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CN106196309B - 一种集空气处理、能量回收、增氧多功能的新风一体机 - Google Patents

一种集空气处理、能量回收、增氧多功能的新风一体机 Download PDF

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CN106196309B CN201610873737.3A CN201610873737A CN106196309B CN 106196309 B CN106196309 B CN 106196309B CN 201610873737 A CN201610873737 A CN 201610873737A CN 106196309 B CN106196309 B CN 106196309B
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Abstract

本发明公开了一种集空气处理、能量回收、增氧多功能的新风一体机，属于空气净化及建筑通风节能技术领域，在传统独立新风系统的基础上，利用净化除湿设备、相变储能材料、热交换装置、分子筛氮氧分离器等设备及其附属阀门全面解决室内环境的舒适性差及通风耗能较大等问题。新型新风处理装置划分为空气处理模块、能量回收模块、增氧模块、自动控制模块，主要由干燥器、高中效空气过滤器、空气净化装置、相变储能材料装置、热交换装置、分子筛氮氧分离器、压气机、阀门、消声器等组成。本发明在调节室内热湿环境及提升空气品质的过程中，不同模块体系的运行状态由系统自动控制模块监测反馈来控制执行，以期室内环境达到良好的品质。

Description

一种集空气处理、能量回收、增氧多功能的新风一体机
技术领域
本发明属于建筑节能通风及空气净化技术领域，涉及一种新风处理装置，可以同时实现室内外空气的净化除湿、能量回收、自动增氧以及装置的自动控制运行。
背景技术
传统的自然通风技术是满足建筑室内新风需求、改善室内环境最直接、最节能的一种方式，在面对室外空气环境污染加重、雾霾频发等问题时，自然通风技术并不能提升室内空气品质，相反会加重室内空气污染，目前建筑内设置洁净的新风系统或室内净化系统成为当前环境下改善室内空气品质的重要解决办法，但是存在增加建筑设备能耗、净化级别较低、适用条件单一等问题。因此在满足室内新风量需求的同时，如何设计在节能、提升室内空气品质等方面达到最优的新风处理方式是目前亟待解决的关键问题。
经检索发现，专利号CN201410659997.1公开了一种间接蒸发冷却回风全热回收的新风处理装置，其主要特点是:采用显热换热装置，利用温度较低的送风对室内回风进行降温，使回风与新风在全热回收过程贴近饱和线，提高全热回收装置的效率，提高新风处理的能效；该技术只对室内回风进行能量回收，缺少对室外新风的净化处理，只适用于室外空气环境良好的条件下。专利号CN201510559201.X公开了一种新风净化换气系统，其主要特点是：设置相互独立的全热新风系统和室内净化系统，可以同时实现净化室内空气及新风、能量回收两种功能；由于该技术采用单级的能量回收装置，净化装置组件为活性炭滤网和ESP静电集尘滤网，因此该技术能量回收效率偏低，不能有效除去空气中的菌类。专利号CN201510286952.9公开了一种带新风净化智能控制装置的分体空调，其主要特点是通过对室内空气品质进行监测可以完成外循环和内循环两种模式，装置保证室内出风口可吸入颗粒物浓度PM2.5一次性过滤达到90％以上，并且有效去除室内VOC有害气体；该技术存在不能进行能量回收、净化有害气体单一等缺点。专利号CN201420848604.7公开了一种自动报警新风净化机，其主要特点是：利用主控电路将监测的信号类型(温度传感器、湿度传感器、VOC传感器、CO2传感器)与已存储数据进行对比，当与正常运转传输数据异常时，装置自动报警；该技术只提供报警功能，不能根据监测数据进行反馈，使装置运行相应的新风模式促使室内环境参数达到国家标准要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种集集空气处理、能量回收、增氧多功能的新风一体机，实时监测室内外空气环境参数，根据监测的数据控制新风处理装置的运行模式；新风处理装置对室外新风或室内回风进行除湿/加湿、净化除尘，达到室内空气品质要求，对室内排风进行能量回收，降低室外新风进入室内增加的负荷，同时可以向室内自动输送氧气，可供正常人在脑力过度劳累或需要氧气的病人使用。该发明解决原有新风处理系统附属功能不完善、适用条件单一、与室内居民实际生活环境不协调的实际问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种集集空气处理、能量回收、增氧多功能的新风一体机，包括空气处理模块、能量回收模块、增氧模块、自动控制模块；
所述的空气处理模块对室外新风或室内回风进行除湿/加湿、净化除尘处理；
所述的能量回收模块与空气处理模块的输出端相连，包括相变储能器、热交换装置；室内排风通过热交换装置与室外新风进行能量回收，并将热量传递给室外新风；相变储能器是对室内排风进行二次能量储存，通过阀门控制相变材料交替从室内排风回收并储存能量，向室外新风释放热量；
所述的增氧模块由自动控制模块控制，自动控制模块根据室内环境参数监测的数值，调节增氧模块，实现增氧。
所述的自动控制模块根据室内外环境参数，调节空气处理模块、能量回收模块、增氧模块。
进一步的，所述的增氧模块包括依次串联的干燥器II、压气机和分子筛氮氧分离器；所述的增氧模块的开断通过一个三通阀控制。
进一步的，所述的空气处理模块包括依次串联的干燥器I、高中效空气处理器、空气净化装置。对室外新风或室内回风进行除湿、净化除尘处理，使其满足室内空气品质要求，全面解决室外环境雾霾、室内空气品质不达标的问题。
进一步的，所述的空气净化装置利用纳米二氧化钛的光催化作用对新风或回风中的有害气体进行净化，太阳光通过透光板入射到凃有二氧化钛的网。其中反射板将入射多余的太阳光有效反射到凃有二氧化钛的网；当太阳光比较薄弱的时候，开启紫色荧光灯，对二氧化钛起催化作用。
进一步的，所述的热交换装置在夏天工况下媒介气体通道会在电加热或被动式太阳能加热的条件下形成一定的热压，进而加快下储液罐内媒介的蒸发对新风的降温速度，气体状态下的换热媒介会顺着媒介气体通道进入上储液罐，利用低温的排风对气态的媒介进行冷凝，媒介的液体会在重力的作用下顺着媒介液体通道流入下储液罐，以此完成能量热交换循环。其中换热媒介采用丙酮。冬天工况下只需将排风管和新风管反之即可。热交换装置的驱动力是以太阳能为主，电能为辅，进而能够有效的降低传统新风机的能耗。
进一步的，室外的新风先经过一个三通阀以及一个离心风机后进入到空气处理模块。
进一步的，所述的相变储能器包括壳体，壳体内部被保温层分成了多个独立的空间，每个独立的空间内都填充有相变材料，且每个独立的空间各自连接一个风管管道，在每个风管管道上各设有一个单向阀门。
室内排风通过热交换装置与室外新风进行能量回收，并将热量传递给室外新风，相变储能器是对室外排风进行二次能量储存，通过阀门控制相变材料交替从室外排风吸收储存能量，向室外新风释放热量，该模块可以解决传统热交换器能量回收率低的问题，降低室外新风进入室内增加的负荷，具有较大的节能作用。
进一步的，所述的自动控制模块包括控制器，在所述的控制器内设有自净模式、新风模式、增氧模式和自动模式；控制器与温度传感器、湿度传感器、PM2.5检测器、CO2检测器和报警装置相连。对室内CO2、温度、湿度和PM2.5值进行监测反馈，如果超过限值，相应的部件打开。
进一步的，在室内还设有与室外连通的排风管道，所述的排风管道依次经过连通热交换装置以及相变储能器后将室内的风排到室外。
进一步的，在室内还设有与室外连通的新风管道，所述的新风管道依次经过连通空气处理、相变储能器以及热交换装置(增氧模式时可依次经过压气机、分子筛氮氧分离器)后将室外的新风引到室内。
所述的自动控制模块提供报警功能，当环境参数监测数值超过国家规定值时会自动报警，并会自动选择相应的运行模式缓冲超标的环境参数数值。
本发明的效果和益处是：
在全球倡导智能、健康的室内生活环境理念下，提出具有空气处理、能量回收、增氧多功能的新风处理装置，符合我国节能减排的政策，同时全方面的提高室内空气品质。在改善室内空气品质的过程中，在自动控制模块的控制下，不同模块体系相互配合应用使室内空气品质、节能效果达到最优，满足室内居民的生活品质需要。
本发明比其它新风处理装置能有效的除去菌类等有害物质，降低传统热交换装置的能耗，提高热交换器的热回收率及自动增氧，满足不同人群的需求。本发明能在不同的建筑类型中应用，对改善建筑室内空气品质和室内居民身体健康具有非常重要的意义。
附图说明
图1是一种集空气处理、能量回收、增氧多功能的新风一体机示意图；
图2是自动控制模块显示屏示意图；
图3是新风一体机结合建筑的使用示意图；
图4是相变储能器平面图；
图5是相变储能器立体1-1剖面图；
图6是热交换装置示意图；
图7是空气净化装置示意图；
图中：1-1、1-2、1-3、1-4-三通阀门，2-1、2-2-离心风机，3-1、3-2-干燥器，4-高中效过滤器，5-空气净化装置，6-相变储能器，7-压气机，8-热交换装置，9-分子筛氮氧分离器，10-1、10-2消声器，11-1、11-2、11-3、11-4-单向阀门，12-控制器，13-报警铃，14-1-室外监测探点，14-2-室内监测探点，15-监测显示屏，16-控制开关，17-自净模式，18-新风模式19-增氧模式，20-自动模式，21-风量等级，22-除湿/加湿，23-监测报警，24-墙体，25-能量回收模块，26-空气处理模块，27-排风口，28增氧模块，29-进风口，30-风管管道，31-扩风管，32-保温层，33-相变材料，34-蜂窝风管，35-相变储能器壳体，36-媒介液体通道，37-下储液罐，38-上储液罐，39-电加热膜，40-媒介气体通道，41-排风管道，42-新风管道，43-透明盖板，44-涂有二氧化钛的网，45-荧光灯，46-透光板，47-反光板。
具体实施方式
以下是结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
具体实施方案一：如图1所示，一种集集空气处理、能量回收、增氧多功能的新风一体机，由三通阀门、离心风机、干燥器、高中效空气过滤器、空气净化装置、相变储能器、热交换装置、压气机、分子筛氮氧分离器、消声器、单向阀门组成；
新风处理装置划分为空气处理模块、能量回收模块、增氧模块、自动控制模块；
空气处理模块由干燥器I、高中效空气过滤器、空气净化装置、三通阀门组成，在离心风机2-1的作用下，所述空气处理模块对室外新风或室内回风依次进行除湿、除尘、净化空气中有害的菌类物质；
如图7所示，所述的空气净化装置5利用纳米二氧化钛的光催化作用对新风或回风中的有害气体进行净化，太阳光通过透光板入射到凃有二氧化钛的网，其中反射板将入射多余的太阳光反射到凃有二氧化钛的网；当太阳光比较薄弱的时候，开启荧光灯，对二氧化钛起催化作用。
能量回收模块由相变储能器6、热交换装置8组成，进而达到能量回收储存双重作用，相变储能器6设成新风和排风相互交替的形式，通过阀门11-1、11-2、11-3、11-4控制新风和排风管道的启闭，使相应位置相变材料的储热和释热过程具有一定的反应时间；
如图6所示，所述的热交换装置中夏天工况下媒介气体通道会在电加热或被动式太阳能加热的条件下形成一定的热压，进而加快下储液罐内媒介的蒸发对新风的降温速度，气体状态下的换热媒介会顺着媒介气体通道进入上储液罐，利用排风的低温对气态的媒介进行冷凝，媒介的液体会在重力的作用下顺着媒介液体通道流入下储液罐，以此完成能量热交换循环。其中换热媒介采用丙酮。冬天工况下只需将排风管和新风管反之即可。热交换装置的驱动力是以太阳能为主，电能为辅，进而能够有效的降低传统新风机的能耗。
增氧模块由干燥器3-2、压气机7、分子筛氮氧分离器9组成，由三通阀门1-3控制增氧模块的启闭；
所有模块的运行状态由自动控制模块控制，自动控制模块由装置开关16、监测报警23、自净模式17、新风模式18、增氧模式19、自动模式20、风量等级21、除湿/加湿22组成，通过自动控制模块完成装置的运行。
监测报警23可以对室内外环境进行监测，并设置相应的报警值，综合采集室内的相对湿度、PM2.5浓度、CO2浓度、有害气体浓度及室外PM2.5浓度，根据监测数据的反馈，决定报警系统的启闭，进而进行系统运行模式的选择；
根据监测数据的反馈，三通阀门1-1、1-2可以控制新风或排风的启闭，完成空气除湿、除尘、净化空气中有害的菌类物质过程；
利用自动控制模块的监测报警23，对室内CO2进行监测反馈，如果超过限值，三通阀门1-3、1-4将开启增氧模式和新风模式，从而提高室内O2浓度及降低室内空气CO2浓度。
能量回收模块充分利用室内排风的热量，在相变储能器6和热交换装置8的共同作用下，将其回收的热量传递给室外新风，以达到降低室外新风进入室内增加的负荷的目的，其中相变储能器6的应用可以提高热交换器的热回收效率，大大提高了新风一体机的节能率。
净化除湿模块由干燥器3-1、加湿器、高中效空气处理器、空气净化装置组成，其可以对室外新风或室内回风进行除湿/加湿、净化，其中空气净化装置是为除去空气中含有的有害细菌、VOC物质，提高新风一体机的净化级别，为室内居民的生活提供更可靠的保障。
增氧模块由干燥器、压气机、分子筛氮氧分离器组成，其可以选择性的向室内输送氧气，满足室内不同人群类型的需要。
具体的工作过程如下：
室外的空气依次经过三通阀门1-1、离心风机2-1、干燥器3-1、高中效过滤器4、空气净化装置5后，进入到相变储能器6，然后从相变储能器6进入到热交换装置8，在相变储能器6和热交换装置8的共同作用下，将其回收排风中的热量传递给室外新风，以达到降低室外新风进入室内增加的负荷的目的，其中相变储能器6的应用可以提高热交换器的热回收效率，大大提高了新风一体机的节能率；从热交换器8出来的新风经过三通阀门1-3、三通阀门1-4,后进入到室内。
热交换装置8的排风管道与三通阀门1-2相连；
三通阀门1-1、三通阀门1-2、三通阀门1-3、三通阀门1-4均由控制器12控制；控制器12连接装置控制开关16，在控制器上设置自净模式17、新风模式18、增氧模式19、自动模式20、风量等级21、除湿/加湿22和监测报警23。
同时在一体机中安装有分子筛氮氧分离器9，从热交换装置8出来的新风经过干燥器3-2、压气机7进入分子筛氮氧分离器9，分子筛氮氧分离器9产生的氧气送入室内，氮气送到室外。
在室内还安装有消声器10-1、10-2。
如图3-5所示，相变储能器中填充石蜡有机相变材料，通过阀门的控制相变材料的蓄放热过程时间，尽可能的收集排风中的余热；
具体的，相变储能器壳体35内部被3保温层分成了四个独立的空间，每个空间内都填充有相变材料和蜂窝风管34，四个独立的空间各自连接一个风管管道30，总共是四个风管管道30，在四个风管管道30上各设有一个单向阀门11-1、11-2、11-3、11-4；风管管道27的末端通过扩风管31与相变储能器6相连。
如图2所示，新风一体机所有的运行模式由自动控制系统控制，自动控制系统的显示屏由室外空气品质(温度、湿度、PM2.5)、室内空气品质(温度、湿度、CO2、PM2.5、VOC)、系统运行示意图、系统开关、新风模式、自净模式、增氧模式、风量等级、除湿/加湿、报警组成，室内居民可以根据室内外空气显示数值及自身需求选择任意一种系统运行模式和风量等级，同时也可以选择自动运行模式，系统会根据环境参数监测数值与设定参数进行比较，自动选择相应的运行模式和风量等级。
如图3所示，新风一体机在建筑内的应用方式比较灵活，可以选取室外外挂，也可以将其放在室内，不同的应用方式只需建筑和室外设计两根通风管道，作为室外新风和室内回风的通风管道；
具体的，在墙体24上设置新风一体机装置，包括有空气处理模块26、能量回收模块25、增氧模块28，其中空气处理模块26上设置进风口29和排风口27。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种集空气处理、能量回收、增氧多功能的新风一体机，其特征在于，包括空气处理模块、能量回收模块、增氧模块、自动控制模块；
所述的空气处理模块对室外新风或室内回风进行除湿/加湿、除尘及净化有害气体处理；
所述的能量回收模块与空气处理模块的输出端相连，包括相变储能器、热交换装置；室内排风通过热交换装置与室外新风进行全热能量回收，并将热量传递给室外新风；所述的相变储能器包括壳体，壳体内部被保温层分成了多个独立的空间，每个独立的空间内都填充有相变材料，且每个独立的空间各自连接一个风管管道，在每个风管管道上各设有一个单向阀门，相变储能器是对室外排风进行二次能量储存，通过阀门控制相变材料交替从室内排风吸收储存能量，向室外新风释放热量；
所述的增氧模块由自动控制模块控制，自动控制模块根据室内环境参数监测的数值，调节增氧模块，实现增氧；
所有模块的运行状态由自动控制模块控制，自动控制模块包括装置开关、监测报警、自净模式、新风模式、增氧模式、自动模式、风量等级、除湿/加湿，自动控制模块根据室内外环境参数，调节空气处理模块、能量回收模块、增氧模块之间的运行模式，完成装置的运行；
所述的热交换装置中夏天工况下媒介气体通道会在电加热或被动式太阳能加热的条件下形成一定的热压，进而加快下储液罐内媒介的蒸发对新风的降温速度，气体状态下的换热媒介会顺着媒介气体通道进入上储液罐，利用排风的低温对气态的媒介进行冷凝，媒介的液体会在重力的作用下顺着媒介液体通道流入下储液罐，以此完成能量热交换循环；其中换热媒介采用丙酮；冬天工况下只需将排风管和新风管反之即可；
所述的空气处理模块包括依次串联的干燥器I、高中效空气处理器和空气净化装置，所述的空气净化装置利用纳米二氧化钛的光催化作用对新风或回风中的有害气体进行净化，太阳光通过透光板入射到凃有二氧化钛的网，其中反射板将入射多余的太阳光反射到凃有二氧化钛的网；开启荧光灯，对二氧化钛起催化作用。
2.如权利要求1所述的集空气处理、能量回收、增氧多功能的新风一体机，其特征在于，所述的自动控制模块包括控制器，在所述的控制器内设有自净模式、新风模式、增氧模式和自动模式。
3.如权利要求1所述的集空气处理、能量回收、增氧多功能的新风一体机，其特征在于，所述的增氧模块包括依次串联的干燥器II、压气机和分子筛氮氧分离器；所述的增氧模块的开断通过一个三通阀控制。
4.如权利要求2所述的集空气处理、能量回收、增氧多功能的新风一体机，其特征在于，所述的控制器与温度传感器、湿度传感器、PM2.5检测器、CO2检测器和报警装置相连。
5.如权利要求1所述的集空气处理、能量回收、增氧多功能的新风一体机，其特征在于，室外或室内的空气先经过一个三通阀以及一个离心风机后进入到空气处理模块。
6.如权利要求1所述的集空气处理、能量回收、增氧多功能的新风一体机，其特征在于，在室内还设有与室外连通的排风管道，所述的排风管道依次经过连通热交换装置以及相变储能器后将室内的风排到室外。
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