CN112747390B - 半集中式五衡室内环境控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半集中式五衡室内环境控制系统，集中能源站分别通过管路为各个户式五衡新风空调机组提供冷热水能源；户式五衡新风空调机组包括箱式机壳，并将箱式机壳分为上部风环路和下部水环路，风环路包括新风口、回风口、送风口、过滤段、风机段、加热冷却段、加湿段、制氧及二氧化碳吸附模块、第一电动风口、第二电动风口和过风通道，水环路包括分水器、集水器、换热器、第一电动水阀、第二电动水阀。同时，本发明还公开了其控制方法。一个集中能源站配备多个户式五衡新风空调机组，保证各户的空气五衡需求，用最小的能耗处理空气，同时实现节能的目的；一台机组集成通风、空调、供暖于一体，实现施工安装简单化、运行调节简便化。

Description

半集中式五衡室内环境控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于室内新风空调及供冷供热技术领域，具体涉及一种能实现衡温、衡湿、衡氧、衡洁、衡静的半集中式五衡室内环境控制系统及其控制方法。

背景技术

现有的新风空调机组，需要在每户设置室外机，每户单独设置能源系统，占用空间大，不便于统一管理。或者，整栋楼设置竖向新风管道，进行集中新风供应，新风集中长距离输送，造成风机能耗大，不能根据各户的独立需求进行调节。随着衡温、衡湿、衡氧、衡洁、衡静新风理念的提出，在新风空调研究方面领先的公司开始研究如何实现五衡新风，由于在系统布局和控制上的不合理，研究尚处于理论阶段，五衡新风无法真正推广运用。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种结构简单、布局合理、易于推广、便于管理的半集中式五衡室内环境控制系统。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种半集中式五衡室内环境控制系统，包括集中能源站、若干户式五衡新风空调机组，集中能源站分别通过管路为各个户式五衡新风空调机组提供冷热水能源；

所述户式五衡新风空调机组包括箱式机壳，并将箱式机壳分为上部风环路和下部水环路，所述风环路包括新风口、回风口、送风口、过滤段、风机段、加热冷却段、加湿段、制氧及二氧化碳吸附模块、第一电动风口、第二电动风口和过风通道，所述水环路包括分水器、集水器、换热器、第一水管路、第二水管路、第一电动水阀、第二电动水阀，所述第一电动水阀安装在第一水管路上，第二电动水阀、分水器、集水器、换热器安装在第二水管路上，且第一水管路、第二水管路并联后再与集中能源站的同一能源供给水路相连；

所述水环路的第一水管路用于为加热冷却段、加湿段提供冷热水，第二水管路用于连接户内的辐射盘管系统，从而实现户内各房间的辐射供冷供暖；所述箱式机壳的内壁设置吸音棉；所述户式五衡新风空调机组能为各户提供衡温、衡湿、衡氧、衡洁、衡静新风。

作为上述方案的优选，所述新风口用于室外进风，回风口用于室内进风，新风口配备有第一电动密闭风阀、回风口配备有第二电动密闭风阀进行开闭，所述制氧及二氧化碳吸附模块、过风通道沿风路并排设置，过风通道配备有第三电动密闭风阀进行开闭；所述新风口还配备有第一温度传感器和空气品质传感器，第一电动风口、第二电动风口能通过开闭进行路线切换，当切换到第一电动风口时，风路不经过加热冷却段、加湿段，当切换到第二电动风口时，风路要经过加热冷却段、加湿段；第一电动密闭风阀、第二电动密闭风阀根据第一温度传感器、空气品质传感器进行选择新风口单独开、回风口单独开或新风口、回风口同时开三种切换；所述第一电动密闭风阀与第三电动密闭风阀、制氧及二氧化碳吸附模块连锁控制，当新风口开时，第三电动密闭风阀开、制氧及二氧化碳吸附模块关，当新风口关时，第三电动密闭风阀关、制氧及二氧化碳吸附模块开；

所述送风口配备有第二温度传感器，第一电动水阀能根据送风口温度调节开度，为上部风环路的加热冷却段提供冷热能源，第二电动水阀能根据用户侧水温调节开度，各个房间的辐射系统采用地板辐射、顶棚辐射或墙面辐射。

进一步优选为，所述新风口设置在箱式机壳的侧壁，送风口、回风口左右间隔设置在箱式机壳的顶壁，且新风口靠近回风口设置。

进一步优选为，所述过滤段包括初效过滤段、中效过滤段和高效过滤段，所述初效过滤段设置在新风口处，在箱式机壳内设置有中隔板将上部分为左右两列，第一电动风口、第二电动风口上下间隔设置在中隔板的中下部，风机段位于第一电动风口的左侧，加湿段、加热冷却段在中隔板左右并排设置，并位于第一电动风口与第二电动风口之间；高效过滤段、中效过滤段在中隔板左右并排设置，且高于第一电动风口，所述制氧及二氧化碳吸附模块、过风通道前后并排设置在高效过滤段正上方。优化箱式机壳内部布局，减少机组占用空间，进一步节能降耗，提高五衡效果。

进一步优选为，所述风机段选用粒子颗粒阻尼减震器风机，减弱机组噪声，保证机组噪音衡定在一定范围内，避免对人的干扰。

进一步优选为，所述箱式机壳的安装基座采用减震隔声垫进行安装。

同时，本发明还提供了一种半集中式五衡室内环境控制系统的控制方法，包括上述的半集中式五衡室内环境控制系统；

第一电动风口与第二电动风口不同时开启，根据新风口处设置的第一温度传感器对室外温度tn的监测情况自动控制开闭，当室外气温tn1≤tn≤tn2，对新风不需要进行冷热处理和加湿处理，第一电动风口开，第二电动风口关，新风仅经过滤处理后经送风口送入室内，保证送风空气洁净度衡定在一定范围；

当室外温度tn＞tn2或tn＜tn1，对新风需要冷热或湿处理时，第一电动风口关，第二电动风口开，新风经加热冷却段和加湿段，对空气进行降温减湿或升温加湿处理，保证送风温度和湿度衡定在一定范围内；

根据新风口处设置的第一温度传感器、空气品质传感器对室外温度、室外空气质量监测情况控制新风口和回风口开闭：当tn1≤tn≤tn2，且PM2.5≤a，新风口开，回风口关；当PM2.5≥b时，新风口关，回风口开，新风口关闭时联动制氧及二氧化碳吸附模块启动运行，第三电动密闭风阀关闭过风通道；当tn＜tn1或tn＞tn2，或a＜PM2.5＜b时，新风口、回风口同时开；新风口开启时，第三电动密闭风阀开，制氧及二氧化碳吸附模块关；新风口开启时，第三电动密闭风阀开，制氧及二氧化碳吸附模块关；

根据送风口处设置的第二温度传感器，自动调节第一电动水阀的开度,控制加热冷却段盘管的水量；根据用户侧设置的水温传感器，自动调节第二电动水阀的开度，控制换热器盘管的水量。

本发明的有益效果：

(a)可以实现多工况选择运行，避免目前机组在某些状况如疫情下无法运行的情况；

(b)考虑到不同功能段的阻力，尽可能减少多工况运行下通过不必要的功能段增加机组阻力，节约能耗；

(c)保证空气五衡需求，用最小的能耗处理空气，同时实现节能的目的；

(d)一台机组集成通风、空调、供暖于一体，实现施工安装简单化、运行调节简便化；

(e)能源站集中设置，避免每户设置室外机，减少对每户空间的占用，减少噪音干扰；

(f)能源站集中设置，相比每户设置能源系统，能源形式的选择范围更广，可以综合选择能源效率更高的能源形式，减少空调能耗；

(g)能源站集中运行管理，更容易实施节能运行管理策略，实现更大的运行节能效果；

(h)每户设置五衡新风空调机组，避免整栋楼集中新风供应，设置竖向新风管道，占用每户使用空间；同时避免新风集中长距离输送，浪费风机能耗；

(i)新风分户供应，根据各户需求，按需调节方便，节约风机运行能耗。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为户式五衡新风空调机组的结构示意图。

图3为图2的A-A剖视图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：

结合图1—图3所示，一种半集中式五衡室内环境控制系统，由集中能源站19、若干户式五衡新风空调机组和管路组成。集中能源站19分别通过管路为各个户式五衡新风空调机组提供冷热水能源。

户式五衡新风空调机组采用箱式机壳，并将箱式机壳分为上部风环路和下部水环路。上部风环路与下部水环路通过水平隔板隔开。风环路设置有各功能段，主要实现对送入住户房间内部的空气进行净化过滤、加热冷却、加湿减湿、增氧及二氧化碳吸附等处理；水环路主要是为实现上部风量的加热供冷、加湿减湿提供冷热水，同时为住户末端辐射系统提供冷热水需求。

风环路主要由新风口1、回风口2、送风口3、过滤段、风机段、加热冷却段、加湿段、制氧及二氧化碳吸附模块16、第一电动风口4、第二电动风口5和过风通道6组成。水环路主要由分水器7、集水器8、换热器9、第一水管路、第二水管路、第一电动水阀10、第二电动水阀11组成。

第一电动水阀10安装在第一水管路上，第二电动水阀11、分水器7、集水器8、换热器9安装在第二水管路上，且第一水管路、第二水管路并联后再与集中能源站19的同一能源供给水路相连。水环路的第一水管路用于为加热冷却段、加湿段提供冷热水，第二水管路用于连接户内的辐射盘管系统，从而实现户内各房间的辐射供冷供暖。户式五衡新风空调机组能为各户提供衡温、衡湿、衡氧、衡洁、衡静新风。

新风口1用于室外进风，回风口2用于室内进风，新风口1配备有第一电动密闭风阀、回风口2配备有第二电动密闭风阀进行开闭。制氧及二氧化碳吸附模块16、过风通道6沿风路并排设置，过风通道6配备有第三电动密闭风阀17进行开闭。

新风口1还配备有第一温度传感器和空气品质传感器，第一电动风口4、第二电动风口5根据温度传感器的反馈信号进行路线切换。当切换到第一电动风口4时，风路不经过加热冷却段、加湿段，当切换到第二电动风口5时，风路要经过加热冷却段、加湿段。

第一电动密闭风阀、第二电动密闭风阀根据第一温度传感器、空气品质传感器进行选择新风口1单独开、回风口2单独开或新风口1、回风口2同时开三种切换。

第一电动密闭风阀与第三电动密闭风阀、制氧及二氧化碳吸附模块16连锁控制。当新风口1开时，第三电动密闭风阀17开、制氧及二氧化碳吸附模块16关；当新风口1关时，第三电动密闭风阀17关、制氧及二氧化碳吸附模块16开。制氧及二氧化碳吸附模块16自带密闭功能，当制氧及二氧化碳吸附模块16关闭时，自动密封，当制氧及二氧化碳吸附模块16启动时，气流能通过。

第一电动水阀10、第二电动水阀11并联设置在同一能源供给水路上，送风口3配备有第二温度传感器，第一电动水阀10能根据送风口3温度调节开度，为上部风环路的加热冷却段、加湿段提供冷热水源，第二电动水阀11能根据用户侧水温调节开度。分水器7、集水器8用于连接户内的辐射盘管系统，从而实现户内各房间的辐射供冷供暖。每户单独配备一个五衡新风空调机组，通过分水器7、集水器8为每个房间单独供热供冷。

最好是，新风口1设置在箱式机壳的侧壁，送风口3、回风口2左右间隔设置在箱式机壳的顶壁，且新风口1靠近回风口2设置。

过滤段最好包括初效过滤段12、中效过滤段13和高效过滤段14。初效过滤段12设置在新风口1处，在箱式机壳内设置有中隔板15将上部分为左右两列，第一电动风口4、第二电动风口5上下间隔设置在中隔15板的中下部，风机段位于第一电动风口4的左侧，加湿段、加热冷却段在中隔板15左右并排设置，并位于第一电动风口4与第二电动风口5之间。高效过滤段14、中效过滤段13在中隔板15左右并排设置，且高于第一电动风口4，制氧及二氧化碳吸附模块16、过风通道6前后并排设置在高效过滤段14正上方。

为实现静音，箱式机壳的内壁设置吸音棉。进一步，箱式机壳的安装基座采用减震隔声垫进行安装；风机段选用带颗粒阻尼减震器18的风机。

一种半集中式五衡室内环境控制系统的控制方法，包括上述的半集中式五衡室内环境控制系统；

第一电动风口4与第二电动风口5不同时开启，根据新风口1处设置的第一温度传感器对室外温度tn的监测情况自动控制开闭，当室外气温tn1≤tn≤tn2，在某一舒适温度范围时，通常为过渡季节，如春秋季节，温度适宜、湿度适宜φ1≤φ≤φ2，对新风不需要进行冷热处理和加湿处理，第一电动风口4开，第二电动风口5关，新风仅经过滤处理后经送风口3送入室内，保证送风空气洁净度衡定在一定范围。

当室外温度tn＞tn2或tn＜tn1，气温超出舒适范围时，如夏季tn＞tn2，φ＞φ2或冬季tn＜tn1，φ＜φ1，此时对新风需要冷热或湿处理时，第一电动风口4关，第二电动风口5开，新风经加热冷却段和加湿段，对空气进行降温减湿或升温加湿处理，保证送风温度和湿度衡定在一定范围内。

根据新风口2处设置的第一温度传感器、空气品质传感器对室外温度、室外空气质量监测情况控制新风口和回风口开闭：当tn1≤tn≤tn2，且PM2.5≤a，即：温度合适、空气质量好，新风口1开，回风口2关；当PM2.5≥b时，即空气质量极差，或室外空气含有病毒等情况时，新风口1关，回风口2开，新风口1关闭时联动制氧及二氧化碳吸附模块16启动运行，第三电动密闭风阀17关闭过风通道6，实现机组出风氧含量衡定在一定范围内；当tn＜tn1或tn＞tn2，或a＜PM2.5＜b时，温度不在人体舒适范围内或空气质量较差，二者出现任一种情况，新风口1开，回风口2开，但均开启一定的角度，开启角度根据监测到的温度和PM2.5值确定；新风口1开启时，第三电动密闭风阀17开，制氧及二氧化碳吸附模块16关。

根据送风口3处设置的第二温度传感器，自动调节第一电动水阀10的开度,控制加热冷却段盘管的水量；根据用户侧设置的水温传感器，自动调节第二电动水阀11的开度，控制换热器盘管的水量。通过水环路，实现新风机组出风温度以及户内辐射系统水温衡定在一定范围内。

每户单独配备一个五衡新风空调机组，由集中能源站为各个五衡新风空调机组提供冷热水能源。五衡新风空调机组通过分水器、集水器连接至户内的辐射盘管系统，为各房间的辐射供冷供暖；各个房间的辐射系统不局限于地板辐射，也可以是顶棚辐射、墙面辐射。

系统运行控制逻辑：

(1)室内衡温控制

室内温度传感器监测空气温度，当室内温度高于或低于设定值时，自动调节分集水器水流量，换热器根据用户侧的冷热需求，自动增大或减小冷热源侧水流量，当冷热源主机水流量达到最大或最小仍不能满足室内温度需求时，自动降低或提高冷热源主机出水温度，至满足室内温度需求。

(2)室内衡湿控制

室内湿度传感器监测室内空气湿度，当冬季室内湿度低于设定值时，新风空调机组自动调节机组加湿段的加湿量。当夏季室内湿度高于设定值时，新风空调机组自动调大电动水阀1的开度，加大进入冷却盘管段的水流量，增加新风除湿量，当电动水阀1完全开启，新风除湿量仍不能满足室内湿度要求时，联动冷热源机组，自动降低冷热源主机出水温度，至满足新风除湿要求。

(3)室内衡氧控制

当新风空调机组的新风口处于开启状态时，室内二氧化碳传感器监测室内空气质量，若二氧化碳浓度高于设定值，则调大新风空调机组的新风口开度，增大送入室内的新风量，保证室内含氧量需求；

当因室外空气恶劣或因疫情等有病毒存在，新风口处于关闭、回风口开启时，室内二氧化碳传感器监测室内空气质量，若二氧化碳浓度高于设定值，则增强制氧+二氧化碳吸附模块的功能，增加室内含氧量，降低二氧化碳含量。

(4)室内衡洁控制

室内空气品质传感器监测室内空气品质如PM2.5，高效过滤器压差传感器监测空气进出过滤器前后的压差，并配备提醒器，当PM2.5浓度高于设定值或过滤器压差值高于设定值时，提醒器通知更换高效过滤器，保证室内空气品质需求。

Claims (4)

1.一种半集中式五衡室内环境控制系统，其特征在于：包括集中能源站（19）、若干户式五衡新风空调机组，集中能源站（19）分别通过管路为各个户式五衡新风空调机组提供冷热水能源；

所述户式五衡新风空调机组包括箱式机壳，并将箱式机壳分为上部风环路和下部水环路，所述风环路包括新风口（1）、回风口（2）、送风口（3）、过滤段、风机段、加热冷却段、加湿段、制氧及二氧化碳吸附模块（16）、第一电动风口（4）、第二电动风口（5）和过风通道（6），所述水环路包括分水器（7）、集水器（8）、换热器（9）、第一水管路、第二水管路、第一电动水阀（10）、第二电动水阀（11），所述第一电动水阀（10）安装在第一水管路上，第二电动水阀（11）、分水器（7）、集水器（8）、换热器（9）安装在第二水管路上，且第一水管路、第二水管路并联后再与集中能源站（19）的同一能源供给水路相连；

所述水环路的第一水管路用于为加热冷却段、加湿段提供冷热水，第二水管路用于连接户内的辐射盘管系统，从而实现户内各房间的辐射供冷供暖；所述箱式机壳的内壁设置吸音棉；所述户式五衡新风空调机组能为各户提供衡温、衡湿、衡氧、衡洁、衡静新风；

所述新风口（1）用于室外进风，回风口（2）用于室内进风，新风口（1）配备有第一电动密闭风阀、回风口（2）配备有第二电动密闭风阀进行开闭，所述制氧及二氧化碳吸附模块（16）、过风通道（6）沿风路并排设置，过风通道（6）配备有第三电动密闭风阀（17）进行开闭；所述新风口（1）还配备有第一温度传感器和空气品质传感器，第一电动风口（4）、第二电动风口（5）能通过开闭进行路线切换，当切换到第一电动风口（4）时，风路不经过加热冷却段、加湿段，当切换到第二电动风口（5）时，风路要经过加热冷却段、加湿段；第一电动密闭风阀、第二电动密闭风阀根据第一温度传感器、空气品质传感器进行选择新风口（1）单独开、回风口（2）单独开或新风口（1）、回风口（2）同时开三种切换；所述第一电动密闭风阀与第三电动密闭风阀、制氧及二氧化碳吸附模块（16）连锁控制，当新风口（1）开时，第三电动密闭风阀（17）开、制氧及二氧化碳吸附模块（16）关，当新风口（1）关时，第三电动密闭风阀（17）关、制氧及二氧化碳吸附模块（16）开；

所述送风口（3）配备有第二温度传感器，第一电动水阀（10）能根据送风口（3）温度调节开度，为上部风环路的加热冷却段提供冷热能源，第二电动水阀（11）能根据用户侧水温调节开度，各个房间的辐射系统采用地板辐射、顶棚辐射或墙面辐射；

所述过滤段包括初效过滤段（12）、中效过滤段（13）和高效过滤段（14），所述初效过滤段（12）设置在新风口（1）处，在箱式机壳内设置有中隔板（15）将上部分为左右两列，第一电动风口（4）、第二电动风口（5）上下间隔设置在中隔板（15）的中下部，风机段位于第一电动风口（4）的左侧，加湿段、加热冷却段在中隔板（15）左右并排设置，并位于第一电动风口（4）与第二电动风口（5）之间；高效过滤段（14）、中效过滤段（13）在中隔板（15）左右并排设置，且高于第一电动风口（4），所述制氧及二氧化碳吸附模块（16）、过风通道（6）前后并排设置在高效过滤段（14）正上方。

2.根据权利要求1所述的半集中式五衡室内环境控制系统，其特征在于：所述新风口（1）设置在箱式机壳的侧壁，送风口（3）、回风口（2）左右间隔设置在箱式机壳的顶壁，且新风口（1）靠近回风口（2）设置。

3.根据权利要求1所述的半集中式五衡室内环境控制系统，其特征在于：所述箱式机壳的安装基座采用减震隔声垫进行安装。

4.根据权利要求1所述的半集中式五衡室内环境控制系统，其特征在于：所述风机段选用带颗粒阻尼减震器（18）的风机。

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