一種多功能新風(fēng)凈化機(jī)及運(yùn)行控制方法與流程

　　本發(fā)明涉及建筑用新風(fēng)凈化系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉一種多功能新風(fēng)凈化機(jī)及其運(yùn)行控制方法。

　　背景技術(shù)：

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

　　此外，單純的新風(fēng)凈化機(jī)還存在當(dāng)室外空氣進(jìn)入室內(nèi)時(shí)凈化效率低，或室內(nèi)污濁空氣較嚴(yán)重時(shí)，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(nèi)通過對空氣循環(huán)過濾來提高凈化效率，可以彌補(bǔ)新風(fēng)機(jī)的不足，但如果只是采取將兩者同時(shí)裝在室內(nèi)的簡單方式，又會(huì)帶來占用室內(nèi)空間大、初投資高、無法自動(dòng)協(xié)同運(yùn)行等弊端。

　　為克服上述缺陷，現(xiàn)有的一種被動(dòng)房用整體式新風(fēng)空調(diào)除濕一體機(jī)(中國專利申請?zhí)枺?3)，可實(shí)現(xiàn)新風(fēng)的過濾以及不同的純新風(fēng)、純室內(nèi)以及新風(fēng)回風(fēng)混合循環(huán)模式的切換，以及實(shí)現(xiàn)對新風(fēng)回風(fēng)的過濾凈化。又如已公開的一種新風(fēng)機(jī)的控制方法(中國專利申請?zhí)枺?6)，可以實(shí)現(xiàn)利用二氧化碳或其他污染物分子濃度實(shí)現(xiàn)新風(fēng)的自動(dòng)控制。但存在以下缺點(diǎn)：缺乏根據(jù)參數(shù)判斷新風(fēng)與室內(nèi)回風(fēng)的風(fēng)量的具體混合比例以及自動(dòng)的調(diào)節(jié)；缺少多種應(yīng)用場合的參數(shù)預(yù)設(shè)，如對需保持正壓或負(fù)壓；缺少對運(yùn)行效果進(jìn)行判定進(jìn)行的自我優(yōu)化。缺少對風(fēng)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(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

　　本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種運(yùn)行靈活并且可根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行室外新風(fēng)量和室內(nèi)回風(fēng)量自動(dòng)控制的新風(fēng)凈化一體機(jī)及其運(yùn)行控制方法。本發(fā)明既可快速凈化室內(nèi)空氣、保持室內(nèi)空氣新鮮，又能引入室外新風(fēng)并加以過濾的空氣凈化裝置，同時(shí)通過對室內(nèi)外多種參數(shù)的監(jiān)測和判別實(shí)現(xiàn)機(jī)組的智能化運(yùn)行，來提供純新風(fēng)機(jī)、純凈化器、新風(fēng)機(jī)和凈化器混合運(yùn)行等多種模式，做到一機(jī)多用。

　　為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案：

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

　　進(jìn)一步地，所述機(jī)體外殼的側(cè)壁上設(shè)有室外進(jìn)風(fēng)口、室內(nèi)排風(fēng)口、室外排風(fēng)口和室內(nèi)回風(fēng)口、室內(nèi)送風(fēng)口，所述室外到室內(nèi)空氣流道、室內(nèi)到室外空氣流道和室內(nèi)到室內(nèi)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(jìn)風(fēng)口、第一腔室、第二腔室、換熱器的第一通道、第三腔室、比例風(fēng)閥、第四腔室、第五腔室和室內(nèi)送風(fēng)口依次連通形成所述室外到室內(nèi)空氣流道，由所述室內(nèi)排風(fēng)口、第六腔室、換熱器的第二通道、第七腔室和室外排風(fēng)口依次聯(lián)通形成所述室內(nèi)到室外空氣流道，由所述室內(nèi)回風(fēng)口、第八腔室、比例風(fēng)閥、第四腔室、第五腔室和室內(nèi)送風(fēng)口依次連通形成所述室內(nèi)到室內(nèi)空氣流道；所述初效過濾網(wǎng)、中效過濾網(wǎng)和室外傳感器模塊位于第一腔室內(nèi)，電加熱器位于第二腔室內(nèi)且靠近換熱器一側(cè)，排風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)分別位于第七腔室和第四腔室內(nèi)，高效過濾網(wǎng)和殺菌模塊均位于第五腔室內(nèi)且兩者靠近設(shè)置；所述室內(nèi)傳感器模塊和室外傳感器模塊分別安裝于室內(nèi)回風(fēng)口和室外進(jìn)風(fēng)口處。

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

　　(1)新風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)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(nèi)溫度傳感器檢測室內(nèi)溫度值ti、室內(nèi)濕度傳感器檢測室內(nèi)濕度值hi、室內(nèi)pm2.5傳感器檢測室內(nèi)pm2.5值pi、室內(nèi)co2傳感器檢測室內(nèi)co2值ci、室內(nèi)tvoc濃度傳感器檢測室內(nèi)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(nèi)的預(yù)設(shè)參數(shù)：室外溫度默認(rèn)值tw,0、室外濕度默認(rèn)值hw,0、室外pm2.5默認(rèn)值pw,0、室內(nèi)溫度期望值ti,0、室內(nèi)濕度期望值hi,0、室內(nèi)pm2.5期望值pi,0、室內(nèi)co2期望值ci,0、室內(nèi)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(nèi)溫度值ti、室內(nèi)濕度值hi、室內(nèi)pm2.5值pi、室內(nèi)co2值ci和室內(nèi)tvoc值vi分別進(jìn)行比對運(yùn)算，以此控制送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)的風(fēng)量大小、電加熱器的開啟、電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)步數(shù)和殺菌模塊的啟停；所述比對運(yùn)算包含下列邏輯：

　　i)當(dāng)vi/vi,0>2或ci/ci,0>2時(shí)，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)比例風(fēng)閥使其s值變?yōu)?00％:0；進(jìn)一步判斷：若此時(shí)pw/pw,0>2，則將送風(fēng)機(jī)的風(fēng)量設(shè)定為60％ws,max、排風(fēng)機(jī)的風(fēng)量設(shè)定為60％wp,max；若此時(shí)1

　　2時(shí)，控制電機(jī)10驅(qū)動(dòng)比例風(fēng)閥11使其s值變?yōu)?00％:0；進(jìn)一步判斷：此時(shí)，若pw/pw,0>2，則將送風(fēng)機(jī)12的風(fēng)量設(shè)定為60％ws,max、排風(fēng)機(jī)7的風(fēng)量設(shè)定為60％wp,max；若1

　　ii)當(dāng)1hi,0且tw

　　v)根據(jù)使用場景設(shè)定殺菌模塊16采用連續(xù)或定時(shí)間歇模式運(yùn)行；

　　vi)若要確保室內(nèi)為正壓狀態(tài)時(shí)，控制送風(fēng)機(jī)12的風(fēng)量大于排風(fēng)機(jī)7的風(fēng)量；若要確保室內(nèi)為負(fù)壓狀態(tài)時(shí)，控制送風(fēng)機(jī)12的風(fēng)量小于排風(fēng)機(jī)7的風(fēng)量；

　　(3)控制模塊17在設(shè)定時(shí)間間隔后返回步驟(1)，進(jìn)行循環(huán)比對運(yùn)算，并根據(jù)運(yùn)行后相關(guān)參數(shù)與應(yīng)達(dá)到的期望參數(shù)差值(以室內(nèi)二氧化碳為例，如果按照既定的參數(shù)運(yùn)行一段時(shí)間后，二氧化碳濃度穩(wěn)定但沒有達(dá)到期望值，若高于期望，則調(diào)整s值，進(jìn)而調(diào)高新風(fēng)回風(fēng)比。如根據(jù)冬季電加熱器默認(rèn)啟動(dòng)參數(shù)，出現(xiàn)排風(fēng)濕度過高甚至凝水出現(xiàn)，則利用pid算法調(diào)整電加熱器默認(rèn)啟動(dòng)參數(shù)至無凝水且排風(fēng)濕度低于85％。)相應(yīng)調(diào)整步進(jìn)電機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)步數(shù)、送風(fēng)機(jī)12和排風(fēng)機(jī)7的風(fēng)量、電加熱器4和殺菌模塊16的開啟，直至本新風(fēng)凈化機(jī)停止工作。

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

　　(1)純新風(fēng)模式：控制模塊17根據(jù)其內(nèi)的預(yù)設(shè)參數(shù)與采集的相應(yīng)檢測值判斷比例風(fēng)閥11的室外到室內(nèi)空氣流道面積和室內(nèi)與室內(nèi)空氣流道面積的比值s為100％：0，或用戶操作選擇純新風(fēng)模式(即s為100％：0)時(shí)，機(jī)組開始運(yùn)行后，在送風(fēng)機(jī)12的抽力作用下，室外到室內(nèi)空氣流道中形成空氣流動(dòng)，具體地，室外空氣首先由室外進(jìn)風(fēng)口1進(jìn)入，然后分別流經(jīng)初效過濾網(wǎng)2和中效過濾網(wǎng)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(dāng)冬季室外空氣溫度較低時(shí)，通過電加熱器4來加熱室外空氣；室外空氣再流經(jīng)換熱器6的左側(cè)通道(用于流通室外空氣)，與換熱器6的右側(cè)通道(用于流通室內(nèi)空氣)形成相互傳熱；如果機(jī)組在純新風(fēng)模式下運(yùn)行，比例風(fēng)閥11的通風(fēng)面積會(huì)被全部分配給室外新風(fēng)側(cè)，則室外空氣由此繼續(xù)流經(jīng)送風(fēng)機(jī)12所處的混風(fēng)腔，再經(jīng)過高效過濾網(wǎng)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(nèi)送風(fēng)口15送至室內(nèi)。

　　(2)純室內(nèi)凈化模式：控制模塊17根據(jù)其內(nèi)的預(yù)設(shè)參數(shù)與采集的相應(yīng)檢測值判斷比例風(fēng)閥11的s值應(yīng)為0：100％，或用戶操作選擇純室內(nèi)凈化模式(即s為100％：0)時(shí)，機(jī)組開始運(yùn)行后，比例風(fēng)閥11的通風(fēng)面積會(huì)全部被分配給室內(nèi)回風(fēng)側(cè)，室外空氣流量降為0，室內(nèi)空氣經(jīng)過第二室內(nèi)進(jìn)風(fēng)口9、比例風(fēng)閥11的室內(nèi)空氣側(cè)進(jìn)入送風(fēng)機(jī)12所處的混風(fēng)腔，再經(jīng)過高效過濾網(wǎng)13變成潔凈空氣后，通過室內(nèi)送風(fēng)口15送至室內(nèi)。

　　(3)新風(fēng)和室內(nèi)凈化混合模式：控制模塊17根據(jù)其內(nèi)的預(yù)設(shè)參數(shù)與采集的相應(yīng)檢測值判斷比例風(fēng)閥11的s值非100％：0且非0：100％時(shí)，或用戶操作選擇新風(fēng)和室內(nèi)凈化混合模式時(shí)，機(jī)組開始運(yùn)行后，比例風(fēng)閥11的通風(fēng)面積會(huì)按控制模塊17判斷出的比例分配給室內(nèi)回風(fēng)側(cè)和室外新風(fēng)側(cè)，室外空氣依次通過室外進(jìn)風(fēng)口1、初效過濾網(wǎng)2、中效過濾網(wǎng)3、電加熱器4(該電加熱器視情況開啟，參見上述純新風(fēng)模式)、換熱器6的第一通道和比例風(fēng)閥11的室外新風(fēng)側(cè)流經(jīng)送風(fēng)機(jī)12所處的混風(fēng)腔，與依次經(jīng)過室內(nèi)回風(fēng)口9、比例風(fēng)閥11的室內(nèi)空氣側(cè)所進(jìn)來的室內(nèi)回風(fēng)混合，再經(jīng)過高效過濾網(wǎng)13變成潔凈空氣后，通過室內(nèi)送風(fēng)口15送至室內(nèi)。

　　此外，當(dāng)機(jī)組采用純新風(fēng)模式或新風(fēng)和室內(nèi)凈化混合模式運(yùn)行時(shí)，在排風(fēng)機(jī)7的抽力作用下，室內(nèi)到室外空氣流道中也形成空氣流動(dòng)，室內(nèi)空氣首先由室內(nèi)排風(fēng)口5進(jìn)入，然后流經(jīng)換熱器6形成相互傳熱，實(shí)現(xiàn)能量回收；室內(nèi)空氣再繼續(xù)流經(jīng)排風(fēng)機(jī)7和室外排風(fēng)口8進(jìn)入室外。此時(shí)，排風(fēng)機(jī)7的風(fēng)量大小需要根據(jù)室內(nèi)所要保證的正壓或負(fù)壓狀態(tài)及送風(fēng)機(jī)12的風(fēng)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(shí)施方式之一，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)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(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。