CN110939996B - 模块化室内空气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种室内空气处理系统(1)，该系统包括基本模块(2)，所述基本模块(2)具有第一空气处理单元(4)和用于控制第一空气处理单元(4)的控制装置(6)，其中，所述室内空气处理系统(1)的特征在于可以与基本模块(2)耦合，特别是与第一空气处理单元(4)耦合的至少一个第二空气处理单元(8)，其中，控制装置(6)控制第一空气处理单元(4)以及至少一个第二空气处理单元(8)。

Description

模块化室内空气处理系统
技术领域
本发明涉及一种用于改善封闭和开放房间的室内空气质量的室内空气处理系统。
背景技术
通常，可以基于诸如温度和湿度以及颗粒物质水平和气味水平等环境参数来评估室内空气质量。为了改善环境参数，通常使用具有集成加湿功能的空调设备。为了使颗粒物质水平和气味水平最小化，使用包含不同类型过滤器的过滤系统。传统的室内空气处理单元的一个问题是针对不同的房间尺寸提高系统的处理能力的可能性有限。
因此，CN 1752617 A公开了一种具有模块化设计的空气过滤器，其中，相同的空气过滤单元可以在操作期间以彼此叠置的方式布置，以便通过所使用的空气过滤单元的数量使处理能力易于适应房间的尺寸。然而，使用此系统只能过滤室内空气，该系统不能提供温度调节或加湿的功能。
在EP 2 476 968 B1中公开了将空调和过滤系统组合在一个系统中。在空气处理装置中大量的空气处理单元一起使用，其中每个单个的空气处理单元包括至少用于空气净化或空气过滤、加热、除湿、加湿和空气冷却的部件，并且这些部件通过连接部件，特别是通过发射器和接收器，彼此连接。由于部件数量的增加以及相应的制造成本的增加，发送器和接收器的额外安装导致增加了系统复杂性。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种模块化室内空气处理系统，其能够克服上述缺点，同时改善室内空气质量。
本发明的目的通过根据权利要求1的室内空气处理系统解决。
根据本发明，所述室内空气处理系统包括基本模块，该模块具有第一空气处理单元和用于控制所述第一空气处理单元的控制装置。根据本发明，设置至少一个第二空气处理单元，其可以与所述基本模块耦合，特别是与所述第一空气处理单元耦合，其中，所述控制装置控制所述第一空气处理单元以及所述至少一个第二空气处理单元。由于模块化设计以及通过所述基本模块的所述控制装置控制所述第一空气处理单元和所述至少一个第二空气处理单元的可能性，可以免除或相应地省去用于每个第二空气处理单元的附加的控制装置，以防止增加部件的数量和系统的复杂性。
此外，所述控制装置可以通过所述第一空气处理单元间接地控制所述至少一个第二空气处理单元。用于所述第一空气处理单元和所述至少一个第二空气处理单元的组合控制的所述控制装置也防止了部件数量以及系统的复杂性和生产成本的增加。
在另一实施例中，可以通过多个所述第二空气处理单元调节所述室内空气处理系统的处理能力。本发明所述的室内空气处理系统的模块化设计能够方便地针对不同的房间尺寸或房间几何形状调节处理能力。为了提高处理能力，仅需要增加第二空气处理单元的数量。因为不必通过风扇叶轮的转速来调节处理能力，由此不需要在所述第一空气处理单元和至少一个所述第二空气处理单元中设置额外的步进电机以调节风扇叶轮的转速，因此，可以避免额外增加系统复杂性和部件数量。
可选地，也可以通过所述第一空气处理单元和所述至少一个空气处理单元的风扇性能来调节本发明所述的室内空气处理系统的处理能力。在第一操作模式中，所述风扇性能可以由用户通过连接到控制装置的接口单元直接设置(机械地、电气地或以其它方式)。在第二操作模式中，可以由所述控制装置基于经由接口单元输入的室内空气参数的目标值与经由传感器确定的室内空气参数的实际值的比较来调节风扇性能。当所述室内空气处理系统提供通过空气处理单元的风扇性能来设定处理能力的可能性时，即使对于非常小的房间尺寸也可以精确地调节处理能力。
本发明所述的室内空气处理系统也可以配置为，所述第一空气处理单元和所述至少一个第二空气处理单元包括至少一个用于过滤、冷却或加湿环境空气的部件。通过提供所述第一空气处理单元和所述至少一个第二空气处理单元，可以充分保证室内空气质量的改善，以满足不同的要求，例如，太干燥的空气、太热的空气或类似的要求。
利用本发明所述的室内空气处理系统，所述控制装置可以集成到所述第一空气处理单元中。当所述控制装置集成到所述第一空气处理单元中时，不需要在所述第一空气处理单元和所述控制装置之间设置额外的机械耦合机构，也不需要增加部件的数量，从而降低了系统的复杂性和制造成本。
此外，所述控制装置可以集成到单独的控制单元中，该控制单元可以与所述第一空气处理单元和/或所述第二空气处理单元的至少一个耦合。可以想到的是，所述单独的控制单元形成为底座单元，作为本发明所述的室内空气处理系统的基座。然而，可选的，也可以想到将所述单独的控制单元集成到设置在所述至少一个第二空气处理单元的顶部一侧的盖子单元中。当然，所述单独的控制单元可以插在所述第一空气处理单元和所述第二空气处理单元之间或两个所述第二空气处理单元之间并与相应的空气处理单元耦合。当所述控制装置外置于可以与所述第一空气处理单元和/或所述第二空气处理单元耦合的所述单独的控制单元时，所述第一空气处理单元和所述至少一个第二空气处理单元可以是设计相同并且可以互换的，从而防止增加系统的复杂性。
根据本发明，用于所述第一空气处理单元与所述至少一个第二空气处理单元(机械地和/或电气地)耦合的耦合元件、用于一个第二空气处理单元与另外的第二空气处理单元(机械地和/或电气地)耦合的耦合元件以及用于所述第一空气处理单元与基座单元(机械地和/或电气地)耦合的耦合元件可以对称设计。因此，可以在耦合状态下改变单个空气处理单元的对齐方式，使得房间内被处理的环境空气能够得到更好地分配。
此外，本发明所述的室内空气处理系统可以配备有电源单元，该电源单元可以与所述基本模块、所述第一空气处理单元和/或所述至少一个第二空气处理单元耦合，以便为所述室内空气处理系统的单个或所有的单元供电。所述电源单元的外表面上至少一侧可以有太阳能电池。根据本发明，将所述空气处理单元和所述电源单元解耦能够进一步减少所述空气处理单元的部件数量，从而进一步降低系统的复杂性和制造成本。
附图说明
图1是实施例一所示的室内空气处理系统的结构示意图；
图2是根据实施例一改进的室内空气处理系统的结构示意图；
图3是根据实施例一改进的室内空气处理系统的结构示意图；
图4是在下述的实施例中使用的空气处理单元的结构的示例图说明；
图5A和图5B是在下述的实施例中使用的示例性空气处理单元的透视图；
图6是在下述的实施例中使用的示例性的室内空气处理系统的分解图；
图7A和图7B是在下述的实施例中使用的具有基本模块和第二空气处理单元的示例性的室内空气处理系统的透视图；
图8是实施例二所示的室内空气处理系统的示意图。
具体实施方式
下面基于相应的附图描述本发明的实施例。
实施例一
图1所示为实施例一所述的室内空气处理系统1的结构。该室内空气处理系统1具有基本模块2，基本模块2带有第一空气处理单元4和用于控制第一空气处理单元4的控制装置6。根据实施例一所述，除了基本模块2之外，室内空气处理系统1具有至少一个第二空气处理单元8。优选地，多个第二空气处理单元8可以彼此叠置。
在实施例一所述的室内空气处理系统1中，基本模块2的控制装置6配置为控制第一空气处理单元4以及至少一个第二空气处理单元8。至少一个第二空气处理单元8可以(机械地和/或电气地)电连接到第一空气处理单元4。
此外，在实施例一所述的室内空气处理系统1中，控制装置6可以集成到第一空气处理单元4中。可选地，控制装置6也可以集成在单独的控制单元中，特别是可以与第一空气处理单元4耦合的底座单元10中。图2显示了当控制装置6集成到底座单元10中时，根据实施例一改进的室内空气处理系统1的结构。具有集成的控制装置6的底座单元10可以与第一空气处理单元4(机械地和/或电气地)耦合，并且控制装置6控制第一空气处理单元4和至少一个第二空气处理单元8。当控制装置6集成到底座单元10中时，第一空气处理单元4和第二空气处理单元8可以具有相同的设计和配置。
在实施例一所述的室内空气处理系统1中，可以通过使用多个第二空气处理单元8(除了使用第一空气处理单元4之外)来简单地控制室内空气处理系统1的处理能力。所使用的第二空气处理单元8的数量随着使用室内空气处理系统1改善室内空气的房间的尺寸的增加而增加。
可选地，处理能力还可以通过第一空气处理单元4的风扇叶轮的转速和至少一个第二空气处理单元8的风扇叶轮的转速来控制。在这种情况下，在第一空气处理单元4的风扇叶轮上和至少一个第二空气处理单元8的风扇叶轮上安装附加的风扇轮叶步进电机，在风扇叶轮上提供目标转速。在第一操作模式下，第一空气处理单元4的风扇叶轮的转速和至少一个第二空气处理单元8的风扇叶轮的转速可以由用户直接确定，或者在第二操作模式下，可以通过将安装在第一空气处理单元4和/或至少一个空气处理单元8中的环境传感器检测到的相应的室内空气参数的实际值与用户确定的目标值进行比较来确定。控制装置6可以同步或单独控制所有空气处理单元4和8。
为了设置第一空气处理单元4的风扇叶轮的转速和/或至少一个第二空气处理单元8的风扇叶轮的转速，第一操作模式下，可以在控制装置6上设置接口单元。该接口单元可以配置为机械地、电气地或以其它方式工作。例如，第一空气处理单元4的风扇叶轮的转速和/或至少一个第二空气处理单元8的风扇叶轮的转速可由用户直接通过附接到控制装置6或底座单元10的电位计或操作面板11(参见图5A)进行调节。可选地，接口单元还可以连接到附加的外部控制装置，通过该外部控制装置可以调节第一空气处理单元4的风扇叶轮的转速或至少一个第二空气处理单元8的风扇叶轮的转速。例如，该外部控制装置可以是移动终端装置，例如安装有应用程序的智能手机，并且可以通过蓝牙连接与控制装置6通信。
类似地，在第二操作模式中，还可以通过机械、电气或其它设计的接口单元确定第一空气处理单元4或至少一个第二空气处理单元8的转速的目标值。
在实施例一所述的室内空气处理系统1中，第一空气处理单元4的控制装置6可以集成在第一空气处理单元4或底座单元10中，可以直接控制至少一个第二空气处理单元8。可选地，还可以通过第一空气处理单元4间接地控制至少一个第二空气处理单元8。
图3是根据改进的实施例一室内空气处理系统1的结构示意图。与实施例一相类似，本实施例的室内空气处理系统1具有基本模块2，该基本模块2具有第一空气处理单元4和用于控制第一空气处理单元4的控制装置6。根据改进的实施例一，除了基本模块2之外，室内空气处理系统1具有可与基本模块2连接的至少一个第二空气处理单元8。
在改进的实例一的室内空气处理系统1中，将基本模块2的控制装置6配置为直接控制第一空气处理单元4。此外，改进的实施例一所述的室内空气处理系统1中的控制装置6配置为通过第一空气处理单元4间接地控制至少一个第二空气处理单元8。
图4是第一空气处理单元4和至少一个第二空气处理单元8的结构的示意图。在下文中，除非第一空气处理单元4和至少一个第二空气处理单元8之间有明确的区别，第一空气处理单元4和至少一个第二空气处理单元8通常被称为“空气处理单元”。
图5A和图5B是所述空气处理单元的透视图。空气处理单元包括具有矩形底板14的壳体12、在空气处理单元的高度方向上与底板14相对的矩形顶板16、以及在底板14和顶板16之间垂直延伸的四个侧壁18、20、22、24(图3中未示出侧壁22、24)。底板14、顶板16和四个垂直布置的侧壁18、20、22、24由此形成中空空间，其中布置有过滤单元(图3中未示出)。过滤单元是空气处理部件的示例，底板14是集成了控制装置6的底座单元10的示例。
此外，四个侧壁18、20、22、24中的一个形成为透气的，并且在透气性侧壁的内侧设置有轴向风扇26，以从空气处理单元的外部吸入环境空气，从而形成进气口。在此，轴向风扇26是第一空气处理单元4的风扇叶轮或至少一个第二空气处理单元8的风扇叶轮的示例，并且为实施例一所述的室内空气处理系统提供每小时300立方米的空气容量。可选地，第一空气处理单元4的风扇叶轮和至少一个第二空气处理单元8的风扇叶轮也可以设计为径向风扇或其它泵装置。其它三个侧壁18、20、22、24中的至少一个也形成为透气的，以便形成出气口，吸入的空气通过其再次被吹出。
在操作期间，环境空气通过进气口和轴向风扇26从空气处理单元的外部吸入，并且供给空气处理单元内部的过滤单元。如上所述，在经过过滤单元之后，经过过滤的吸入空气再次通过出气口吹到空气处理单元的外部。
在该实施例中，作为空气处理部件的示例的过滤单元包括用于过滤可吸入颗粒物质颗粒的细颗粒过滤器和/或用于净化气味、化学污染物和香烟烟雾的活性炭过滤器。可选地，空气处理部件还可以包括用于加湿环境空气、冷却环境空气、加热环境空气的部件，或者用于过滤、加湿、冷却和加热环境空气的组件的组合。
图6是实施例一所述的室内空气处理系统1的分解图。此外，在该实施例中，第一空气处理单元4和至少一个第二空气处理单元8每个包含至少一个在顶板16的区域中的(电气)耦合元件15和至少一个在底板14的区域中的(电气)耦合元件13(图7中未示出)。在该配置示例中，位于第一空气处理单元4的顶板16的区域中的至少一个耦合元件15配置为接触位于第二空气处理单元8的底板14中的至少一个耦合元件13，并且电气地或通过信号技术将第一空气处理单元4和第二空气处理单元8彼此耦合。
从图6可以看出，耦合元件13和15位于中心位置，并且电气接触部的设计方式使空气处理单元6和8可以根据需要相互定向(以90°的步幅)。
除了通过底板14的区域中的耦合元件13和顶板16的区域中的耦合元件15的电耦合之外，第一空气处理单元4和至少一个第二空气处理单元8以及第一空气处理单元4和底座单元10可以各自通过拟合连接而机械地彼此连接。在第二空气处理单元8的底侧上和第一空气处理单元4的底侧上形成圆周边缘,所述边缘在每种情况下与形成于第一空气处理单元4的上侧和底座单元10的上侧的圆周边缘相接合，因此使空气处理单元4、8和底座单元10相对于彼此对准，并横向围绕，使得空气处理单元4、8和堆叠在彼此顶部上的底座单元10不会相对于彼此发生移位。空气处理单元4、8之间的机械耦合(形状闭合)还允许任意定向。
最上面的空气处理单元8(在其上不再放置任何空气处理单元8)的上侧可以利用顶板或盖16封闭，以便覆盖内部，特别是电耦合元件15。
为了增加处理能力，第二空气处理单元8可以在高度方向上叠置在第一空气处理单元4的上方，由此，第一空气处理单元4和第二空气处理单元8与底座单元10一起形成室内空气处理系统1。
图7A和7B是一个案例的透视图，其中，第二空气处理单元8布置在包括第一空气处理单元4和底座单元10的基本模块2上方，并且一起形成室内空气处理系统1。
此外，第二空气处理单元8的顶板16上的至少一个耦合元件15可以另外与另一第二空气处理单元8的底板14上的至少一个耦合元件13耦合。换言之，为了进一步提高处理能力，可以在第一空气处理单元4的上方，按高度方向依次设置多个第二空气处理单元8。
如前所述，空气处理单元4、8的顶板16上的耦合元件15与底板14上的耦合元件13对称布置。由于耦合元件的对称布置以及空气处理单元的对称设计，单个空气处理单元4、8在布置在彼此的顶部上时可以围绕其纵轴旋转。换言之，当耦合元件13、15对称布置，并且多个空气处理单元堆叠在彼此的顶部上时，各个空气处理单元的进气口或出气口可以彼此旋转，例如90°、180°或270°，从而将过滤后的空气在室内更好且更均匀地分配。
可选地，也可以在空气处理单元的宽度方向所示的相对侧壁上设置连接元件。第一空气处理单元4的侧壁上的至少一个耦合元件连接到第二空气处理单元8的侧壁上的至少一个耦合元件，由此第一空气处理单元4和第二空气处理单元8在宽度方向上彼此机械地耦合。因此，第一空气处理单元4和第二空气处理单元8形成室内空气处理系统1。
此外，第二空气处理单元8的侧壁上的至少一个耦合元件也可以与另一第二空气处理单元8的侧壁上的至少一个耦合元件耦合。换言之，为了进一步提高处理能力，可以在第一空气处理单元4的宽度方向上以耦合状态相邻地布置多个第二空气处理单元8。
当第一空气处理单元4和至少一个第二空气处理单元8以及第二空气处理单元8彼此电耦合时，相耦合的部件可以在没有物理接触的情况下交换信息。
实施例二
图8是实施例二所示的室内空气处理系统1的示意图。实施例二所述的室内空气处理系统1具有基本模块2，基本模块2具有第一空气处理单元4、至少一个第二空气处理单元8和电源单元28。
在实施例二所述的室内空气处理系统1中，基本模块2、第一空气处理单元4和/或至少一个第二空气处理单元8在至少一个外侧表面上具有太阳能电池单元。该太阳能电池单元配置为使得其可以通过耦合元件与基本模块2、第一空气处理单元4和/或至少一个第二空气处理单元8耦合。在耦合状态下，太阳能电池单元向与太阳能电池单元耦合的空气处理单元供电。
可选地，太阳能电池单元也可以配置为向实施例二所述的室内空气处理系统1的所有单元供应电力。换言之，在实施例二所述的室内空气处理系统1中，太阳能电池单元与第一空气处理单元4或至少一个第二空气处理单元8耦合，并通过空气处理单元与太阳能电池单元的耦合，向构成室内空气处理系统1的其他空气处理单元供电。
当至少一个第二空气处理单元8分别布置在基本模块2或第一空气处理单元4上方，并且太阳能电池单元与最上面的第二空气处理单元8耦合时时，最上面的第二空气处理单元8的上侧可以另外配备太阳能电池单元。
这里的太阳能电池单元是电源单元28的一个示例。可选地，诸如电池(Ni-Cd，碱锰)或蓄电池(锂离子)的移动能源也可以作为电源单元28。
使用示例性配置示例描述了本发明，但是不限于此。此外，本发明可以在不脱离本发明核心的情况下，进行变更和修改。

Claims (9)

1.一种室内空气处理系统(1)，具有基本模块(2)，所述基本模块(2)具有第一空气处理单元(4)和用于控制所述第一空气处理单元(4)的控制装置(6)，
至少一个第二空气处理单元(8)，和
耦合元件(13、15)，用于将所述基本模块(2)与所述至少一个第二空气处理单元(8)相耦合，其特征在于
所述控制装置(6)控制所述第一空气处理单元(4)以及所述至少一个第二空气处理单元(8)；
所述第一空气处理单元(4)和所述至少一个第二空气处理单元(8)各自包括垂直于堆叠方向布置的至少一个出气口，所述第一空气处理单元(4)和所述至少一个第二空气处理单元(8)将在其中耦合；以及
所述耦合元件(13、15)对称地设计，以允许在耦合状态下将单个空气处理单元(4；8)的对齐方式改变90°、180°或270，从而使处理后的空气在室内分布得更好且更均匀，
其中，所述控制装置(6)集成在能与所述第一空气处理单元(4)和/或与所述至少一个第二空气处理单元(8)相耦合的单独的控制单元中。
2.根据权利要求1所述的室内空气处理系统(1)，其特征在于，所述控制装置(6)通过所述第一空气处理单元(4)间接地控制所述至少一个第二空气处理单元(8)。
3.根据权利要求1或2所述的室内空气处理系统(1)，其中，所述室内空气处理系统(1)的处理能力通过多个所述第二空气处理单元(8)或通过单独控制所述第一空气处理单元(4)和所述至少一个第二空气处理单元(8)进行调节。
4.根据权利要求1或2所述的室内空气处理系统(1)，其中，所述第一空气处理单元(4)和所述至少一个第二空气处理单元(8)包括至少一个部件用于过滤、冷却和/或加湿环境空气。
5.根据权利要求1或2所述的室内空气处理系统(1)，其特征在于，所述单独的控制单元形成为底座单元(10)。
6.根据权利要求1或2所述的室内空气处理系统(1)，其中，所述第一空气处理单元(4)和所述至少一个第二空气处理单元(8)彼此机械地和/或电气地耦合。
7.根据权利要求1或2所述的室内空气处理系统(1)，还包括电源单元(28)，所述电源单元(28)可以与所述基本模块(2)、所述第一空气处理单元(4)和/或所述至少一个第二空气处理单元(8)耦合，用于为所述室内空气处理系统(1)的单个或所有单元供电。
8.根据权利要求7所述的室内空气处理系统(1)，其中，所述电源单元(28)在至少一个外侧表面上具有一个或多个太阳能电池。
9.根据权利要求1或2所述的室内空气处理系统(1)，其中，所述控制装置(6)可以通过手动输入或通过外部装置经由无线的无线电链路操作。
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