一種可控式家用新風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及元件分析

李晶 張棋 蘇洋 李玉涵 劉雨釗

摘要：新風(fēng)系統(tǒng)是目前改善室內(nèi)空氣質(zhì)量最直接有效的方式，本文在普通新風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了多重濾網(wǎng)及傳感器兩大元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)控及調(diào)節(jié)，并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)兩大元件的具體型號(hào)等進(jìn)行分析選擇，屬于綠色環(huán)保和節(jié)能減排領(lǐng)域的研究課題，具有較高的社會(huì)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：可控式;新風(fēng)系統(tǒng);濾網(wǎng);傳感器

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平不斷提高，空氣污染問(wèn)題日益突出，霧霾引起的疾病不可小覷，人們的自我保健意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)新鮮健康的空氣需求高漲。家用新風(fēng)系統(tǒng)作為凈化室內(nèi)空氣的最直接有效途徑，越來(lái)越受到各方的關(guān)注，而當(dāng)下一般家用新風(fēng)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控及調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量，為解決此問(wèn)題，本文提出一種可控式家用新風(fēng)系統(tǒng)。

可控式家用新風(fēng)系統(tǒng)的工作原理

新風(fēng)系統(tǒng)是由新風(fēng)換氣機(jī)及管道附件組成的一套獨(dú)立的空氣處理系統(tǒng)，新風(fēng)換氣機(jī)的四大主要組成部分為過(guò)濾濾網(wǎng)，送排風(fēng)機(jī)，多級(jí)的控制系統(tǒng)，空氣–空氣熱交換器。在這些部件之中空氣–空氣熱交換器、濾網(wǎng)的性能情況決定了住宅室內(nèi)空氣品質(zhì)的好壞。室外空氣進(jìn)入管道，首先依次通過(guò)初級(jí)濾網(wǎng)和中級(jí)濾網(wǎng)，然后與將室內(nèi)空氣排到室外的管道進(jìn)行熱交換，從而降低能耗、節(jié)能減排;接下來(lái)通過(guò)高級(jí)濾網(wǎng)，深度過(guò)濾，最后經(jīng)過(guò)不同類(lèi)型的傳感器，對(duì)進(jìn)入室內(nèi)的空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而決定是否需要打開(kāi)加濕或烘干功能、改變空氣進(jìn)量或更換濾網(wǎng)。經(jīng)過(guò)最終凈化后的符合我們要求的健康新風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)。

可控式新風(fēng)系統(tǒng)主要元件的選擇和集成

過(guò)濾網(wǎng)的選擇

初級(jí)濾網(wǎng)選用化纖無(wú)紡濾料，在專(zhuān)業(yè)上被叫做聚酯纖維，在民間被稱(chēng)作無(wú)紡布，聚酯纖維濾紙?jiān)诤芏喾矫婢哂袃?yōu)勢(shì)，例如其具有成熟的技術(shù)，廣泛的使用，以及穩(wěn)定性良好等，在這些條件下大部分較大的顆粒都可以被過(guò)濾。中級(jí)濾網(wǎng)選用合成纖維濾材，它是一種新興的材料被應(yīng)用于過(guò)濾過(guò)程，其具有高效的吸附性能，像甲醛，硫化氫等污染氣體都可被其吸附。玻璃纖維濾紙常常被用作高級(jí)濾網(wǎng)，玻璃纖維濾紙具有耐高溫、使用壽命長(zhǎng)，使用效率高、低碳環(huán)保等特點(diǎn)，幾個(gè)微米到二十幾米個(gè)微米是該種濾紙的單絲直徑范圍，成百上千根單絲組成纖維原絲，這些原絲可以除去空氣中微小粒徑的粒子[1]。

傳感器的選擇

本文將各類(lèi)傳感器與傳統(tǒng)的新風(fēng)換氣機(jī)進(jìn)行了綜合集成，利用各類(lèi)傳感器對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)此數(shù)據(jù)對(duì)新風(fēng)系統(tǒng)各參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和管理，以達(dá)到最佳效果，這一部分是智能可控式新風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

室內(nèi)空氣質(zhì)量的影響因素很多，例如溫度、濕度、氧含量、顆粒物含量、污染物含量等，綜合考慮后，我們選擇濕度、二氧化碳含量以及粉塵含量三個(gè)參數(shù)來(lái)衡量新風(fēng)系統(tǒng)空氣質(zhì)量。

濕度傳感器 本文選用型號(hào)為808H5V5的集成濕度傳感器，測(cè)量范圍0–100%RH，工作溫度–40–85℃，測(cè)量準(zhǔn)確度4%。在傳感器上可以具體的顯示出當(dāng)前空氣中的濕度以及其具體變化，濕度傳感器以及放大電路存在于整個(gè)集成系統(tǒng)的內(nèi)部，這些傳感器以及放大電路可以將采集來(lái)的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化成為電信號(hào)，進(jìn)而將其傳遞給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，從而在顯示屏顯示具體數(shù)值，若要改變當(dāng)前濕度，將調(diào)整方案輸入烘干器或者加濕器。一般空氣濕度范圍為：夏季40–80%，冬季30–60%，均在本傳感器的可檢測(cè)范圍之內(nèi)。[2]

二氧化碳傳感器 本文選用型號(hào)為COZIR–A的二氧化碳傳感器，測(cè)量范圍0–1%，工作范圍–25–55℃，它不僅是市場(chǎng)上最低功耗的傳感器，而且也是擁有更快響應(yīng)速度的高性能產(chǎn)品，用作新風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)檢測(cè)二氧化碳濃度非常合適。

下面是該二氧化碳傳感器的一些參數(shù)。

COZIR–A的二氧化碳傳感器的適用濕度：0–95%。

COZIR–A的二氧化碳傳感器的測(cè)量范圍：有量程0–2000ppm，0–5000ppm，0–1%供選擇。（1ppm=百萬(wàn)分之一）。

儀器精確度：±50ppm或者讀數(shù)的+/–3%中的大值。

室內(nèi)空氣中二氧化碳衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)值≤0.10%（2000mg/m3）。

空氣的組分之一（占大氣總體積的0.03%–0.04%）[3]。

粉塵傳感器 現(xiàn)今，市場(chǎng)上主要有兩類(lèi)常用的粉塵傳感器，分別是激光粉塵傳感器和紅外粉塵傳感器。其中，激光粉塵傳感器可以檢測(cè)到直徑大于0.3um的顆粒，但紅外粉塵傳感器的測(cè)量精度較低，只能檢測(cè)到直徑大于1um的顆粒。我們選用激光粉塵傳感器DS100，其采用風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)采集大量數(shù)據(jù)，自帶CPU性能較高，主要用于檢測(cè)空氣中PM2.5的含量。主要參數(shù)如下：1、可吸入顆粒物測(cè)量范圍（當(dāng)量換算值）：0–100μg/m3（PM2.5），0–200μg/m3（PM10）;2、最小檢測(cè)粒子直徑范圍：>0.3μm;3、儀器相對(duì)誤差：≦10%FS;4、輸出電流范圍：4–20mA;5、工作所需條件：電源24VDC&plun;10%，預(yù)熱1分鐘。

綜合集成 檢測(cè)變送器：在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，首先變送器測(cè)量目標(biāo)工藝參數(shù)，而后將所測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)化為一種特定的電流信號(hào)或氣壓信號(hào)，并傳送該信號(hào)給調(diào)節(jié)器。

調(diào)節(jié)器（控制器）：接收檢測(cè)變送器的信號(hào)，并將其與實(shí)際工藝參數(shù)進(jìn)行比較，由此得出偏差信號(hào)，再對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行規(guī)律性運(yùn)算得出控制信號(hào)，最終將控制信號(hào)傳送到執(zhí)行器。

結(jié)語(yǔ)

霧霾問(wèn)題的突出，加之人們對(duì)健康的追求，新風(fēng)系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)有蓬勃發(fā)展，通過(guò)對(duì)各類(lèi)傳感器、多重濾網(wǎng)與新風(fēng)換氣機(jī)的集成結(jié)合，開(kāi)發(fā)出了智能可控式新風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，確定了主要元件的選型，實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量，保障人體舒適與安全的同時(shí)，對(duì)節(jié)能減排也有積極作用，為人們提供了極大便利。

參考文獻(xiàn)

黃凱良.北方住宅冬季通風(fēng)與高效儲(chǔ)能新風(fēng)系統(tǒng)研究[D].重慶大學(xué)，2015.

GB/T 18883–2002，室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).

樊瑛，劉莉紅，湯民，張傳生.新風(fēng)系統(tǒng)在高層住宅中的應(yīng)用[J].住宅產(chǎn)業(yè)，2015（7）：40–43.