CN201892288U

CN201892288U - 一种室内空气换气调温控制装置

Info

Publication number: CN201892288U
Application number: CN2010206648636U
Authority: CN
Inventors: 杨勇; 邢磊; 诸远奇; 郑园
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2020-12-17

Abstract

本实用新型公开一种室内空气换气调温控制装置，至少包括两个抽排风扇，一抽排风扇位于与室外空气接触的房间墙壁最上部的通风孔处，另一抽排风扇位于与室外空气接触的房间墙壁最下部的通风孔处。本实用新型利用位置科学分布的抽排风扇，根据冷暖空气对流原理，在房间内主动建立一通风通道，实现室内外空气高效对流。

Description

一种室内空气换气调温控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种室内空气换气调温控制装置，属于室内空气调节领域。

背景技术

随着我国城市化建设的发展，城市人口密度越来越大，居住地日益集中，绝大多数城市居民居住在密集的公寓楼中。公寓楼中的大多数房间、尤其是卧室都只设有一扇门和一扇窗，门和窗的上沿与房顶的间距一般在40cm以上，有些达到120cm。卧室门通常与客厅相连、并不与室外直接连通，因此，卧室与室外空气交换实际上只能通过一扇窗进行，而仅凭一扇窗并无法在室内形成空气对流通道，所以室内外空气交换基本上只能靠效率较低的扩散方式进行，这极易导致室内空气流通不畅、室内空气不新鲜。

在冬季，为保持室内空气新鲜，这种房间只能通过长时间开窗来换气。但若开窗时间与室内物品热滞后时间相当，则室内温度会因热量大量流失而显著降低，要让室内温度恢复，需要大量耗能，不利于节能和健康环保。

在夏季、特别是夏夜，由于室内电器和人体等发热体都会加热室内空气，而热空气密度较小，因而会上浮聚集在房间顶部，而现有房间顶部都是密封结构，且所开窗户的位置也距房间顶部较远(一般在40cm以上)，因此热空气聚集在顶部无法排出，热空气在室内长时间积累会导致室内温度明显高于室外温度。

根据热力学原理，热传导、热对流和热辐射为三种主要热交换方式。但对空气而言，其热传导系数较小，而室内外温差又不是很大，因而热传导和热辐射效率较低，所以热对流成为影响室内温度的主要因素，因此提高对流效率成为提高室内外温度交换效率的主要途径。

现有室内空气调节装置通常采用如下三种方式，这三种方式各自有其缺点：

1.开窗通气：仅一扇窗无法形成空气对流通道，通风效果差。

2.空调以及所谓的“换新风”空调：能耗大、不利于健康；“换新风”空调无论是抽气还是排气，都无法形成对流通道；室内管口不在房间顶部，不符合热学规律、效率较低。

3.风扇：室内热风循环，甚至会造成进一步升温，效果不好。

4.抽排风扇加通风管道：抽排风口位置设置不科学，达不到最好效果。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本实用新型提供一种室内空气换气调温控制装置，利用位置科学分布的抽排风扇，根据冷暖空气对流规律，在房间内主动建立一通风通道，实现室内外空气高效对流。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种室内空气换气调温控制装置，至少包括两个抽排风扇，一抽排风扇位于与室外空气接触的房间墙壁最上部的通风孔处，另一抽排风扇位于与室外空气接触的房间墙壁最下部的通风孔处。

当房间存在两面与室外空气接触的墙壁时，一抽排风扇位于其中一面与室外空气接触的房间墙壁最上部，另一抽排风扇位于另一面与室外空气接触的房间墙壁下部。当房间仅存在一面与室外空气接触的墙壁时，一抽排风扇位于所述与室外空气接触的房间墙壁最上部，另一抽排风扇位于所述与室外空气接触的房间墙壁最下部。两抽排风扇对角分布。抽排风扇附接有弯曲管道，弯曲管道的管口位置位于房间墙壁最上部。通风孔处设有网罩和挡风板。抽排风扇与温控电路电连接，温控电路至少由温度比较器、三极管(或其他放大器)和继电器组成，温度比较器通过两个分别位于室内外的热敏电阻R1、R2和电位器P1以及正反馈比较器LM311进行室内外温度比较、得到对应温差比较信号，用此比较信号控制三极管的导通与截止，从而驱动继电器控制抽排风扇的开关。在所述正反馈比较器的正端接有R5、R6构成迟滞温度比较器，提高电路的抗干扰能力。

本实用新型的室内空气换气调温控制装置具有以下优点：

1.本实用新型的室内空气换气调温控制装置利用位置科学分布的抽排风扇，根据冷暖空气对流规律，在房间内主动建立一通风通道，实现室内外空气高效对流。

2.本实用新型的室内空气换气调温控制装置利用温控电路实现对抽排风扇的自动控制。

3.本实用新型的室内空气换气调温控制装置的适用范围广、功耗低、节能环保、造价低、可自动化控制，便于使用与普及。

附图说明

图1是本实用新型的室内空气换气调温控制装置实施例1的排风扇分布示意图。

图2是本实用新型的室内空气换气调温控制装置实施例2的排风扇分布示意图。

图3是本实用新型的室内空气换气调温控制装置的内部电路图。

图4是房间内某一热源左下方位置在关窗、开窗、开抽排风扇三种状态的温度变化曲线。

图5是房间内某一热源左上方位置在关窗、开窗、开抽排风扇三种状态的温度变化曲线。

图6是房间内某一热源正上方位置在关窗、开窗、开抽排风扇三种状态的温度变化曲线。

具体实施方式

下面以具体实施例结合附图对本实用新型作进一步详细说明：

图1是本实用新型的室内空气换气调温控制装置实施例1的排风扇分布示意图。房间存在两面与室外空气接触的墙壁，在其中一面与室外空气接触的房间墙壁上部不影响美观位置处开一个10-40cm的排气孔、在此处设置一个合适尺寸的抽排风扇用于排气，同时在另一面与室外空气接触的房间墙壁下部不影响美观位置处开一个10-40cm的排气孔、在此处设置合适一个尺寸的抽排风扇用于抽气。两抽排风扇对角分布，在房间内形成大的气流通道，室内外空气置换效率高，热交换效率高，可实现高效空气对流和热量交换。

图1是本实用新型的室内空气换气调温控制装置实施例2的排风扇分布示意图。房间仅存在一面与室外空气接触的墙壁，在所述与室外空气接触的房间墙壁上部及下部不影响美观位置处各开一个10-40cm的排气孔、在此处设置合适一个尺寸的抽排风扇。两抽排风扇对角分布，也可在房间中形成空气对流通道，实现较高效的空气对流和热量交换。设置风扇时应尽可能注意调整导风板方向以使气流通道路径包围的面积较大。

当房间与室外空气接触的房间墙壁与室外空气接触的房间墙壁是承重墙，不便开排气孔设置抽排风扇时，可使抽排风扇附接有弯曲管道，使弯曲管道的管口位置位于所述与室外空气接触的房间墙壁上原本想要设置抽排风扇的位置处。

排气孔处可设有网罩，避免蚊虫进入。抽排风扇上应设置有挡板，不开风扇时应使孔处于关闭状态。

在夏夜，在室外温度低于室内时，利用本实用新型的位置设置合理的成对抽排风扇，通过促进室内外冷热空气的对流交换来显著降低室内温度。反之，在室外温度高于室内温度时，不需要通风换气或应缩短换气时间，这可通过一简单的温度比较控制电路实现。

如图3所示，本实用新型的抽排风扇与温控电路电连接，由温控电路控制其开关，实现自动化控制。温控电路至少由温度比较器LM311N、三极管Q1(或其他放大器)和继电器J1组成，温度比较器通过两个分别位于室内外的热敏电阻R1、R2和电位器P1以及正反馈比较器LM311N进行室内外温度比较、得到对应温差比较信号，用此比较信号控制三极管Q1的导通与截止，从而驱动继电器J1来控制抽排风扇M1、M2的开关。比较器LM311N的引脚1接地，引脚2、3分别为正、负输入，引脚4接地，引脚5、6悬空，引脚7为输出端子，8接+5V稳压电源。R4为输出上拉电阻，R3为保护电阻，D1为继电器J1的保护二极管，M1、M2是抽排风扇。调整P1、R5可调整动作温差，并可调整动作温差范围。下面以R1、R2为负温度系数热敏电阻的情况为例阐明温控电路的工作原理，当室内温度T上升到上临界温度时，R1减小，比较器LM311N的VS+上升，比较器输出高电平，三极管Q1导通，继电器J1吸合，换气调温风扇M1、M2开始工作，使室内热空气被室外相对较冷空气置换，室内温度下降；当换气调温装置的室内温度T下降到下临界控制温度后，通风设备自动关闭；当室内温度T再次上升到换气调温装置的上临界控制温度后，换气调温装置再次开始工作，如此循环，通过加速对流来实现对室内温度的控制。

由于室内外温差有一定波动，有时电路还会受到某些干扰，这会导致温度在一小范围内波动，若此波动恰好处于换气调温装置的临界控制温度，则会导致温度比较器频繁跳变，换气调温装置也会频繁开关，导致系统损坏。为防止此现象发生，采用R5、R6形成正反馈电路，构成迟滞温度比较器，调节P1、R5可调整动作上下阈值，提高了电路的抗干扰能力，使该装置稳定工作。本装置所消耗的电能远小于空调，符合节能、环保、健康的理念。

另外，本实用新型还可配合定时器、室内污染度测控装置等实现抽排风自动控制。

下面描述房间内典型部位(热源周边)在不同通风状态下的温度及其变化情况。温度采用吉时利台式表195A测量，温度传感器是四线PT100，配合采样卡由计算机自动完成采样与数据记录，采样周期为1s。测量时室外环境温度约30.1℃。对室内3个典型位置(分别为热源左下方、左上方及正上方)进行温度测量，每个位置连续测量温度变化，分为A、B、C三个阶段，A阶段为房间全密闭时的温度，B阶段是开窗后同一位置的温度，C阶段为关窗并开抽排风扇后同一位置的温度。每阶段温度都维持约10分钟，计算机连续采集温度数据。三个典型位置在封闭、开窗、开抽排风扇时的温度稳定值见表1。图5、6、7分别是热源左下方、左上方、正上方分别在关窗、开窗、开抽排风扇三种状态的温度变化曲线，其中横轴表示采样时间(s)，纵轴表示不同时间对应的温度(T)。显而易见，仅依靠室内窗户通风，只能被动形成风道，且一般房间窗户位置太低、有些还只能开一半、通风效果不理想，而开启抽排风扇后降温效果明显。

表1.三个典型位置的温度稳定值

Claims

1.一种室内空气换气调温控制装置，至少包括两个抽排风扇，其特征在于：一抽排风扇位于与室外空气接触的房间墙壁最上部的通风孔处，另一抽排风扇位于与室外空气接触的房间墙壁最下部的通风孔处。

2.根据权利要求1所述的室内空气换气调温控制装置，其特征在于：当房间存在两面与室外空气接触的墙壁时，一抽排风扇位于其中一面与室外空气接触的房间墙壁最上部，另一抽排风扇位于另一面与室外空气接触的房间墙壁最下部。

3.根据权利要求1所述的室内空气换气调温控制装置，其特征在于：当房间仅存在一面与室外空气接触的墙壁时，一抽排风扇位于所述与室外空气接触的房间墙壁最上部，另一抽排风扇位于所述与室外空气接触的房间墙壁最下部。

4.根据权利要求2或3所述的室内空气换气调温控制装置，其特征在于：两抽排风扇对角分布。

5.根据权利要求1所述的室内空气换气调温控制装置，其特征在于：抽排风扇附接有弯曲管道，弯曲管道的管口位置位于房间墙壁最上部。

6.根据权利要求1所述的室内空气换气调温控制装置，其特征在于：通风孔处设有网罩和挡风板。

7.根据权利要求1所述的室内空气换气调温控制装置，其特征在于：抽排风扇与温控电路电连接，温控电路至少由温度比较器、三极管和继电器组成，温度比较器通过两个分别位于室内外的热敏电阻R1、R2和电位器P1以及正反馈比较器LM311进行室内外温度比较、得到对应温差比较信号，用此比较信号控制三极管的导通与截止，从而驱动继电器控制抽排风扇的开关。

8.根据权利要求7所述的室内空气换气调温控制装置，其特征在于：在所述正反馈比较器的正端接有R5、R6构成迟滞温度比较器，提高电路的抗干扰能力。