一种节能通风系统智能控制方法与流程

1.本发明涉及建筑通风领域，具体涉及一种节能通风机智能控制方法。


背景技术：

2.人类大约有90％的时间在室内度过，室内的空气质量对人的身心健康具有重要影响。因此，任何人居建筑一一特别是办公场所、医疗场所、教育场所以及居民家居场所等都需要进行通风。建筑通风面临室内空气质量、热舒适性和建筑低碳运行三方面的要求。具体说来，室内优良的空气质量要求尽可能大的通风量(通常来说，室内空气污染程度比室外空气污染严重2-3倍)；室内热舒适性好要求进入室内气流的温度尽可能接近人体舒适的温度范围；而要满足建筑低碳运行，则要求建筑具有高的气密性，不能漏风。当前，建筑通风面临三方面的要求成为尖锐的矛盾，尤其是在室内外温差较大的情况下，比如在北方供暖季和南方制冷季。
3.在现有的生活习惯和通风技术条件下，建筑通风不能同时满足空气质量、热舒适性和建筑低能耗运行三方面的要求。
4.为解决上述问题，cn108534290a披露了一种新风机组控制方法和新风机组，具体涉及热交换模式切换步骤、引流步骤和新风机组工作模式。但是，该专利所涉及的新风机组各运行模式涉及换热芯的机械转动、换热芯驱动机构和风阀切换机构复杂，密封件为气囊，控制和密封困难，且未考虑通风时室内的热舒适性。
5.cn112923523a披露了一种基于物联网数据链的智能型新风系统调控方法，该方法基于大数据并从“深度学习+神经网络”的角度对新风系统进行调控。但该方法是否能够准确控制新风系统并为室内人员提供合适的新风、热舒适度，有赖于通风机本身的性能以及大量合理的运行数据。然而，基于现有通风设备和通风习惯的大数据，会得出错误的控制方法。
6.cn109737551a披露了一种节能新风分区系统控制方法，通过在风道管网上设置管道阀门和管道风机，对通风系统实行分区控制。通过判断房间内的分区风口是否开启，来控制管道阀门和管道风机，进而实现只对分区风口处于开启的房间通风。但该控制方法中不包括根据室内空气质量和室内外温度等参数的状况对风机运行模式进行调节。
7.cncn113915748a披露了一种新风控制方法、装置、新风机及新风空调器，通过对空调和新风机的组合控制，以热舒适性为主要目标对室内环境进行调控，但并未考虑室内空气质量参数和建筑运行能耗。
8.因此，需要开发一种新型节能通风系统智能控制方法，其应该综合考虑室内co2浓度、室内温度和室外温度，以co2浓度和热舒适性为约束条件、以建筑运行能耗最低为目标，在保证室内空气质量、室内热舒适性的基础上兼具建筑节能的功能。


技术实现要素：

9.为了解决前述技术问题，本发明人等进行了深入研究后提出了本发明。
10.本技术提出了一种节能通风系统智能控制方法，其中所述节能通风系统包括风扇、温度传感器、二氧化碳浓度传感器、控制器以及位于通风气路中的一个或多个蓄热换热器，所述智能控制方法包括：在用户选择自动模式的情况下，基于下述模式函数s，进行运行模式的切换，
11.s＝f(c
in
，t
in
，t
out
)，
12.其中c
in
为室内二氧化碳浓度、t
in
为室内空气温度、t
out
为室外空气温度。
13.2、根据权利要求1所述的节能通风系统智能控制方法，其中，所述模式函数s按照下述规则进行：
14.(1)当满足以下条件之一时，关闭风扇
15.(sa)t
in
≤t
in，max
，且c
in
≤c
in，c
；或
16.(sb)t
out
＞t
in
＞t
in，max
，且c
in
≤c
in，c
；
17.(2)当满足以下条件之一时，风扇采用往复运行模式：
18.(sc)t
out
＜t
out，min
，且t
in
≤t
in，max
，且c
in
＞c
in，c
；或
19.(sd)t
out
＞t
out，max
，且t
in
≤t
in，max
，且c
in
＞c
in，c
；
20.(3)当满足以下条件时，风扇采用进风模式：
21.(se)t
out
＜t
in
且t
in
＞t
in，max
；
22.(4)当满足以下条件时，风扇采用排风模式：
23.(sf)t
out
＞t
in
＞t
in，max
且c
in
＞c
in，c
；
24.其中，t
in，min
室内温度下限阈值，t
in，max
室内温度上限阈值，t
out，min
为室外温度下限阈值，t
out，max
为室外温度上限阈值，t
in
为室内温度，t
out
为室外温度，c
in
为室内二氧化碳浓度，c
in，c
为室内二氧化碳浓度临界值。
25.其中，所述室内二氧化碳浓度c
in
由二氧化碳浓度传感器测定，所述室内温度t
in
和室外温度t
out
分别由室内温度传感器和室外温度传感器测定，这些测定结果传入控制器。
26.所述蓄热换热器由多孔且大比热材质制成，例如多孔陶瓷体，其设置在通风气路中，多孔性确保空气能从中以较低阻力穿过且提供较大的换热面积，便于空气与材质本体进行换热。
27.所述室内温度下限阈值t
in，min
、室内温度上限阈值t
in，max
、室外温度下限阈值t
out，min
、室外温度上限阈值t
out，max
、室内二氧化碳浓度临界值c
in，c
均为本系统出厂时的预设值，并可由用户通过控制器的触摸屏来根据其个人偏好进行二次设定。例如，室内温度下限阈值t
in，min
可以为从18-22℃范围内的某个具体温度值，室内温度上限阈值t
in，max
可以为从23-28℃范围内的某个具体温度值，室外温度下限阈值t
out，min
可以为从-5℃到4℃范围内的某个温度值，室外温度上限阈值t
out，max
可以为从30℃到42℃范围内的某个温度值，室内二氧化碳浓度临界值c
in，c
可以为从600-1000ppm(体积比)内的某个值，诸如700ppm。
28.其中所述进风模式是指风扇将室外空气通入室内，所述排风模式是指风扇将室内空气排放到室外，所述往复模式是指进风模式和排风模式交替进行，这些都可以用控制器控制风扇顺时针旋转还是逆时针旋转来切换。
29.本发明中还涉及以下术语，值得进行必要解释说明：
30.健康通风：是用室外的新鲜空气更新室内空气，保持室内空气质量符合人体卫生要求。
31.热舒适通风：是利用通风增加人体散热和防止皮肤出汗引起的不舒适，改善热舒适条件。
32.降温通风：是当室外气温低于室内气温时，把室外较低温度的空气引入室内给室内空气和表面降温。
33.节能：指降低建筑运行能耗。
34.具体来说，本发明的模式函数为以下表格所示的模式中的至少一种：
[0035][0036][0037]
当然，本发明的节能通风系统还向用户提供了手动控制模式，用户也可以不必仅限于在以上模式函数中进行选择。
[0038]
本发明的有益效果：
[0039]
本发明首次基于室内二氧化碳浓度、室外温度、室内温度这三个参数与设定的各个参数的上限阀值、下限阈值、临界值等进行对比的基础上，控制风扇的运行/关闭以及运行情况下的不同模式，达到了“换气不换热”的技术效果，从而在降低室内二氧化碳浓度以
实现通风、调节室内温度和建筑节能三方面实现兼顾。此外，本发明无需额外热源和冷源，只需要与建筑物现有热源和冷源配合即可工作，安装简便，成本低廉。
附图说明
[0040]
在并非按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。
[0041]
图1为节能通风系统示意图。
[0042]
图2为节能通风系统的一个实施方式的控制流程示意图。
[0043]
图3为节能通风系统智能控制方法的一个实施方式中的进风运行状态下的空气流动示意图。
[0044]
图4为节能通风系统智能控制方法的一个实施方式中的排风运行状态下的空气流动示意图。
[0045]
附图标记
[0046]
1、传感器(含室内温度传感器和室内二氧化碳浓度传感器)
[0047]
2、控制器
[0048]
3、室外温度传感器
[0049]
4、风扇
[0050]
5、蓄热换热器。
具体实施方式
[0051]
为了保持本发明的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。
[0052]
下面，以安装了本发明的节能通风系统并采用本发明的智能控制方法的办公楼宇为例，对本发明的技术方案进行进一步详细的说明。下述实施例中，将室内温度上限阈值t
in，max
定为26℃，室内温度下限阈值t
in，min
设定为18℃，室外温度上限阈值t
out，max
设定为28℃，室外温度下限阈值t
out，min
设定为10℃，二氧化碳浓度临界值c
in
，。设定为700ppm。这些设定值都仅仅是示意性地而非限制性的。
[0053]
当隆冬季节(室外温度t
out
＝-10℃)时，楼内有暖气导致室内热舒适(例如室内温度t
in
＝20℃)但门窗紧闭，楼内人员众多，本发明的智能控制方法检测到楼内二氧化碳浓度c
in
＝720ppm，超过了预设的二氧化碳浓度临界值700ppm(即c
in
＞c
in，c
)，故室内空气逐渐变得污浊，希望通风换气以使空气变得新鲜，但此时室外温度过低即t
out
＜t
out，min
，若直接开窗通风会导致强室外冷风进入楼内带给人寒冷感。此时本发明的智能控制方法判断符合t
out
＜t
out，min
且t
in
≤t
in，max
且c
in
＞c
in，c
这些条件，故启动风扇按往复型模式运行，排风时，室内热空气在流经蓄热换热器而将热量存储在蓄热换热器中，进风时外界冷空气流经该蓄热换热器由被其中存储的热量而加热成接近室内温度的空气后进入室内，由此既实现了通风使空气新鲜，又几乎不损失室内热量使室温温度得以保持(室内人们对通风造成的温度波动几乎无感觉)，减少了暖气负荷，达到了换气不换热的技术效果。
[0054]
当天气晴朗的盛夏季节(例如室外温度t
out
＝33℃)来临时，楼内有空调制冷导致室内热舒适(例如室内温度t
in
＝25℃)但门窗紧闭，楼内人员众多，本发明的智能控制方法
检测到楼内二氧化碳浓度c
in
＝740ppm，超过了预设的二氧化碳浓度临界值700ppm(即c
in
＞c
in，c
)，故室内空气逐渐变得污浊，希望通风换气以使空气变得新鲜，但此时室外温度过高即t
out
＞t
out，max
，若直接开窗通风会导致强室外酷热空气进入楼内带给人暑热感。此时本发明的智能控制方法判断符合t
out
＞t
out，max
且t
in
≤t
in，max
且c
in
＞c
in，c
这些条件，故启动风扇进行往复型运转模式，排风时，室内冷空气在流经蓄热换热器而将冷量存储在蓄热换热器中，进风时外界热空气流经该蓄热换热器由被其中存储的冷量冷却成接近室内温度的空气后进入室内，由此既实现了通风使空气新鲜，又几乎不损失室内冷量使室温温度得以保持(室内人们对通风造成的温度波动几乎无感觉)，减少了制冷空调负荷，达到了换气不换热的技术效果。
[0055]
在春秋季节，由于室外空气和室内温度都适宜，人们多开窗通风，此时本发明的智能控制系统检测到t
in
≤t
in，max
且c
in
≤c
in，c
，则判断室内无热不舒适问题、质量达标，无需通风，故指令风机处于关闭状态，避免无谓空转耗能。
[0056]
在夏季，还存在t
out
＞t
in
＞t
in，max
的情况，例如室外温度35℃，室内温度28℃超过了26℃的室内舒适温度上限值，但室内二氧化碳浓度尚未超标，此时室内空气质量达标，无需进行健康通风；虽然室内有略微热不舒适问题，但通风会引入室外热空气造成温度更高更加不舒适，不满足通风条件，故此时也指令风扇处于关闭状态。
[0057]
在夏季夜晚，还存在t
out
＜t
in
且t
in
＞t
in，max
的情况，例如室外温度36℃，室内温度38℃，此时室内温度高于室内舒适温度上限值，而室外温度低于室内温度，这时需要进行降温通风，故无需再判断二氧化碳浓度指标，智能控制系统可直接指令风扇处于进风状态。
[0058]
在夏季，还存在t
out
＞t
in
＞t
in，max
且c
in
＞c
in，c
的情况，例如室外温度36℃，室内温度32℃，此时室内温度高于舒适温度上限，且室内空气污浊，这时需要进行排风，故智能控制系统指令风扇处于排风状态。
[0059]
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种节能通风系统智能控制方法，其中所述节能通风系统包括风扇、温度传感器、二氧化碳浓度传感器、控制器以及位于通风气路中的一个或多个蓄热换热器，所述智能控制方法包括：在用户选择自动模式的情况下，基于下述模式函数s，进行风扇运行模式的切换，s＝f(c
in
，t
in
，t
out
)，其中c
in
为室内二氧化碳浓度、t
in
为室内空气温度、t
out
为室外空气温度。2.根据权利要求1所述的节能通风系统智能控制方法，其中，所述模式函数s选自以下至少一种：(1)当满足以下条件之一时，关闭风扇(s
a
)t
in
≤t
in，max
，且c
in
≤c
in，c
；或(s
b
)t
out
＞t
in
＞t
inmax
，且c
in
≤c
in，c
；(2)当满足以下条件之一时，风扇采用往复运行模式：(s
c
)t
out
＜t
out，min
，且t
in
≤t
in，max
，且c
in
＞c
in，c
；或(s
d
)t
out
＞t
out，max
，且t
in
≤t
in，max
，且c
in
＞c
in，c
；(3)当满足以下条件时，风扇采用进风模式：(s
e
)t
out
＜t
in
且t
in
＞t
in，max
(4)当满足以下条件时，风扇采用排风模式：(s
f
)t
out
＞t
in
＞t
in，max
且c
in
＞c
in，c
；其中，t
in，min
室内温度下限阈值，t
in，max
室内温度上限阈值，t
out，min
为室外温度下限阈值，t
out，max
为室外温度上限阈值，t
in
为室内温度，t
out
为室外温度，c
in
为室内二氧化碳浓度，c
in，c
为室内二氧化碳浓度临界值。

技术总结
本发明涉及一种节能通风系统智能控制方法，其中所述节能通风系统包括风扇、温度传感器、二氧化碳浓度传感器、控制器以及位于通风气路中的一个或多个蓄热换热器，所述智能控制方法包括：在用户选择自动模式的情况下，基于下述模式函数S，进行运行模式的切换，S＝f(C


技术研发人员：吴雅杰 吴道之 吴开阳
受保护的技术使用者：郑州航空港经济综合实验区空港人工智能研究院
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/7/13