CN112628969A - 一种模拟外界环境变化的密闭环境舒适性空调系统 - Google Patents

一种模拟外界环境变化的密闭环境舒适性空调系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种模拟外界环境变化的密闭环境舒适性空调系统,属于空调技术领域,包括冷水机组模块、空气处理模块、空气输送和分配模块、以及自动控制模块;所述冷水机组模块与空气处理模块、空气输送和分配模块相连通,受自动控制模块调节与运行,为密闭环境提供一定的冷量;所述空气处理模块用于对空气进行净化,提高空气质量;所述空气输送和分配模块用于对空气进行循环输送;所述自动控制模块用于获取当前温度、湿度和压力,并根据给定阈值将温度、湿度和压力调节到人体热舒适区域最佳参数。本发明能够模拟外界环境变化,与人体生物节律相适应,满足人体热舒适性需求。

Description

一种模拟外界环境变化的密闭环境舒适性空调系统
技术领域
本发明属于空调技术领域,涉及一种模拟外界环境变化的密闭环境舒适性空调系统。
背景技术
潜艇、深水工作船、宇宙飞船、空间工作站、地下工事、特定密封车间等类似的密闭环境,其共同特征是与外界空气隔离、空间狭小、高温、高湿、不见阳光、人员密集。由于缺乏对温湿度、压力、昼夜、四季变化的感知、将导致人的体温调节功能衰退、节律紊乱、睡眠障碍等,进而产生沮丧、孤独、焦虑、甚至抑郁等负向情绪积累,会大幅降低密闭环境中长期生存人员的身心健康进而影响其战斗力。
然而,目前密闭环境中大多采用传统的稳态空调模式来调节温度、湿度、压力等环境参数来保证热舒适性。人体的各项生理活动均表现出一定的昼夜节律变化,机体的生理生化过程一般都有温度、压力依从性,会随着温度、压力等参数的改变而改变(如心率、血压和体温等)。根据相关研究表明:如果长期处于稳态空调环境中,人体的热适应力将会不断减弱,热适应能力的下降将直接导致人体体温调节功能衰退和抗病能力下降。而长期处于动态空调环境中的人则会不断地接受热刺激进而不断地改变与调节,最终具备一定的热波动适应能力进而增强人体抗病能力、提高工作效率。
随着潜艇、战船、航空、航天等建设越来越注重“以人为本”的观念,如何结合密闭空间自身的特点改善舒适性进而提高作业人员的身心健康已经成为亟需解决的问题之一。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种与人体生物节律相适应能够模拟外界环境变化的密闭环境舒适性空调系统,解决以潜艇为代表的密闭空间内长期作业人员由于缺乏对温湿度、压力、昼夜、四季变化的感知进而产生负向情绪与工作效率低下等问题。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种模拟外界环境变化的密闭环境舒适性空调系统,包括冷水机组模块、空气处理模块、空气输送和分配模块、以及自动控制模块;
所述冷水机组模块与空气处理模块、空气输送和分配模块相连通,受自动控制模块调节与运行,为密闭环境提供一定的冷量;
所述空气处理模块用于对空气进行净化,提高空气质量;
所述空气输送和分配模块用于对空气进行循环输送;
所述自动控制模块用于获取当前温度、湿度和压力,并根据给定阈值将温度、湿度和压力调节到人体热舒适区域最佳参数。
进一步,冷水机组模块包括蒸发器、膨胀阀、冷凝器、压缩机、冷冻水、冷却水;所述蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀依次连接成环;
所述蒸发器的低温低压制冷剂液体与冷冻水发生热交换并汽化,汽化产生的低压蒸汽被压缩机成高压蒸汽进入冷凝器,然后与冷却水进行热交换形成高压液体,最后高压液体经膨胀阀节流再次进入蒸发器,完成制冷循环。
进一步,所述空气处理模块包括静电吸附装置、气体过滤装置、CO2吸附装置以及O2再生装置;
所述静电吸附装置用于将密闭环境中的颗粒物、烟尘进行吸附,初步净化室内空气;
所述气体过滤装置用于吸收硫化氢、一氧化碳、烃类污染物气体;
所述CO2吸附装置用于消除密闭环境中的CO2保证必要的生存环境;
所述O2再生装置通过激光分解水蒸气系统来制取氧气。
进一步,所述空气输送和分配模块包括出风管道、回风管道、出风口、回风口以及变频风机;
所述冷水机组模块与出风管道、回风管道连接,所述回风管道用于吸入的室内废气,再通过空气处理模块进行空气净化,提供纯净健康的空气,然后通过出风管道输送到出风口;并通过利用出风口处的负压,使室内与室外出现压差,在压差作用下使室内空气经回风管道流到室外实现回风到空调主机,实现密闭空间系统的循环。
进一步,还包括设置在密闭环境内的温湿度压力传感器、辅助除湿系统、辅助压力控制系统,均与所述自动控制模块连接;
所述自动控制模块基于预先给定的人体热舒适区域最佳参数,即在自然环境中,通过选取不同地区的气象参数,获取与人体节律相适应的温度、湿度、压力的变化热舒适范围,再分别同时对冷水机组模块进行控制调节进而获取预定的符合人体节律的温度波动范围,对辅助除湿系统进行实时控制获取同样符合人体生理的湿度变化范围,以及对辅助压力控制系统改变送风量到达符合变化的人体节律的压力波动范围,进而在密闭环境中模拟出类似自然环境的变化规律。
本发明的有益效果在于:本发明提出的一种与人体生物节律相适应能够模拟外界环境变化的密闭环境舒适性空调系统,可根据已经获取的自然环境热舒适参数通过空调系统的智能调节控制密闭环境参数变化,进而在密闭环境中模拟出具有自然变化规律的热舒适环境,满足人体热舒适性需求,避免了当前常规稳态空调系统采取的恒温恒湿控制模式导致的热舒适不高的问题、解决了密闭空间内长期作业人员由于缺乏对温湿度、压力、昼夜、四季变化的感知进而产生负向情绪与工作效率低下等问题。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作优选的详细描述,其中:
图1为本发明所述系统的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本发明的限制;为了更好地说明本发明的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本发明的限制,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的具体含义。
如图1所示,本发明提出一种与人体生物节律相适应能够模拟外界环境变化的密闭环境舒适性空调系统。包括:冷水机组模块、空气处理模块、空气输送和分配模块、以及自动控制模块。
冷水机组模块包括蒸发器、膨胀阀、冷凝器、压缩机、冷冻水、冷却水等。冷水机组模块工作时,首先蒸发器的低温低压制冷剂液体与冷冻水发生热交换并汽化,其次汽化产生的低压蒸汽被压缩机成高压蒸汽进入冷凝器,然后与冷却水进行热交换形成高压液体,最后高压液体经膨胀阀节流再次进入蒸发器,完成制冷循环。所述冷水机组模块与空气处理模块及空气输送和分配模块相连通,冷水机组受自动控制模块调节与运行,为密闭环境提供一定的冷量。
空气处理模块包括静电吸附装置、气体过滤装置、CO2吸附装置、O2再生装置等。静电吸附装置可将密闭环境中的颗粒物、烟尘、等进行有效吸附,达到初步净化室内空气的目的。气体过滤装置则可吸收硫化氢、一氧化碳、烃类等污染物气体。CO2吸附装置能够及时消除密闭环境作业人员产生的大量CO2保证必要的生存环境,O2再生装置则通过激光分解水蒸气系统来制取大量的氧气满足作业人员的呼吸需求。各装置相互独立运行,进而达到净化空气质量,改善生存环境的目的。
空气输送和分配模块包括出风管道、回风管道、出风口、回风口、以及变频风机等。冷水机组主机与出风管道、回风管道相连接,通过回风管道吸入的室内废气通过空气处理模块进行空气净化,提供纯净健康的空气,通过出风管道输送到室内送风口,获取满意的温度。回风管道与冷水机组主机相连接,通过利用出风口处的负压,使室内与室外出现压差,在压差作用下使室内空气经回风管道流出室内实现回风到空调主机,实现密闭空间系统的循环。
自动控制模块实现对整个系统的智能化控制,具有实时监测、自动运行的功能,自动控制系统收到密闭环境内预先布置的温湿度压力传感器信号时,基于预先给定的人体热舒适区域最佳参数,即在自然环境中,通过选取不同地区的气象参数,获取与人体节律相适应的温度、湿度、压力的变化热舒适范围,再分别同时对冷水机组进行控制调节进而获取预定的符合人体节律的温度波动范围,对独立的辅助除湿系统进行实时控制获取同样符合人体生理的湿度变化范围,以及对辅助压力控制系统改变送风量到达符合变化的人体节律的压力波动范围,进而在密闭环境中模拟出类似自然环境的变化规律。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种模拟外界环境变化的密闭环境舒适性空调系统,其特征在于:包括冷水机组模块、空气处理模块、空气输送和分配模块、以及自动控制模块;
所述冷水机组模块与空气处理模块、空气输送和分配模块相连通,受自动控制模块调节与运行,为密闭环境提供一定的冷量;
所述空气处理模块用于对空气进行净化,提高空气质量;
所述空气输送和分配模块用于对空气进行循环输送;
所述自动控制模块用于获取当前温度、湿度和压力,并根据给定阈值将温度、湿度和压力调节到人体热舒适区域最佳参数。
2.根据权利要求1所述的模拟外界环境变化的密闭环境舒适性空调系统,其特征在于:冷水机组模块包括蒸发器、膨胀阀、冷凝器、压缩机、冷冻水、冷却水;所述蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀依次连接成环;
所述蒸发器的低温低压制冷剂液体与冷冻水发生热交换并汽化,汽化产生的低压蒸汽被压缩机成高压蒸汽进入冷凝器,然后与冷却水进行热交换形成高压液体,最后高压液体经膨胀阀节流再次进入蒸发器,完成制冷循环。
3.根据权利要求1所述的模拟外界环境变化的密闭环境舒适性空调系统,其特征在于:所述空气处理模块包括静电吸附装置、气体过滤装置、CO2吸附装置以及O2再生装置;
所述静电吸附装置用于将密闭环境中的颗粒物、烟尘进行吸附,初步净化室内空气;
所述气体过滤装置用于吸收硫化氢、一氧化碳、烃类污染物气体;
所述CO2吸附装置用于消除密闭环境中的CO2保证必要的生存环境;
所述O2再生装置通过激光分解水蒸气系统来制取氧气。
4.根据权利要求1所述的模拟外界环境变化的密闭环境舒适性空调系统,其特征在于:所述空气输送和分配模块包括出风管道、回风管道、出风口、回风口以及变频风机;
所述冷水机组模块与出风管道、回风管道连接,所述回风管道用于吸入的室内废气,再通过空气处理模块进行空气净化,提供纯净健康的空气,然后通过出风管道输送到出风口;并通过利用出风口处的负压,使室内与室外出现压差,在压差作用下使室内空气经回风管道流到室外实现回风到空调主机,实现密闭空间系统的循环。
5.根据权利要求1所述的模拟外界环境变化的密闭环境舒适性空调系统,其特征在于:还包括设置在密闭环境内的温湿度压力传感器、辅助除湿系统、辅助压力控制系统,均与所述自动控制模块连接;
所述自动控制模块基于预先给定的人体热舒适区域最佳参数,即在自然环境中,通过选取不同地区的气象参数,获取与人体节律相适应的温度、湿度、压力的变化热舒适范围,再分别同时对冷水机组模块进行控制调节进而获取预定的符合人体节律的温度波动范围,对辅助除湿系统进行实时控制获取同样符合人体生理的湿度变化范围,以及对辅助压力控制系统改变送风量到达符合变化的人体节律的压力波动范围,进而在密闭环境中模拟出类似自然环境的变化规律。
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