CN213395802U - 数字智能新风阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种数字智能新风阀，包括阀体、设于所述阀体内的可调节阀板、连接所述可调节阀板的调节执行机构、房门出口人体探测器、房门入口人体探测器以及控制单元，所述调节执行机构、所述房门出口人体探测器和所述房门入口人体探测器分别与所述控制单元相联接，所述阀体设于从新风主管引入室内房间的新风支管之上，通过控制所述调节执行机构带动所述可调节阀板以调节从所述新风支管进入所述室内房间的新风量；所述房门入口人体探测器设于所述房门靠近走廊的一侧，所述房门出口人体探测器设于所述房门靠近房间的一侧，通过所述房门入口人体探测器和所述房门出口人体探测器探测房间内具体人数以使所述控制单元控制所述调节执行机构。

Description

数字智能新风阀

技术领域

本实用新型涉及新风控制技术领域，尤其涉及一种数字智能新风阀。

背景技术

近年来我国经济飞速发展，中央空调系统在建筑行业内得到广泛使用，中央空调系统的能源消耗已占整体建筑物能源消耗的60-70％的比重,而中央空调系统70-80％热负荷是直接或间接的方式受室外温度、湿度的影响而产生的，中央空调系统所需要的新风则是直接从室外引入后经新风空调处理机组进行预冷、除湿、加热、加湿等预处理后再送入室内每个房间，所以中央空调所配套的新风系统的能耗约占整中央空调系统能耗的30-40％左右，部分医院、五星级酒店、会所、车站、机场、工厂、办公楼等人流比较大的场所新风系统负荷将超过 50-60％的比重，当前现有建筑物的中央空调所配套的新风系统主要的问题就是没有将从室外引进的处理过的新风得到完全有效的利用，导致引入大量新风白白浪费。而造成这一现象的主要原因有以下有五点：

其一，中央空调所配套的新风系统在设计之初往往是按照室内需要容纳的总人数乘以每人每小时需要的最小新风量所得出的总新风量进行设计，但由于在实际使用过程中存在不同的时段、周期、空间上存在人流的高峰及低谷，因此导致40-70％时间只有10-70％人流，所在实际使用过程当中造成绝大部分时段处于人流不饱和的状态，而中央空调所配套的新风系统则一直按照设计时的容纳最大的人数的总新风量运行，因此造成了大量的新风白白的浪费。

其二，由于中央空调所配套的新风系统安装位置比较隐蔽，一般不会影响用户正常使用，即使存在大量的浪费也难以查觉和引起足够的重视，所以管理上存很大盲点，从而忽视了中央空调所配套新风系统能源浪费的问题。

其三，中央空调所配套的新风系统往往是一台新风处理机组同时供应多个房间使用、只要是其中有一个房间或少量房间在使用都需要启动新风机组供应新风，而没有使用的房间则同样存在供应新风情况，因此造成了大量的不必要的浪费，特别是酒店这种类型建筑需要全年 24小时使用中央空调新风系统，其开房率及房间实际使用率存在大量的空闲时间，但中央空调所配套的新风系统则全年24小时全载运行，导致中央空调所配套的新风系统存在大量的能源浪费现象。

其四，现有的中央空调所配套的新风系统由于是采用一台新风处理机组同时供应多个房间，只是在引入房内新风支管上装设了一个手动风阀来调节恒定送入室内新风量，理论上此方法可以使得进入每个房间的新风量达到设计要求，但是在实际建造、施工实施、技术人员的技术水准、系统调试及风量平衡等方面存在很大差异性，最终导致进入每个房间的新风风量极为不均，部分房间新风量存在偏大造成大量浪费，部分房间新风量偏小影响房间人员的舒适性及卫生标准，甚至存在有部房间根本没有新风的极度的不平衡现象。

其五，目前市面上也有一些建筑特采用根据室内二氧化碳浓度、 PM2.5、空气品质、TVCO等方式进行控制进入房间的新风量的节能控制方法，但由于二氧化碳浓度、PM2.5，但空气品质、PM2.5、空气品质这类传感器都存在其测量精度误差及分辩率低的问题、在人员密度不大的场所则很难准确检测出准确的真实含量，另一方面如果只是测量空气中的某一种单一的有害物质成分进行测量也很难反应出室内整体的空气品质状态，如果对室内空气中的二氧化碳浓度、 PM2.5、空气品质、TVCO等每一种有害物质都进行高精度的测量那么其投入和维护保养成本非常之高，失出实际使用价值。

因此需要一种能够有效根据室内具体人数进行引入具体的新风量节能控制设备以及一种可以解决所述问题的控制方法。

实用新型内容

本发明提供了一种数字智能新风阀以及数字智能新风阀的控制方法，能够有效根据室内具体人数进行引入与室内人员数量相匹配的具体新风量，以实现中央空调新风系统即能节能又能保证室内的卫生标准和风量平衡的目的。

本实用新型提供了包括阀体、设于所述阀体内的可调节阀板、连接所述可调节阀板的调节执行机构、房门出口人体探测器、房门入口人体探测器以及控制单元，所述调节执行机构、所述房门出口人体探测器和所述房门入口人体探测器分别与所述控制单元相联接，所述阀体设于从新风主管引入室内房间的新风支管之上，通过控制所述调节执行机构带动所述可调节阀板以调节从所述新风支管进入所述室内房间的新风量；所述房门入口人体探测器设于所述房门靠近走廊的一侧，所述房门出口人体探测器设于所述房门靠近房间的一侧，通过所述房门入口人体探测器和所述房门出口人体探测器探测房间内具体人数以使所述控制单元控制所述调节执行机构；

当人体进入房间内部时所述房门入口人体探测器先检测到人体经过，所述房门出口人体探测器后检测到人体经过，则所述房间内的人数增加；

当人体走出房间时所述房门出口人体探测器先检测到人体经过，所述房门入口人体探测器后检测到人体经过，则所述房间内的人数减少。

进一步的，还包括用于测量流经所述阀体内的新风风速的皮托管，所述皮托管设于所述阀体的进风口或出风口，且所述皮托管的一端与所述控制单元连接。

进一步的，所述控制单元上设有第一通信端口，所述第一通信端口用于与人机界面联接进数据通信交换，用户可人机界面对数字智能新风阀的风速、风量、室内人员的数量等参数进监控、修改及设定。

进一步的，所述控制单元上设有第二通信端口，所述第二通信端口用于与外接服务器进行通信数据交换，可以通过外接服务器与所述控制单元内的数据进行数据监控。

进一步的，所述通信端口的物理接口采用以太网、RS485、RS232 LONWORKS中的任一项、所述通信端口的通信协议可采用 MODBUS RTU、BACNET MS/TP、BACNET IP、M-BUS等多种协议。

进一步的，所述控制单元设有外接新风机组的开关信号接口，当数字智能新风阀检测到房间内有人员时则所述开关信号接口向所述新风机组发出一个开机命令信号。

进一步的，控制单元上设有空气压差传感器，利用所述空气压差传感器检测流经所述阀体的新风风速。

进一步的，所述房门入口人体探测器和/或所述房门出口人体探测器采用红外线人体探测器、光电感应开关、激光感应接近开关、超声波人体感应开关、雷达体感应开关或能感测人体其它传感器中的任一项。

进一步的，所述阀体的外形为圆形。

进一步的，所述阀体的外形为方形。

本实用新型通过设置可调节阀板以及调节执行机构，通过调节执行机构带动可调节阀板以实现调节阀门开度从而实现调节送入室内的新风风量；还通过设置与控制单元连接的房门入口人体探测器和房门出口人体探测器，利用当人员经过时房门入口人体探测器和房门出口人体探测器检测的先后顺序判断人员是进或出，进而判断房间内的具体人数，从而能够根据室内人员的数量控制进入室内人员数量所需要的具体的新风风量，以实现节能和满足室内卫生标准及风量平衡的目的。

应当理解的是，以上的一般描述和后面的细节描述仅仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

图1是本实用新型提供的一实施方式的数字智能新风阀的结构示意图。

图2是本实用新型提供的一实施方式的数字智能新风阀的工作示意图。

图3是本实用新型提供的一实施方式的数字智能新风阀的控制原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。可以理解的是，附图仅仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。附图中显示的连接关系仅仅是为了便于清晰描述，并不限定连接方式。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件时，它可以是直接连接到另一个组件，或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

还需要说明的是，本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1-3，本实用新型提供了一种数字智能新风阀100，所述数字智能新风阀100包括阀体10、设于所述阀体10内的可调节阀板20、调节执行机构30、控制单元40、内置压差测量模块、皮托管43、房门入口人体探测器41、房门出口人体探测器42、其它备用信号检测单元、风阀电机控制单元、继电器、第一通信端口、第二通信端口、新风机组、人机界面44、外接服务器；其中，所述调节执行机构30包括电机马达，所述控制单元40通过所述风阀电机控制单元控制所述电机马达进而实现调节阀门开度，所述阀体10设于新风送风主管200引入到房间内的新风支管210与室内房间之间，通过控制所述调节执行机构30 带动所述可调节阀板20以调节从所述新风支管210进入所述室内房间的新风量；所述房门入口人体探测器41，设于所述房门靠近走廊的一侧，所述房门出口人体探测器42设于所述房门靠近房间的一侧，所述人体探测器用于探测人体；所述房门出口人体探测器42和所述房门入口人体探测器41分别与所述控制单元40相连接，通过所述房门入口人体探测器和所述房门出口人体探测器探测房间内具体人数以使所述控制单元控制所述调节执行机构。

本实用新型提供的一实施方式的数字智能新风阀100的控制原理：皮托管43、人体探测器和、调节执行机构30全部接入控制单元 40，通过控制单元40连接的各个传感器，人体探测器探测到进出室内房间的人数经运算计算出实际所需要具体风量与采集到从新风主管流经新风支管上的数字智能新风阀100送入房内的实时新风量进行比较，经运算调节所述调节执行机构30驱动可调节式数字智能新风阀100的开度，使得流经数字智能新风阀100的实时风量与室内人员数量所需求具体总新风量相近或相等，并保持恒定送风。

当人体进入房间内部时所述房门入口人体探测器先检测到人体经过，所述房门出口人体探测器后检测到人体经过，则所述房间内的人数增加；

当人体走出房间时所述房门出口人体探测器先检测到人体经过，所述房门入口人体探测器后检测到人体经过，则所述房间内的人数减少。

具体的，计算进入房间人数方法为：当有1个人体从走廊进入房间时，房门入口人体探测器41则先探测到人体有经过同时发出一个数字信号“1”给控制单元40，当人体继续往房间内移动时，房门出口人体探测器42也探测到人体经过并发出一个数字信号“1”给控制单元40，此时控制单元40则依据房门入口人体探测器41探测到人体信号在前，房门出口人体探测器42探测到人体信号在后以此来判断出已有 1人进入房间内部，控制单元40同时记录下1人留在房间，当人体已经离开房门已进入房间内部后，人体均已不在房门入口人体探测器41 和房门出口人体探测器42的探测范围，此时房门入口人体探测器41 和房门出口人体探测器42均发出一个数字信号“0”给控制单元40，同时为探测下一个人体进出房间做准备，当第2个人从走廊进入房间时则又以第1人同样的方法进行判定并将记录下的人数并与此前的第 1人进行相加，后续进入房间其它人员也依照第2人的方式并与前面进入的人数进行累加，得出进入房间内部的实际人数。

具体的，记录人员走出房间和计算实际保留在房间内部的人数的方法为：当房间内有1个人从房间内部走出走廊外部时房门出口人体探测器42则先探测到人体经过并发出一个数字信号“1”给控制单元 40，当人体继续往走廊外移动时，房门入口人体探测器41也探测到人体经过并发出一个数字信号“1”给控制单元40，此时控制单元40则依据房门出口人体探测器42探测到人体信号在前，房门入口人体探测器41探测到人体信号在后以此来判断出已有1人从房间内部走出房外，控制单元40同时记录下1人走出在房间，当人体已经离开房门走出房间已到走廊后，人体均已不在房门入口人体探测器41和房门出口人体探测器42的探测范围，此时房门入口人体探测器41和房门出口人体探测器42均发出一个数字信号“0”给控制单元40，同时为探测下一个人体进出房间做准备，同时控制单元40利用之前累计进入房间的人数减去走出房间的人数得出实时留在房间内部的实际人数。

具体的，测量计算出流经阀体10送入房间内的实时新风量，所述皮托管43检测到的阀体10内的空气动压传送到所述控制单元40经数据运算计算出阀体10内的风速及风量，所述阀体10内风速的计算公式为：

式中：

V:风速(米/秒)；

K:皮托管系数；

P:通过皮托管测量得的空气动压(帕)；

：流体密度(公斤/立方米)；

根据风速V，流经所述阀体10的风量的计算公式为：

式中：

Q:从新风支管流经数字智能新风阀送入室内房间内部的实时新风量(立方米/小时)；

A:阀体截面面积(平方米)；

T:每小时＝3600秒。

在一些实施例中，所述皮托管43检测到的所述阀体10内的动压为 20帕，皮托管43的系数为0.83，空气的密度为1.2公斤/立方米，新所述阀体10截面面积为0.0035平方米，计算可得：

＝4.79米/秒；

所述风量Q计算可得：Q＝0.0035×4.79×3600＝60.354立方米/小时。

具体的，所述控制单元40通过计算出的室内人员实际的需求总新风量与流经所述阀体10的实时新风量Q比较确定阀门开度，再将其转化为电压信号控制所述调节执行机构30驱动可调节阀板20来调节输出的风量。

本实用新型通过设置可调节阀板20以及调节执行机构30，通过调节执行机构30带动可调节阀板20以实现调节阀门开度从而实现调节引入室内的新风风量；还通过设置与控制单元40连接的房门入口人体探测器41和房门出口人体探测器42，利用当人员经过时房门入口人体探测器41和房门出口人体探测器42检测的先后顺序判断人员是进或出，进而判断房间内的具体人数，从而能够根据人数控制进入室内人员数量所需要的具体的新风风量，达到节能的效果，并保证室内卫生标准及风量平衡的目的。

在本实施例中，所述控制单元40采用专用控制器；在其他实施例中，所述控制单元40也可采用市面主流单片机、可编程控制器、直接数字控制器、集散控制器(DCS)等控制器。

在一些实施例中，所述控制单元40备用信号检测单元预留多个备用信号检测信号通道，此备用信号通道可以根据用户的需求在外接人机界面44上进行组态，实现用户需要的功能，组态功能如下：关机/开关，强制输出、占用模式、手动自动模式等等多种功能。

在一些实施例中，风阀电机控制单元所控制的电机马达可采用交流电机也可采用直流电机。

具体的，继电器为干触点信号输出，主要是提供开关机信号来控制外接的新风机组、此继电器为干触点信号也可以不使用，并影响其功能的正常使用。

在一些实施例中，皮托管43上高、低压端口通过软管分别与控制单元40中内置式压差(风速)测量模块相连，压差(风速)测量模块也可以采用独立外接方式。

具体的，房门入口人体探测器41和/或房门出口人体探测器42 可选用红外线人体探测器、光电感应开关、激光感应接近开关、超声波、雷达、等各种类型的具备探测出人体功能的探测传感器。

控制单元40的第一通信端口与外接的人机界面44进行通信数据交换，可以通过人机界面44控制单元40内的数据进行数据监控，修改、设定、外接的人机界面44可以即插即用，支持热插拔，当人机界面44不需要时并不影响控制单元40正常运行和使用功能。

控制单元40的第二通信端口与外接服务器进行通信数据交换，可以通过外接服务器与控制单元40内的数据进行数据监控，修改、设定、外接的外接服务器可以即插即用，支持热插拔，外接服务器不需要时并不影响控制单元40正常运行和使用功能。

具体的，所述第一通信端口和/或所述第二通信端口的物理接口不限于某一种类型的接口，可以采用当今主流的如以太网、RS485、 RS232 LONWORKS等多种方式；所述第一通信端口和/或所述第二通信端口的通信协议可采用当今主流MODBUS RTU、BACNET MS/TP、BACNET IP、M-BUS等多种通信协议。

本申请的说明书和权利要求书中，词语“包括/包含”和词语“具有/ 包括”及其变形，用于指定所陈述的特征、数值、步骤或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数值、步骤、部件或它们的组合。

本实用新型的一些特征，为阐述清晰，分别在不同的实施例中描述，然而，这些特征也可以结合于单一实施例中描述。相反，本实用新型的一些特征，为简要起见，仅在单一实施例中描述，然而，这些特征也可以单独或以任何合适的组合于不同的实施例中描述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数字智能新风阀，其特征在于，包括阀体、设于所述阀体内的可调节阀板、连接所述可调节阀板的调节执行机构、房门出口人体探测器、房门入口人体探测器以及控制单元，所述调节执行机构、所述房门出口人体探测器和所述房门入口人体探测器分别与所述控制单元相联接，所述阀体设于从新风主管引入室内房间的新风支管之上，通过控制所述调节执行机构带动所述可调节阀板以调节从所述新风支管进入所述室内房间的新风量；所述房门入口人体探测器设于所述房门靠近走廊的一侧，所述房门出口人体探测器设于所述房门靠近房间的一侧，通过所述房门入口人体探测器和所述房门出口人体探测器探测房间内具体人数以使所述控制单元控制所述调节执行机构；

当人体进入房间内部时所述房门入口人体探测器先检测到人体经过，所述房门出口人体探测器后检测到人体经过，则所述房间内的人数增加；

当人体走出房间时所述房门出口人体探测器先检测到人体经过，所述房门入口人体探测器后检测到人体经过，则所述房间内的人数减少。

2.根据权利要求1所述的数字智能新风阀，其特征在于，还包括用于测量流经所述阀体内的新风风速的皮托管，所述皮托管设于所述阀体的进风口或出风口，且所述皮托管的一端与所述控制单元连接。

3.根据权利要求1所述的数字智能新风阀，其特征在于，所述控制单元上设有第一通信端口，所述第一通信端口用于与人机界面联接进数据通信交换，用户可人机界面对数字智能新风阀的风速、风量、室内人员的数量等参数进监控、修改及设定。

4.根据权利要求1所述的数字智能新风阀，其特征在于，所述控制单元上设有第二通信端口，所述第二通信端口用于与外接服务器进行通信数据交换，可以通过外接服务器与所述控制单元内的数据进行数据监控。

5.根据权利要求3或4所述的数字智能新风阀，其特征在于，所述通信端口的物理接口采用以太网、RS485、RS232 LONWORKS中的任一项、所述通信端口的通信协议可采用MODBUSRTU、BACNET MS/TP、BACNET IP、M-BUS中的任一项。

6.根据权利要求1所述的数字智能新风阀，其特征在于，所述控制单元设有外接新风机组的开关信号接口，当数字智能新风阀检测到房间内有人员时则所述开关信号接口向所述新风机组发出一个开机命令信号。

7.根据权利要求1所述的数字智能新风阀，其特征在于，控制单元上设有空气压差传感器，利用所述空气压差传感器检测流经所述阀体的新风风速。

8.根据权利要求1所述的数字智能新风阀，其特征在于，所述房门入口人体探测器和/或所述房门出口人体探测器采用红外线人体探测器、光电感应开关、激光感应接近开关、超声波人体感应开关、雷达体感应开关中的任一项。

9.根据权利要求1所述的数字智能新风阀，其特征在于，所述阀体的外形为圆形。

10.根据权利要求1所述的数字智能新风阀，其特征在于，所述阀体的外形为方形。

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