CN117346241A - 一种智能除湿全热回收换气机组及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能除湿全热回收换气机组及其控制方法，所述换气机组包括：风仓、高分子除湿筛、调速风机、板翅式换热器、半导体制冷片，所述风仓朝向室外的一端设置两个室外进出风口，两个室外进出风口处设置有所述高分子除湿筛，用于室外新风的除湿；所述风仓朝向室内的一端设置有两个室内进出风口，两个室内进出风口处分别设置有调速风机，用于控制空气流动方向和速度。所述方法包括：当任一所述空气质量传感器监测的二氧化碳浓度高于第一阈值和/或所述红外传感器监测的人数高于第二阈值，控制其中一个所述调速风机正向送风运行，另一个调速风机反向排风运行；启动对应的所述半导体制冷片。实现全热回收换气。

Description

一种智能除湿全热回收换气机组及其控制方法

技术领域

本发明涉及全热回收换气技术领域，尤其涉及一种智能除湿全热回收换气机组及其控制方法。

背景技术

换气机组一般用于大空间的办公区域、大会议室区域、接待区域的新风换气系统，可以独立进行换气使用，也可以和中央空调配合使用；换气机组通过新风风机向室内输送新风，排出室内空气，实现室内室外的换气。

但是现有的换气机组存在如下问题：

一是现有的换气机组未能对新风进行预冷处理，仅与室内排出的空调冷风进行热交换，无法有效降低室外新风的空气状态（温度、湿度），仅能稍微降低新风的温度，无法处理新风湿度较大的问题，设备功能性不足，新风空气处理能力不够，仍然导致室内空气状态波动较大，无法有效、平稳的进行过渡输送。

二是室外空气质量（二氧化碳浓度）常规在500~600ppm，室内常规需要送新风的要求是高于1000ppm（二氧化碳浓度）时建议开启新风进行补充，送排风过程中存在新风输送过多，换气次数过大，降低了室内环境舒适度的同时，排走了室内大量的空调冷量，导致末端空调负荷居高不下。

三是现有室内空气质量调节存在一定的滞后性，当监测的室内空气质量超标后才进行新风补充，特别是当空气质量传感装置灵敏度不够或安装采集点位与人体活动区域距离较远时，往往导致空气质量传感装置采集的参数失真，新风控制不稳定，直接导致室内空气质量不佳，新风体验感不足，环境体感不适等现象。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种智能除湿全热回收换气机组及其控制方法，能够解决上述的问题。

本发明提供一种智能除湿全热回收换气机组，包括：

风仓、高分子除湿筛、调速风机、板翅式换热器、半导体制冷片；

所述风仓朝向室外的一端设置两个室外进出风口，两个室外进出风口处设置有所述高分子除湿筛，用于室外新风的除湿；所述风仓朝向室内的一端设置有两个室内进出风口，两个室内进出风口处分别设置有所述调速风机，用于控制空气流动方向和速度；

所述风仓中间垂直设置有所述板翅式换热器，所述板翅式换热器包含多层导流片，相邻导流片的倒流方向不同；所述板翅式换热器四面进出风处分别倾斜朝向所述风仓的进出风口处，形成双向通道，用于室外空气和室内空气的能量交换；所述板翅式换热器为方形结构，所述板翅式换热器的未朝向室内进风口的三个边角分别通过所述半导体制冷片与所述风仓连接，形成完全隔离的双向通道。

进一步，所述调速风机正向转动，形成送风通道，用于输送室外新风；所述调速风机反向转动，形成排风通道，用于排出室内空气；

其中一个所述调速风机正向转动，室外新风通过对角的所述室外进出风口和高分子除湿筛进入风仓，室外新风流经所述板翅式换热器然后从正向转动的所述调速风机同路的所述室内进出风口输出；

另一个所述调速风机反向转动，室内空气通过反向转动的所述调速风机同路的所述室内进出风口进入风仓，室内空气流经所述板翅式换热器然后从对角的所述室外进出风口输出。

进一步，所述半导体制冷片的一面为制冷面，另一面为散热面；

所述半导体制冷片包括：第一半导体制冷片、第二半导体制冷片、第三半导体制冷片、第四半导体制冷片；

所述板翅式换热器与所述风仓的室外进出风口处依次连接有所述第一半导体制冷片和第二半导体制冷片，所述第一半导体制冷片和第二半导体制冷片的制冷面朝向不同；

所述板翅式换热器与所述风仓的风仓壁的分别连接所述第三半导体制冷片、第四半导体制冷片，所述第三半导体制冷片、第四半导体制冷片朝向所述风仓的室外进出风口面为制冷面。

进一步，所述调速风机电连接有控制模块，所述控制模块设置于所述风仓的外侧，用于控制所述调速风机转动方向和转速；所述控制模块与所述半导体制冷片电连接，用于控制所述半导体制冷片的启动和关闭。

进一步，所述控制模块连接有空气质量传感器，所述空气质量传感器分别设置于所述室内进出风口处，用于监测室内二氧化碳浓度；所述控制模块连接有红外传感器，所述红外传感器安装于室内，用于监测室内人数。

进一步，所述控制模块连接有两个湿度传感器，所述湿度传感器分别设置于所述高分子除湿筛两端，用于检测所述高分子除湿筛的湿度。

本发明提供一种智能除湿全热回收换气机组的控制方法，包括：

当任一所述空气质量传感器监测的二氧化碳浓度高于第一阈值和/或所述红外传感器监测的人数高于第二阈值，控制其中一个所述调速风机正向送风运行，另一个调速风机反向排风运行；

启动对应的所述半导体制冷片。

进一步，所述当任一所述空气质量传感器监测的二氧化碳浓度高于第一阈值和/或所述红外传感器监测的人数高于第二阈值，控制其中一个所述调速风机正向送风运行，另一个调速风机反向排风运行包括：

当其中一个所述湿度传感器监测的湿度高于第三阈值，控制其所在通道的所述调速风机反向排风运行，另一个调速风机正向送风运行；

若两个所述湿度传感器监测的湿度均高于第三阈值，比较两个所述湿度传感器监测到的湿度，控制湿度较高的所述湿度传感器所在的通道的所述调速风机反向排风运行，另一个调速风机正向送风运行。

进一步，所述启动对应的所述半导体制冷片包括：

启动所述第三半导体制冷片、第四半导体制冷片；

启动第一半导体制冷片和第二半导体制冷片中制冷面朝向所述送风通道的半导体制冷片。

本发明的有益效果：

一是将板翅式换热器设置于风仓中央，设置两个方向的导流片，将室外湿空气经过除湿并与室内排出的冷空气进行热交换后输送至室内，大大降低中央空调系统的新风负荷，降低中央空调系统的运行能耗；在新风输送风路上设置对应的半导体制冷片的制冷面，利用半导体制冷片对室外新风进行部分制冷，提前降低输送至室内的新风温度，减少热能交换，新风温度趋近室内温度，避免室内新风对室内空调环境的冲击，提升环境舒适度。

二是排风时候，利用板翅式换热器热交换功能，将室内空气升温，在排风封路上设置对应的半导体制冷片的散热面，利用半导体制冷片对室内空气进行部分加热，输送至室外进出风口时候，可以通过热风对高分子除湿筛进行热烘干，无需另外的加热功能，通过室内室外空气的热交换，实现了节能环保。

三是利用空气质量传感器和红外传感器对室内空气和人数进行监测，自动开启换气，降低新风量调节过程中的不稳定性，避免供大于求；避免新风调节过程中的骤升的新风量对室内环境温度的剧烈波动，增加室内新风调节的人体舒适度体验。将空气质量传感器设置于室内进出风口方便监测风仓内空气质量，实时监测空气质量，及时自动开启换气，及时补充新风。

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是本发明中的换气机组的外部结构图。

图2是本发明中的换气机组的内部结构图。

图3是本发明中的换气机组的调速电机一正一反工作的气路示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述，应了解到，在本实施例中所提及的步骤，除特别说明其顺序的，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行。

如图1和图2所示，本发明提供一种智能除湿全热回收换气机组，包括：风仓1、高分子除湿筛2、调速风机3、板翅式换热器4、半导体制冷片5；

所述风仓1朝向室外的一端设置两个室外进出风口11，两个室外进出风口11处设置有所述高分子除湿筛2，用于室外新风的除湿；所述风仓朝向室内的一端设置有两个室内进出风口12，两个室内进出风口处分别设置有调速风机3，用于控制空气流动方向和速度；

所述风仓1中间垂直设置有所述板翅式换热器4，所述板翅式换热器4四面进出风处分别倾斜朝向所述风仓1的进出风口处，形成双向通道，用于室外空气和室内空气的能量交换；所述板翅式换热器4为方形结构，所述板翅式换热器4的未朝向室内进风口的三个边角分别通过所述半导体制冷片5与所述风仓1连接，形成完全隔离的双向通道。所述板翅式换热器4包含多层导流片，相邻导流片的倒流方向不同。

在本实施例中，风仓为有一定空间的立方体，内部需要安装板翅式换热器等，所述风仓外部设置有不锈钢或喷塑碳钢壳体，用于防尘和防撞。室外进出风口和室内进出风口可以为圆形或方形。内置高分子除湿筛用于吸收湿空气水分，降低输送至室内的新风含湿量。板翅式换热器材质采用铝箔材质、ABS材质、纸质材质、环氧树脂材质等。其中，本案优选采用铝箔材质，全热回收效率≥80%。

下表为本发明相对其他材质的热回收换气机组的热回收效率对比。

进一步，所述调速风机3正向转动，形成送风通道，用于输送室外新风；所述调速风机3反向转动，形成排风通道，用于排出室内空气；其中一个所述调速风机3正向转动，室外新风通过对角的所述室外进出风口11和高分子除湿筛2进入所述风仓1，室外新风流经所述板翅式换热器4然后从正向转动的所述调速风机3同路的所述室内进出风口12输出；另一个所述调速风机3反向转动，室内空气通过反向转动的所述调速风机3同路的所述室内进出风口12进入风仓，室内空气流经所述板翅式换热器4然后从对角的所述室外进出风口输出。

在本实施例中，风仓内设置有两个调速风机，两个调速风机同向工作时，可以增加输送新风或者排气效率；如图3所示，两个调速风机反向工作时候，利用板翅式换热器的内部的导流片形成两条气路，一条用于输送新风，另一条用于排气，在输送新风同时进行排气，实现快速换气。

进一步，所述半导体制冷片5的一面为制冷面，另一面为散热面；

如图3所示，所述半导体制冷片5包括：第一半导体制冷片51、第二半导体制冷片52、第三半导体制冷片53、第四半导体制冷片54；所述板翅式换热器4与所述风仓1的室外进出风口处依次连接有所述第一半导体制冷片51和第二半导体制冷片52，所述第一半导体制冷片51和第二半导体制冷片52的制冷面朝向不同；所述板翅式换热器4与所述风仓1的风仓壁的分别连接所述第三半导体制冷片53、第四半导体制冷片54，所述第三半导体制冷片53、第四半导体制冷片54朝向所述风仓1的室外进出风口面为制冷面。

在本实施例中，半导体制冷片为半导体薄片，一面散热，一面制冷；四片半导体制冷片可以用于阻隔空气形成不同的气路；将第三半导体制冷片和第四半导体制冷片朝向室外进出风口的设置为制冷面，在进入板翅式换热器前进行对空气进行提前降温；将朝向室内进出风口的设置为散热面，在进入板翅式换热器前进行对空气进行提前升温；有效利用半导体制冷片制冷和散热，能够有效节能；将第一半导体制冷片和第二半导体制冷片制冷面朝向设置不同，可以用于当两个所述调速风机运行方向不同时候，启动第一半导体制冷片和第二半导体制冷片中制冷面朝向所述送风通道的半导体制冷片，优先保证室内送风时候的制冷。

下表为本发明相对无半导体制冷片的换气机组的室内外空气焓差对比以及本发明相对的节能率。

进一步，所述调速风机3电连接有控制模块6，如图1所示，所述控制模块设置于所述风仓1的外侧，用于控制所述调速风机3转动方向和转速；所述控制模块6与所述半导体制冷片5电连接，用于控制所述半导体制冷片5的启动和关闭。所述控制模块6连接有空气质量传感器7，所述空气质量传感器7分别设置于所述室内进出风口处，用于监测室内二氧化碳浓度；所述控制模块6连接有红外传感器，所述红外传感器安装于室内，用于监测室内人数。所述控制模块6连接有两个湿度传感器（图中未视出），所述湿度传感器分别设置于所述高分子除湿筛2两端，用于检测所述高分子除湿筛的湿度。

在本实施例中，控制模块可以设置于换气机组外侧，控制模块与调速风机通过RS-485通讯，每台换气机组的控制模块可以与上位机通过RS-485通讯，若上位机可以与若干控制模块进行通信，上位机和若干控制模块之间可增加交换机，提高通信效率；控制模块获取空气质量传感器、红外传感器、湿度传感器的数据，对调速风机进行转速和方向的控制，实现换气调节。

本发明提供一种智能除湿全热回收换气机组的控制方法，包括：

S1当任一所述空气质量传感器监测的二氧化碳浓度高于第一阈值和/或所述红外传感器监测的人数高于第二阈值，控制其中一个所述调速风机正向送风运行，另一个调速风机反向排风运行；

S101当其中一个所述湿度传感器监测的湿度高于第三阈值，控制其所在通道的所述调速风机反向排风运行，另一个调速风机正向送风运行；

S102若两个所述湿度传感器监测的湿度均高于第三阈值，比较两个所述湿度传感器监测到的湿度，控制湿度较高的所述湿度传感器所在的通道的所述调速风机反向排风运行，另一个调速风机正向送风运行。

在本步骤中，室内需补充新风的二氧化碳浓度临界值（国家标准规范数值1000PPm），因此可将第一阈值设置为900-1000PPm，其中100PPm为检测误差值；根据具体室内可以容纳人数，设置为第二阈值，根据室内面积，按人均占地面积2~4㎡计算上限人数；当室内二氧化碳浓度过高或者室内人数过多，就需要进行室内换气，若湿度传感器监测到的湿度均未超过第三阈值（第三阈值可以设置为高分子除湿筛的湿度饱和度90%），选择任意一个调速风机送风，另一个调速风机排风，实现室内外气体交换。

监测到其中一个湿度高于第三阈值，意味该部分的高分子除湿筛需要尽快烘干，否则高分子除湿筛无法及时除湿；因此控制所在通道的调速风机反向排风，实现烘干，另一个调速风机正向运行，不影响整个换气机组的换气功能。调速风机的调节频率具体可以根据室内二氧化碳浓度值和人数进行调节。

S2启动对应的所述半导体制冷片。

S201启动所述第三半导体制冷片、第四半导体制冷片；

S202启动第一半导体制冷片和第二半导体制冷片中制冷面朝向所述送风通道的半导体制冷片。

在本步骤中，在调速风机启动的同时，也启动半导体制冷片。由于第三半导体制冷片和第四半导体制冷片的制冷面均是朝向室外进出风口，无论调速风机正反向转动，都可以保证进风时候的制冷，排风时候的加热，因此同时启动第三半导体制冷片和第四半导体制冷片即可。由于第一半导体制冷片和第二半导体制冷片的制冷面分别朝向不同的通道，因此需要根据调速风机转动的方向，选择对应的半导体制冷片启动，优先保证室内送风时候的制冷。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

Claims (10)

1.一种智能除湿全热回收换气机组，其特征在于，包括：风仓、高分子除湿筛、调速风机、板翅式换热器、半导体制冷片；

所述风仓朝向室外的一端设置两个室外进出风口，两个室外进出风口处设置有所述高分子除湿筛，用于室外新风的除湿；所述风仓朝向室内的一端设置有两个室内进出风口，两个室内进出风口处分别设置有所述调速风机，用于控制空气流动方向和速度；

所述风仓中间垂直设置有所述板翅式换热器，所述板翅式换热器包含多层导流片，相邻导流片的倒流方向不同；所述板翅式换热器四面进出风处分别倾斜朝向所述风仓的进出风口处，形成双向通道，用于室外空气和室内空气的能量交换；所述板翅式换热器为方形结构，所述板翅式换热器的未朝向室内进风口的三个边角分别通过所述半导体制冷片与所述风仓连接，形成完全隔离的双向通道。

2.根据权利要求1所述的智能除湿全热回收换气机组，其特征在于，所述调速风机正向转动，形成送风通道，用于输送室外新风；所述调速风机反向转动，形成排风通道，用于排出室内空气；

其中一个所述调速风机正向转动，室外新风通过对角的所述室外进出风口和高分子除湿筛进入风仓，室外新风流经所述板翅式换热器然后从正向转动的所述调速风机同路的所述室内进出风口输出；

另一个所述调速风机反向转动，室内空气通过反向转动的所述调速风机同路的所述室内进出风口进入风仓，室内空气流经所述板翅式换热器然后从对角的所述室外进出风口输出。

3.根据权利要求1所述的智能除湿全热回收换气机组，其特征在于，所述半导体制冷片的一面为制冷面，另一面为散热面；

所述半导体制冷片包括：第一半导体制冷片、第二半导体制冷片、第三半导体制冷片、第四半导体制冷片；

所述板翅式换热器与所述风仓的室外进出风口处依次连接有所述第一半导体制冷片和第二半导体制冷片，所述第一半导体制冷片和第二半导体制冷片的制冷面朝向不同；

所述板翅式换热器与所述风仓的风仓壁的分别连接所述第三半导体制冷片、第四半导体制冷片，所述第三半导体制冷片、第四半导体制冷片朝向所述风仓的室外进出风口面为制冷面。

4.根据权利要求1所述的智能除湿全热回收换气机组，其特征在于，所述调速风机电连接有控制模块，所述控制模块设置于所述风仓的外侧，用于控制所述调速风机转动方向和转速。

5.根据权利要求4所述的智能除湿全热回收换气机组，其特征在于，所述控制模块与所述半导体制冷片电连接，用于控制所述半导体制冷片的启动和关闭。

6.根据权利要求4所述的智能除湿全热回收换气机组，其特征在于，所述控制模块连接有空气质量传感器，所述空气质量传感器分别设置于所述室内进出风口处，用于监测室内二氧化碳浓度；所述控制模块连接有红外传感器，所述红外传感器安装于室内，用于监测室内人数。

7.根据权利要求4所述的智能除湿全热回收换气机组，其特征在于，所述控制模块连接有两个湿度传感器，所述湿度传感器分别设置于所述高分子除湿筛两端，用于检测所述高分子除湿筛的湿度。

8.一种智能除湿全热回收换气机组的控制方法，其特征在于，基于权利要求1-7中任意一项所述的智能除湿全热回收换气机组，包括：

当任一所述空气质量传感器监测的二氧化碳浓度高于第一阈值和/或所述红外传感器监测的人数高于第二阈值，控制其中一个所述调速风机正向送风运行，另一个调速风机反向排风运行；

启动对应的所述半导体制冷片。

9.根据权利要求8所述的智能除湿全热回收换气机组的控制方法，其特征在于，所述当任一所述空气质量传感器监测的二氧化碳浓度高于第一阈值和/或所述红外传感器监测的人数高于第二阈值，控制其中一个所述调速风机正向送风运行，另一个调速风机反向排风运行包括：

当其中一个所述湿度传感器监测的湿度高于第三阈值，控制其所在通道的所述调速风机反向排风运行，另一个调速风机正向送风运行；

若两个所述湿度传感器监测的湿度均高于第三阈值，比较两个所述湿度传感器监测到的湿度，控制湿度较高的所述湿度传感器所在的通道的所述调速风机反向排风运行，另一个调速风机正向送风运行。

10.根据权利要求8所述的智能除湿全热回收换气机组的控制方法，其特征在于，所述启动对应的所述半导体制冷片包括：

启动所述第三半导体制冷片、第四半导体制冷片；

启动第一半导体制冷片和第二半导体制冷片中制冷面朝向所述送风通道的半导体制冷片。