运行时，教室内二氧化碳最高浓度远比单台风机运行时的二氧化碳最高浓度低50％。
实施例2
如图6所示：一间教室，在教室侧面墙壁的前后窗户上各放置1台可逆通风机，分别为可逆通风机Ⅰ1与可逆通风机Ⅱ2，控制器3挂在后面墙壁上，且靠近窗户的一侧，控制器3通过红外、蓝牙或者wifi信号与可逆风机进行通讯，控制可逆通风机的运行。为了节能，可逆通风机与回热器7集成起来使用。在室内外温度差别较大时，比如北方冬天采暖季节、南方夏天空调制冷季节，室内外温差较大，这时简单的通风会造成能量的损失。通过采用回热器7与两台可逆通风机集成起来使用，不但能够实现教室内速度场和二氧化碳浓度场的优化，而且能够节约能源。
集成回热器7的通风系统，其运行方式与实施例1的运行方式相似，这里就不赘述。
实施例3
如图6所示：一间教室，在教室侧面墙壁的前后窗户上各放置1台可逆通风机，分别为可逆通风机Ⅰ与可逆通风机Ⅱ，控制器挂在后面墙壁上，且靠近窗户的一侧，控制器通过红外、蓝牙或者wifi信号与可逆风机进行通讯，控制可逆通风机的运行。当室外的空气存在污染，比如PM2.5超标的情况下，可逆风机可以集成一层空气净化器滤网，对室外空气进入室内前进行过滤。
集成过滤网的通风系统，其运行方式与实施例1的运行方式相似，这里也不再赘述。
本发明的室内通风系统，可逆通风机可以选择2-10台，设置在与教室门6相对一侧墙壁的窗户上，控制器3设置在于讲台5相对的后侧墙壁上，且控制器3靠近窗户一侧。可逆通风机与教室门6的自然风可形成对流，使得教室内的空气流通性更好，从而使得坐在课桌4上的同学，舒适感更好。同时，控制器3可与教室内的传感器连接，获取室内空气温度、二氧化碳浓度等；还可以与网络连接，获取学校的教学计划、获取天气状况。通过教室的使用情况和天气状况等，对风机进行智能控制，从而达到提供高品质空气环境的要求。
该通风系统及通风方法可以推广到剧院、商场、卧室、厂房等，可以采用多台可逆通风机联合运行，对建筑物室内进行通风；控制模块可以可以集成智能控制逻辑，实现更复杂、更个性化的通风模式，可以根据天气、空气质量、房间使用习惯等进行智能控制。
此外，该通风系统及通风方法还可应用于汽车等环境相对封闭的场所，以改善内部空间的空气质量，提高人体的舒适感。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种室内通风系统，包括至少两台可逆通风机和一台控制器，其特征在于：所述可逆通风机包括可逆通风机Ⅰ和可逆通风机Ⅱ，且二者分别设置在房间的前后位置，所述控制器设置在室内的一侧墙壁上，所述控制器通过蓝牙、红外或wifi的方式与可逆通风机Ⅰ和可逆通风机Ⅱ进行通讯，控制可逆通风机的运行模式，且所述控制器控制可逆通风机Ⅰ与可逆通风机Ⅱ以送风机和排风机的模式周期性地交替运行。
2.根据权利要求1所述的室内通风系统，其特征在于：所述可逆通风机集成设置有回热器。
3.根据权利要求1所述的室内通风系统，其特征在于：所述可逆通风机集成设置有一层滤网，对室外空气进入室内前进行过滤。
4.根据权利要求1或2或3所述的室内通风系统，其特征在于：所述可逆通风机设置有2-10台。
5.一种应用权利要求1-4任一项所述室内通风系统的室内通风方法，其特征在于：所述可逆风机由所述控制器控制，2台可逆通风机分别以送风机和排风机的模式周期性地交替进行，一个周期时间段T内通风系统的运行方式为：
(1)可逆通风机Ⅰ以送风机模式、可逆通风机Ⅱ以排风机模式运行时长T1；
(2)可逆通风机Ⅰ、可逆通风机Ⅱ均停止运行时长T2；
(3)可逆通风机Ⅰ以排风机模式、可逆通风机Ⅱ以鼓排风机模式运行时长T3；
(4)可逆通风机Ⅰ、可逆通风机Ⅱ均停止运行时长T4；
其中：T＝T1+T2+T3+T4，且T1、T2、T3、T4均可通过控制器设定。
6.根据权利要求5所述的室内通风方法，其特征在于：所述周期时间段T为10分钟，可逆通风机Ⅰ以送风机模式、可逆通风机Ⅱ以排风机模式运行5分钟，停止0分钟，可逆通风机Ⅰ以排风机模式、可逆通风机Ⅱ以鼓排风机模式运行5分钟，停止0分钟。
7.根据权利要求5所述的室内通风方法，其特征在于：所述周期时间段T为15分钟，可逆通风机Ⅰ以送风机模式、可逆通风机Ⅱ以排风机模式运行5分钟，停止2.5分钟，可逆通风机Ⅰ以排风机模式、可逆通风机Ⅱ以鼓排风机模式运行5分钟，停止2.5分钟。
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