CN114508811A - 用于被动式建筑的新风环控一体机及控制系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种用于被动式建筑的新风环控一体机及控制系统、方法。本申请的用于被动式建筑的新风环控一体机，包括一壳体，壳体上设置有进风口、排风口、出风口，进风口与排风口间通过全热交换通道相连通；进风口处安装有新风机构，新风机构的出风口处安装有排风机构，排风机构与新风机构之间安装有旁通新风机构，所述新风机构的一侧设有蒸发器，实现了新风环控一体机系统的制冷、制热、新风热交换、新风旁通、内循环净化送风模式的自动切换，合理利用了春秋过渡季、夏季深夜或冬季白天中午的室内外温差贡献，降低一体机系统的能耗和被动式超低能耗建筑整体能耗，无需用户手动切换，具有更好的舒适性和体验感，同时也达到了降低噪声的效果。

Description

用于被动式建筑的新风环控一体机及控制系统、方法

技术领域

本发明涉及新风装置技术领域，具体涉及到一种用于被动式建筑的新风环控一体机及控制系统、方法。

背景技术

被动式超低能耗建筑是指适应气候特征和自然条件，通过保温隔热性能和气密性能更高的围护结构，采用新风热回收技术，并利用可再生能源，提供舒适室内环境的建筑。良好的围护结构和气密性带来优秀的保温效果，就像人体在寒冬里穿了羽绒服，整个建筑就像一个大型保温瓶，减小热量的损失。在这样的保温条件下，高性能的热回收新风系统必不可少，而被动式超低能耗建筑的室内环境温度目标是冬季大于等于20℃(可设置)，夏季是小于等于26℃(可设置)，春秋过渡季是20～26℃之间。

但如果一年四季无论室内外温差变化都持续工作，在春秋过渡季或夏季深夜室外环境温度低于室内环境温度目标值或冬季白天中午室外环境温度高于室内环境温度目标值时，全热交换装置的热回收作用实际上有两个方面的副作用：1、热回收导致送入室内的空气温度偏离目标值更大，增加建筑冷负荷/热负荷，导致维持室内环境温度的制冷/制热模式工作状态占空比增加，使系统能耗增加；2、由于热交换芯(装置)的存在，流道阻力较大，新风风机为了得到对应的新风流量需要提高转速而导致系统能耗增加；同时常见的新风机无旁通模式或具有手动旁通模式，无法合理自动切换全热交换模式和新风旁通模式。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种用于被动式建筑的新风环控一体机及控制系统、方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：用于被动式建筑的新风环控一体机，包括一壳体，所述壳体上设置有进风口、排风口、出风口，所述进风口与排风口间通过全热交换通道相连通；所述进风口处安装有新风机构，所述新风机构的出风口处安装有排风机构，所述排风机构与所述新风机构之间安装有旁通新风机构，所述新风机构的一侧设有蒸发器。

进一步的，新风机构包括新风电动风阀、第一新风机、第二新风机，所述新风电动风阀通过流通通道与所述第一新风机、第二新风机相连通。

进一步的，第一新风机、第二新风机之间安装有用于连通所述第一新风机、第二新风机的循环风电动风阀。

进一步的，第一新风机、第二新风机的出风口处分别安装有第一HEPA过滤器、第二HEPA过滤器，所述第一HEPA过滤器、第二HEPA过滤器并位于所述壳体的出风口处。

进一步的，排风机构包括排风电动风阀、排风风机，所述排风风机经全热交换通道与所述排风电动风阀的出风口相连通，且所述排风风机安装于所述壳体的排风口处。

进一步的，旁通新风机构包括旁通电动风阀，所述旁通电动风阀安装于所述排风电动风阀与所述新风电动风阀之间。

用于被动式建筑的新风环控一体机的控制系统，包括上述的用于被动式建筑的新风环控一体机、环境监测机构、控制机构，所述控制机构与所述环境监测机构、新风环控一体机电连接；所述环境监测机构用于监测环境信息，并将所述环境信息传输至所述控制机构，所述控制机构接收所述环境信息，并根据所述环境信息控制所述新风环控一体机的工作状态。

进一步的，环境监测机构包括温度传感器、二氧化碳传感器，所述温度传感器用于检测室内外环境的温度信息，并将所述温度信息传输至所述控制机构；所述二氧化碳传感器用于检测室内环境的二氧化碳浓度信息，并将所述二氧化碳浓度信息传输至所述控制机构。

用于被动式建筑的新风环控一体机的控制方法，利用上述的用于被动式建筑的新风环控一体机的控制系统，其控制方法如下：

环境监测机构采集环境信息，并将所述环境信息传输至控制机构；

所述控制机构接收所述环境信息，并将所述环境信息与预设环境信息进行比对，根据比对结果控制所述新风环控一体机的工作状态。

进一步的，环境信息包括二氧化碳浓度值、温度值中一种或多种。

用于被动式建筑的新风环控一体机的控制方法，具体包括以下步骤：

S1、当室内二氧化碳浓度值低于第一目标值，且室内温度值低于第一预设值时，则蒸发器工作切换至制热模式；当室内二氧化碳浓度值低于第一目标值，且室内温度值高于第二预设值时，则蒸发器工作切换至制冷模式；当室内温度值位于第一预设值和第二预设值之间时，则蒸发器停止制冷或制热；

S2、当室内二氧化碳浓度值升高至超过第一目标值时，则切换至新风全热交换模式，新风电动风阀打开，排风电动风阀打开，旁通电动风阀关闭，循环风电动风阀关闭，第一新风风机运行，排风风机运行，第二新风风机运行，确保室内二氧化碳浓度值低于第一目标值；当室内二氧化碳浓度值低于第一目标值后，同时执行步骤S1；

S3、切换至新风全热交换模式后，当室外温度值超过第一预设值且低于第二预设值时，则蒸发器停止制冷或制热模式运行，并自动将新风全热交换模式切换至新风旁通模式A，新风电动风阀打开，排风电动风阀打开，旁通电动风阀打开，循环风电动风阀打开，第一新风风机运行，排风风机运行，第二新风风机运行；

S4、切换至新风旁通模式A后，当室内二氧化碳浓度值低于第二目标值且超过第三目标值时，室内需求的新风量降低，则切换至新风旁通模式B，新风电动风阀打开，排风电动风阀打开，旁通电动风阀打开，循环风电动风阀关闭，第一新风风机关闭，第二新风风机运行，排风风机运行；

S5、切换至新风旁通模式B后，当室内二氧化碳浓度值低于第三目标值时，则新风关闭切换至内循环净化送风模式，新风电动风阀关闭，排风电动风阀关闭，旁通电动风阀关闭，循环风电动风阀打开，第一新风风机运行，排风风机关闭，第二新风风机运行。

本发明的有益效果：由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的用于被动式建筑的新风环控一体机，包括一壳体，所述壳体上设置有进风口、排风口、出风口，所述进风口与排风口间通过全热交换通道相连通；所述进风口处安装有新风机构，所述新风机构的出风口处安装有排风机构，所述排风机构与所述新风机构之间安装有旁通新风机构，实现了新风环控一体机系统的制冷、制热、新风热交换、新风旁通、内循环净化送风模式的自动切换，合理利用了春秋过渡季、夏季深夜室外环境温度低于室内环境温度目标值26℃(可设置)或冬季白天中午室外环境温度高于室内环境温度目标值20℃(可设置)条件符合时的室内外温差贡献，降低了一体机系统的能耗和被动式超低能耗建筑整体能耗，无需用户手动切换，具有良好的舒适性和体验感，也达到了降低噪声的效果。

附图说明

图1为本发明优选实施例中用于被动式建筑的新风环控一体机的结构示意图；

图2为本发明优选实施例中用于被动式建筑的新风环控一体机的内部结构示意图；

图3为本发明优选实施例中用于被动式建筑的新风环控一体机处于新风全热交换模式的结构示意图；

图4为本发明优选实施例中用于被动式建筑的新风环控一体机处于新风旁通模式A的结构示意图；

图5为本发明优选实施例中用于被动式建筑的新风环控一体机处于新风旁通模式B的结构示意图；

图6为本发明优选实施例中用于被动式建筑的新风环控一体机处于内循环净化送风模式的结构示意图；

图7为本发明优选实施例中用于被动式建筑的新风环控一体机的控制方法流程图。

附图标记：1、壳体；2、进风口；3、排风口；4、出风口；5、新风电动风阀；6、第一新风机；7、第二新风机；8、第一HEPA过滤器；9、第二HEPA过滤器；10、排风电动风阀；11、排风风机；12、全热交换通道；13、旁通电动风阀；14、循环风电动风阀；15、蒸发器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1-2所示，本发明的优选实施例，用于被动式建筑的新风环控一体机，包括一壳体1，所述壳体1上设置有进风口2、排风口3、出风口4，所述进风口2与排风口3间通过全热交换通道12相连通；所述进风口2处安装有新风机构，所述新风机构的出风口处安装有排风机构，所述排风机构与所述新风机构之间安装有旁通新风机构，所述新风机构的一侧设有蒸发器15，实现新风环控一体机系统的制冷、制热、新风热交换、新风旁通、内循环净化送风模式的自动切换，合理利用了春秋过渡季、夏季深夜室外环境温度低于室内环境温度目标值26℃(可设置)或冬季白天中午室外环境温度高于室内环境温度目标值20℃(可设置)条件符合时的室内外温差贡献，降低了一体机系统的能耗和被动式超低能耗建筑整体能耗，无需用户手动切换，具有良好的舒适性和体验感，也达到了降低噪声的效果。

作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：新风机构包括新风电动风阀5、第一新风机6、第二新风机7，所述新风电动风阀5通过流通通道与所述第一新风机6、第二新风机7相连通；且第一新风机6、第二新风机7之间安装有用于连通所述第一新风机6、第二新风机7的循环风电动风阀14，实现新风环控一体机的内循环净化送风模式。

本实施例中，第一新风机6、第二新风机7的出风口处分别安装有第一HEPA过滤器8、第二HEPA过滤器9，所述第一HEPA过滤器8、第二HEPA过滤器9并位于所述壳体1的出风口4处，降低新风环控一体机能耗。

本实施例中，排风机构包括排风电动风阀10、排风风机11，所述排风风机11经全热交换通道12与所述排风电动风阀10的出风口相连通，且所述排风风机11安装于所述壳体1的排风口3处，实现新风环控一体机的节能模式。

本实施例中，旁通新风机构包括旁通电动风阀13，所述旁通电动风阀13安装于所述排风电动风阀10与所述新风电动风阀5之间，实现新风环控一体机的新风旁通模式，实现最大化的节能舒适。

用于被动式建筑的新风环控一体机的控制系统，包括上述的用于被动式建筑的新风环控一体机、环境监测机构、控制机构，所述控制机构与所述环境监测机构、新风环控一体机电连接；所述环境监测机构用于监测环境信息，并将所述环境信息传输至所述控制机构，所述控制机构接收所述环境信息，并根据所述环境信息控制所述新风环控一体机的工作状态；其中环境监测机构包括温度传感器、二氧化碳传感器，所述温度传感器用于检测室内外环境的温度信息，并将所述温度信息传输至所述控制机构；所述二氧化碳传感器用于检测室内环境的二氧化碳浓度信息，并将所述二氧化碳浓度信息传输至所述控制机构，实现通过对室外环境温度、室内环境温度、室内目标温度和室内二氧化碳浓度值采集，自动判断并切换被动式超低能耗建筑新风环控一体机的制冷模式、制热模式、内循环净化送风模式、新风全热交换模式、新风旁通模式，实现最大化的节能舒适。

用于被动式建筑的新风环控一体机的控制方法，利用上述的用于被动式建筑的新风环控一体机的控制系统，其控制方法如下：环境监测机构采集环境信息，并将所述环境信息传输至控制机构；所述控制机构接收所述环境信息，并将所述环境信息与预设环境信息进行比对，根据比对结果控制所述新风环控一体机的工作状态，其中所述环境信息包括二氧化碳浓度值、温度值中一种或多种。

具体地为，如图7所示：

包括以下步骤：

S1、当室内二氧化碳浓度值低于第一目标值如1000ppm，且室内温度值低于第一预设值如20℃时，则蒸发器工作切换至制热模式；当室内二氧化碳浓度值低于第一目标值如1000ppm，且室内温度值高于第二预设值如26℃时，则蒸发器工作切换至制冷模式；当室内温度值位于第一预设值如20℃和第二预设值如26℃之间时，则蒸发器停止制冷或制热。

S2、当室内二氧化碳浓度值升高至超过第一目标值如1000ppm时，则切换至新风全热交换模式，新风电动风阀打开，排风电动风阀打开，旁通电动风阀关闭，循环风电动风阀关闭，第一新风风机运行，排风风机运行，第二新风风机运行，确保室内二氧化碳浓度值低于第一目标值如1000ppm(如图3所示)；当室内二氧化碳浓度值低于第一目标值如1000ppm后，同时执行步骤S1；

S3、切换至新风全热交换模式后，当室外温度值超过第一预设值如20℃且低于第二预设值如26℃时，则蒸发器停止制冷或制热模式运行，并自动将新风全热交换模式切换至新风旁通模式A，新风电动风阀打开，排风电动风阀打开，旁通电动风阀打开，循环风电动风阀打开，第一新风风机运行，排风风机运行，第二新风风机运行(如图4所示)；

S4、切换至新风旁通模式A后，当室内二氧化碳浓度值低于第二目标值如600ppm且超过第三目标值如450ppm时，室内需求的新风量降低，则切换至新风旁通模式B，新风电动风阀打开，排风电动风阀打开，旁通电动风阀打开，循环风电动风阀关闭，第一新风风机关闭，第二新风风机运行，排风风机运行(如图5所示)；

S5、切换至新风旁通模式B后，当室内二氧化碳浓度值低于第三目标值如450ppm时，则新风关闭切换至内循环净化送风模式，新风电动风阀关闭，排风电动风阀关闭，旁通电动风阀关闭，循环风电动风阀打开，第一新风风机运行，排风风机关闭，第二新风风机运行(如图6所示)。

由于本申请采用的新风旁通电动风阀安装于上下隔离双层结构一侧(穿过排风流道)，新风电动风阀打开，排风电动风阀打开，旁通电动风阀打开，循环风电动风阀打开，第一新风风机运行，排风风机运行，第二新风风机(循环风机)运行，由于旁通电动风阀打开后新风增加了旁通通道，因此新风主要气流不再通过阻力较大的全热交换通道而是直接通过旁通通道进入第一新风风机和第二新风风机，双路的第一高效过滤器HEPA和第二HEPA进一步降低了沿程阻力。

切换至新风旁通模式A后，当室内二氧化碳浓度值低于第二目标值600ppm且超过第三目标值450ppm时，室内需求的新风量降低，则切换至新风旁通模式B，如持续减小第一新风风机和第二新风风机(循环风机)的转速将导致风机失速，此时新风电动风阀打开，排风电动风阀打开，旁通电动风阀打开，循环风电动风阀关闭，第一新风风机关闭，排风风机运行，第二新风风机运行(如图5所示)，确保新风风机和循环风机不因为过低转速而发生失速，避免出现异常噪声；

重复以上步骤。通过以上方法，实现了一体机系统的制冷、制热、新风热交换、新风旁通、内循环净化送风的自动切换，合理利用了春秋过渡季、夏季深夜室外环境温度低于室内环境温度目标值26℃(可设置)或冬季白天中午室外环境温度高于室内环境温度目标值20℃(可设置)条件符合时的室内外温差贡献，降低了一体机系统的能耗和被动式超低能耗建筑整体能耗，无需用户手动切换，具有良好的舒适性和体验感，也达到了降低噪声的效果。

在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (11)

1.用于被动式建筑的新风环控一体机，其特征在于：包括一壳体，所述壳体上设置有进风口、排风口、出风口，所述进风口与排风口间通过全热交换通道相连通；所述进风口处安装有新风机构，所述新风机构的出风口处安装有排风机构，所述排风机构与所述新风机构之间安装有旁通新风机构，所述新风机构的一侧设有蒸发器。

2.根据权利要求1所述的用于被动式建筑的新风环控一体机，其特征在于：所述新风机构包括新风电动风阀、第一新风机、第二新风机，所述新风电动风阀通过流通通道与所述第一新风机、第二新风机相连通。

3.根据权利要求2所述的用于被动式建筑的新风环控一体机，其特征在于：所述第一新风机、第二新风机之间安装有用于连通所述第一新风机、第二新风机的循环风电动风阀。

4.根据权利要求3所述的用于被动式建筑的新风环控一体机，其特征在于：所述第一新风机、第二新风机的出风口处分别安装有第一HEPA过滤器、第二HEPA过滤器，所述第一HEPA过滤器、第二HEPA过滤器并位于所述壳体的出风口处。

5.根据权利要求2所述的用于被动式建筑的新风环控一体机，其特征在于：所述排风机构包括排风电动风阀、排风风机，所述排风风机经全热交换通道与所述排风电动风阀的出风口相连通，且所述排风风机安装于所述壳体的排风口处。

6.根据权利要求5所述的用于被动式建筑的新风环控一体机，其特征在于：所述旁通新风机构包括旁通电动风阀，所述旁通电动风阀安装于所述排风电动风阀与所述新风电动风阀之间。

7.用于被动式建筑的新风环控一体机的控制系统，其特征在于：包括权利要求1-6任一所述的用于被动式建筑的新风环控一体机、环境监测机构、控制机构，所述控制机构与所述环境监测机构、新风环控一体机电连接；所述环境监测机构用于监测环境信息，并将所述环境信息传输至所述控制机构，所述控制机构接收所述环境信息，并根据所述环境信息控制所述新风环控一体机的工作状态。

8.根据权利要求7所述的用于被动式建筑的新风环控一体机的控制系统，其特征在于：所述环境监测机构包括温度传感器、二氧化碳传感器，所述温度传感器用于检测室内外环境的温度信息，并将所述温度信息传输至所述控制机构；所述二氧化碳传感器用于检测室内环境的二氧化碳浓度信息，并将所述二氧化碳浓度信息传输至所述控制机构。

9.用于被动式建筑的新风环控一体机的控制方法，其特征在于：利用权利要求7-8任一所述的用于被动式建筑的新风环控一体机的控制系统，其控制方法如下：

环境监测机构采集环境信息，并将所述环境信息传输至控制机构；

所述控制机构接收所述环境信息，并将所述环境信息与预设环境信息进行比对，根据比对结果控制所述新风环控一体机的工作状态。

10.根据权利要求9所述的用于被动式建筑的新风环控一体机的控制方法，其特征在于：所述环境信息包括二氧化碳浓度值、温度值中一种或多种。

11.根据权利要求10所述的用于被动式建筑的新风环控一体机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、当室内二氧化碳浓度值低于第一目标值，且室内温度值低于第一预设值时，则蒸发器工作切换至制热模式；当室内二氧化碳浓度值低于第一目标值，且室内温度值高于第二预设值时，则蒸发器工作切换至制冷模式；当室内温度值位于第一预设值和第二预设值之间时，则蒸发器停止制冷或制热；

S2、当室内二氧化碳浓度值升高至超过第一目标值时，则切换至新风全热交换模式，新风电动风阀打开，排风电动风阀打开，旁通电动风阀关闭，循环风电动风阀关闭，第一新风风机运行，排风风机运行，第二新风风机运行，确保室内二氧化碳浓度值低于第一目标值；当室内二氧化碳浓度值低于第一目标值后，同时执行步骤S1；

S3、切换至新风全热交换模式后，当室外温度值超过第一预设值且低于第二预设值时，则蒸发器停止制冷或制热模式运行，并自动将新风全热交换模式切换至新风旁通模式A，新风电动风阀打开，排风电动风阀打开，旁通电动风阀打开，循环风电动风阀打开，第一新风风机运行，排风风机运行，第二新风风机运行；

S4、切换至新风旁通模式A后，当室内二氧化碳浓度值低于第二目标值且超过第三目标值时，室内需求的新风量降低，则切换至新风旁通模式B，新风电动风阀打开，排风电动风阀打开，旁通电动风阀打开，循环风电动风阀关闭，第一新风风机关闭，第二新风风机运行，排风风机运行；

S5、切换至新风旁通模式B后，当室内二氧化碳浓度值低于第三目标值时，则新风关闭切换至内循环净化送风模式，新风电动风阀关闭，排风电动风阀关闭，旁通电动风阀关闭，循环风电动风阀打开，第一新风风机运行，排风风机关闭，第二新风风机运行。

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