CN205090525U - 农业建筑空气调节系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种解决生物生活和生产的环境要素，同时克服民用建筑现有技术之不足，提供一种实用性强，应用范围广的农业建筑空气调节系统。它包括空气调节主系统以及若干个与空气调节主系统联通的循环式空气调节分系统。通过空气调节主系统初步调整温度湿度，再经过循环式空气调节分系统进行二次调整温度湿度，最终形成在空调室内的空气循环，其中当空气质量恶化时，启动排气系统；本实用新型把生物生活和生产环境对空气品质的要求与空气温湿度等物理调节做为双控指标，协同解决室内环境状态对建筑内生物生活和生产的影响。表现为生物环境指标量化的优化。另一方面本专利运行耗电量也只需要传统空调的1/8，后期维护费用低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种空气调节系统,尤其涉及农业建筑(设施农业)中的生物环境气候的农业建筑空气调节系统。
背景技术
农业建筑室内生物环境品质控制是一门跨领域的科学，同时也是一个发展历程较短的学科，该领域室内环境品质控制对生物的生产和生活有着直接的联系。生物室内环境科学是社会总体环境可持续发展不可分割的一部分，其主要研究对象是在室内模拟生物(人类)的生存和生活环境。
目前在民用建筑上通常把空气调节按应用种类分为“舒适性应用”和“工艺过程性应用”。前者以室内人员为对象，以创造舒适环境为目的；后者以生产工艺、机器设备或存放物品为对象，以保持最适宜的室内条件为目的。
本实用新型则是以农业生产为目的，以生物为对象，创造最适宜的“生物生产和生活”的环境，是“舒适性和工艺性”的结合。
影响生物“生活和生产”的环境因素众多，主要有：空气成分、空气温度、相对湿度、风速、光照(环境辐射)等，生物体对其周边环境的感受是这些因素综合作用的结果。目前民用建筑上的空调系统一般只对温度和湿度系统进行单因子控制或将两者结合起来，在必须对空气成分、空气温度、相对湿度和室内光照等系统进行综合控制的农业建筑(设施农业)中，这种系统缺乏对生物生活和生产的“舒适性和工艺性”的综合调节。
本系统主要通过以空气的成分、温度、湿度作为控制指标，其原理是在控制气体成分的基础上，直接控制温度、湿度从而达到对室内环境的“舒适性和工艺性”调节，通过对室内空气环境变量的调节实现“生物生产生活”指标的控制，使得空调系统能适应室内不同生物和生长周期的对室内环境的变化的要求。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种解决生物生活和生产的环境要素，同时克服民用建筑现有技术之不足，提供一种实用性强，应用范围广的农业建筑空气调节系统。
本实用新型的目的通过如下技术方案实现：
它包括空气调节主系统以及若干个与空气调节主系统联通的循环式空气调节分系统，
空气调节主系统包括主调节通道、主回流通道、气体浓度检测装置以及设置在主调节通道内的去尘湿帘式温湿度调节装置、温度调节装置、进气动力装置和排气装置，主调节通道上设有与循环式空气调节分系统联通的分通道；主回流通道上与循环式空气调节分系统联通，且主回流通道与分通道相互联通；
所述的循环式空气调节分系统包括空调房、分进气动力装置、分温度调节装置，空调房分温度调节装置、分进气动力装置设置空调房与主调节通道联通的分通道处，气体浓度检测装置分别设置于主回流通道和空调房内，排气装置也与主回流通道联通。
所述的主调节通道内的去尘湿帘式温湿度调节装置、温度调节装置、进气动力装置设置在主调节通道的入口以及与循环式空气调节分系统联通的分通道中最接近入口处的分通道之间的位置，且入口向分通道之间的通道依次布设去尘湿帘式温湿度调节装置、进气动力装置、温度调节装置。
所述的去尘湿帘式温湿度调节装置为水温可调式湿帘，所述的温度调节装置为热交换器(如：翼片管热交换器)，所述的分温度调节装置为分热交换器(如：翼片管热交换器)，进气动力装置和分进气动力装置分别为主风机、分风机。
它还包括预处理室，所述的预处理室设置在主调节通道的入口前端，且预处理室内设有辅助加热装置。
步骤如下：
A启动主风机，使得外界空气分别经过湿帘以及温度调节装置，将调整温度T1和湿度Φ1的空气送入主调节通道；将主调节通道空调房中低品质的空气排出，使空气达到所需品质要求；
B当主调节空气不能满足空调房温湿度和空气成分要求时，启动分风机，使得经过分温度调节装置调节后的温度T2和湿度Φ2的空气通过分通道送入空调房，其中温度T2和湿度Φ2为相应空调房的温湿度设定值；
C室内循环，定时启动分风机，空调房内空气通过分风机，形成空调房内循环；保证空调房内温度场和二氧化碳浓度均匀分布；
D气体浓度检测装置检测悬浮物和/或气体成分浓度，当悬浮物和/或气体成分浓度超标，则启动排气装置进行排气。
当外界空气气温低于10℃时，在步骤A之前还包括预热过程，所述的预热方式为水蒸汽、热水幕或光照或分翼片管热交换器的加热方式，将外界空气气温低于10℃时调整至高于10℃。
步骤A中，预处理后的空气湿度范围在饱和空气和所有空调室中最低室内设计湿度值之间，温度范围在湿球温度和所有空调室中最低室内设计温度之间，进气量不小于空调室中最低室内生物正常呼吸的新风量。
步骤B中，各个分通道中空气湿度的范围在设定目标值±偏差20％内，温度的范围调整为设定目标值±偏差10度内；空调室内风速不大于2.5m/s
步骤D中，当悬浮物和/或气体浓度(如二氧化碳浓度)大于空调室设置最大浓度值时，启动排气装置，直到回落至正常水平。
在步骤A中还包括消毒步骤，所述的消毒步骤为在湿帘的水中，添加消毒剂。如：锰酸钾或/和双氧水等。
较之现有技术而言，本实用新型的优点在于：把生物生活和生产环境对空气品质的要求(如：CO2浓度、单位体积悬浮物)与空气温湿度等物理调节做为双控指标，协同解决室内环境状态对建筑内生物生活和生产的影响。表现为生物环境指标量化的优化(如空气成分\温度\相对湿度)等。
优化过程是：先用湿帘系统使外界空气与空气杀菌消毒剂充分接触，过滤空气粉尘颗粒，控制空气中的微生物、细菌数量,调节湿帘供水温度使空气达到系统设定的第一温湿度再根据目标要求将第一温湿度加热或降温到个体目标所需要的第二温湿度。当进气温度低于设定值(如:10度、4度、0度)时，进行预加热或直接通入蒸汽，保证湿帘正常工作和第一温湿度条件的建立。
与传统空调相比，运行方式不同，传统空调是以调节空气温度为主，在控制温度的基础上对湿度进行调整，本实用新型主系统是以水的蒸发热来调控基础空气，使其达到第一温湿度条件。以传统方法作为分系统进行微调，因气体比热容只有水汽化热的几十分之一故其前期投资只需要传统空调的一半，运行耗电量也只需要传统空调的1/8，后期维护费用低。
本实用新型以控制空气粉尘和CO2浓度等气体品质为空气调节第一目的，温湿度调节为第二目的。从而达到满足不同生物空气品质环境要求与温湿度的和谐与优化。在春秋季节，充分利用水蒸发调节空气，冬季在入口处直接用水汽预热采暖，大大降低了冷热器成本。
附图说明
图1系本实用新型空气调节主系统的俯视图；
图2系图1A-A处的剖视图；
图3系本实用新型空气调节主系统的正视图
图4系本实用新型的流程图。
标号说明
11主调节通道、12主回流通道、13去尘湿帘式温湿度调节装置、14温度调节装置、15进气动力装置、16排气装置、21空调室、22分进气动力装置、23分温度调节装置、31预处理室。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本实用新型内容进行详细说明：
图1-4，它包括它包括空气调节主系统以及若干个与空气调节主系统联通的循环式空气调节分系统，
空气调节主系统包括主调节通道11、主回流通道12、气体浓度检测装置以及设置在主调节通道内的去尘湿帘式温湿度调节装置13、温度调节装置14、进气动力装置15和排气装置16，调节通道上设有与循环式空气调节分系统联通的分通道；主回流通道上与循环式空气调节分系统联通，且主回流通道与分通道相互联通；
它所处理的空气全部来自室外，室外空气经统一处理后送入主调节通道，使用后统一排出到室外,其主要控制空气气体成分和基础环境温湿度条件,是对循环于建筑物内有害空气成分的总体控制，如影响生物呼吸的二氧化碳浓度控制等。
春夏秋季:当室外温度大于空调室设定值时依靠湿帘蒸发达到降温加湿目的，根据“水蒸发效率”这一原理：当热空气经过实际换热面积若干倍有水蒸发的湿帘时，其大量的热将被空气吸收，从而实现空气降温加湿的过程。形成温湿度条件T1和Φ1。
冬季：当室外温度低于空调室设定值时依靠蒸汽等预加热，达到加温加湿目的。形成温湿度条件T1和Φ1。
所述的循环式空气调节分系统包括空调房21、分进气动力装置22、分温度调节装置23，空调房分温度调节装置、分进气动力装置设置空调房与主调节通道联通的分通道处，气体浓度检测装置分别设置于主回流通道和空调房内，排气装置也与主回流通道联通。
所述的主调节通道内的去尘湿帘式温湿度调节装置、温度调节装置、进气动力装置设置在主调节通道的入口以及与各循环式空气调节分系统联通的分通道中最接近入口处的分通道之间的位置，且入口向分通道之间的通道依次布设去尘湿帘式温湿度调节装置、进气动力装置、温度调节装置。
循环式空气调节分系统所处理的空气基本来自空调室间，全部空气为再循环，其新鲜空气的补充来于主调节通道。这一分系统以传统空调和采暖设备的温湿度为控制条件,可搭配室内加湿器，有耗能低结构简单容易控制的特点。
这种除了湿帘空气调节主系统外还在空调机房间内设有二次温湿度和风速控制设备的系统。其冷热交换由热交换器(如：多排称作盘管的翼片管热交换器)和风机组成的。它采用就地处理回风的方式，由风机驱动室内空气流过热交换器(如：盘管)进行冷却除湿或加热，再送回室内。
经过主调节通道内去尘湿帘式温湿度调节装置、温度调节装置调节的温湿度环境条件通过主调节通道送到定向位置，与经过分温度调节装置空调室空气混合，形成传统意义上的封闭系统，它在密闭环境中保持室内温湿度的不变，当室内空气环境质量降低到一定值时，温湿度环境条件1的通风设备启动，不断将优选基础空气送入，污浊空气被排除，始终保持新鲜自然的优选空气环境。当温湿度条件2空气在设定域值时，通过分风机和分冷热交换器调节空气温湿度。必要的时候可以在指定空调房内增加分排气装置，实现针对指定空调房内的排气，在冬季的时候，能够更好的节约能源。
所述的去尘湿帘式温湿度调节装置为水温可调式湿帘，所述的温度调节装置为热交换器，如翼片管热交换器，所述的分温度调节装置为分翼片管热交换器，进气动力装置和分进气动力装置分别为主风机、分风机。
它还包括预处理室31，所述的预处理室设置在主调节通道的入口前端，且预处理室内设有辅助加热装置。
步骤如下：
A启动主风机，使得外界空气分别经过湿帘以及温度调节装置，将调整温度T1和湿度Φ1的空气送入主调节通道；将主调节通道空调房中低品质的空气排出，使空气达到所需品质要求；
B当主调节空气不能满足空调房温湿度和空气成分要求时，启动分风机，使得经过分温度调节装置调节后的温度T2和湿度Φ2的空气通过分通道送入空调房，其中温度T2和湿度Φ2为相应空调房的温湿度设定值；
C室内循环，定时启动分风机，空调房内空气通过分风机，形成空调房内循环；保证空调房内温度场和二氧化碳浓度均匀分布；
D气体浓度检测装置检测悬浮物和/或气体成分浓度，当悬浮物和/或气体成分浓度超标，则启动排气装置进行排气。
当外界空气气温低于10℃时，在步骤A之前还包括预热过程，所述的预热方式为水蒸汽、热水幕或光照或分翼片管热交换器的加热方式，将外界空气气温低于10℃时调整至高于10℃。
其中，步骤A中，预处理后的空气湿度范围在饱和空气和所有空调室中最低室内设计湿度值之间，湿度范围在湿球温度和所有空调室中最低室内设计温度之间，进气量不小于空调室中最低室内生物正常呼吸的新风量。
步骤B中，各个分通道中空气湿度的范围在设定目标值±偏差20％内，温度的范围调整为设定目标值±偏差20％内；风速不大于2.5m/s
步骤D中，当悬浮物和/或二氧化碳浓度的浓度大于空调室设置最大浓度值时，启动排气装置，直到回落至正常水平。
在步骤A中还包括消毒步骤，所述的消毒步骤为在湿帘的水中，添加消毒剂。添加的消毒剂为高锰酸钾或/和双氧水。
空气杀菌消毒是指用湿帘能清涤悬浮的微细灰尘,降低悬浮物,附着微生物可以看作悬浮颗粒灰尘上的微生物的多少而定,在用湿帘控制悬浮物时,同时用”高锰酸钾双氧水”等对空气中的微生物、细菌进行消毒处理,杀灭空气中的细菌。
下面结合具体的案例对本实用新型的应用进行说明。
实施例1
所述为食用菌房,场内设有冷热源,常年四季使用,空调室主要作为出菇房和发菌房使用。房内环境最适宜温湿度设定值:出菇房空气温度18～24℃，湿度75～89％，二氧化碳浓度0.03-0.1％。发菌房空气温度10～16℃，湿度85～95％，二氧化碳浓度0.1-0.5％。从灭菌接种车间到发菌房过程需要控制空气洁净度。适宜温度出菇房空气温度14～30℃,发菌房空气温度6～20℃,湿度波动在最适宜湿度±20％偏差。二氧化碳浓度为最适宜浓度±30％偏差。
冬季室外温度低于10℃时，进气时采用蒸汽预热空气，预热空气温度至在20℃，之后进行正常步骤。
A启动主风机，通过湿帘过滤灭菌、加湿、调温至16～18℃，相对湿度95～100％，形成第一温湿度条件，同时将空调室间内低品质的空气排出，使空气达到所需品质要求；
B启动分风机空气进入发菌房与原空气混合使其空气温度达到设定值高限16℃，进入出菇房的空气经加热降湿后与原空气混合使其空气温度达到设定值16～24℃。
C室内循环，定时启动分风机，使室内空气通过分风机形成房内循环；保证房间内温度场和二氧化碳浓度均匀分布。当温湿度检测装置检测到房间内温湿度超限时，启动D步骤。
D当气体浓度检测装置检测到房间内二氧化碳浓度大于设定值时，则启动分排气装置进行排气，当回流通道内CO2浓度大于设定值时启动主风机排气。
夏季室外温度高于24～30℃时
A启动主风机，通过湿帘过滤灭菌、加湿、降温至湿球温度，相对湿度95～98％，通过温度调节装置进一步降温除湿至16～18℃形成第一温湿度条件，同时将空调室间内低品质的空气排出，使空气达到所需品质要求；
B启动分风机，空气进入发菌房分温度调节装置后降至10℃时与原空气混合使其空气温度达到设定值10～16℃，进入出菇房的空气则与原空气混合使其空气形成达到设定值低限18～24℃。
C室内循环，定时启动分风机，空调房内空气通过分风机，形成空调房内循环；保证空调房内温度场和二氧化碳浓度均匀分布；当温湿度检测装置检测到房间内温湿度超限时，启动D步骤。
D当气体浓度检测装置检测到房间内二氧化碳浓度大于设定值时，则启动分排气装置进行排气，当回流通道内CO2浓度大于设定值时启动主风机排气。
春秋季节室外温度在16～30℃时
A启动主风机，通过湿帘过滤灭菌、加湿、降温至湿球温度，相对湿度80～95％。形成第一温湿度条件，同时将空调室间内低品质的空气排出，使空气达到所需品质要求；
B启动分风机，根据主调节通道温度，切换关闭和使用分温度调节装置。使进入发菌房、出菇房的空气达到设定值，
C室内循环，定时启动分风机，空调房内空气通过分风机，形成空调房内循环；保证空调房内温度场和二氧化碳浓度均匀分布；当温湿度检测装置检测到空调房内温湿度超限时，启动D步骤。
D当气体浓度检测装置检测到房间内二氧化碳浓度大于设定值时，则启动分排气装置进行排气，当回流通道内CO2浓度大于设定值时启动主风机排气。
由于使用湿帘降温和水蒸气预热，使空气主调节系统大部分使用水汽化热降温或直接加热。
实施例2
所述为食用菌出菇房,场内设有冷热源,常年四季使用,空调室主要作为出菇房使用。房内环境最适宜温湿度设定值:出菇房空气温度18～24℃，湿度75～89％，二氧化碳浓度0.03-0.1％。适宜温度出菇房空气温度14～30℃,
春秋冬季室外温度低于18℃时，进气时采用蒸汽预热空气，预热空气温度至在20℃，之后进行正常步骤：
A启动主风机，通过湿帘过滤灭菌、加湿、调温至18～24℃，相对湿度95～100％，形成第一温湿度条件，同时将空调室间内低品质的空气排出，使空气达到所需品质要求；
B启动分风机，进入出菇房的空气经加热降湿后与原空气混合使其空气形成达到设定值高限18～24℃。
C室内循环，定时启动分风机，空调房内空气通过分风机，形成空调房内循环；保证空调房内温度场和二氧化碳浓度均匀分布；当温湿度检测装置检测到房间内温湿度超限时，启动D步骤。
D当气体浓度检测装置检测到房间内二氧化碳浓度大于设定值时，则启动分排气装置进行排气，当回流通道内CO2浓度大于设定值时启动主风机排气。
夏季室外温度高于24～30℃时，
A启动主风机，通过湿帘过滤灭菌、加湿、降温至湿球温度，相对湿度95～98％，通过温度调节装置进一步降温除湿至18～24℃形成第一温湿度条件，同时将空调室间内低品质的空气排出，使空气达到所需品质要求；
B启动分风机，进入出菇房的空气则与原空气混合使其空气形成达到设定值18～24℃。
C室内循环，定时启动分风机，空调房内空气通过分风机，形成空调房内循环；保证空调房内温度场和二氧化碳浓度均匀分布；当温湿度检测装置检测到房间内温湿度超限时，启动D步骤。
D当气体浓度检测装置检测到房间内二氧化碳浓度大于设定值时，则启动分排气装置进行排气，当回流通道内CO2浓度大于设定值时启动主风机排气。
春秋季节室外温度在16～26℃时
A启动主风机，通过湿帘过滤灭菌、加湿、降温至湿球温度，相对湿度80～95％。形成第一温湿度条件，同时将空调室间内低品质的空气排出，使空气达到所需品质要求；
C室内循环，定时启动分风机，空调房内空气通过分风机，形成空调房内循环；保证空调房内温度场和二氧化碳浓度均匀分布；当温湿度检测装置检测到房间内温湿度超限时，启动D步骤。
D当气体浓度检测装置检测到房间内二氧化碳浓度大于设定值时，则启动分排气装置进行排气，当回流通道内CO2浓度大于设定值时启动主风机排气。
实施例3
所述为食用菌发菌房,场内设有冷热源,常年四季使用,空调室主要作为发菌房使用。房内环境最适宜温湿度设定值:空气温度10～16℃，湿度85～95％，二氧化碳浓度0.1-0.5％。从灭菌接种车间到发菌房过程需要控制空气洁净度。适宜温度发菌房空气温度6～20℃,湿度波动在最适宜湿度±20％偏差。二氧化碳浓度为最适宜浓度±30％偏差。
冬季室外温度低于10℃时，进气时采用蒸汽预热空气，预热空气温度至在20℃，之后进行正常步骤，
A启动主风机，通过湿帘过滤灭菌、加湿、降温至16～18℃，相对湿度95～100％，形成第一温湿度条件，同时将空调室间内低品质的空气排出，使空气达到所需品质要求；
B启动分风机空气进入发菌房与原空气混合使其空气温度达到设定值高限16℃。
C室内循环，定时启动分风机，空调房内空气通过分风机，形成空调房内循环；保证空调房内温度场和二氧化碳浓度均匀分布；当温湿度检测装置检测到房间内温湿度超限时，启动D步骤。
D当气体浓度检测装置检测到房间内二氧化碳浓度大于设定值时，则启动分排气装置进行排气，当回流通道内CO2浓度大于设定值时启动主风机排气。
夏季室外温度高于24℃时，
A启动主风机，通过湿帘过滤灭菌、加湿、降温至湿球温度，相对湿度95～98％，通过温度调节装置进一步降温除湿至16～18℃形成第一温湿度条件，同时将空调室间内低品质的空气排出，使空气达到所需品质要求；
B启动分风机，空气进入发菌房分温度调节装置降至10℃时与原空气混合使其空气温度达到设定值低限10～12℃。
C室内循环，定时启动分风机，室内空气通过分风机，形成房内循环；保证房间内温度场和二氧化碳浓度均匀分布，当温湿度检测装置检测到房间内温湿度超限时，启动D步骤。
D当气体浓度检测装置检测到房间内二氧化碳浓度大于设定值时，则启动分排气装置进行排气，当回流通道内CO2浓度大于设定值时启动主风机排气。
春秋季节室外温度在8～18℃时：
A启动主风机，通过湿帘过滤灭菌、加湿、降温至湿球温度，相对湿度80～95％。形成第一温湿度条件，同时将空调室间内低品质的空气排出，使空气达到所需品质要求；
B启动分风机，根据主调节通道温度，切换关闭和使用分温度调节装置。使进入发菌房的空气达到设定值
C室内循环，定时启动分风机，空调房内空气通过分风机，形成空调房内循环；保证空调房内温度场和二氧化碳浓度均匀分布；当温湿度检测装置检测到房间内温湿度超限时，启动D步骤。
D当气体浓度检测装置检测到房间内二氧化碳浓度大于设定值时，则启动分排气装置进行排气，当回流通道内CO2浓度大于设定值时启动主风机排气。
Claims (4)
1.一种农业建筑空气调节系统，其特征在于：它包括空气调节主系统以及若干个与空气调节主系统联通的循环式空气调节分系统，
空气调节主系统包括主调节通道(11)、主回流通道(12)、气体浓度检测装置以及设置在主调节通道内的去尘湿帘式温湿度调节装置(13)、温度调节装置(14)、进气动力装置(15)和排气装置(16)，主调节通道上设有与循环式空气调节分系统联通的分通道；主回流通道上与循环式空气调节分系统联通，且主回流通道与分通道相互联通；
所述的循环式空气调节分系统包括空调房(21)、分进气动力装置(22)、分温度调节装置(23)，空调房分温度调节装置、分进气动力装置设置空调房与主调节通道联通的分通道处，气体浓度检测装置分别设置于主回流通道和空调房内，排气装置也与主回流通道联通。
2.根据权利要求1所述的农业建筑空气调节系统，其特征在于：所述的主调节通道内的去尘湿帘式温湿度调节装置、温度调节装置、进气动力装置设置在主调节通道的入口与各循环式空气调节分系统联通的分通道中最接近入口处的分通道之间的位置，且入口向分通道之间段的通道依次布设去尘湿帘式温湿度调节装置、进气动力装置、温度调节装置。
3.根据权利要求1或2所述的农业建筑空气调节系统，其特征在于：所述的去尘湿帘式温湿度调节装置为水温可调式湿帘，所述的温度调节装置为热交换器，所述的分温度调节装置为分热交换器，进气动力装置和分进气动力装置分别为主风机、分风机。
4.根据权利要求2所述的农业建筑空气调节系统，其特征在于：它还包括预处理室(31)，所述的预处理室设置在主调节通道的入口前端，且预处理室内设有辅助加热装置。
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| CN105333537B (zh) * | 2015-11-06 | 2018-05-22 | 福建省农业科学院 | 农业建筑空气调节系统及其使用方法 |
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