一种衡温衡湿衡氧衡洁新风控制方法和新风空调机组

摘要

本发明提出了一种衡温衡湿衡氧衡洁新风控制方法和新风空调机组，衡温衡湿衡氧衡洁的新风空调机组包括具有供氧段的机组本体、用于监测大气压力的大气压力传感器、用于监测室内氧气浓度的室内氧气浓度传感器、以及用于探测室内人员数量的室内人员探测器，大气压力传感器、室内氧气浓度传感器和室内人员探测器的信号输出端与控制器输入端分别相连。本发明可根据室内人员数量，依据本发明提供的智能运算方法分析空气中氧气浓度随时间变化的情况，适时自动开启或关闭供氧段的供氧开关，保证室内衡氧，避免因室内人员数量过多而增加耗氧量而导致氧气浓度过低的不适状态、或避免因室内人员数量过少而减少耗氧量使氧气浓度过高的浪费状态。

说明书

技术领域

本发明属于新风技术领域，具体涉及一种衡温衡湿衡氧衡洁新风控制方法和新风空调机组。

背景技术

随着节能建筑与绿色建筑的发展，建筑围护结构的隔热性能和密闭性能均得到了很大的提高，通过建筑外围护结构传入室内造成的空调冷热负荷控制的越来越低，营造建筑室内良好的热湿环境主要在于有效处理送入室内的新风。

申请号为CN202210516513.2，名称为“衡温、衡湿、衡氧、衡洁、衡静的户式新风控制方法”的中国专利申请中披露了通过设置制氧及二氧化碳吸附模块，以实现室内增氧及二氧化碳吸附的处理。根据新风口处设置空气品质传感器对室外空气质量监测情况控制新风口和回风口开闭：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；当a＜PM2.5＜b时，新风口、回风口同时开，制氧及二氧化碳吸附模块关。该技术方案只是根据室外空气品质确定是否启动制氧及二氧化碳吸附模块，并没有考虑室内人员数量的影响。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，本发明的第一个目的是提供一种衡温衡湿衡氧衡洁新风控制方法，本发明的第二个目的是提供一种衡温衡湿衡氧衡洁新风空调机组。

为达到上述第一个目的，本发明采用如下技术方案：一种衡温衡湿衡氧衡洁新风控制方法，基于衡温衡湿衡氧衡洁新风空调机组，衡温衡湿衡氧衡洁新风空调机组包括具有进风口和送风口的机组本体，机组本体上设有控制器，机组本体内部设有用于将室外空气经进风口吸入机组本体内部并从送风口排出的风机，控制器的新风供应控制端与风机的使能端相连，机组本体内部设置有供氧段，控制器的供氧控制端与供氧段的供氧使能端相连；衡温衡湿衡氧衡洁新风空调机组还包括用于监测大气压力的大气压力传感器、用于监测室内氧气浓度的室内氧气浓度传感器、以及用于探测室内人员数量的室内人员探测器，大气压力传感器、室内氧气浓度传感器和室内人员探测器的信号输出端与控制器输入端分别相连；新风控制方法包括如下步骤：通过大气压力传感器检测的室外大气压力值P

其中，C为衡氧空间实测氧气浓度，C

上述技术方案，新风空调机组通过配备供氧段为建筑室内人员营造衡氧空间；控制器通过室内氧气浓度传感器监测的室内氧气浓度信号和室内人员探测器监测的人员在室情况，控制供氧段的供氧开关，营造衡氧空间。本发明还可根据室内人员数量，依据本发明提供的智能运算方法分析空气中氧气浓度随时间变化的情况，适时自动开启或关闭供氧段的供氧开关，保证室内衡氧，避免因室内人员数量过多而增加耗氧量而导致氧气浓度过低的不适状态、或避免因室内人员数量过少而减少耗氧量使氧气浓度过高的浪费状态。

在本发明的一种优选实施方式中，当P

当54kPa≤P

当50.5kPa≤P

上述技术方案，提供了根据室外大气压力值P

在本发明的一种优选实施方式中，机组本体内部设置有能够对进入其内的室外空气进行升温、降温、除湿和加湿处理的热湿处理模块，控制器的热湿控制端与热湿处理模块的使能端相连；新风空调机组还包括用于监测进入机组本体内的室外空气温度的室外温度传感器、室外空气湿度的室外湿度传感器、用于监测机组本体送人室内的新风温度的送风温度传感器、以及用于监测新风温度的送风湿度传感器，室外温度传感器、室外湿度传感器、送风温度传感器和送风湿度传感器的信号输出端与控制器输入端分别相连；控制器根据室外空气的温度和湿度，控制热湿处理模块工作以对流经其的空气进行升温、降温、除湿和加湿处理，以使新风空调机组的送风温度和送风湿度在合适范围内。

上述技术方案，通过设置室外温度传感器、室外湿度传感器、送风温度传感器和送风湿度传感器，可以监测室外空气温度和湿度、以及室内空气温度和湿度，通过设置热湿处理模块可以调节流经其的室外空气的温度和湿度，以使新风空调机组的送风温度和送风湿度在合适范围内，保持室内空气衡温和衡湿，提高舒适度。

在本发明的一种优选实施方式中，热湿处理模块包括注水式的表面换热器、电加热器、压缩机、以及与压缩机相连的水冷式冷凝器和蒸发器，压缩机、水冷式冷凝器和蒸发器组成氟系统，进入机组本体中的室外空气能够流经蒸发器；控制器根据室外温度传感器和室外湿度传感器分别获取室外空气温度Tw和室外空气湿度dw；当Tw1＜Tw≤Tw2且dw1≤dw≤dw2时，控制器判断室外空气符合室内人员舒适度需求，热湿处理模块不工作；当Tw≤Tw1且dw1≤dw≤dw2时，控制器判断室外空气为寒冷状态，控制器控制表面换热器通热水，氟系统不工作，新风空调机组运行在供暖模式下，控制器根据送风温度传感器监测的送风温度Ts调节表面换热器通的热水流量：当送风温度Ts1≤Ts≤Ts2时，保持表面换热器的热水流量不变；当Ts＜Ts1时，增大表面换热器的热水流量；当Ts＞Ts2时，减小表面换热器的热水流量；当Tw≤Tw1且dw＞dw2时，控制器判断室外空气为冷湿状态，控制器控制表面换热器通冷水，氟系统不工作，电加热器工作，控制器根据送风湿度传感器监测的送风湿度ds调节表面换热器的冷水流量、根据送风温度传感器监测的送风温度Ts调节电加热器的加热量：当送风湿度ds1≤ds≤ds2时，保持表面换热器的冷水流量不变；当ds＜ds1时，减小表面换热器的冷水流量以降低除湿量；当ds＞ds2时，增大表面换热器的冷水流量以增大除湿量；当送风温度Ts1≤Ts≤Ts2时，保持电加热器的加热量不变；当Ts＜Ts1时，增大电加热器的加热量以提高空气温度；当Ts＞Ts2时，减小电加热器的加热量以降低空气温度；当Tw1＜Tw≤Tw2且dw＞dw2时，控制器判断室外空气为温湿状态，控制器控制表面换热器通冷水，室外空气经表面换热器冷却除湿后，控制器根据送风温度Ts判断电加热器是否开启：当Ts1≤Ts≤Ts2，保持电加热器关闭；当Ts＜Ts1时，开启电加热器；当Tw＞Tw2且dw＞dw2时，控制器判断室外空气为高温热湿状态，控制器控制表面换热器通冷水，室外空气经表面换热器冷却除湿后，根据送风湿度ds判断氟系统制冷循环是否开启进行深度除湿：当ds1≤ds≤ds2时，保持氟系统关闭；当ds＞ds2时，开启氟系统制冷循环。

上述技术方案，热湿处理模块包括有水系统和氟系统两套系统、以及设置电加热器加热室外空气，室外温度传感器、室外湿度传感器、送风温度传感器和送风湿度传感器分别与控制器信号连接以将检测信号反馈给控制器，控制器根据预设值判断新风的温度和湿度是否适宜于送入室内或是否满足设置要求，不同的气候地区控制策略有不同，可定制控制策略形成专用控制器。

在本发明的一种优选实施方式中，机组本体内部还设置有位于热湿处理模块下游的加湿段；当dw≤dw3＜dw1时，控制器判断室外空气为干燥状态，控制器根据送风湿度ds调控进入中空纤维膜加湿段的热水流量：当ds1≤ds≤ds2时，保持中空纤维膜加湿段的热水流量不变；当ds＜ds1时，增大中空纤维膜加湿段的热水流量。

上述技术方案，对于室外空气干燥的地区，可选配中空纤维膜加湿段进行加湿，保证室内新风的湿度在合适范围中。

在本发明的一种优选实施方式中，机组本体内部还设置有位于热湿处理模块上游的净化过滤段；和/或机组本体内部还设置有位于热湿处理模块下游的对室外空气进行消毒杀菌的消杀段。

上述技术方案，通过设置过滤段以滤除室外空气中的粉尘，通过设置消杀段以对室外空气进行消毒杀菌，使进入室内的新风衡洁。

在本发明的另一种优选实施方式中，供氧段为靶向弥散供氧段，供氧段包括第一运动通道、安装在第一运动通道上的弥散供氧发生器、驱动弥散供氧发生器在第一运动通道上运动的第一驱动机构、以及与弥散供氧发生器相连的制氧机；供氧段还包括第二运动通道，第一运动通道滑动连接在第二运动通道上，第二运动通道上安装有驱动第一运动通道在第二运动通道上运动的第二驱动机构。

上述技术方案，通过设置第一运动通道和第一驱动机构，使得弥散供氧发生器可在第一运动通道上运动至不同的送风口处，向不同送风口连接的送风管道增氧，满足一维的送风口设置需求；

通过增设第二运动通道和第二驱动机构，使得弥散供氧发生器可在第一运动通道和第二运动轨道覆盖的二维空间中运动至不同的送风口处，向不同送风口连接的送风管道增氧，满足二维的送风口设置需求。

为达到上述第二个目的，本发明采用如下技术方案：一种衡温衡湿衡氧衡洁新风空调机组，包括具有进风口和送风口的机组本体，机组本体上设有控制器，机组本体内部设有用于将室外空气经进风口吸入机组本体内部并从送风口排出的风机，机组本体内部还设置有用于处理室外空气的净化过滤段、热湿处理模块、消杀段和供氧段，风机、热湿处理模块、消杀段和供氧段的使能端分别与控制器的新风供应控制端、热湿控制端、消杀控制端和供氧控制端相连；新风空调机组还包括用于监测大气压力的大气压力传感器、用于监测室外空气温度的室外温度传感器、用于监测室外空气湿度的室外湿度传感器、用于监测室内氧气浓度的室内氧气浓度传感器、用于探测室内人员数量的室内人员探测器、用于监测机组本体送人室内的新风温度的送风温度传感器、以及用于监测新风温度的送风湿度传感器，大气压力传感器、室外温度传感器、室外湿度传感器、室内氧气浓度传感器、室内人员探测器、送风温度传感器和送风湿度传感器的信号输出端与控制器输入端分别相连。

在本发明的另一种优选实施方式中，热湿处理模块包括注水式的表面换热器、电加热器、压缩机、以及与压缩机相连的水冷式冷凝器和蒸发器，压缩机、水冷式冷凝器和蒸发器组成氟系统，进入机组本体中的室外空气能够流经蒸发器，表面换热器和电加热器分别设在蒸发器的上游和下游。

在本发明的另一种优选实施方式中，供氧段为靶向弥散供氧段，供氧段包括第一运动通道、安装在第一运动通道上的弥散供氧发生器、以及驱动弥散供氧发生器在第一运动通道上运动的第一驱动机构；供氧段还包括第二运动通道，第一运动通道滑动连接在第二运动通道上，第二运动通道上安装有驱动第一运动通道在第二运动通道上运动的第二驱动机构。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例的一种衡温衡湿衡氧衡洁新风空调机组的结构示意图。

图2是实施例的衡温衡湿衡氧衡洁新风空调机组内部的气流流动示意图。

图3是实施例中的供氧段的一种结构示意图。

图4是实施例中的供氧段的另一种结构示意图。

说明书附图中的附图标记包括：净化过滤段1、表面换热器2、蒸发器3、水冷式冷凝器4、压缩机5、电加热器6、中空纤维膜加湿段7、消杀段8、风机9、供氧段10、弥散供氧发生器101、第一运动通道102、第一驱动机构103、第二运动通道104、第二驱动机构105、控制器11、机组本体12、进风口13、送风口14、第一水阀15、第二水阀16、第三水阀17、第四水阀18、第五水阀19、第六水阀20。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一

本实施例提供了一种衡温衡湿衡氧衡洁新风空调机组，如图1和图2所示，在一种优选实施方式中，该新风空调机组包括具有进风口13和送风口14的机组本体12，比如进风口13位于机组本体12的左侧，送风口14位于机组本体12的右侧。机组本体12的外壁上设有控制器11，机组本体12内部设有用于将室外空气经进风口13吸入机组本体12内部并从送风口14排出的风机9，机组本体12内部还设置有用于处理室外空气的净化过滤段1、热湿处理模块、消杀段8(消杀段8采用微静电等离子进行消毒和杀菌，简称消杀)和供氧段10，优选从左至右依次设置净化过滤段1、热湿处理模块、消杀段8、风机9和供氧段10，送风口位于供氧段10的右侧。风机9、热湿处理模块、消杀段8和供氧段10的使能端分别与控制器11的新风供应控制端、热湿控制端、消杀控制端和供氧控制端相连。

该新风空调机组还包括若干传感器，比如包括用于监测大气压力的大气压力传感器、用于监测室外空气温度的室外温度传感器、用于监测室外空气湿度的室外湿度传感器、用于监测室内氧气浓度的室内氧气浓度传感器、用于探测室内人员数量的室内人员探测器、用于监测机组本体12送人室内的新风温度的送风温度传感器、以及用于监测新风温度的送风湿度传感器，大气压力传感器、室外温度传感器、室外湿度传感器、室内氧气浓度传感器、室内人员探测器、送风温度传感器和送风湿度传感器的信号输出端与控制器11的输入端分别相连。

其中，大气压力传感器可安装于建筑室外的墙壁上，室外温度传感器和室外湿度传感器可安装在与机组本体进风口13相连的进风箱或进风管道内；室内氧气浓度传感器和室内人员探测器可安装于建筑室内的墙壁上，送风温度传感器和送风湿度传感器可安装在与机组本体送风口14相连的送风箱或送风管道内。

在本发明中，热湿处理模块包括注水式的表面换热器2、电加热器6、压缩机5、以及与压缩机5相连的水冷式冷凝器4和蒸发器3，压缩机5、水冷式冷凝器4和蒸发器3组成氟系统，进入机组本体12中的室外空气能够流经蒸发器3，表面换热器2和电加热器6分别设在蒸发器3的上游和下游，表面换热器2设在净化过滤段1的下游。

控制器11根据室外空气的温度和湿度，控制热湿处理模块工作以对流经其的空气进行升温、降温、除湿和加湿处理，以使新风空调机组的送风温度和送风湿度在合适范围内。比如向表面换热器2中通冷水，可对流经其的室外空气进行冷却除湿；向表面换热器2中通热水，可对流经其的室外空气进行升温；启动压缩机5制冷，可对流经蒸发器3的室外空气除湿和/或降温；启动电加热器6，可对流经其的室外空气升温。

其中，表面换热器2的进水口和出水口分别与进水管和出水管相连，表面换热器2的进水口和出水口处分别设有第一水阀15和第二水阀16；水冷式冷凝器4的进水口和出水口分别与进水管和出水管相连，水冷式冷凝器4的进水口和出水口处分别设有第三水阀17和第四水阀18。进入进水管中的水为自然水源、地热水或太阳能等自然资源供水，充分利用可再生能源实现建筑室内环境。

在另一优选的实施方式中，对于室外空气特别干燥的地区，还可在热湿处理模块与消杀段8之间设置中空纤维膜加湿段7，以提高流经的室外空气的湿度。中空纤维膜加湿段7的进水口和出水口分别与进水管和出水管相连，中空纤维膜加湿段7的进水口和出水口处分别设有第五水阀19和第六水阀20。

如图3和图4所示，在本发明中，供氧段10为靶向弥散供氧段，采用变压吸附制氧技术，供氧段10包括竖向设置的第一运动通道102、滑动安装在第一运动通道102上的弥散供氧发生器101、以及驱动弥散供氧发生器101在第一运动通道102上运动的第一驱动机构103，弥散供氧发生器101与制氧机(图中未示出)相连，制氧机为变压吸附制氧机。控制器11根据出氧终端当前位置和需达到位置智能计算弥散供氧发生器101在第一运动通道102上的运动方向和时间，使弥散供氧发生器101运动至需增氧的空间的新风送风口，实现弥散供氧发生器101竖向的位置控制。具体地，第一驱动机构103可采用电机+丝杠的结构驱动弥散供氧发生器101在第一运动通道102上直线运动，为现有技术，在此不详述。

进一步优选地，供氧段10还包括横向设置的第二运动通道104，第一运动通道102滑动连接在第二运动通道104上，第二运动通道104上安装有驱动第一运动通道102在第二运动通道104上运动的第二驱动机构105，控制器11通过控制第二驱动机构105来实现弥散供氧发生器101横向的位置控制，使得弥散供氧发生器101能够在二维平面运动，满足二维空间上的送风口设置。具体地，第二驱动机构105也可采用电机+丝杠的结构驱动第一运动通道102在第二运动通道104上直线运动。

实施例二

本实施例提供了一种基于实施例一的衡温衡湿衡氧衡洁新风空调机组的新风控制方法，新风控制方法包括衡温衡湿衡洁控制方法和衡氧控制方法。

其中，衡氧控制方法的运行控制逻辑为：

控制器通过大气压力传感器检测的室外大气压力值P

通过室内氧气浓度传感器监测的室内氧气浓度信号和室内人员探测器监测的人员在室情况，控制供氧段10的供氧开关(具体控制制氧机开关、靶向弥散供氧发生器开关、以及调节靶向弥散供氧发生器的位置)；

当控制器监测到某室内衡氧空间的空气中的氧气浓度C＜C

其中，C为衡氧空间实测氧气浓度，C

考虑到大风量全屋增氧设备体积大、能耗高等特点，本发明采用变压吸附制氧技术、电机驱动的可定向送风通道增氧技术和人员在室感知技术，新风空调机组一体机配备有靶向弥散供氧段10，为建筑室内人员营造衡氧空间。

其中，衡温衡湿衡洁控制方法的运行控制逻辑为：

控制器根据室外温度传感器和室外湿度传感器分别获取室外空气温度Tw和室外空气湿度dw。

当Tw1＜Tw≤Tw2且dw1≤dw≤dw2时，控制器判断室外空气符合室内人员舒适度需求，热湿处理模块不工作，即水阀全部关闭，氟系统及电加热器6均不工作。该新风空调机组运行在通风模式下，室外空气经过滤→消杀→加氧后送入室内。其中，Tw1为预设的下限温度，其值可取10℃；Tw2为预设的上限温度，其值可取28℃；dw1为预设的下限湿度，其值可取7.6g/kg；dw2为预设的上限湿度，其值可取14.8g/kg。

当Tw≤Tw1且dw1≤dw≤dw2时，控制器判断室外空气为寒冷状态，控制器控制第一水阀15和第二水阀16打开，向表面换热器2通热水，氟系统和电加热器6不工作，新风空调机组运行在供暖模式下，室外空气经过滤→加热→消杀→加氧后送入室内。控制器根据送风温度传感器监测的送风温度Ts调节表面换热器2通入的热水流量：当送风温度Ts1≤Ts≤Ts2时，保持表面换热器2的热水流量不变；当Ts＜Ts1时，增大表面换热器2的热水流量以提高空气温度；当Ts＞Ts2时，减小表面换热器2的热水流量以降低空气温度。

当Tw≤Tw1且dw＞dw2时，控制器判断室外空气为冷湿状态，控制器控制第一水阀15和第二水阀16打开，向表面换热器2通冷水，氟系统不工作，电加热器6工作，室外空气经过滤→表面换热器2冷却除湿→电加热器6加热→消杀→加氧后送入室内。控制器根据送风湿度传感器监测的送风湿度ds调节表面换热器2的冷水流量、根据送风温度传感器监测的送风温度Ts调节电加热器6的加热量：当送风湿度ds1≤ds≤ds2时，保持表面换热器2的冷水流量不变；当ds＜ds1时，减小表面换热器2的冷水流量以降低除湿量；当ds＞ds2时，增大表面换热器2的冷水流量以增大除湿量；当送风温度Ts1≤Ts≤Ts2时，保持电加热器6的加热量不变；当Ts＜Ts1时，增大电加热器6的加热量以提高空气温度；当Ts＞Ts2时，减小电加热器6的加热量以降低空气温度。

当Tw1＜Tw≤Tw2且dw＞dw2时，控制器判断室外空气为温湿状态，控制器控制第一水阀15和第二水阀16打开，向表面换热器2通冷水，室外空气经表面换热器2冷却除湿后，控制器根据送风温度Ts判断电加热器6是否开启：当Ts1≤Ts≤Ts2，保持电加热器6关闭；当Ts＜Ts1时，开启电加热器6以提高空气温度。

当Tw＞Tw2且dw＞dw2时，控制器判断室外空气为高温热湿状态，控制器控制第一水阀15和第二水阀16打开，向表面换热器2通冷水，室外空气经表面换热器2冷却除湿后，根据送风湿度ds判断氟系统制冷循环是否开启进行深度除湿：当ds1≤ds≤ds2时，保持氟系统关闭；当ds＞ds2时，开启氟系统制冷循环，具体地，打开第三水阀7和第四水阀18，启动压缩机5制冷除湿，降低流经蒸发器3的空气湿度，达到除湿的效果。

当dw≤dw3＜dw1时，dw3为预设的超下限湿度，其值可取4.6g/kg，控制器判断室外空气为干燥状态，开启中空纤维膜加湿段7，室外空气经过过滤→加湿→消杀→加氧后送入室内。控制器根据送风湿度ds调控进入中空纤维膜加湿段7的热水流量：当ds1≤ds≤ds2时，保持中空纤维膜加湿段7的热水流量不变；当ds＜ds1时，打开第五水阀19和第六水阀20，增大中空纤维膜加湿段7的热水流量，以提高流经其的空气湿度。

在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。