CN111457531A - 一种针对污染浓度动态波动的变工况空调机组及其运行控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，包括空调箱，所述空调箱的两端分别为新风入口和新风出口，所述空调箱沿新风流动方向依次分为初滤段、表冷段、变工况段以及出风段，所述变工况段由低阻力风段和深度净化风段组成，所述深度净化风段设置有主过滤器，在所述变工况段进风口处的前方设置有颗粒物浓度传感器，在所述空调箱对应的初滤段设置有回风口，在所述新风入口处设置有第一风阀，在所述回风口处设置有第二风阀。本发明通过改变空调机组结构和净化工艺流程，在实现空调机组变工况运行的基础上，能够对表冷器可能滋生的生物气溶胶进行有效过滤，并有效减少主过滤器的更换频率及整个系统的阻力，有效降低系统能耗及维护成本。
Description
技术领域
本发明属于空气处理设备技术领域，特别涉及一种针对污染浓度动态波动的变工况空调机组及其运行控制方法。
背景技术
室内空气的气溶胶污染(包括生物气溶胶)，越来越受到关注。传统空调技术与设备对于空气净化的处理均采用定工况运行，无法适应我国城市全年剧烈波动的室外颗粒物浓度，也无法应对疫情突发状况，导致现有空调机组要么过滤系统效率低，不能保证大气污染严重或疫情发生时的净化效果，要么过滤系统阻力大，系统运行能耗高、过滤器更换频繁，造成维护成本高。
针对上述技术问题，在现有技术中，发明专利(公开号CN103267326A)公开了一种提高室内空气洁净度的新风系统及其运行控制方法，其通过设置旁通新风系统，可控制雾霾天气室内环境颗粒物污染，而不增加平时工况空调系统阻力，运行经济且控制简单方便；发明专利(公开号CN103322628A)公开了一种控制雾霾天室内空气污染的空调箱及其运行方法，其通过将新风过滤段分隔为相互独立的上、下新风风道，在平时工况下，新风由下新风风道进入混合段，而在雾霾天气工况下，新风则由上新风风道进入混合段，从而达到对雾霾天气室内环境颗粒物污染的控制，且不增加平时工况空调系统阻力，运行经济且控制简单方便。
但是上述两项专利均将主过滤器置于表冷器前端，这样不能对表冷器滋生的生物气溶胶进行有效过滤，同时被处理的空气均要经过主过滤器，不能有效减少主过滤器的更换频繁和整个系统的阻力，从而导致系统能耗较高。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够降低主过滤器更换频率，并对生物气溶胶进行有效过滤的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组及其运行控制方法。
本发明技术的技术方案是这样实现的：一种针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，包括空调箱，所述空调箱的两端分别为新风入口和新风出口，其特征在于：所述空调箱沿新风流动方向依次分为初滤段、表冷段、变工况段以及出风段，所述变工况段由低阻力风段和深度净化风段组成，所述深度净化风段设置有主过滤器，在所述变工况段进风口处的前方设置有颗粒物浓度传感器，在所述空调箱对应的初滤段设置有回风口，在所述新风入口处设置有第一风阀，在所述回风口处设置有第二风阀，由新风入口及回风口进入空调箱内的混合风根据颗粒物浓度传感器检测的污染程度，全部进入低阻力风段或全部进入深度净化风段或一部分进入低阻力风段，而另一部分进入深度净化风段。
本发明所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，其所述初滤段包括设置在空调箱内的第一初效过滤器和中效过滤器，所述第一初效过滤器和中效过滤器沿新风流动方向依次间隔布置，所述回风口布置在第一初效过滤器与中效过滤器之间的位置，在所述回风口内设置有第二初效过滤器，即由新风入口进入空调箱内的新风经第一初效过滤器过滤后与由回风口引入并经第二初效过滤器过滤的回风混合，混合后的混合风再经中效过滤器过滤。
本发明所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，其所述表冷段包括设置在空调箱内的表冷器，由初滤段过滤处理的混合风送入至表冷段的表冷器进行处理。
本发明所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，其在所述表冷段与变工况段之间设置有加湿段，所述加湿段包括设置在空调箱内的加湿器，所述空调箱内的混合风经过表冷段和加湿段进行热湿处理。
本发明所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，其所述出风段包括设置在空调箱内的第一风机，所述第一风机用于将经变工况段排出的新风由新风出口送出。
本发明所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，其所述低阻力风段包括低阻力通道以及设置在低阻力通道两端开口处的第三风阀和第四风阀。
本发明所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，其所述深度净化风段包括深度净化通道以及设置在深度净化通道内的主过滤器、第五风阀以及第二风机，所述第五风阀设置在深度净化通道的进风口端，所述第二风机设置在深度净化通道的出风口端，并用于将经主过滤器过滤后的新风排出深度净化通道。
本发明所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，其所述变工况段的低阻力风段和深度净化风段均沿空调箱轴向布置并分隔为相互独立的通风通道，所述深度净化通道的断面面积A1大于低阻力通道的断面面积A2。
本发明所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组的运行控制方法，其特征在于：具体控制方法为：
(一)在空调工况时，第一风阀和第二风阀开启，新风经新风入口进入，经第一初效过滤器过滤后与由回风口6引入经第二初效过滤器过滤的回风混合，再经过中效过滤器过滤，由表冷段和加湿段对其进行热湿处理；
在平时工况时，关闭第五风阀，打开第三风阀与第四风阀，经热湿处理后的空气，全部经低阻力风段进入出风段，并经第一风机由新风出口送出；
在中度污染工况时，根据颗粒物浓度传感器探测到的空气颗粒物浓度，调节第三风阀、第四风阀以及第五风阀的开度，并启动第二风机,经热湿处理后的空气，一部分流经低阻力通道，另一部分流经深度净化通道，所述深度净化通道内的空气经主过滤器过滤后，由第二风机送出并与低阻力通道的空气在出风段混合后，经第一风机由新风出口送出；
在重度污染工况时，关闭第三风阀与第四风阀，打开第五风阀，并启动第二风机,经热湿处理后的空气，全部流经深度净化通道，并经主过滤器过滤后，由第二风机送入至出风段，并经第一风机由新风出口送出；
(二)在过渡季节工况时，打开第一风阀，关闭第二风阀，新风首先由新风入口进入机组，依次通过第一初效过滤器和中效过滤器进行净化，再经过表冷段和加湿段对新风进行热湿处理；
在平时工况时，关闭第五风阀，打开第三风阀与第四风阀，经热湿处理后的空气，全部经低阻力风段进入出风段，并经第一风机由新风出口送出；
在中度污染工况时，根据颗粒物浓度传感器探测到的空气颗粒物浓度，调节第三风阀、第四风阀以及第五风阀的开度，并启动第二风机,经热湿处理后的空气，一部分流经低阻力通道，另一部分流经深度净化通道，所述深度净化通道内的空气经主过滤器过滤后，由第二风机送出并与低阻力通道的空气在出风段混合后，经第一风机由新风出口送出；
在重度污染工况时，关闭第三风阀与第四风阀，打开第五风阀，并启动第二风机,经热湿处理后的空气，全部流经深度净化通道，并经主过滤器过滤后，由第二风机送入至出风段，并经第一风机由新风出口送出；
本发明所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组的运行控制方法，其所述深度净化通道的断面面积A1的确定方法是：
A1≥Q/V1
式中，Q为空调机组总风量；V1为主过滤器的面风速；
所述低阻力通道的断面面积A2的确定方法是：
A2≥Q/V2
式中，V2为低阻力通道的风速；
中度污染工况运行时，根据颗粒物浓度传感器探测到的空气颗粒物浓度为C0，通过调节第三风阀、第四风阀以及第五风阀的开度，并调节第二风机的运行频率,使得深度净化通道的空气流量为Q1，低阻力通道的空气流量为Q2,并满足以下公式的要求：
Q＝Q1+Q2
Cn＝[C0×Q1+C0×Q2×(1-ηz)]/(Q1+Q2)≤Cb
式中，Cn为新风出口送入室内的空气颗粒物浓度；ηz为主过滤器的效率；Cb为标准允许的颗粒物浓度。
本发明主要针对污染浓度动态波动的变工况下，通过改变空调机组结构和净化工艺流程，在实现空调机组变工况运行的基础上，能够对表冷器可能滋生的生物气溶胶进行有效过滤，而且在机组运行过程中，并非所有工况下的空气均需要经过主过滤器进行过滤，从而能够根据工况需求，有效减少主过滤器的更换频率以及整个系统的阻力，有效降低了系统能耗及维护成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的运行控制流程图。
图中标记：1为空调箱，2为新风入口，3为新风出口，4为初滤段，5为表冷段，6为变工况段，7为出风段，8为颗粒物浓度传感器，9为回风口,10为加湿段，11为加湿器，21为第一风阀，41为第一初效过滤器，42为中效过滤器，51为表冷器，61为低阻力风段，62为深度净化风段，71为第一风机，91为第二风阀，92为第二初效过滤器，611为低阻力通道，612为第三风阀，613为第四风阀，621为深度净化通道，622为主过滤器，623为第五风阀，624为第二风机，Clow为平时工况与中度污染工况浓度分界值，Chigh为重度污染工况与中度污染工况浓度分界值。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
如图1所示，一种针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，包括空调箱1，所述空调箱1的两端分别为新风入口2和新风出口3，所述空调箱1沿新风流动方向依次分为初滤段4、表冷段5、变工况段6以及出风段7。
在本实施例中，所述初滤段4包括设置在空调箱1内的第一初效过滤器41和中效过滤器42，所述第一初效过滤器41和中效过滤器42沿新风流动方向依次间隔布置，所述回风口9布置在第一初效过滤器41与中效过滤器42之间的位置，在所述回风口9内设置有第二初效过滤器92，即由新风入口2进入空调箱1内的新风经第一初效过滤器41过滤后与由回风口9引入并经第二初效过滤器92过滤的回风混合，混合后的混合风再经中效过滤器42过滤；所述表冷段5包括设置在空调箱1内的表冷器51，由初滤段4过滤处理的混合风送入至表冷段5的表冷器51进行处理；在所述表冷段5与变工况段6之间设置有加湿段10，所述加湿段10包括设置在空调箱1内的加湿器11，所述空调箱1内的混合风经过表冷段5和加湿段10进行热湿处理；所述出风段7包括设置在空调箱1内的第一风机71，所述第一风机71用于将经变工况段6排出的新风由新风出口3送出。
其中，所述变工况段6由低阻力风段61和深度净化风段62组成，所述深度净化风段62设置有主过滤器622，在所述变工况段6进风口处的前方设置有颗粒物浓度传感器8，在所述空调箱1对应的初滤段4设置有回风口9，在所述新风入口2处设置有第一风阀21，在所述回风口9处设置有第二风阀91，由新风入口2及回风口9进入空调箱1内的混合风根据颗粒物浓度传感器8检测的污染程度，全部进入低阻力风段61或全部进入深度净化风段62或一部分进入低阻力风段61，而另一部分进入深度净化风段62。
具体地，所述低阻力风段61包括低阻力通道611以及设置在低阻力通道611两端开口处的第三风阀612和第四风阀613；所述深度净化风段62包括深度净化通道621以及设置在深度净化通道621内的主过滤器622、第五风阀623以及第二风机624，所述第五风阀623设置在深度净化通道621的进风口端，所述第二风机624设置在深度净化通道621的出风口端，并用于将经主过滤器622过滤后的新风排出深度净化通道621。
在本实施例中，所述变工况段6的低阻力风段61和深度净化风段62均沿空调箱1轴向布置并分隔为相互独立的通风通道，所述深度净化通道621的断面面积A1大于低阻力通道611的断面面积A2；在靠近中效过滤器42和主过滤器622的位置安装有紫外线消毒灯，用于对流经的空气和过滤器积尘进行细菌、病毒杀灭，所述第一风机71和第二风机624可以是交流风机，也可以是直流风机。
如图2所示，一种针对污染浓度动态波动的变工况空调机组的运行控制方法，具体为：
(一)在空调工况时，第一风阀21和第二风阀91开启，新风经新风入口2进入，经第一初效过滤器41过滤后与由回风口6引入经第二初效过滤器92过滤的回风混合，再经过中效过滤器42过滤，由表冷段5和加湿段10对其进行热湿处理。
在平时工况，即C0≤Clow时，关闭第五风阀623，打开第三风阀612与第四风阀613，经热湿处理后的空气，全部经低阻力风段61进入出风段7，并经第一风机71由新风出口3送出。
在中度污染工况，即Clow≤C0≤Chigh时，根据颗粒物浓度传感器8探测到的空气颗粒物浓度，调节第三风阀612、第四风阀613以及第五风阀623的开度，并启动第二风机624,经热湿处理后的空气，一部分流经低阻力通道611，另一部分流经深度净化通道621，所述深度净化通道621内的空气经主过滤器622过滤后，由第二风机624送出并与低阻力通道611的空气在出风段7混合后，经第一风机71由新风出口3送出。
在重度污染工况，即C0≥Chigh时，关闭第三风阀612与第四风阀613，打开第五风阀623，并启动第二风机624,经热湿处理后的空气，全部流经深度净化通道621，并经主过滤器622过滤后，由第二风机624送入至出风段7，并经第一风机71由新风出口3送出。
(二)在过渡季节工况时，打开第一风阀21，关闭第二风阀91，新风首先由新风入口2进入机组，依次通过第一初效过滤器41和中效过滤器42进行净化，再经过表冷段5和加湿段10对新风进行热湿处理。
在平时工况，即C0≤Clow时，关闭第五风阀623，打开第三风阀612与第四风阀613，经热湿处理后的空气，全部经低阻力风段61进入出风段7，并经第一风机71由新风出口3送出。
在中度污染工况，即Clow≤C0≤Chigh时，根据颗粒物浓度传感器8探测到的空气颗粒物浓度，调节第三风阀612、第四风阀613以及第五风阀623的开度，并启动第二风机624,经热湿处理后的空气，一部分流经低阻力通道611，另一部分流经深度净化通道621，所述深度净化通道621内的空气经主过滤器622过滤后，由第二风机624送出并与低阻力通道611的空气在出风段7混合后，经第一风机71由新风出口3送出。
在重度污染工况，即C0≥Chigh时，关闭第三风阀612与第四风阀613，打开第五风阀623，并启动第二风机624,经热湿处理后的空气，全部流经深度净化通道621，并经主过滤器622过滤后，由第二风机624送入至出风段7，并经第一风机71由新风出口3送出。
其中，所述深度净化通道621的断面面积A1的确定方法是：
A1≥Q/V1
式中，Q为空调机组总风量；V1为主过滤器的面风速；
所述低阻力通道611的断面面积A2的确定方法是：
A2≥Q/V2
式中，V2为低阻力通道的风速。
中度污染工况运行时，根据颗粒物浓度传感器8探测到的空气颗粒物浓度为C0，通过调节第三风阀612、第四风阀613以及第五风阀623的开度，并调节第二风机624的运行频率,使得深度净化通道621的空气流量为Q1，低阻力通道611的空气流量为Q2,并满足以下公式的要求：
Q＝Q1+Q2
Cn＝[C0×Q1+C0×Q2×(1-ηz)]/(Q1+Q2)≤Cb
式中，Cn为新风出口送入室内的空气颗粒物浓度；ηz为主过滤器的效率；Cb为标准允许的颗粒物浓度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，包括空调箱(1)，所述空调箱(1)的两端分别为新风入口(2)和新风出口(3)，其特征在于：所述空调箱(1)沿新风流动方向依次分为初滤段(4)、表冷段(5)、变工况段(6)以及出风段(7)，所述变工况段(6)由低阻力风段(61)和深度净化风段(62)组成，所述深度净化风段(62)设置有主过滤器(622)，在所述变工况段(6)进风口处的前方设置有颗粒物浓度传感器(8)，在所述空调箱(1)对应的初滤段(4)设置有回风口(9)，在所述新风入口(2)处设置有第一风阀(21)，在所述回风口(9)处设置有第二风阀(91)，由新风入口(2)及回风口(9)进入空调箱(1)内的混合风根据颗粒物浓度传感器(8)检测的污染程度，全部进入低阻力风段(61)或全部进入深度净化风段(62)或一部分进入低阻力风段(61)，而另一部分进入深度净化风段(62)。
2.根据权利要求1所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，其特征在于：所述初滤段(4)包括设置在空调箱(1)内的第一初效过滤器(41)和中效过滤器(42)，所述第一初效过滤器(41)和中效过滤器(42)沿新风流动方向依次间隔布置，所述回风口(9)布置在第一初效过滤器(41)与中效过滤器(42)之间的位置，在所述回风口(9)内设置有第二初效过滤器(92)，即由新风入口(2)进入空调箱(1)内的新风经第一初效过滤器(41)过滤后与由回风口(9)引入并经第二初效过滤器(92)过滤的回风混合，混合后的混合风再经中效过滤器(42)过滤。
3.根据权利要求2所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，其特征在于：所述表冷段(5)包括设置在空调箱(1)内的表冷器(51)，由初滤段(4)过滤处理的混合风送入至表冷段(5)的表冷器(51)进行处理。
4.根据权利要求3所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，其特征在于：在所述表冷段(5)与变工况段(6)之间设置有加湿段(10)，所述加湿段(10)包括设置在空调箱(1)内的加湿器(11)，所述空调箱(1)内的混合风经过表冷段(5)和加湿段(10)进行热湿处理。
5.根据权利要求1所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，其特征在于：所述出风段(7)包括设置在空调箱(1)内的第一风机(71)，所述第一风机(71)用于将经变工况段(6)排出的新风由新风出口(3)送出。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，其特征在于：所述低阻力风段(61)包括低阻力通道(611)以及设置在低阻力通道(611)两端开口处的第三风阀(612)和第四风阀(613)。
7.根据权利要求6所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，其特征在于：所述深度净化风段(62)包括深度净化通道(621)以及设置在深度净化通道(621)内的主过滤器(622)、第五风阀(623)以及第二风机(624)，所述第五风阀(623)设置在深度净化通道(621)的进风口端，所述第二风机(624)设置在深度净化通道(621)的出风口端，并用于将经主过滤器(622)过滤后的新风排出深度净化通道(621)。
8.根据权利要求7所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组，其特征在于：所述变工况段(6)的低阻力风段(61)和深度净化风段(62)均沿空调箱(1)轴向布置并分隔为相互独立的通风通道，所述深度净化通道(621)的断面面积A1大于低阻力通道(611)的断面面积A2。
9.根据权利要求1至8所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组的运行控制方法，其特征在于：具体控制方法为：
(一)在空调工况时，第一风阀(21)和第二风阀(91)开启，新风经新风入口(2)进入，经第一初效过滤器(41)过滤后与由回风口6引入经第二初效过滤器(92)过滤的回风混合，再经过中效过滤器(42)过滤，由表冷段(5)和加湿段(10)对其进行热湿处理；
在平时工况时，关闭第五风阀(623)，打开第三风阀(612)与第四风阀(613)，经热湿处理后的空气，全部经低阻力风段(61)进入出风段(7)，并经第一风机(71)由新风出口(3)送出；
在中度污染工况时，根据颗粒物浓度传感器(8)探测到的空气颗粒物浓度，调节第三风阀(612)、第四风阀(613)以及第五风阀(623)的开度，并启动第二风机(624),经热湿处理后的空气，一部分流经低阻力通道(611)，另一部分流经深度净化通道(621)，所述深度净化通道(621)内的空气经主过滤器(622)过滤后，由第二风机(624)送出并与低阻力通道(611)的空气在出风段(7)混合后，经第一风机(71)由新风出口(3)送出；
在重度污染工况时，关闭第三风阀(612)与第四风阀(613)，打开第五风阀(623)，并启动第二风机(624),经热湿处理后的空气，全部流经深度净化通道(621)，并经主过滤器(622)过滤后，由第二风机(624)送入至出风段(7)，并经第一风机(71)由新风出口(3)送出；
(二)在过渡季节工况时，打开第一风阀(21)，关闭第二风阀(91)，新风首先由新风入口(2)进入机组，依次通过第一初效过滤器(41)和中效过滤器(42)进行净化，再经过表冷段(5)和加湿段(10)对新风进行热湿处理；
在平时工况时，关闭第五风阀(623)，打开第三风阀(612)与第四风阀(613)，经热湿处理后的空气，全部经低阻力风段(61)进入出风段(7)，并经第一风机(71)由新风出口(3)送出；
在中度污染工况时，根据颗粒物浓度传感器(8)探测到的空气颗粒物浓度，调节第三风阀(612)、第四风阀(613)以及第五风阀(623)的开度，并启动第二风机(624),经热湿处理后的空气，一部分流经低阻力通道(611)，另一部分流经深度净化通道(621)，所述深度净化通道(621)内的空气经主过滤器(622)过滤后，由第二风机(624)送出并与低阻力通道(611)的空气在出风段(7)混合后，经第一风机(71)由新风出口(3)送出；
在重度污染工况时，关闭第三风阀(612)与第四风阀(613)，打开第五风阀(623)，并启动第二风机(624),经热湿处理后的空气，全部流经深度净化通道(621)，并经主过滤器(622)过滤后，由第二风机(624)送入至出风段(7)，并经第一风机(71)由新风出口(3)送出；
10.根据权利要求9所述的针对污染浓度动态波动的变工况空调机组的运行控制方法，其特征在于：所述深度净化通道(621)的断面面积A1的确定方法是：
A1≥Q/V1
式中，Q为空调机组总风量；V1为主过滤器的面风速；
所述低阻力通道(611)的断面面积A2的确定方法是：
A2≥Q/V2
式中，V2为低阻力通道的风速；
中度污染工况运行时，根据颗粒物浓度传感器(8)探测到的空气颗粒物浓度为C0，通过调节第三风阀(612)、第四风阀(613)以及第五风阀(623)的开度，并调节第二风机(624)的运行频率,使得深度净化通道(621)的空气流量为Q1，低阻力通道(611)的空气流量为Q2,并满足以下公式的要求：
Q＝Q1+Q2
Cn＝[C0×Q1+C0×Q2×(1-ηz)]/(Q1+Q2)≤Cb
式中，Cn为新风出口送入室内的空气颗粒物浓度；ηz为主过滤器的效率；Cb为标准允许的颗粒物浓度。
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