CN111609492B - 一种光伏驱动的新风窗及其空气净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光伏驱动的新风窗及其空气净化方法，属于空气净化技术领域，解决了现有技术中光伏驱动新风窗式净化系统无法对室内空气净化及遮挡室内人员视线的问题。本发明包括新风净化系统和窗框，新风净化系统设在窗框内，新风净化系统包括光伏组件、新风组件和空气净化组件；新风组件能够将室外新鲜空气送入室内，空气净化组件能够对室内的空气循环净化，光伏组件为新风净化系统提供电源。本发明的新风净化系统设在窗框内，避免了对室内人员视线的遮挡，同时新风模式对室外输送的空气进行净化，空气净化模式对室内的空气进行净化，既能够向室内输送新鲜空气，又能够对室内的空气进行循环净化，提高了室内空气的洁净程度。

Description

一种光伏驱动的新风窗及其空气净化方法
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，尤其涉及一种光伏驱动的新风窗及其空气净化方法。
背景技术
目前建筑室内的新风多是依靠开窗通风，或者利用独立的新风系统。开窗通风时，噪音、空气污染物都会无阻挡进入室内，不利于室内环境健康；安装独立的新风系统时，占用室内空间，且价格较高。
现有的光伏驱动窗式新风净化系统，主要功能是送新风并对新风进行净化，当关闭室外送风时无法做到室内原有空气净化；此外光伏驱动窗式新风净化系统仅仅是独立安装在窗户中间的新风机，在窗户中间安装不便，且影响建筑立面美观；此外，由于采用独立的晶硅光伏组件提供电力，且进风口设置在底部，造成新风机体积较大，且安装在窗户中间，影响室内人的视线。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种光伏驱动的新风窗及其空气净化方法，用以解决现有光伏驱动新风窗式净化系统无法对室内空气净化及遮挡室内人员视线的问题。
一方面，本发明提供了一种光伏驱动的新风窗，包括新风净化系统和窗框，新风净化系统设在窗框内，新风净化系统包括光伏组件、新风组件和空气净化组件；
新风组件能够将室外新鲜空气送入室内，空气净化组件能够对室内的空气循环净化，光伏组件为新风净化系统提供电源。
进一步，所述新风净化系统包括新风模式和空气净化模式，新风模式和空气净化模式不能同时运行。
进一步，所述新风组件在新风模式下对室外输入的空气净化，所述空气净化组件在空气净化模式下对室内空气净化。
进一步，所述新风组件包括新风进风口百叶和新风送风口百叶，新风进风口百叶和新风送风口百叶对称设在所述窗框的室外和室内两侧。
进一步，所述新风组件还包括新风滤网和新风滤芯，新风滤芯设在新风滤网正后方。
进一步，室外空气依次通过所述新风进风口百叶、新风滤网、新风滤芯和新风送风口百叶进入室内。
进一步，所述空气净化组件包括净化回风口百叶和净化送风口百叶，净化回风口百叶和净化送风口百叶设在所述窗框的室内侧的两端。
进一步，室内空气经过净化回风口百叶和净化送风口百叶形成气流循环。
进一步，新风净化系统还包括控制组件，控制组件包括蓄电池模块和电力控制模块，蓄电池模块能够存储所述光伏组件的太阳能，电力控制模块能够对新风净化系统的光伏供电、蓄电池模块供电和市电供电进行切换。
另一方面，本发明提供了一种光驱驱动的新风窗的空气净化方法，使用上述所述的光伏驱动的新风窗实施，步骤包括：
S1：向室内输送新风；
S2：判断是否进行空气净化；
当新风模式下输送到室内的空气总量等于室内容积时，执行步骤S3，否则执行步骤S1；
S3：对室内空气进行净化。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
(1)本发明有新风模式和空气净化模式，新风模式对室外输送到室内的空气进行净化，空气净化模式对室内的空气进行净化，既能够通过新风组件向室内输送新鲜空气，又能够对室内的空气进行循环净化，进一步提高了室内空气的洁净程度。
(2)本发明的新风净化系统设在窗框内，能够与窗户一起安装，安装工艺简单方便，同时避免了新风净化系统在窗框上的外凸，使建筑物立面整齐美观；且新风净化系统隐藏于窗框之内，减小了新风窗的体积，同时避免了对室内视线的遮挡。
(3)本发明的空气净化组件包括净化滤网、净化滤芯和离心风机，净化滤网正对净化回风口百叶设置，离心风机正对净化送风口百叶设置，净化滤芯正对且靠近离心风机设置，使室内空气在离心风机的抽吸作用下，均通过净化滤网和净化滤芯，实现对室内空气的净化。
(4)本发明的光伏组件采用薄膜型光伏组件，光伏组件粘接在窗框上替代部分玻璃，不减小室内采光面积，避免了采用外伸的光伏组件对室内采光面积的影响。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为具体实施例1的新风窗整体结构示意图；
图2为具体实施例1的新风窗部分结构示意图。
附图标记：
1-光伏组件；21-新风进风口百叶；22-新风送风口百叶；23-新风滤网；24-新风滤芯；25-直流风机；26-动力传动装置；31-净化回风口百叶；32-净化送风口百叶；33-净化滤网；34-净化滤芯；35-离心风机；41-蓄电池模块；42-电力控制模块；43-程序控制模块；44-无线接收模块；45-环境监测模块；5-显示组件；
100-室内盖板。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。
实施例1
本发明的一个具体实施例，如图1至图2所示，公开了一种光伏驱动的新风窗，包括新风净化系统和窗框，新风净化系统包括光伏组件1、新风组件、空气净化组件和控制组件，新风组件用于将室外新鲜空气送入室内，空气净化组件用于对室内的空气循环净化，控制组件控制用于新风组件和空气净化组件的运行，光伏组件1用于为系统提供电源。
与现有技术相比，本实施例的新风组件和空气净化组件对应于新风模式和空气净化模式，除了能够将室外新鲜空气送入室内外，还能够对室内的空气进行循环净化，进一步保证室内环境的健康。
考虑到现有的新风净化系统安装在窗户之间且位于窗框的外侧(室外侧)，对室内人员视线有遮挡，同时对建筑立面美观也有不利影响。本实施例对建筑的窗户窗框进行扩容，具体地，对窗户的顶部或侧边窗框进行扩容，安装新风净化系统，并将光伏组件1设在窗框之间。光伏组件1类似玻璃安放在窗框内，具体地，光伏组件1为透光型薄膜光伏组件，通过玻璃胶固定在窗框上。
本实施例中，光伏组件1采用透光型薄膜光伏组件，并固定到窗框上，既起到了类似玻璃的密封作用，又起到了为新风净化系统提供电能的作用，同时将新风净化系统的其他部分安装到扩容的顶部窗框内，避免了对室内人员视线遮挡，使新风净化系统与窗户一体化，减少对建筑立面美观的影响。
新风组件包括新风进风口百叶21和新风送风口百叶22，新风进风口百叶21和新风送风口百叶22对称设在顶部窗框的两侧，具体地，顶部窗框的外侧(外侧指室外侧)开有新风进风口百叶安装槽，新风进风口百叶21设在新风进风口百叶安装槽内，顶部窗框的内侧(内侧指室内侧)为室内盖板100，室内盖板100上开有新风送风口百叶安装槽，新风送风口百叶22设在新风送风口百叶安装槽内。新风进风口百叶21的长度等于光伏组件1的长度。本实施例中，新风送风口百叶22设有两个，两个新风送风口百叶22对称设置。需要说明的是，顶部窗框上设有室内盖板100便于新风净化系统部件的安装及维护，室内盖板100的长度等于顶部窗框的长度。
需要说明的是，新风进风口百叶21和新风送风口百叶22上均设有动力传动装置26，动力传动装置26与电力控制模块电连接，动力传动装置26在程序控制模块43的控制下带动新风进风口百叶21和新风送风口百叶22的开启和闭合。
为了净化通过新风组件进入室内的空气，新风组件还包括新风滤网23和新风滤芯24，为了更好地过滤空气中的杂质，新风滤网23和新风滤芯24贴近新风进风口百叶21设置，新风滤网23和新风滤芯24能够遮盖新风进风百叶安装槽，从新风进风口百叶21进入的空气先经过新风滤网23过滤后，再经过新风滤芯24过滤，然后进入顶部窗框内。新风滤网23和新风滤芯24既能够起到防尘、防雨和防虫的作用，又能够防止大颗粒杂质吸入。
具体地，新风滤网23和新风滤芯24设在顶部窗框的内部，新风滤芯24设在新风滤网23上。新风滤网23、新风滤芯24和新风进风口百叶21三者位置关系从外到内依次为新风进风口百叶21、新风滤网23和新风滤芯24。本实施例中，新风滤网23通过螺钉与顶部窗框连接，新风滤芯24通过卡槽与顶部窗框连接，当新风净化系统运行一定时间后，需要更换或清洗新风滤网23和新风滤芯24，使通过新风组件进入室内的空气始终能够得到净化。
为了将室外的空气送入室内，新风组件还包括直流风机25，直流风机25设在顶部窗框内部、新风滤芯24的后方，为了增大室外空气的输送效率，直流风机25设有多个，具体地，直流风机25的数量为四个，四个直流风机25均布在顶部窗框内。本实施例中，直流风机25通过螺钉连接在顶部窗框上。
考虑到室内空气由于环境因素(如开门时进入的空气、抽油烟机没能及时抽尽的油烟等)会变差，而新风组件仅能够在将室外空气送入室内的过程中净化，室内的空气并不能得到有效净化，因而本实施例的新风净化系统还具有空气净化组件，能够进一步对室内空气进行净化处理。
空气净化组件包括净化回风口百叶31和净化送风口百叶32，净化回风口百叶31和净化送风口百叶32均设在顶部窗框上，即在室内盖板100上开设有净化回风口百叶安装槽和净化送风口百叶安装槽，净化回风口百叶31和净化送风口百叶32对应安装在安装槽内。为了有效净化室内空气，净化回风口百叶31和净化送风口百叶32设在顶部窗框的两端。本实施例中，净化回风口百叶31和净化送风口百叶32通过螺丝固定到室内盖板100上。
为了净化室内空气，空气净化组件还包括净化滤网33、净化滤芯34和离心风机35，净化滤网33、净化滤芯34和离心风机35均设在顶部窗框内，净化滤网33正对净化回风口百叶31设置，离心风机35正对净化送风口百叶32设置，净化滤芯34正对、靠近离心风机35设置。具体地，净化滤网33能够遮盖净化回风口百叶31，使经过净化回风口百叶31的空气均能够通过净化滤网33进行过滤，净化滤芯34的横截面等于顶部窗框的横截面，使通过净化滤网33输送的空气进一步经过净化滤芯34净化，离心风机35径向截面与顶部窗框的最小横截面平行，即离心风机35的垂直设于顶部窗框内，离心风机35设在的净化滤芯34后方，用于抽吸顶部窗框内的空气。本实施例中，净化滤网33、净化回风口百叶31和净化送风口百叶32均通过螺丝固定到室内盖板100上，离心风机35通过螺丝固定到顶部窗框内，净化滤芯34通过卡槽固定到顶部窗框内。
本实施例中，离心风机35为有级调速功能的离心风机，直流供电，侧出风，能够将顶部窗框内经过净化滤网33净化后的空气抽吸到净化滤芯34侧，并进一步净化，然后通过侧向出风，将净化后的空气输送到室内。离心风机35的最高噪音低于60dB，通风量大于30m3/h，功率小于3W，保证在不影响休息的情况下对空气进行净化，通风量能够满足室内空气净化的需要，保证室内空气始终处于洁净状态。
新风净化系统具有新风模式和空气净化模式，新风组件用于通过控制组件控制新风模式运行，对室外输送到室内的空气净化，空气净化组件通过控制组件控制空气净化模式运行，对室内的空气净化。
具体地，控制组件包括蓄电池模块41、电力控制模块42、程序控制模块43，蓄电池模块41、电力控制模块42和程序控制模块43均设在顶部窗框内，蓄电池模块41通过电线与电力控制模块42连接，光伏组件1的接线连接至蓄电池模块41，光伏组件1采集的太阳能存储在蓄电池模块41内。电力控制模块42分别与直流风机25和离心风机35电连接，控制直流风机25和离心风机35的开启与停止。程序控制模块43接收遥控器传送的指令信息，并向电力控制模块42发送指令，进而控制直流风机25、离心风机35和动力传动装置26的开启和关闭，动力传动装置26控制新风送风口百叶22的开启和关闭。
考虑到光照强度的问题，光伏组件1获得的电能不一定够用，电力控制模块42还与市电连接，当白天阳光充足时，光伏组件1通光电力控制模块42向直流风机25、离心风机35和动力传动装置26供电，驱动直流风机25、离心风机35和动力传动装置26工作，多余电量供给蓄电池模块31储存；当夜晚或日照不足时，电力控制模块42切断光伏组件1的供电，由蓄电池模块31向直流风机25、离心风机35和动力传动装置26供电，当蓄电池模块31供电不足时，电力控制模块42切断蓄电池模块31的供电，并将市电交流点转换为直流电，供给直流风机25、离心风机35和动力传动装置26。本实施例中，依据光照强度，电力控制模块42对光伏供电、蓄电池模块42供电和市电供电进行切断，节约了电能的消耗。
为了进一步提高对室内空气的净化效果，控制组件还包括环境监测模块45，用于监测室内空气温度、相对湿度、CO2浓度、PM2.5浓度和室内噪音值等指标，并将监测的数据传输并显示在显示组件5上。
为了增强用户的体验感，新风净化系统还包括无线接收模块44和遥控器，无线接收模块44和遥控器用于人机交互控制使用。用户通过遥控器设置环境控制目标和控制逻辑，通过无线接收模块44传递给程序控制模块43，程序控制模块43对比分析电力控制模块42和环境监测模块45监测到的信息，得到控制新风净化系统的运行工况控制指令，实现对新风净化系统的智能控制，如供电方式的切换、新风模式和空气净化模式的切换。
需要说明的是，顶部窗框内设有安装托盘，安装托盘通过螺丝固定在顶部边框内，安装托盘设置有两个，一个用于安装蓄电池模块41和电力控制模块42，另一个用于安装程序控制模块43、无线接收模块44和环境监测模块45。本实施例中，蓄电池模块41、电力控制模块42、程序控制模块43、无线接收模块44和环境监测模块45均通过螺丝固定到安装托盘上。
为了便于观察新风净化系统的运行模式和运行参数，新风净化系统还包括显示组件5，显示组件5为显示面板，显示组件设在室内盖板100上，具体地，显示组件5设在两个新风送风口百叶22的中间。显示组件5通过卡槽固定在室内盖板100上，用于显示新风净化系统的环境参数，包括空气温度、相对湿度、CO2浓度、PM2.5浓度和室内噪音值，用户能够通过显示组件直观看出室内空气净化的情况，并能够根据显示结果调整新风净化系统的运行模式。
本实施例中，开启新风模式时，由遥控器发起新风信号，经无线接收模块44发送至程序控制模块43，通过电力控制模块42启动直流风机25，并控制动力传动装置26打开新风送风口百叶21，室外空气经新风进风口百叶21、新风滤网23、新风滤芯24、新风送风百叶22进入室内；开启空气净化模式时，由遥控器发起净化信号，经无线接收模块44发送至程序控制模块43，通过电力控制模块42启动离心风机35，并控制动力传动装置26关闭新风送风口百叶22，室内空气依次经过净化回风口百叶31、净化滤网33、净化滤芯34、净化送风口百叶32实现室内空气循环净化。
为了加快室内外空气的流动，新风窗还包括排气组件，排气组件能够将室内的空气排放到室外，具体地，侧边窗框开槽安放排气组件，排气组件与电力控制模块42电连接，程序控制模块43控制电力控制模块42启动或关闭排气组件。
值得注意的是，排气组件包括排风扇、排风滤网和排风滤芯，排风扇设在侧边窗框的开槽上，靠近室外设置，排风滤网和排风滤芯依次设在排风扇的正后方，即排风组件从室外到室内依次为排风扇、排风滤网和排风滤芯。需要说明的是，排风滤网和排风滤芯能够遮盖侧边窗框的开槽，避免排气组件不运行时由室外进入室内的空气带入尘土和其他杂质。
实施例2
本发明的一个具体实施例，公开了一种光伏驱动的新风窗的空气净化方法，采用实施例1的光伏驱动的新风窗实施，步骤包括：
S1：向室内输送新风；
开启新风模式，由遥控器发起新风信号，经无线接收模块44发送至程序控制模块43，通过电力控制模块42启动直流风机25，并控制动力传动装置26打开新风送风口百叶21，室外空气经新风进风口百叶21、新风滤网23、新风滤芯24、新风送风百叶22进入室内。
S2：判断是否进行空气净化；
当新风模式下输送到室内的空气总量等于室内容积时，执行步骤S3，否则执行步骤S1。
需要说明的是，新风模式下输送到室内的空气总量能够通过直流风机25的设置个数乘以单个直流风机25单位时间内的通风量再乘上直流风机25的运行时间获得，程序控制模块43比对新风模式下输送到室内的空气总量和室内容积进行判断是否进行空气净化。此外，当环境监测模块45监测到空气中CO2比例达到5％时，或PM2.5大于55μg/m3时，执行步骤S3。
S3：对室内空气进行净化；
开启空气净化模式，由遥控器发起净化信号，经无线接收模块44发送至程序控制模块43，通过电力控制模块42启动离心风机35，并控制动力传动装置26关闭新风送风口百叶22，室内空气依次经过净化回风口百叶31、净化滤网33、净化滤芯34、净化送风口百叶32实现室内空气循环净化。
需要说明的是，当开启空气净化模式时，新风模式关闭。
S4：向室外排气；
可人为进行设定排气时间，示例性地，每4小时进行一次排气。此时程序控制模块43向电力控制模块42发送控制信号，电力控制模块42启动排气组件，将室内的空气排放至室外。
值得注意的是，为保证室内具有足够的新鲜空气，在步骤S4执行时，同时需要执行步骤S1。排风组件的空气排放量设为Q1，新风模式下的空气输入量为Q2，室内空气总量Q满足：Q＝Q2-Q1，示例性地，Q1＝0.5Q2。需要说明的是，Q1与单个排风扇单位时间排风量、排风组件个数及运行时间有关，Q2与单个直流风机的单位时间通风量、直流风机个数及运行时间有关。
本发明的新风净化系统与窗户一体化设计，安装简单，不影响室内视线，不影响建筑立面美观；有新风模式和空气净化模式，除了能将室外新鲜空气送入室内，还能对室内的空气进行循环净化；利用光伏发电提供电力，光伏电池采用薄膜型光伏组件替代部分玻璃，对采光影响小。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种光伏驱动的新风窗的空气净化方法，其特征在于，步骤包括：
S1：向室内输送新风；开启新风模式，启动直流风机，打开新风送风口百叶，室外空气经新风进风口百叶、新风滤网、新风滤芯、新风送风百叶进入室内；
S2：判断是否进行空气净化；
当新风模式下输送到室内的空气总量等于室内容积时，执行步骤S3，否则执行步骤S1；
S3：对室内空气进行净化；开启空气净化模式，启动离心风机，关闭新风送风口百叶，室内空气依次经过净化回风口百叶、净化滤网、净化滤芯34、净化送风口百叶实现室内空气循环净化；
S4：向室外排气；启动排气组件，将室内的空气排放至室外；在步骤S4执行时，同时需要执行步骤S1；
所述光伏驱动的新风窗包括新风净化系统和窗框，新风净化系统设在窗框内，新风净化系统包括光伏组件(1)、新风组件和空气净化组件；
新风组件能够将室外新鲜空气送入室内，空气净化组件能够对室内的空气循环净化，光伏组件(1)为新风净化系统提供电源；
所述新风组件包括新风进风口百叶(21)和新风送风口百叶(22)，新风进风口百叶(21)和新风送风口百叶(22)对称设在所述窗框的室外和室内两侧；顶部窗框的外侧开有新风进风口百叶安装槽，新风进风口百叶(21)设在新风进风口百叶安装槽内；
所述新风组件还包括新风滤网(23)和新风滤芯(24)，新风滤芯(24)设在新风滤网(23)正后方；新风滤网(23)和新风滤芯(24)能够遮盖新风进风百叶安装槽；新风组件还包括直流风机(25)，直流风机(25)设于顶部窗框内且位于新风滤芯(24)后；
室外空气依次通过所述新风进风口百叶(21)、新风滤网(23)、新风滤芯(24)、直流风机(25)和新风送风口百叶(22)进入室内；
所述空气净化组件包括净化回风口百叶(31)和净化送风口百叶(32)，净化回风口百叶(31)和净化送风口百叶(32)设在所述窗框的室内侧的两端；
空气净化组件还包括设于顶部窗框内的净化滤网(33)、净化滤芯(34)和离心风机(35)，净化滤网(33)正对净化回风口百叶(31)设置，离心风机(35)正对净化送风净化送风口百叶(32)设置，净化滤芯(34)正对且靠近离心风机(35)设置；
室内空气依次经过净化回风口百叶(31)、净化滤网(33)、净化滤芯(34)、离心风机(35)和净化送风口百叶(32)形成气流循环；
所述新风净化系统包括新风模式和空气净化模式，新风模式和空气净化模式不能同时运行；
所述新风组件在新风模式下对室外输入的空气净化，所述空气净化组件在空气净化模式下对室内空气净化；
新风净化系统还包括控制组件，控制组件包括蓄电池模块(41)和电力控制模块(42)，蓄电池模块(41)能够存储所述光伏组件(1)的太阳能，电力控制模块(42)能够对新风净化系统的光伏供电、蓄电池模块(41)供电和市电供电进行切换；
新风窗还包括排气组件，排气组件包括排风扇、排风滤网和排风滤芯，排风扇设在侧边窗框的开槽上，靠近室外设置，排风滤网和排风滤芯依次设在排风扇的正后方。
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