一種多功能新風凈化機及運行控制方法與流程

　　本發(fā)明涉及建筑用新風凈化系統(tǒng)領域，具體涉一種多功能新風凈化機及其運行控制方法。

　　背景技術：

　　人的一生大部分時間都在建筑室內度過，室內空氣質量會受到室外大氣、室內裝修材料、人員活動等多種因素的影響，長期呼吸受污染的空氣會影響人體健康，引發(fā)人類呼吸道疾病，因此如何改善室內空氣質量，越發(fā)受到人們的重視。新風機是將室外新鮮空氣引入到室內并對室內污濁空氣進行更新和外排的裝置之一，可以有效降低室內co2、vocs(volatileorganiccompounds，揮發(fā)性有機物)等有害氣體含量，增加含氧量。為了保證引入室內新鮮空氣的潔凈度，在新風機中一般還會內置空氣過濾器，過濾掉新鮮空氣中的細菌、顆粒物(pm2.5)及其他有害物質。但目前市場上普通的室內新風凈化機或者沒有傳感器裝置，或者設有傳感器裝置的新風引入機也只能感應室內空氣中的污染物濃度，而不能根據不同種類的污染物濃度進行不同通風模式的聯(lián)動控制，仍需要手動控制新風調節(jié)門來獲取新風量，使用起來十分不便。

　　此外，單純的新風凈化機還存在當室外空氣進入室內時凈化效率低，或室內污濁空氣較嚴重時，空氣凈化效率較低等缺陷，而空氣凈化器一般在封閉的空間內通過對空氣循環(huán)過濾來提高凈化效率，可以彌補新風機的不足，但如果只是采取將兩者同時裝在室內的簡單方式，又會帶來占用室內空間大、初投資高、無法自動協(xié)同運行等弊端。

　　為克服上述缺陷，現(xiàn)有的一種被動房用整體式新風空調除濕一體機(中國專利申請?zhí)枺?3)，可實現(xiàn)新風的過濾以及不同的純新風、純室內以及新風回風混合循環(huán)模式的切換，以及實現(xiàn)對新風回風的過濾凈化。又如已公開的一種新風機的控制方法(中國專利申請?zhí)枺?6)，可以實現(xiàn)利用二氧化碳或其他污染物分子濃度實現(xiàn)新風的自動控制。但存在以下缺點：缺乏根據參數(shù)判斷新風與室內回風的風量的具體混合比例以及自動的調節(jié)；缺少多種應用場合的參數(shù)預設，如對需保持正壓或負壓；缺少對運行效果進行判定進行的自我優(yōu)化。缺少對風口的合理布置，以提升凈化效果，減少空間占用，便于安裝使用。

　　技術實現(xiàn)要素：

　　本發(fā)明的目的是為了克服已有技術的不足之處，提供一種運行靈活并且可根據預設參數(shù)進行室外新風量和室內回風量自動控制的新風凈化一體機及其運行控制方法。本發(fā)明既可快速凈化室內空氣、保持室內空氣新鮮，又能引入室外新風并加以過濾的空氣凈化裝置，同時通過對室內外多種參數(shù)的監(jiān)測和判別實現(xiàn)機組的智能化運行，來提供純新風機、純凈化器、新風機和凈化器混合運行等多種模式，做到一機多用。

　　為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了以下的技術方案：

　　本發(fā)明提出的一種多功能新風凈化機，其特征在于，包括機體外殼，通過位于所述機體外殼內的若干隔板分別形成室外到室內空氣流道、室內到室外空氣流道和室內到室內空氣流道；所述機體外殼內設有比例風閥和電機，通過該電機控制比例風閥的開合來控制比例風閥兩側的空氣流通面積進而調節(jié)室外到室內空氣流道和室內到室內空氣流道的風量；所述室外到室內空氣流道內依次設有用于采集室外空氣參數(shù)的室外傳感器模塊、初效過濾網、中效過濾網、電加熱器、換熱器、送風機、殺菌模塊和高效過濾網；所述室內到室外空氣流道內依次設有所述換熱器和排風機，且所述室外到室內空氣流道和室內到室外空氣流道分別與所述換熱器內的不同通道聯(lián)通；所述室內到室內空氣流道內設有用于采集室內空氣參數(shù)的室內傳感器模塊、所述送風機、殺菌模塊和高效過濾網；在所述機體外殼的外側壁上嵌入安裝有控制面板，在所述機體外殼的內側壁上安裝有控制模塊和數(shù)據傳輸模塊，所述控制面板用于顯示室內外空氣參數(shù)、設備運行參數(shù)、以及進行運行模式選擇和參數(shù)的設定，所述控制模塊用于控制所述機體外殼內各電器件的工作，所述數(shù)據傳輸模塊還通過無線傳輸與移動終端連接。

　　進一步地，所述機體外殼的側壁上設有室外進風口、室內排風口、室外排風口和室內回風口、室內送風口，所述室外到室內空氣流道、室內到室外空氣流道和室內到室內空氣流道分別由若干所述隔板形成不同的腔室組成；其中，由所述室外進風口、第一腔室、第二腔室、換熱器的第一通道、第三腔室、比例風閥、第四腔室、第五腔室和室內送風口依次連通形成所述室外到室內空氣流道，由所述室內排風口、第六腔室、換熱器的第二通道、第七腔室和室外排風口依次聯(lián)通形成所述室內到室外空氣流道，由所述室內回風口、第八腔室、比例風閥、第四腔室、第五腔室和室內送風口依次連通形成所述室內到室內空氣流道；所述初效過濾網、中效過濾網和室外傳感器模塊位于第一腔室內，電加熱器位于第二腔室內且靠近換熱器一側，排風機和送風機分別位于第七腔室和第四腔室內，高效過濾網和殺菌模塊均位于第五腔室內且兩者靠近設置；所述室內傳感器模塊和室外傳感器模塊分別安裝于室內回風口和室外進風口處。

　　本發(fā)明還提出一種上述多功能新風凈化機的運行控制方法，其特征在于，設比例風閥的室外到室內空氣流道面積和室內與室內空氣流道面積的比值為s，s的變化范圍為0：100％～100％：0；設送風機和排風機的最大風量分別為ws,max、wp,max，所述運行控制方法包括以下步驟：

　　(1)新風機在啟動狀態(tài)下，室外pm2.5傳感器檢測室外pm2.5值pw、室外溫度傳感器檢測室外溫度值tw、室外濕度傳感器檢測室外濕度值hw、室內溫度傳感器檢測室內溫度值ti、室內濕度傳感器檢測室內濕度值hi、室內pm2.5傳感器檢測室內pm2.5值pi、室內co2傳感器檢測室內co2值ci、室內tvoc濃度傳感器檢測室內tvoc值vi，上述所有檢測值均發(fā)送給控制模塊；

　　(2)控制模塊將其內的預設參數(shù)：室外溫度默認值tw,0、室外濕度默認值hw,0、室外pm2.5默認值pw,0、室內溫度期望值ti,0、室內濕度期望值hi,0、室內pm2.5期望值pi,0、室內co2期望值ci,0、室內tvoc期望值vi,0，與步驟(1)檢測的室外溫度值tw、室外濕度值hw、室外pm2.5值pw、室內溫度值ti、室內濕度值hi、室內pm2.5值pi、室內co2值ci和室內tvoc值vi分別進行比對運算，以此控制送風機和排風機的風量大小、電加熱器的開啟、電機的運轉步數(shù)和殺菌模塊的啟停；所述比對運算包含下列邏輯：

　　i)當vi/vi,0>2或ci/ci,0>2時，控制電機驅動比例風閥使其s值變?yōu)?00％:0；進一步判斷：若此時pw/pw,0>2，則將送風機的風量設定為60％ws,max、排風機的風量設定為60％wp,max；若此時1

　　2時，控制電機10驅動比例風閥11使其s值變?yōu)?00％:0；進一步判斷：此時，若pw/pw,0>2，則將送風機12的風量設定為60％ws,max、排風機7的風量設定為60％wp,max；若1

　　ii)當1hi,0且tw

　　v)根據使用場景設定殺菌模塊16采用連續(xù)或定時間歇模式運行；

　　vi)若要確保室內為正壓狀態(tài)時，控制送風機12的風量大于排風機7的風量；若要確保室內為負壓狀態(tài)時，控制送風機12的風量小于排風機7的風量；

　　(3)控制模塊17在設定時間間隔后返回步驟(1)，進行循環(huán)比對運算，并根據運行后相關參數(shù)與應達到的期望參數(shù)差值(以室內二氧化碳為例，如果按照既定的參數(shù)運行一段時間后，二氧化碳濃度穩(wěn)定但沒有達到期望值，若高于期望，則調整s值，進而調高新風回風比。如根據冬季電加熱器默認啟動參數(shù)，出現(xiàn)排風濕度過高甚至凝水出現(xiàn)，則利用pid算法調整電加熱器默認啟動參數(shù)至無凝水且排風濕度低于85％。)相應調整步進電機10的運轉步數(shù)、送風機12和排風機7的風量、電加熱器4和殺菌模塊16的開啟，直至本新風凈化機停止工作。

　　綜上，本發(fā)明的多功能新風凈化機具有三種工作模式：純新風模式、純室內凈化模式以及新風和室內凈化混合模式，當電源接通后對各工作模式分別描述如下：

　　(1)純新風模式：控制模塊17根據其內的預設參數(shù)與采集的相應檢測值判斷比例風閥11的室外到室內空氣流道面積和室內與室內空氣流道面積的比值s為100％：0，或用戶操作選擇純新風模式(即s為100％：0)時，機組開始運行后，在送風機12的抽力作用下，室外到室內空氣流道中形成空氣流動，具體地，室外空氣首先由室外進風口1進入，然后分別流經初效過濾網2和中效過濾網3，其中粒徑大于1-5μm的顆粒灰塵及各種懸浮物被過濾掉，當冬季室外空氣溫度較低時，通過電加熱器4來加熱室外空氣；室外空氣再流經換熱器6的左側通道(用于流通室外空氣)，與換熱器6的右側通道(用于流通室內空氣)形成相互傳熱；如果機組在純新風模式下運行，比例風閥11的通風面積會被全部分配給室外新風側，則室外空氣由此繼續(xù)流經送風機12所處的混風腔，再經過高效過濾網13過濾掉0.5μm以下的顆粒灰塵及各種懸浮物后變成潔凈空氣后，通過室內送風口15送至室內。

　　(2)純室內凈化模式：控制模塊17根據其內的預設參數(shù)與采集的相應檢測值判斷比例風閥11的s值應為0：100％，或用戶操作選擇純室內凈化模式(即s為100％：0)時，機組開始運行后，比例風閥11的通風面積會全部被分配給室內回風側，室外空氣流量降為0，室內空氣經過第二室內進風口9、比例風閥11的室內空氣側進入送風機12所處的混風腔，再經過高效過濾網13變成潔凈空氣后，通過室內送風口15送至室內。

　　(3)新風和室內凈化混合模式：控制模塊17根據其內的預設參數(shù)與采集的相應檢測值判斷比例風閥11的s值非100％：0且非0：100％時，或用戶操作選擇新風和室內凈化混合模式時，機組開始運行后，比例風閥11的通風面積會按控制模塊17判斷出的比例分配給室內回風側和室外新風側，室外空氣依次通過室外進風口1、初效過濾網2、中效過濾網3、電加熱器4(該電加熱器視情況開啟，參見上述純新風模式)、換熱器6的第一通道和比例風閥11的室外新風側流經送風機12所處的混風腔，與依次經過室內回風口9、比例風閥11的室內空氣側所進來的室內回風混合，再經過高效過濾網13變成潔凈空氣后，通過室內送風口15送至室內。

　　此外，當機組采用純新風模式或新風和室內凈化混合模式運行時，在排風機7的抽力作用下，室內到室外空氣流道中也形成空氣流動，室內空氣首先由室內排風口5進入，然后流經換熱器6形成相互傳熱，實現(xiàn)能量回收；室內空氣再繼續(xù)流經排風機7和室外排風口8進入室外。此時，排風機7的風量大小需要根據室內所要保證的正壓或負壓狀態(tài)及送風機12的風量大小來綜合確定。

　　本說明書所列舉的僅為本發(fā)明的較佳實施方式之一，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。