CN113757753A - 一种智能室内空气体系质量管理系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能室内空气体系质量管理系统及控制方法。系统包括至少两个智能前端风机，所述智能前端风机通过窗式安装方式固定安装在房间的窗户上，该智能前端风机采用编程自组网和物联网管理方式，所述智能前端风机具有双向通风功能；传感器单元，其设于室内，用于检测室内有害气体和室内负压状态；以及控制单元，用于根据传感器接口的数据控制智能前端风机的风量和风向。本发明通过对整个房间通风特性的测算，系统通过对智能前端主机编程，实现任一时刻对房间保持正压通风状态，保障了对房间密封不良的环境也能实现良好的空气质量控制。
Description
技术领域
本发明涉及新风通风领域，更具体地说，特别涉及一种智能室内空气体系质量管理系统及控制方法。
背景技术
传统的新风系统一般按照房屋空间容积进行设计安装，而且传统新风系统在设计安装之初就规划好室内进排风口位置，气流组织形式固定，基本处于集中安装管道进排风类型，风量处于固定进排模式，无论从节能降耗和应对房间人员变量变化都不会有较好效果。
传统新风系统运行时按照既定的换气量和换气次数进行工作，但是室内空间气体环境实际是一个变化的、受整体通风事件影响较大的变量，诸如室内吸烟状态，卫生间及厨房排风状态，门窗漏风率，人员活动范围变化等都会造成影响，在其他通风事件发生时就会造成室内空气质量劣化，达不到原有空气质量设计标准。
近些年兴起的家用新风系统，特别是带有过滤组件的系统，当运行一段时间后，由于滤芯逐渐脏污，进风量逐渐减小，进风量小于排风，实际上已处于负压运行，对于空气质量控制效果已达不到设计标准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能室内空气体系质量管理系统及控制方法，以克服现有技术所存在的缺陷。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种智能室内空气体系质量管理系统，该系统包括，
至少两个智能前端风机，所述智能前端风机通过窗式安装方式固定安装在房间的窗户上，该智能前端风机采用编程自组网和物联网管理方式，所述智能前端风机具有双向通风功能；
传感器单元，其设于室内，用于检测室内有害气体和室内负压状态；
以及，控制单元，用于根据传感器接口的数据控制智能前端风机的风量和风向。
进一步地，所述智能前端风机包括室外部分和室内部分，所述室外部分包括进风路和排风路，所述进风路上设有进风口和进风风机，所述排风路上设有排风口和排风风机，所述进风路通过第一电子阀与室内部分连通，所述排风路通过第二电子阀与室内部分连通，所述第一电子阀和第二电子阀均与智能控制器连接，所述室内部分上设有室内风口，所述室内部分内设有热交换室。
进一步地，所述热交换室内设有热交换体。
进一步地，所述控制单元包括PC端控制软件、中央控制器或移动终端软件。
进一步地，所述传感器单元包括用于检测有害气体含量的气体敏感型传感器接口，及用于检测其他通风设备工作状态的负压运转型传感器接口。
本发明还提供一种根据上述的智能室内空气体系质量管理系统的控制方法，该方法包括以下步骤：
S1、控制单元控制智能前端风机处理标准工作模式，所述智能前端风机按照当前模式匹配风量及流向；
S2、控制单元接受传感器接口所检测的信号，并判断是哪种外部通风事件发生；
S3、根据不同的通风事件控制智能前端风机的工作模式。
进一步地，步骤S2中的外部通风事件包括室内环境安装的动力机械通风排风设备运转状态的改变。
进一步地，所述步骤S3具体包括：
若外部通风事件产生且检测到室内负压状态则控制智能前端风机按照设定的风向和风量运行直至室内处于正压通风状态；
若检测到室内局部产生有害气体则控制控制智能前端风机按照设定的风向和风量运行直至无有害气体；
若检测到室内的有害气体超出标准值则制控制智能前端风机按照设定的风向和风量运行，排出局部有害气体，利用空气流向控制杜绝有害气体流入其他房间，直至室内空气质量正常。
进一步地，所述设定的风向和风量根据不同的室内户型进行编程设定。
进一步地，在多个智能前端风机联网工作时，若其中一个房间发生污染室内空气，智能室内空气体系质量管理系统能够迅速调整前端智能风机工作于对应气流控制模式，由就近的智能前端风机强制排出烟雾同时在本地形成较高负压，套内其他房间按照系统设定数据引入较大量洁净空气、转入高正压运行。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过对整个房间通风特性的测算，系统通过对智能前端主机编程，实现任一时刻对房间保持正压通风状态，保障了对房间密封不良的环境也能实现良好的空气质量控制。本发明还可以对于房间其他通风事件的发生产生响应，如吸烟、烹调、卫生间排风等，系统通过传感器单元使系统工作在不同的应对模式，确保实现较高正压及通风流向控制，便于稳定控制室内空气质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明智能室内空气体系质量管理系统及方法的工作结构示意图。
图2是本发明中的智能前端风机原理示意图。
图3是本发明中的系统工作原理流程算法示意图。
图4是本发明的套内房间实体应用示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图1所示，本发明提供一种智能室内空气体系质量管理系统，包括至少两个智能前端风机，所述智能前端风机通过窗式安装方式固定安装在房间的窗户上，该智能前端风机采用编程自组网和物联网管理方式，所述智能前端风机具有双向通风功能；传感器单元，其设于室内，用于检测室内有害气体和室内负压状态，以及，控制单元，用于根据传感器接口的数据控制智能前端风机的风量和风向。
参阅图2所示，所述的智能前端风机包括室外部分和室内部分，室外部分包括进风路和排风路，其中，进风路上设有进风口和进风风机，排风路上设有排风口和排风风机，进风路通过第一电子阀与室内部分连通，排风路通过第二电子阀与室内部分连通，第一电子阀和第二电子阀均与智能控制器连接，可以实现电子阀的智能控制，室内部分上设有室内风口，室内部分内设有热交换室。
所述热交换室内设有热交换体，可以实现热交换，达到对排气热量及冷量的回收，通过使用内部智能控制器及电子阀，结合排风、进风通路的不同流向设计、双气路运行功能实现，有效解决了滤芯内部污染的问题。
智能前端风机可以按照系统指令实现在同一时间不同模式的进、排风方向、风量组合，不但很好解决新风功能，结合传感器单元可以完美解决房间其他通风事件发生时的需求，真正让室内空气质量在全部生活场景都可以优质。
本实施例中的智能前端风机采用窗式安装，即室外部分位于室外，室内部分位于室内，解决了需要在墙体开大孔的问题，既实现了便利安装，又不会对建筑安全构成损害。并且智能前端风机完全不使用管道，既方便了后装（已装潢完成的房屋安装），又由于实现了短风道设计，风量衰减远小于传统风机，单机最大风量可以达到300立方米/小时，一台就相当于传统新风对应160平米房间选用的新风主机风量，一般每房间安装一台智能前端风机，可以实现极速换气功能。
本实施例中，所述的控制单元包括PC端控制软件、中央控制器或移动终端软件；其中，PC端控制软件通过安装在计算机的专用软件实现网络控制室内的传感器单元的数据感知、判断、智能前端风机控制运行；移动终端软件（手机端）具备接近于计算机端的使用功能，更方便用户远程使用；中央控制器为嵌入式控制部件产品，用于现场直接简单控制和配置，方便各年龄人群使用。
作为优选，中央控制器采用物联网专用协议，只需单个控制器就可以管理多达128台智能前端风机，通过编程实现各个普通模式及应对房间其他通风事件发生时的特定模式，智能前端风机按照中央控制器下发的指令进行风向及流量的调整，实现空气质量的管理。
本实施例中，所述的传感器单元为前端嵌入式设备，包含硬件电路本体（直接可以外购）及芯片内置的程序（根据需要进行设定）。由于系统具有不同类型的传感器接口，可以实时感知室内环境空气质量及更重要的通风事件发生所引发的室内气流变化，为系统提供控制输入数据。
作为优选，所述的传感器单元包括用于检测有害气体含量的气体敏感型传感器接口，及用于检测其他通风设备工作状态的负压运转型传感器接口。
参阅图3所示，本发明还提供一种根据上述的智能室内空气体系质量管理系统的控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤S1、控制单元控制智能前端风机处理标准工作模式，所述智能前端风机按照当前模式匹配风量及流向；
步骤S2、控制单元接受传感器接口所检测的信号，并判断是哪种外部通风事件发生；
步骤S3、根据不同的通风事件控制智能前端风机的工作模式。
其中，步骤S2中的外部通风事件包括室内环境安装的动力机械通风排风设备运转状态的改变。
其中，所述的步骤S3具体包括：
若外部通风事件产生且检测到室内负压状态则控制智能前端风机按照设定的风向和风量运行直至室内处于正压通风状态；
若检测到室内某房间局部产生有害气体则控制智能前端风机按照设定的风向和风量运行，排出局部有害气体，利用空气流向控制杜绝有害气体流入其他房间，直至无有害气体；
若检测到室内的有害气体超出标准值则制控制智能前端风机按照设定的风向和风量运行直至室内空气质量正常。
本实施例中所述的设定的风向和风量根据不同的室内户型进行编程设定。
本发明主要实现了以智能前端、传感器接口为基础硬件，以智能室内空气体系质量管理系统算法为核心的空气质量管理系统。
智能室内空气体系质量管理系统，能够对整个室内空气体系内部产生的通风事件实现检测，对体系内通风设备运转和正负压区的形成，系统具备全面感知能力。
通过系统算法和前端传感器接口的结合，系统实现了能够根据传感器接口的数据变化，调动前端智能风机实现室内空气体系空气流向管理，实现系统控制下人为的正压区和负压区，气流由正压区向负压区流动。
智能室内空气体系质量管理系统可以针对所应用的不同套内房间体系，使用优化算法规划高效的通风气流组织形式，并形成不限于标准、睡眠、烹调、吸烟、排烟等现场应用模式。
下面结合图4对本发明作进一步介绍。
前端智能风机8-12安装在需要通风换气的室内房间，按照窗式安装方式装置在房间合适的小窗户上，实现与室外空气的直接交换，智能前端风机8-12不但具备有过滤净化的功能，可以获得洁净空气，同时具备热交换功能，能够回收进排气中的冷热量，而且具备无线数据通信能力，能够通过编程组网，与系统内的若干智能前端风机及系统控制单元通信。传感器接口布置安装在需要的室内房间，能够实现两种作用即：监测房间内的某种目标气体含量，通过接口传输到系统控制单元，由单元发出命令控制智能前端风机进行不同的工况运转，即气体敏感型传感器接口15-19；监测若干房间内的其他通风设备工作状况，通风事件的发生及空气流量、流向，通过接口传输到控制单元，由单元发出命令控制智能前端风机按照对应编程模式运转，即负压或运转型传感器接口20、21。
每一个前端智能风机具备双向通风的能力，即进排风功能，同时每个前端智能风机可以受控于控制单元的各操作输入环节如通过计算机或智能手机及中央控制器，实现本地和远程控制，而且对前端智能风机可以实现风向和风量的控制。
平时工作时，前端智能风机按照房间参数或室内人员数量设定的工作模式进行通风换气，完成过滤PM2.5和排出甲醛等有害气体，保障空气质量处于优良，在此状态下，系统还可以对应输出几种不同风量的模式由用户通过控制单元进行选择，如：人少状态下的夜间睡眠模式，人多状态下的标准换气模式，以及快速换气的超强模式，对应不同模式使整体系统实现节能降耗，在图4中共5个起居房间条件下可以达到小于35W的功率消耗。系统也可以按照传感器接口监测的有害气体含量进行控制前端智能风机运转状态转换，实现智能模式运行。
当系统的通风事件（指室内环境安装的动力机械通风排风设备运转状态的改变，运转启停即为通风事件产生，如厨房油烟机开启关闭，卫生间排风开启关闭，房间专用通风设备开启关闭，不与整个房间外部室外环境进行气体质量交换的不按照通风事件考虑）被相应传感器接口监测到时，智能室内空气体系质量管理系统会按照系统编程设定的方向和风量控制前端智能风机，实现对通风事件的响应，仍然保障室内空气质量优良。如装置了本系统的房屋套内厨房油烟机工作时，由于油烟机基本处于大风量工作，室内必然形成负压而造成房间内空气质量劣化，本实施例通过自动调整前端智能风机进风量满足油烟机工作需求，仍然保障室内空气质量优良；另外，例如传感器接口监测到客厅吸烟产生烟雾污染室内空气，智能室内空气体系质量管理系统能够迅速调整前端智能风机工作于对应气流控制模式，由就近的智能前端风机强制排出烟雾、同时在本地形成较高负压，套内其他房间转入高正压运行，防止污染其他房间。
通过本实施例的安装可以实现房间气流流向的管制，可以对任意两个房间之间形成有效通风。本模式对南北不通透的房间，可以起到非常良好的通风作用，实现优良的空气质量，由于同时可以控制系统内的其他智能前端风机处于静默状态，同时起到节能降耗的作用。
本实施例实现了对一个套内多个房间的空气体系质量整体管理，通过对整个套内空气环境参数（空气容积、自然流向）、现有动力通风设备安装分布的全面采集，采用在必要起居或办公房间安装实现双向动力通风的智能前端风机，在不同位置套内房间安装所需类型的传感器接口，通过智能室内空气体系质量管理系统控制单元的根据套内全部房间空气体系所预设的内部程序进行通风控制；也可以根据传感器接口采集的实时数据和对其他通风事件发生状态的判断，由智能室内空气体系质量管理系统的控制单元做出响应，对系统内的智能前端风机做出控制，按照智能室内空气体系质量管理系统内置算法实现通过动力通风设备强制改变套内房间的气流方向，管控气流组织形式来保障室内空气体系的区域和整体质量优良。
图4中1-5均为套内房间，8-12均为智能前端风机，13为中央控制器，14为互联网接入，15-19为气体敏感型传感器接口，20-21为负压或运转型传感器接口，22为厨房油烟机，23为卫生间排风机，24为控制计算机，25为控制手机。
本实施例中，在平常普通标准及睡眠模式下运转时，智能室内空气体系质量管理系统会根据套内房间的空气环境参数（空气容积、自然流向），参照国家通风标准进行运行参数设定，并控制前端智能风机的运转；优选的，图4中1-5均为套内房间，图4中的8-12为前端智能风机，按照设定的编程参数，即进排方向、进排时机、进排时长、风量大小，同时系统会编程优选适应现场的风路组合，如对8、9号机组合实现房间1和2的强制对流，10、11、12号机组合实现3、4、5号房间的强制对流通风。在此过程中，智能室内空气体系质量管理系统会按照房间参数设定总进入风量a及总排风量b，符合a大于b较高水平，高出风量实现整个套内较高正压，不但对密封相对较差的门窗实现防止外部污染空气的流入，而且使6号房间（厨房）、7号房间（卫生间）可能的废气溢出返味得到解决。标准及睡眠模式的模式工况是按照通风标准对应不同的风量参数。本实施例的高正压工作模式正是相对于传统双向流热交换新风机等送等排风量、管道布置不合理所引起的部分房间空气质量好部分不好的问题的整体解决方案。
当系统处于传感器接口数据报警的工作状态下时，如对应于排烟、烹调等模式，传感器接口监测到相应通风事件的产生，对于智能室内空气体系质量管理系统会按照采集数据控制智能前端风机，强制规划室内气流方向，例如当房间3有人吸烟时，传感器接口17发出控制信号，系统会由10号风机产生本房间负压，其他指定关联房间形成更高正压，智能室内空气体系质量管理系统会匹配正负压区的通风流量，管控通风流向使烟雾排出而不影响套内其他房间，尤其是对于婴儿房和老年人房间，减低对他们健康的影响。而且智能室内空气体系质量管理系统会匹配好不同房间风量，减少必要房间热损失，使环境更舒适。对于烹调模式，房间6油烟机工作时产生较高负压，系统不但会自动平衡厨房油烟机形成的负压，而且自动匹配各房间的正压风量，完全解决了装有传统新风的房屋在烹调时由于油烟机工作引发的套内空气污染、卫生间返味和油烟味串入其他房间，工作过程与吸烟模式类似，此处不再详细赘述。
本实施例通过对前端智能风机的编程组合应用，当整个系统处于定流向编程组合运行时，可以实现超强换气模式，在智能室内空气体系质量管理系统匹配好的正压大风量状态下，强制室内对流，例如8、9、10号风机流向11、12号风机，快速更换全部体系内空气。
本发明智能室内空气体系质量管理系统通过传感器技术、软件技术、电子控制技术的结合，能够根据编程参数和传感器接口状态改变工作模式，使系统工作在最优的效率下，实现节能降耗绿色环保。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智能室内空气体系质量管理系统，其特征在于：该系统包括，
至少两个智能前端风机，所述智能前端风机通过窗式安装方式固定安装在房间的窗户上，该智能前端风机采用编程自组网和物联网管理方式，所述智能前端风机具有双向通风功能；
传感器单元，其设于室内，用于检测室内有害气体和室内负压状态或其他通风设备运转；
以及，控制单元，用于根据传感器接口的数据控制智能前端风机的风量和风向。
2.根据权利要求1所述的智能室内空气体系质量管理系统，其特征在于：所述智能前端风机包括室外部分和室内部分，所述室外部分包括进风路和排风路，所述进风路上设有进风口和进风风机，所述排风路上设有排风口和排风风机，所述进风路通过第一电子阀与室内部分连通，所述排风路通过第二电子阀与室内部分连通，所述第一电子阀和第二电子阀均与智能控制器连接，所述室内部分上设有室内风口，所述室内部分内设有热交换室。
3.根据权利要求2所述的智能室内空气体系质量管理系统，其特征在于：所述热交换室内设有热交换体。
4.根据权利要求2所述的智能室内空气体系质量管理系统，其特征在于：所述控制单元包括PC端控制软件、中央控制器或移动终端软件。
5.根据权利要求2所述的智能室内空气体系质量管理系统，其特征在于：所述传感器单元包括用于检测有害气体含量的气体敏感型传感器接口，及用于检测其他通风设备工作状态的负压运转型传感器接口。
6.一种根据权利要求1-5任意一项所述的智能室内空气体系质量管理系统的控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1、控制单元控制智能前端风机处理标准工作模式，所述智能前端风机按照当前模式匹配风量及流向；
S2、控制单元接受传感器接口所检测的信号，并判断是哪种外部通风事件发生；
S3、根据不同的通风事件控制智能前端风机的工作模式。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：步骤S2中的外部通风事件包括室内环境安装的动力机械通风排风设备运转状态的改变。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括：
若外部通风事件产生且检测到室内负压状态则控制智能前端风机按照设定的风向和风量运行直至室内处于正压通风状态；
若检测到室内某房间局部产生有害气体则控制智能前端风机按照设定的风向和风量运行，排出局部有害气体，利用空气流向控制杜绝有害气体流入其他房间，直至无有害气体；
若检测到室内的有害气体超出标准值则制控制智能前端风机按照设定的风向和风量运行直至室内空气质量正常。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：所述设定的风向和风量根据不同的室内户型进行编程设定。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：在多个智能前端风机联网工作时，若其中一个房间发生污染室内空气，智能室内空气体系质量管理系统能够迅速调整前端智能风机工作于对应气流控制模式，由就近的智能前端风机强制排出烟雾同时在本地形成较高负压，套内其他房间按照系统设定数据引入较大量洁净空气、转入高正压运行。
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