CN114356002B - 一种智能建筑环保控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于智能建筑环保控制系统，包括气体浓度分析模块，气体浓度监测模块，气体流动控制模块、远程控制模块以及气体循环处理系统，气体浓度监测模块通过控制气体循环处理系统内的气体浓度检测室内的浓度传感器，采集气体中的不同有害气体实时浓度信号，将信号反馈到气体浓度分析模块，气体浓度分析模块自动运行数据的逻辑判断，当满足控制条件时，指令传输到气体流动控制模块，发出控制指令，调节气体循环控制模块吸收不同种类的有害气体，远程控制模块通过无线数据传输实行远程控制气体流动控制模块，上述各个模块的数据耦合反馈，完成智能建筑的环保控制。

Description

一种智能建筑环保控制系统

技术领域

本发明涉及一种智能建筑环保控制系统及控制方法。

背景技术

在目前大多数的既有建筑中，大部分属于高耗能建筑。而在高耗能建筑中，绝大部分是因为门窗和幕墙能源消耗就占了一大半。正如业内人士分析，建筑节能的关键是门窗节能。 现有建筑设计中，并没有把节能环保和舒适宜居很好地结合达到建筑中。同时随着社会的发展，环境的可持续性发展已成为全球最热门的话题,建筑能耗在能源消耗中占据相当大的比重，降低建筑能耗，使建筑如何与环境和谐相互是人们一直都在都在探讨和寻求的目标。节能环保的多功能智能建筑正是以其自然与人工的和谐统一，力求为人们创造一个舒适、健康的生活环境。

基于环保的要求，一方面，目前大型办公或居住场所中，由于人口密集，长时间积累，容易造成室内的氧气浓度降低，不利于人的健康工作。另外一方面，又由于现代建筑中，装修材料的化学加工，使其在室内逐渐释放出有毒有害气体，影响人的健康生活。室内环境细菌超标，也影响建筑内的人员健康。

现有技术如CN104360627A公开了一种智能建筑集成管理系统及其控制方法，包括：一体式控制器和远程控制模块，所述远程控制模块包括中央控制器、中央显示屏和云服务器，所述一体式控制器包括控制器壳体、PLC模块、独立显示屏、监控模块、物业管理模块、办公管理模块和射频天线。通过上述方式，本发明一种智能建筑集成管理系统及其控制方法，将多种不同的功能设备集成在一起，既可以方便用户的使用，而且也方便管理者进行全面监控和管理，提高了管理服务的速度和效率。但是，该发明的建筑并没有节能环保的功能。 又如CN104236030A一种用于智能建筑的风机盘管控制系统，其包括并联连接的多个风机盘管，每个风机盘管设有多个档位，每个风机盘管包括输入端和与多个档位相应设置的多个输出端，输入端与火线连接，同一挡位的多个输出端相互连接：与多个档位相应设置的多个第一开关，每个挡位的多个输出端通过每个多个第一开关与零线连接；与多个档位相应设置的多个中间继电器，多个中间继电器设置分别在火线和多个输出端之间，每个中间继电器的触点开关连接在输出端和中间继电器之间；在第一开关闭合时，相应的中间继电器启动，并控制对应的触点开关闭合。本发明能够避免风机盘管烧毁。CN103382786A公开了一种环保节能多功能智能建筑及其控制系统，主要解决现有建筑结构及内部设施不能高效节能环保，不能根据需求调节室内环境以及不具有自清洁功能的技术问题。本发明通过采用包括建筑框架主体、太阳能利用模块、室内气氛调节模块、室内有害气体模块以及室内环境自清洁模块，所述的太阳能利用模块嵌入玻璃幕墙或者建筑外墙的窗户中，转化的太阳能能量用于室内环境调节以及驱动用于照明保暖设备，室内环境自清洁模块采用具有温度敏感或光敏感杀菌涂料室内涂层，所述多功能智能建筑控制系统包括数据监测模块，数据管理模块，智能控制模块、调度分配模块以及远程控制模块的技术方案，较好地解决了上述技术问题，可用于智能建筑的设计和建设中。

基于目前现有技术大多关注在功能性智能化实现的具体方式，而并没有关注智能建筑的环保、调节室内气氛、去除各种有害气体的一体化控制，为解决上述技术问题提出本发明的技术方案。

发明内容

本发明提供一种智能建筑控制系统，该控制系统具有节能环保抗菌、调节室内气氛的控制功能，控制过程具有高度智能化的优点。本发明所要解决的技术问题是现有建筑控制系统，控制复杂，不具有节能环保、调节室内气氛的控制功能的问题。

一种用于智能建筑环保控制系统，包括气体浓度分析模块，气体浓度监测模块，气体流动控制模块、远程控制模块以及气体循环处理系统，气体浓度监测模块通过控制气体循环处理系统内的气体浓度检测室内的浓度传感器，采集气体中的有害气体例如SO2、NOX、甲醛的实时浓度信号，将信号反馈到气体浓度分析模块，气体浓度分析模块自动运行数据的逻辑判断，当满足控制条件时，指令传输到气体流动控制模块，发出控制指令，调节气体循环控制模块吸收不同种类的有害气体，远程控制模块通过无线数据传输实行远程控制气体流动控制模块，上述各个模块的数据耦合反馈，完成智能建筑的环保控制。

进一步地，气体循环循环处理系统包括可以设置在建筑内使得气体通过调节器包括引风机、多个吸收室、气体入口和出口、控制气体进入各个吸收室的控制阀，其中多个吸收室分别为SO吸收室、NOX吸收室、甲醛吸收室。

进一步地，所述脱硫室中填充脱硫吸收剂，脱硫吸收剂包括苹果酸钠、氧化钙和乙氧基乙胺，所述脱硫吸收剂的制备方法如下：将钙的果酸钠、氧化钙和乙氧基乙胺在水中溶解，其中果酸钠、氧化钙和乙氧基乙胺的摩尔比为(0.3～0.4):1:（0.05～0.2）； 然后将制备的溶液搅拌形成溶胶，并将所述溶胶干燥以形成凝胶； 然后将所述凝胶在高于450-650℃条件下煅烧，得到粉末；最后将所述粉末与电石渣混合并搅拌，其中所述粉末与电石渣混合的质量比为2～5:1，使所述粉末与电石渣混合均匀，再加入微量水，使混合粉末成为泥状，将该泥状物挤压成颗粒，即得到所述脱硫吸收剂。

进一步地，所述脱氮室包括NOX氧化室和NOX吸收室。

进一步地，在NOX氧化室中填充NOX氧化剂，所述NOX的氧化剂包括采用硼砂表面涂覆如结构式I所示的化合物：

结构式（I）

结构式(I)中，R选自C₁～C₆的烷基、C₆～C₈烷芳基、带取代基的C₆～C₈烷芳 基、吡啶基、噻吩基、噻唑或1，2，4-三氮唑，所述C₆～C₈烷芳基的取代基为烷氧基、卤素原子、硝基、-NR′₂或-(CH₂)NR′₂，其中R′选自C₁～C₃的烷基。

所述结构式I的化合物与硼砂的质量比为1∶150～500，优选1∶ 300～450。

所述NOX氧化剂的制备方法如下：

结构式I中R取代基为烷氧基，溶解在10mL乙二醇中配制成浸渍液。将此浸渍液倒入装有20克颗粒直径为4.5～9.0微米的硼砂砂的表面皿内，搅拌均匀，在恒温通风室中避光风干，制得所述NOX氧化剂。

进一步地，在所述NOX吸收室内填充NO2吸收剂，所述NO2吸收包括三乙醇胺浸渍的高岭土，三乙醇胺与高岭土的质量比例为：15-35：55-85，具体制备方法如下：用三乙醇胺水溶液为浸渍液浸渍高岭土，浸渍温度为20～40℃，所用浸渍液的浓度优选5～40质量％，浸渍后将固体干燥即得NO2吸收剂。

所述NOX氧化剂通过结构式I化合物中的有氧自由基可以将NOX氧化为NO2，然后NO2吸收剂将NO2进行吸收。

进一步地，所述甲醛吸收室填充甲醛吸收剂，所述甲醛吸收剂包括介孔二氧化硅/钛层柱硅藻土材料的混合物，该混合物的制备过程如下：

将亲水性的聚氧化丙烯、硝酸(调节体系[H⁺]＝0.15mol/L)、硅藻土(聚氧化丙烯/硅藻土质量比为6％)与水混合、打浆，然后于50℃水浴下搅拌20h，过滤。将所得滤饼与乙醇混合、打浆，加入二氧化硅和钛溶胶，其中二氧化硅/硅藻土质量比为4％，钛溶胶/硅藻土质量比为8％，搅拌反应4h，所得浆液烘焙处理。然后将所得固体样品于550℃焙烧处理4h，研磨过筛得到粉体粒径为1000-1500目的介孔二氧化硅/钛层柱硅藻土材料。

本发明有益效果：通过采集气体中的有害气体例如SO2、NOX、甲醛的实时浓度信号，将信号反馈到气体浓度分析模块，气体浓度分析模块自动运行数据的逻辑判断，当满足控制条件时，指令传输到气体流动控制模块，发出控制指令，调节气体循环控制模块吸收不同种类的有害气体，可以针对不同的有害气体进行控制；另外还可以远程控制模块通过无线数据传输实行远程控制气体流动控制模块，上述各个模块的数据耦合反馈，完成智能建筑的环保控制。

附图说明

附图1为本发明智能建筑环保控制系统示意图

附图2为本发明气体循环处理系统示意图

附图3为本发明智能建筑环保控制方法流程图

附图标记：1、气体浓度分析模块；2、气体浓度监控模块；3、气体流动控制模块；4、远程控制模块；5、气体循环处理系统；6、引风机；7、气体浓度监测室；8、SO2吸收室；9、NOX吸收室（包括NOX氧化室和NO2吸收室）；10、甲醛吸收室；V1-V9、控制阀。

具体实施方式

一种用于智能建筑环保控制系统，包括气体浓度分析模块1，气体浓度监测模块2，气体流动控制模块3、远程控制模块4以及气体循环处理系统5，气体浓度监测模块2通过控制气体循环处理系统5内的气体浓度检测室7内的浓度传感器，采集气体中的有害气体例如SO2、NOX、甲醛的实时浓度信号，将信号反馈到气体浓度分析模块1，气体浓度分析模块1自动运行数据的逻辑判断，当满足控制条件时，指令传输到气体流动控制模块3，发出控制指令，调节气体循环处理系统5吸收不同种类的有害气体，远程控制模块5通过无线数据传输实行远程控制气体流动控制模块，上述各个模块的数据耦合反馈，完成智能建筑的环保控制。

进一步地，气体循环循环处理系统5包括可以设置在建筑内使得气体通过包括引风机6、气体浓度监测室7、多个吸收室、气体入口和出口、控制气体进入各个吸收室的控制阀V1-V9，其中多个吸收室分别为SO吸收室8、NOX吸收室9、甲醛吸收室10。

进一步地，所述脱硫室中填充脱硫吸收剂，脱硫吸收剂包括苹果酸钠、氧化钙和乙氧基乙胺，所述脱硫吸收剂的制备方法如下：将钙的果酸钠、氧化钙和乙氧基乙胺在水中溶解，其中果酸钠、氧化钙和乙氧基乙胺的摩尔比为(0.3～0.4):1:（0.05～0.2）； 然后将制备的溶液搅拌形成溶胶，并将所述溶胶干燥以形成凝胶； 然后将所述凝胶在高于450-650℃条件下煅烧，得到粉末；最后将所述粉末与电石渣混合并搅拌，其中所述粉末与电石渣混合的质量比为2～5:1，使所述粉末与电石渣混合均匀，再加入微量水，使混合粉末成为泥状，将该泥状物挤压成颗粒，即得到所述脱硫吸收剂。

进一步地，所述脱氮室包括NOX氧化室8和NOX吸收室9。

进一步地，在NOX氧化室中填充NOX氧化剂，所述NOX的氧化剂包括采用硼砂表面涂覆如结构式I所示的化合物：

结构式（I）

结构式(I)中，R选自C₁～C₆的烷基、C₆～C₈烷芳基、带取代基的C₆～C₈烷芳 基、吡啶基、噻吩基、噻唑或1，2，4-三氮唑，所述C₆～C₈烷芳基的取代基为烷氧基、卤素原子、硝基、-NR′₂或-(CH₂)NR′₂，其中R′选自C₁～C₃的烷基。

所述结构式I的化合物与硼砂的质量比为1∶150～500，优选1∶ 300～450。

所述NOX氧化剂的制备方法如下：

结构式I中R取代基为烷氧基，溶解在10mL乙二醇中配制成浸渍液。将此浸渍液倒入装有20克颗粒直径为4.5～9.0微米的硼砂砂的表面皿内，搅拌均匀，在恒温通风室中避光风干，制得所述NOX氧化剂。

进一步地，在所述NOX吸收室内填充NO2吸收剂，所述NO2吸收包括三乙醇胺浸渍的高岭土，三乙醇胺与高岭土的质量比例为：15-35：55-85，具体制备方法如下：用三乙醇胺水溶液为浸渍液浸渍高岭土，浸渍温度为20～40℃，所用浸渍液的浓度优选5～40质量％，浸渍后将固体干燥即得NO2吸收剂。

所述NOX氧化剂通过结构式I化合物中的有氧自由基可以将NOX氧化为NO2，然后NO2吸收剂将NO2进行吸收。

进一步地，所述甲醛吸收室填充甲醛吸收剂，所述甲醛吸收剂包括介孔二氧化硅/钛层柱硅藻土材料的混合物，该混合物的制备过程如下：

将亲水性的聚氧化丙烯、硝酸(调节体系[H⁺]＝0.15mol/L)、硅藻土(聚氧化丙烯/硅藻土质量比为6％)与水混合、打浆，然后于50℃水浴下搅拌20h，过滤。将所得滤饼与乙醇混合、打浆，加入二氧化硅和钛溶胶，其中二氧化硅/硅藻土质量比为4％，钛溶胶/硅藻土质量比为8％，搅拌反应4h，所得浆液烘焙处理。然后将所得固体样品于550℃焙烧处理4h，研磨过筛得到粉体粒径为1000-1500目的介孔二氧化硅/钛层柱硅藻土材料。

本发明还涉及一种智能建筑环保控制方法，具体包括如下步骤：

S1：气体浓度监测模块2实时监测气体浓度监测室7内的SO2、NOX、甲醛浓度，并将上述有害气体的浓度信号传输给气体浓度分析模块1，当气体浓度分析模块判定有害气体浓度达标时，此时通过气体流动控制模块3控制阀门V1-V9的开启和闭合使得气体不通过吸收室直接排出；

S2：当有害气体浓度升高时，即气体浓度分析模块1判断出气体浓度监测模块2监测的SO2、NOX、甲醛中的一种或多种有害气体的含量超过预定值时，将信号发送至气体流动控制模块3，此时通过气体流动控制模块3控制阀门V1-V9的开启和闭合使得气体通过一个或多个吸收室，净化后的气体排出气体循环处理系统5。

S3：当有害气体浓度达标时，即气体浓度分析模块1判断出气体浓度监测模块2监测的SO2、NOX、甲醛中的一种或多种有害气体的含量低于预定值时，将信号发送至气体流动控制模块3，此时通过气体流动控制模块3控制阀门V1-V9的开启和闭合使得气体不通过吸收室而直接排出。

进一步地，SO2预定值为0.5mg/m³，NOX的预定值为8.5μg/m³；甲醛的预定值为0.1mg/m³。

进一步的本申请的各个模块以及控制系统可以至于易于产生有害气体的各类建筑内使用。

实施例1

气体浓度监测模块2实时监测气体浓度监测室7内的SO2、NOX、甲醛浓度，并将上述有害气体的浓度信号传输给气体浓度分析模块1，当气体浓度分析模块判定有害气体浓度达标时，此时通过气体流动控制模块3控制打开控制阀V8，关闭控制V1-7、9，此时气体不通过多个吸收室，直接从气体出口B排出。

实施例2

气体浓度分析模块1判断出气体浓度监测模块2监测的SO2含量超过预定值时（NOX和甲醛达标），将信号发送至气体流动控制模块3，打开控制阀V1、V2、V9，关闭控制阀V3-8，对SO2进行吸收，净化后的气体从气体出口A排出。

实施例3

气体浓度分析模块1判断出气体浓度监测模块2监测的NOX含量超过预定值时（SO2和甲醛达标），将信号发送至气体流动控制模块3，打开控制阀V3、V5、V4、V8，关闭控制阀V1-2、V6-7、V9，对NOX进行吸收，净化后的气体从气体出口B排出。

实施例4

气体浓度分析模块1判断出气体浓度监测模块2监测的甲醛含量超过预定值时（SO2和NOX达标），将信号发送至气体流动控制模块3，打开控制阀V6、V7、V9，关闭控制阀V1-5、V8，对甲醛进行吸收，净化后的气体从气体出口A排出。

实施例5

气体浓度分析模块1判断出气体浓度监测模块2监测的SO2、NOX含量超过预定值时（甲醛达标），将信号发送至气体流动控制模块3，打开控制阀V1、V5、V4、V8，关闭控制阀V2-3、V6-7、V9，对SO2和NOX依次进行吸收，净化后的气体从气体出口B排出。

实施例6

气体浓度分析模块1判断出气体浓度监测模块2监测的SO2、甲醛含量超过预定值时（NOX达标），将信号发送至气体流动控制模块3，打开控制阀V1、V2、V6、V7、V8，关闭控制阀V3-5、V9，对SO2和甲醛依次进行吸收，净化后的气体从气体出口B排出。

实施例7

气体浓度分析模块1判断出气体浓度监测模块2监测的NOX、甲醛含量超过预定值时（SO2达标），将信号发送至气体流动控制模块3，打开控制阀V3、V5、V4、V6、V7、V9，关闭控制阀V1-2、V8、V9，对NOX和甲醛依次进行吸收，净化后的气体从气体出口A排出。

实施例8

气体浓度分析模块1判断出气体浓度监测模块2监测的SO2、NOX、甲醛含量超过预定值时，将信号发送至气体流动控制模块3，打开控制阀V1、V2、V5、V4、V6、V7、V9，关闭控制阀V3、V8，对SO2、NOX、甲醛依次进行吸收，净化后的气体从气体出口B排出。

Claims (3)

1.一种智能建筑环保控制系统的控制方法，所述智能建筑环保控制系统包括气体浓度分析模块(1)，气体浓度监测模块(2)，气体流动控制模块(3)、远程控制模块(4)以及气体循环处理系统(5)，气体浓度监测模块(2)通过控制气体循环处理系统(5)内的气体浓度检测室(7)内的浓度传感器，采集气体中的有害气体SO₂、NO_X、甲醛的实时浓度信号，将信号反馈到气体浓度分析模块(1)，气体浓度分析模块(1)自动运行数据的逻辑判断，当满足控制条件时，指令传输到气体流动控制模块(3)，发出控制指令，调节气体循环处理系统(5)吸收不同种类的有害气体，远程控制模块(5)通过无线数据传输实行远程控制气体流动控制模块，上述各个模块的数据耦合反馈，完成智能建筑的环保控制；

气体循环处理系统(5)包括可以设置在建筑内使得气体通过包括引风机(6)、气体浓度监测室(7)、多个吸收室、气体入口和出口、控制气体进入各个吸收室的控制阀V1-V9，其中多个吸收室分别为脱硫室、脱氮室、甲醛吸收室(10)；

所述脱氮室包括NO_X氧化室(8)和NO_X吸收室(9)；其中，在NO_X氧化室中填充NO_X氧化剂，所述NO_X的氧化剂包括采用硼砂表面涂覆如结构式I所示的化合物：

结构式(I)中，R选自C₁～C₆的烷基、C₆～C₈烷芳基、带取代基的C₆～C₈烷芳基、吡啶基、噻吩基、噻唑或1，2，4-三氮唑，所述C₆～C₈烷芳基的取代基为烷氧基、卤素原子、硝基、-NR′₂或-(CH₂)NR′₂，其中R′选自C₁～C₃的烷基；

所述脱硫室中填充脱硫吸收剂，脱硫吸收剂包括苹果酸钠、氧化钙和乙氧基乙胺，所述方法包括：

S1：气体浓度监测模块(2)实时监测气体浓度监测室(7)内的SO₂、NO_X、甲醛浓度，并将上述有害气体的浓度信号传输给气体浓度分析模块(1)，当气体浓度分析模块判定有害气体浓度达标时，此时通过气体流动控制模块(3)控制阀门V1-V9的开启和闭合使得气体不通过吸收室直接排出；

S2：当有害气体浓度升高时，即气体浓度分析模块(1)判断出气体浓度监测模块(2)监测的SO₂、NO_X、甲醛中的一种或多种有害气体的含量超过预定值时，将信号发送至气体流动控制模块(3)，此时通过气体流动控制模块(3)控制阀门V1-V9的开启和闭合使得气体通过一个或多个吸收室，净化后的气体排出气体循环处理系统(5)；

S3：当有害气体浓度达标时，即气体浓度分析模块1判断出气体浓度监测模块(2)监测的SO₂、NO_X、甲醛中的一种或多种有害气体的含量低于预定值时，将信号发送至气体流动控制模块(3)，此时通过气体流动控制模块(3)控制阀门V1-V9的开启和闭合使得气体不通过吸收室而直接排出；

其中，气体浓度监测模块(2)实时监测气体浓度监测室(7)内的SO₂、NO_X、甲醛浓度，并将上述有害气体的浓度信号传输给气体浓度分析模块1，当气体浓度分析模块判定有害气体浓度达标时，此时通过气体流动控制模块3控制打开控制阀V8，关闭控制阀V1-7、V9，此时气体不通过多个吸收室，直接从气体出口B排出；

气体浓度分析模块(1)判断出气体浓度监测模块(2)监测的SO₂含量超过预定值时，NO_X和甲醛达标，将信号发送至气体流动控制模块(3)，打开控制阀V1、V2、V9，关闭控制阀V3-8，对SO₂进行吸收，净化后的气体从气体出口A排出；

气体浓度分析模块(1)判断出气体浓度监测模块(2)监测的NO_X含量超过预定值时，SO₂和甲醛达标，将信号发送至气体流动控制模块(3)，打开控制阀V3、V5、V4、V8，关闭控制阀V1-2、V6-7、V9，对NO_X进行吸收，净化后的气体从气体出口B排出；

气体浓度分析模块(1)判断出气体浓度监测模块(2)监测的甲醛含量超过预定值时，SO₂和NO_X达标，将信号发送至气体流动控制模块(3)，打开控制阀V6、V7、V9，关闭控制阀V1-5、V8，对甲醛进行吸收，净化后的气体从气体出口A排出；

气体浓度分析模块(1)判断出气体浓度监测模块(2)监测的SO₂、NO_X含量超过预定值时，甲醛达标，将信号发送至气体流动控制模块(3)，打开控制阀V1、V2、V5、V4、V8，关闭控制阀V3、V6-7、V9，对SO₂和NO_X依次进行吸收，净化后的气体从气体出口B排出；

气体浓度分析模块(1)判断出气体浓度监测模块(2)监测的SO₂、甲醛含量超过预定值时，NO_X达标，将信号发送至气体流动控制模块(3)，打开控制阀V1、V2、V6、V7、V8，关闭控制阀V3-5、V9，对SO₂和甲醛依次进行吸收，净化后的气体从气体出口B排出；

气体浓度分析模块(1)判断出气体浓度监测模块(2)监测的NO_X、甲醛含量超过预定值时，SO₂达标，将信号发送至气体流动控制模块(3)，打开控制阀V3、V5、V4、V6、V7、V9，关闭控制阀V1-2、V8，对NO_X和甲醛依次进行吸收，净化后的气体从气体出口A排出；

气体浓度分析模块(1)判断出气体浓度监测模块(2)监测的SO₂、NO_X、甲醛含量超过预定值时，将信号发送至气体流动控制模块(3)，打开控制阀V1、V2、V5、V4、V6、V7、V9，关闭控制阀V3、V8，对SO₂、NO_X、甲醛依次进行吸收，净化后的气体从气体出口A排出。

2.如权利要求1所述一种智能建筑环保控制系统的控制方法，其特征在于，所述甲醛吸收室填充甲醛吸收剂，所述甲醛吸收剂包括介孔二氧化硅/钛层柱硅藻土材料的混合物。

3.如权利要求1所述一种智能建筑环保控制系统的控制方法，其特征在于，SO₂预定值为0.5mg/m³，NO_X的预定值为8.5μg/m³；甲醛的预定值为0.1mg/m³。