基於物聯網的半導體冷暖節能環保新風系統的製作方法

2023-05-09 14:24:07 2

本實用新型涉及新風系統技術領域，特別是一種冷暖可調式新風系統。

背景技術：

隨著城市的高速發展，由於現在建築的密度增加和大量裝飾材料的應用，房屋自我通風能力減弱，家具地毯上的灰塵、二氧化碳、甲醛、抽菸等異味，無法正常排出室外，對人體造成極大危害，不少人出現了頭痛、皮癢、噁心等等病症，甚至誘發了白血病等重病；特別是前些年在全球傳播的SARS病毒和世界爆發的禽流感，更讓人們意識到安裝新風系統等室內通風換氣設備的必要性。因此，近年來，不管是公共領域還是家庭領域，安裝中央新風系統的建築越來越多了，甚至有的開發商將整個樓盤全部安裝新風系統。

新風系統是由能夠換氣以及淨化空氣的換氣風機、管道以及一些附件組成的一套獨立的空氣處理系統，換氣風機能夠將室外新鮮氣體經過過濾、淨化，然後通過管道輸送到室內，同時將室內汙濁的空氣排出室外。然而，目前的新風系統僅具有對空氣進行淨化的功能，無法對室內進行除溼和制熱操作。

在陰冷的冬季，對於北方城市都通過集中供暖來緩解寒冷，但是對於南方來說，只能通過空調進行取暖，然而空調在制熱時，出風口位置高，造成熱量都聚集在房間的上部空間，制熱速度緩慢；且其強制空氣對流的運行方式，不僅會造成室內空氣混濁、乾燥，給人體帶來極大的不舒適感，還容易造成封閉空間的揚塵。

另外，如果室內同時安裝新風系統和空調，不僅給室內裝修帶來極大不便，增大初期建設成本，而且後期能耗極大，使用和維護成本都較高。而新風系統在提供新鮮空氣的過程中，其在夏季產生的冷源和冬季產生的熱源大多直接浪費掉了，無法得到合理利用，進一步造成了資源的浪費。

技術實現要素：

本實用新型需要解決的技術問題是提供一種集除溼、制熱、新風功能於一體節能環保新風系統，不僅能夠降低初期建設成本，而且還能夠降低後期使用和維護成本。

為解決上述技術問題，本實用新型所採取的技術方案如下。

基於物聯網的半導體冷暖節能環保新風系統，包括進風管道、新風主機和出風管道，所述新風主機設置在進風管道末端，進風管道和出風管道的前端和末端分別設置一風扇；所述進風管道的內壁兩側順應風向平行設置有若干起除溼作用的鋁合金翅片，翅片的上端面設置有起製冷和制熱功能的半導體片，半導體上端面設置有用於對半導體片起散熱和散冷作用的水冷頭；所述進風管道外部設置有為水冷頭提供循環介質的水排機構以及用於控制新風主機工作和半導體片進行製冷或制熱的控制裝置。

上述基於物聯網的半導體冷暖節能環保新風系統，所述半導體片與翅片和水冷頭接觸的上下兩端面上分別設置有導熱矽膠層，半導體片的側周設置有隔熱夾層，所述水冷頭的上端面設置有用於將半導體片和水冷頭固定安裝在翅片上的固定卡件。

上述基於物聯網的半導體冷暖節能環保新風系統，所述半導體片的兩個電源線連接控制裝置的輸出控制端，控制裝置的另一組輸出端連接新風主機的受控端；所述控制裝置包括用於檢測室內室溫的製冷溫度傳感器和制熱溫度傳感器、用於控制半導體進行工作的製冷半導體接觸器和制熱半導體接觸器、用於啟動半導體製冷制熱以及新風主機工作的製冷繼電器和制熱繼電器、用於啟動水排機構和新風主機工作的製冷新風啟動繼電器和制熱新風啟動繼電器、用於驅動水排機構動作的增壓泵驅動繼電器和用於驅動新風主機動作的新風主機驅動繼電器；

其中，製冷繼電器、制熱半導體接觸器線圈的常閉觸點和製冷半導體接觸器的線圈串聯連接構成半導體製冷驅動支路，製冷半導體接觸器的常開觸點串接在電源和半導體片的導線之間；製冷繼電器、製冷新風啟動繼電器和增壓泵驅動繼電器串聯連接構成水排機構的製冷增壓泵驅動支路，水排機構的的增壓泵電源兩端連接增壓泵驅動繼電器的常開觸點；製冷繼電器、製冷新風啟動繼電器和新風主機驅動繼電器串聯連接構成水排機構的製冷新風驅動支路，新風主機的受控端連接新風主機驅動繼電器的常開觸點；制熱繼電器、製冷半導體接觸器的常閉觸點和制熱半導體接觸器的線圈串聯連接構成半導體制熱驅動支路，制熱半導體接觸器的常開觸點串接在電源和半導體片的導線之間；制熱繼電器、制熱新風啟動繼電器和增壓泵驅動繼電器串聯連接構成水排機構的制熱增壓泵驅動支路，水排機構的的增壓泵電源兩端連接增壓泵驅動繼電器的常開觸點；制熱繼電器、制熱新風啟動繼電器和新風主機驅動繼電器串聯連接構成水排機構的制熱新風驅動支路，新風主機的受控端連接新風主機驅動繼電器的常開觸點。

上述基於物聯網的半導體冷暖節能環保新風系統，所述水排機構包括並列設置的進水管和出水管，進水管的一端連通用於儲存介質的儲水箱，進水管的末端連通用於進行散冷散熱的水冷頭，進水管上設置有用於檢測介質輸送壓力的水壓傳感器和用於對介質傳輸提高壓力的增壓泵；所述水壓傳感器的輸出端連接控制裝置的輸入端。

上述基於物聯網的半導體冷暖節能環保新風系統，所述控制裝置的半導體製冷驅動支路中還串接有製冷水壓開關，半導體制熱驅動支路中還串接有制熱水壓開關，製冷水壓開關和制熱水壓開關的受控端連接水壓傳感器的輸出端。

上述基於物聯網的半導體冷暖節能環保新風系統，所述水排機構的出水管中串接有用於對介質進行散冷散熱的散熱器，散熱器中設置有自動水排風扇，散熱器的介質入口端設置有用於檢測介質溫度的散熱溫度傳感器和散冷溫度傳感器；所述控制裝置中還設置有散熱溫控繼電器、散冷溫控繼電器、散熱水排風扇驅動繼電器和散冷水排風扇驅動繼電器；

其中，散熱溫控繼電器和散熱水排風扇驅動繼電器的線圈串聯連接後並聯連接在製冷繼電器後端的半導體製冷驅動支路中，自動水排風扇連接散熱水排風扇驅動繼電器的常開觸點；

散冷溫控繼電器和散冷水排風扇驅動繼電器的線圈串聯連接後並聯連接在制熱繼電器後端的半導體制熱驅動支路中，自動水排風扇連接散冷水排風扇驅動繼電器的常開觸點。

上述基於物聯網的半導體冷暖節能環保新風系統，所述半導體製冷驅動支路的製冷繼電器的線圈一端連接有製冷延時啟動溫控器，半導體制熱驅動支路的制熱繼電器的線圈一端連接有制熱延時啟動溫控器。

上述基於物聯網的半導體冷暖節能環保新風系統，所述新風主機驅動繼電器的輸出端連接有新風延時關閉繼電器，新風主機的受控端連接新風延時關閉繼電器的常開觸點。

上述基於物聯網的半導體冷暖節能環保新風系統，所述控制裝置還包括通信模塊，通信模塊通過無線網絡與遠程控制模塊相互通信；通信模塊的輸出端分別連接製冷新風啟動繼電器線圈的一端、制熱新風啟動繼電器線圈的一端和新風延時關閉繼電器線圈的一端；所述遠程控制模塊中設置有物聯網遠控主板，物聯網遠控主板上設置有用於向通信模塊發出工作指令的遙控制冷繼電器、遙控制熱繼電器和遙控新風繼電器。

上述基於物聯網的半導體冷暖節能環保新風系統，所述進風管道的入口端設置有帶兩個異步電動開關風閥的三通，三通的一個進風口連接室外進風埠，三通的另一進風口連接室內進風埠，三通的出風口連接進風管道入口；所述控制裝置還包括操作板，操作板上設置有手動製冷開關、手動制熱開關以及控制進風管道中電動開關風閥動作以選擇室內室外進風的選擇開關。

由於採用了以上技術方案，本實用新型所取得技術進步如下。

本實用新型進風管中設置的翅片可起到除溼並固定半導體片的作用，半導體片起到製冷、制熱效果，進風管末端設置的新風主機用於實現新風供給功能，將翅片和半導體片設置在新風主機前端的進風管道中，可將微熱或微冷的新風融合到新風主機中去，這樣就保證在制熱時，熱風是在房子底部開始吹出來，比傳統空調舒適；製冷時，吹出的冷風也不會讓人們感覺寒冷，反而是舒適。本實用新型實現了集除溼、制熱、新風功能於一體的目的，不僅提高了人體舒適度，而且還可以降低初期建設成本以及後期使用和維護成本。

本實用新型本實用新型採用半導體進行製冷制熱，製冷制熱性能隨環境溫度、電壓變化而變化，可以代替分立的加熱系統和製冷系統。由於不含製冷劑，因此不會發生洩露問題，且不怕震動，不怕傾斜，不怕顛倒，為安裝和維護提供極大方便；工作過程中，運轉無機械運動，不會產生磨損；由於集三種功能予以，因此體積較小，可靠性高。另外，由於多組半導體採用並聯狀態使用，即使有一組失效，也不會影響製冷或制熱效果。

本實用新型在水排機構中設置的散熱器，用於對製冷過程中的溫度較高的循環介質進行降溫處理，大大提高了製冷效率。

附圖說明

圖1為本實用新型的電氣控制原理圖；

圖2為本實用新型所述進風管道內單個翅片的結構圖；

圖3為本實用新型所述水排機構的結構示意圖。

其中：1.翅片，2.半導體片，21.導線，3.水冷頭，31.進水管，32.出水管，4.固定卡件，5.水壓傳感器，6.增壓泵，7.儲水箱，8.散熱器；

SDL.手動製冷開關，J11.製冷延時啟動溫控器，J12.製冷繼電器，SY1.製冷水壓開關，J13.散熱溫控繼電器，J14.製冷新風啟動繼電器，JT1.製冷半導體接觸器的線圈，JT1-1.製冷半導體接觸器的常開觸點，JT1-2. 製冷半導體接觸器的常閉觸點；

SDR.手動制熱開關，J21.制熱延時啟動溫控器，J22.制熱繼電器，SY2.制熱水壓開關，J23.散冷溫控繼電器，J24.制熱新風啟動繼電器，JT2.制熱半導體接觸器的線圈，JT2-1.制熱半導體接觸器的常開觸點，JT2-2. 制熱半導體接觸器的常閉觸點；

SBJ.增壓泵驅動繼電器，XFJ.新風主機驅動繼電器；XFY.新風延時關閉繼電器，XF.新風主機，

P1.手動水排風扇，P2.自動水排風扇，JP1.散熱水排風扇驅動繼電器線圈，JP2.散冷水排風扇驅動繼電器線圈；

YKL.遙控制冷繼電器，YKR.遙控制熱繼電器，YKX.遙控新風繼電器。

具體實施方式

下面將結合附圖和具體實施例對本實用新型進行進一步詳細說明。

一種基於物聯網的半導體冷暖節能環保新風系統，包括進風管道、新風主機和出風管道，新風主機設置在進風管道末端，進風管道和出風管道的前端和末端分別設置一風扇；方便調節風力大小。本實施例中，進風管道的入口端設置有帶兩個異步電動開關風閥的三通，三通的一個進風口連接室外進風埠，三通的另一進風口連接室內進風埠，三通的出風口連接進風管道入口；異步電動開關風閥，用於保證只有一個進風口可以進風，用於實現空氣室內循環和室外循環的轉換，滿足人們使用需求。

本實用新型的進風管道的內壁兩側順應風向平行設置有若干起除溼作用的鋁合金翅片1，翅片1的上端面設置有起製冷和制熱功能的半導體片2，半導體上端面設置有用於對半導體片起散熱和散冷作用的水冷頭3；其中半導體片2與翅片1和水冷頭3接觸的上下兩端面上分別設置有導熱矽膠層，方便粘接半導體片，半導體片2的側周設置有隔熱夾層，水冷頭的上端面設置有固定卡件4，用於將半導體片和水冷頭固定安裝在翅片上，如圖2所示。本實用新型的出風管道內也可以設置有翅片，翅片上僅安裝水冷頭，在能夠起到能量回收作用的同時，降低能耗。

半導體製冷又稱電子製冷，或者溫差電製冷，是利用特種半導體材料構成的P-N結，形成熱電偶對，產生珀爾帖效應，即通過直流電製冷的一種新型製冷方法。半導體片的工作運轉是用直流電流，它既可製冷又可加熱，通過改變直流電流的極性來決定在同一製冷片上實現製冷或加熱。半導體片熱慣性小，冷熱隨意切換，製冷制熱時間非常快，通常在數秒內即可達到最大溫差；半導體冷熱調節範圍寬，大溫差環境，即使外界環境高達60度，散冷器表面依舊可以保持22~25度。半導體是換能元件，通過對其電流、電壓控制可以很容易實現對溫度的精確控制。同時，半導體制熱表面溫度低於80度，無明火，對設備安全可靠。本實用新型中，半導體設備採用多組並聯使用，即使有一組失效，也不會影響製冷效果。

本實用新型處於製冷模式時，半導體片靠著翅片一面就會製冷，另一面一定會很熱，這個熱量馬上會傳遞到水冷頭上，通過水冷頭裡面流動的介質把熱量帶走；當處於制熱模式時，半導體片靠著翅片一面就會制熱，另一面就會製冷，冷量會傳遞到水冷頭上，再通過水冷頭裡面流動的介質帶走冷量。

本實用新型進風管道的外部設置有水排機構和控制裝置。水排機構用於水冷頭提供循環介質，起到散熱散冷作用；控制裝置的輸出端分別與半導體片（2）的兩個電源線和新風主機的受控端連接，用於控制半導體片進行製冷或制熱操作和新風主機工作。

水排機構的結構如圖3所示，包括並列設置的進水管31和出水管32。進水管的一端連通用於儲存介質的儲水箱7，進水管的末端連通用於進行散冷散熱的水冷頭3，進水管31上設置有水壓傳感器5和增壓泵6。其中，水壓傳感器5用於檢測介質的輸送壓力，增壓泵6用於提高介質的傳輸壓力；水壓傳感器5的輸出端連接控制裝置的輸入端。水排機構的出水管32中串接有用於對介質進行散冷散熱的散熱器8，散熱器中設置有手動水排風扇P1和自動水排風扇P2，散熱器的介質入口端設置有用於檢測介質溫度的散熱溫度傳感器和散冷溫度傳感器。手動水排風扇P1可以手動開啟，用於加強散熱或散冷的能力。

本實用新型中，循環介質在儲水箱在增壓泵的作用下進入進水管中，通過增壓泵增壓後，從水壓傳感器5後端進水管出來的循環介質可先進入新風主機的室內空氣排風口管路，從排風出風口回收室內空氣的能量後，才進入半導體片上方的水冷頭裡，在這裡面就會帶走半導體片制熱產生的冷量，製冷產生的熱量，而後通過出水管直接進入散熱器，把冷量或熱量散發到室外空氣中去，最後再回到儲水箱裡。採用此種連接方式，可以保證半導體片在製冷模式時，傳遞的介質在經過排風口後溫度是最低的，便於吸收製冷時產生的熱量，從而提高製冷效率；半導體片在制熱模式時，傳遞的防凍液在經過排風口後溫度是最高的，便於吸收制熱時產生的冷量，從而提高制熱效率。本實施例中，循環介質採用汽車水箱防凍液，綠色環保，可以耐-40℃低溫。

控制裝置包括用於檢測室內室溫的製冷溫度傳感器和制熱溫度傳感器、用於控制半導體進行工作的製冷半導體接觸器和制熱半導體接觸器、用於啟動半導體製冷制熱以及新風主機工作的製冷繼電器J12和制熱繼電器J22、用於啟動水排機構和新風主機工作的製冷新風啟動繼電器J14和制熱新風啟動繼電器J24、用於驅動水排機構動作的增壓泵驅動繼電器SBJ和用於驅動新風主機動作的新風主機驅動繼電器XFJ，各器件之間的連接關係如圖1所示。

其中，製冷繼電器J12、制熱半導體接觸器線圈的常閉觸點JT2-2和製冷半導體接觸器的線圈JT1串聯連接構成半導體製冷驅動支路，製冷半導體接觸器的常開觸點JT1-1串接在電源和半導體片的導線之間。該半導體製冷驅動支路用於向半導體發出製冷工作指令。

製冷繼電器J12、製冷新風啟動繼電器J14和增壓泵驅動繼電器SBJ串聯連接構成水排機構的製冷增壓泵驅動支路，水排機構的的增壓泵電源兩端連接增壓泵驅動繼電器SBJ的常開觸點；該製冷增壓泵驅動支路用於在製冷狀態下向增壓泵發出工作指令。

製冷繼電器J12、製冷新風啟動繼電器J14和新風主機驅動繼電器XFJ串聯連接構成水排機構的製冷新風驅動支路，新風主機的受控端連接新風主機驅動繼電器XFJ的常開觸點；該製冷新風驅動支路用於在製冷狀態下向新風主機發出工作指令。

制熱繼電器J22、製冷半導體接觸器的常閉觸點JT1-2和制熱半導體接觸器的線圈JT2串聯連接構成半導體制熱驅動支路；制熱半導體接觸器的常開觸點JT2-1串接在電源和半導體片的導線之間。該半導體制熱驅動支路用於向半導體發出制熱工作指令。

制熱繼電器J22、制熱新風啟動繼電器J24和增壓泵驅動繼電器SBJ串聯連接構成水排機構的制熱增壓泵驅動支路，水排機構的的增壓泵電源兩端連接增壓泵驅動繼電器SBJ的常開觸點；該制熱增壓泵驅動支路用於在制熱狀態下向增壓泵發出工作指令。

制熱繼電器J22、制熱新風啟動繼電器J24和新風主機驅動繼電器XFJ串聯連接構成水排機構的制熱新風驅動支路，新風主機XF的受控端連接新風主機驅動繼電器XFJ的常開觸點；該制熱新風驅動支路用於在制熱狀態下向新風主機發出工作指令。

半導體製冷驅動支路和半導體制熱驅動支路採用互鎖形式，保證半導體片在一種工作模式工作時，就把另一種工作模式的電源切斷。

本實用新型所述控制裝置的半導體製冷驅動支路中還串接有製冷水壓開關SY1，半導體制熱驅動支路中還串接有制熱水壓開關SY2，製冷水壓開關SY1和制熱水壓開關SY2的受控端分別連接水壓傳感器5的輸出端。製冷水壓開關SY1和制熱水壓開關SY2的設置，用於保護半導體片，當增壓泵有故障時，管道裡會失去壓力，就會通過製冷水壓開關SY1和制熱水壓開關SY2把製冷接觸器線圈和制熱接觸器線圈分別同步斷開，半導體片斷電，避免半導體片因散熱不良而導致燒毀現象的發生。

為防止半導體片在製冷制熱過程中，水排風扇不停工作造成浪費，循環介質的溫度發生驟變，影響製冷制熱效果，本實用新型在控制裝置中還設置了散熱溫控繼電器J13、散冷溫控繼電器J23、散熱水排風扇驅動繼電器和散冷水排風扇驅動繼電器，採用溫度控制器來控制水排風扇的工作區間，從而節約能源。其中，散熱溫控繼電器J13和散熱水排風扇驅動繼電器的線圈JP1串聯連接後並聯連接在製冷繼電器J12後端的半導體製冷驅動支路中，散熱溫控繼電器J13線圈的一端連接散熱溫度傳感器的輸出端，散熱溫控繼電器J13線圈的一另端連接電源，自動水排風扇P2連接散熱水排風扇驅動繼電器的常開觸點JP1-1，用於在半導體片製冷過程中降低循環介質的溫度。散冷溫控繼電器J23和散冷水排風扇驅動繼電器的線圈JP2串聯連接後並聯連接在制熱繼電器J22後端的半導體制熱驅動支路中，散冷溫控繼電器J23線圈的一端連接散冷溫度傳感器的輸出端，散冷溫控繼電器J23線圈的另一端連接電源，自動水排風扇P2連接散冷水排風扇驅動繼電器的常開觸點JP2-1，用於在半導體片制熱過程中散去循環介質的冷量，提高循環介質溫度。

本實用新型為防止製冷制熱快速轉換，縮短半導體片的使用壽命，在半導體製冷驅動支路的製冷繼電器的前端設置了製冷延時啟動溫控器J11，製冷延時啟動溫控器J11的常開觸點連接J12線圈的一端，用於延時啟動製冷繼電器動作；半導體制熱驅動支路的制熱繼電器的前端設置了制熱延時啟動溫控器J21，制熱延時啟動溫控器J21的常開觸點連接J22線圈的一端，用於延時啟動制熱繼電器動作。

為保護半導體片，在新風主機驅動繼電器XFJ的輸出端連接了新風延時關閉繼電器XFY，新風主機XF的受控端連接新風延時關閉繼電器XFY的常開觸點，以在製冷制熱工作結束後，延長新風主機工作時間，通過新風主機將半導體片上的溫度吹至常溫，起到保護半導體片的作用。

本實用新型在實現除溼功能時，通過選擇室內循環方式，將室內空氣送入送風管道，空氣中溼度大的水汽就會凝結在翅片上，從而降低空氣溼度；凝結在送風管道中的凝結水會通過排水管流出。

為實現遠程控制新風系統，基於物聯網的控制思路，本實用新型的控制裝置中還設置了通信模塊，通信模塊通過無線網絡與遠程控制模塊相互通信；遠程控制模塊中設置有物聯網遠控主板，物聯網遠控主板上設置有用於向通信模塊發出工作指令的遙控制冷繼電器YKL、遙控制熱繼電器YKR和遙控新風繼電器YKX，可遠程發送製冷、制熱以及新風工作指令。通信模塊的輸出端分別連接製冷新風啟動繼電器J14線圈的一端、制熱新風啟動繼電器J24線圈的一端和新風延時關閉繼電器XFY線圈的一端，以根據遠程操作指令控制半導體片和新風主機的工作狀態。

本實用新型為方便手動控制新風系統工作，在控制裝置中設置了操作板，操作板上設置有手動製冷開關SDL、手動制熱開關SDR、手動水排風扇開關以及控制進風管道中電動開關風閥動作以選擇室內室外進風的選擇開關。手動製冷開關SDL串接在電源與製冷延時啟動溫控器J11的線圈之間，手動制熱開關SDR串接在電源與制熱延時啟動溫控器J21的線圈之間，通過手動對半導體片的工作狀態進行控制。可通過操作選擇開關來進行室內循環空調模式和室外新風空調模式的轉換。還可通過操作手動水排風扇開關啟動手動水排風扇工作。

本實用新型的控制裝置在使用過程中採用的主電源為+12V直流電壓，因此可以採用太陽能電池片或者風力發電進行電能的獲取，降低市電損耗。