一種具有除溼能量回收的淨化新風機組及其除溼淨化方法與流程

2023-12-04 03:47:16

本發明涉及一種具有除溼能量回收的淨化新風機組。

背景技術：

目前的新風機組，主要是向室內輸送經過過濾的新鮮空氣，其功能單一；無法對室內溼度進行有效調節，導致室內容易產生黴變，直接影響居住者的身體健康。同時對於一些潮溼度較高的環境還需單獨配置除溼機，才能滿足室內使用需求，以至於整體建築使用能耗居高不下，造成能源浪費。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種具有除溼能量回收的淨化新風機組及其除溼淨化方法。

為達到上述目的，本發明採用了以下技術方案：

一種具有除溼能量回收的淨化新風機組，該新風機組包括用於向室內輸送經過殺菌及顆粒去除處理的新風的通路，該通路包括依次設置的顆粒凝聚與殺菌段、除塵段、除溼轉換段、除溼段和引風機以及用於對除溼前後氣流進行熱量交換的顯熱回收段，所述通路中引風機與除塵段通過除溼轉換段形成一個可將顯熱回收段及除溼段切出該通路的連接旁路。

所述顆粒凝聚與殺菌段包括用於對通過顆粒凝聚與殺菌段的氣流進行紅外線照射的裝置以及用於對通過顆粒凝聚與殺菌段的氣流進行紫外線照射的裝置，採用紅外線照射使得氣流中的部分微小顆粒發生碰撞和粘結並形成直徑更大的顆粒，採用紫外線照射可殺滅氣流中的細菌和病毒。

所述除塵段包括依次設置的複合過濾器、室內迴風混合區域以及高效過濾器，高效過濾器位於除溼轉換段進風端，複合過濾器位於顆粒凝聚與殺菌段出風端。

所述複合過濾器包括複合濾網以及複合濾網自潔裝置，複合濾網可過濾氣流中≥5μm的微粒；所述室內迴風混合區域是將經過複合過濾器的氣流與室內迴風相互混合的區域；所述高效過濾器可過濾氣流中≤0.4μm的微粒。

所述除溼轉換段包括除溼轉換閥，除溼轉換閥的進口與除塵段連通，除溼轉換閥的出口分別與除溼段以及引風機連通，關閉除溼轉換閥，則進入除溼轉換段的氣流在引風機的作用下直接進入室內；打開除溼轉換閥，則進入除溼轉換段的氣流可經過除溼後進入室內。

所述新風機組還包括用於由室內向室外排風的通路以及用於室內的排風與室外進入機組的新風間進行能量交換的焓輪，該通路包括排風機，焓輪的一側位於排風機進風口，另一側位於除塵段內，從而使新風和排風通路可以進行能量交換。

所述新風機組還包括用於提供加熱及冷卻工質(水)的冷熱水機組、加熱模塊、用於形成對流循環的水箱、設置於冷熱水機組與水箱之間循環管路上的控制閥、設置於水箱與加熱模塊之間循環管路上的控制閥以及設置於水箱與除溼器之間循環管路上的控制閥，所述除溼器設置於除溼段內，加熱模塊設置於連接旁路內引風機進風口與除溼轉換段之間的區域內。

所述新風機組還包括用於對該機組供電的電源控制模塊以及用於檢測新風溫度以及室內溼度、PM2.5數值和CO2濃度的傳感器。

所述新風機組還包括用於顯示室內的溫度、溼度、PM2.5數值和CO2濃度信息以及用於對該機組進行手動控制或者設定用戶參數的觸屏顯示器，所述觸屏顯示器與電源控制模塊之間存在通信連接(例如wifi)。

上述具有除溼能量回收的淨化新風機組的新風除溼淨化方法，包括以下步驟：

1)室外空氣在引風機提供的動力下吸入機組，依次經過顆粒凝聚與殺菌段及除塵段，得到經過淨化的新風；

2)所述機組將室內溼度監測值與用戶設定的溼度閾值比較，若室內溼度超過設定值，則經過淨化的新風通過除溼轉換段進入除溼段進行除溼，除溼後的新風在顯熱回收段與除溼前的新風進行能量交換後再送入室內，否則，利用除溼轉換段將除溼段切出通路(通過將顯熱回收段切出實現)，使經過淨化的新風通過所述旁路直接或經過加熱後送入室內；

3)室內空氣利用排風機提供的動力吸入機組，與從室外吸入的空氣利用焓輪進行能量交換後排出室外；

4)機組在向室內送入新風的同時，利用引風機從室內吸入空氣並與從室外吸入且利用焓輪完成能量交換之後的空氣進行混合，然後一併送入除溼轉換段。

本發明的有益效果體現在：

本發明所述的除溼能量回收的淨化新風機組利用顯熱回收段能夠將除溼之後的空氣與除溼之前的空氣進行能量交換，無需被動主動加熱即可達到提升出風口溫度的作用。

進一步的，該機組還具有包括室內迴風混合區域(混合段)在內的迴風結構，在室內形成氣流循環，持續對室內空氣的溫溼度、潔淨度進行調節，以達到節約能源、提高室內舒適度的效果。

進一步，本發明在新風系統的工段中綜合利用多種能量回收手段，實現了淨化、除溼工段的優化配置，使新風機組不僅具有淨化、除溼多種功能、工作模式豐富，而且具有低能耗、高效率的優點。

附圖說明

圖1為除溼能量回收的淨化新風機組系統結構原理圖；

圖中：1為工質輸出控制閥，2為工質回流控制閥，3為熱水輸出控制閥，4為熱水回流控制閥，5為冷水輸出控制閥，6為冷水回流控制閥，7為電源控制模塊，8為除溼轉換閥，9為引風機，10為排風機，11為送風口，12為迴風口，13為室內排風口，14為室外排風口，15為新風口，16為溫度傳感器，17為PM2.5傳感器，18為溼度傳感器，19為CO2傳感器，20為壓差傳感器，21為凝聚殺菌段，22為自潔裝置，23為複合過濾器。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做詳細說明。

(一)機組結構

參見圖1，本發明所述具有除溼能量回收的淨化新風機組具有兩颱風機、室外新風口15、室內送風口11、室內排風口13、室外排風口14、室內迴風口12以及多個功能段(凝聚殺菌段21、自潔淨化段、焓輪段、混合段、高效過濾段，除溼轉換段、除溼段以及顯熱回收段)。一颱風機(引風機9)布置在室內送風口11處，引風機9出風口通過室內送風口11與室內連通，另一颱風機(排風機10)布置在室外排風口14處，排風機10出風口通過室外排風口14與室外連通，兩颱風機為整個機組的氣流流動提供動力，形成由室外經新風側通路到室內，再經室內排風側通路排出室外的新風循環。

在引風機9作用下室外空氣進入新風側通路，即由室外新風口15依次進入凝聚殺菌段21(含凝聚、殺菌裝置)、自潔淨化段(即帶有自潔裝置22的複合過濾器23)、焓輪段(具有焓輪)、混合段、高效過濾段(含高效過濾器)；當除溼功能打開時，經高效過濾器處理後的空氣通過除溼轉換段依次進入除溼段、顯熱回收段(具有換熱裝置，可對進入除溼段前的空氣與已經經過除溼段的空氣進行能量交換，提高能量利用率)，再經由室內送風口11進入室內，當除溼功能關閉時，經高效過濾器處理後的空氣通過除溼轉換段後直接進入室內。上述除溼功能的打開與關閉通過控制除溼轉換段包含的一個除溼轉換閥8實現。當除溼轉換閥8打開時，經過高效過濾器的空氣先經過換熱裝置的一路換熱管路進入除溼段，在除溼段除溼後進入換熱裝置的另一路換熱管路(升溫)，然後經由引風機送入室內，當除溼轉換閥8關閉時，經過高效過濾器的空氣直接通過引風機送入室內(需要加熱時，先利用加熱器加熱，然後再由引風機9送入室內)。在排風機10作用下，室內空氣進入室內排風側通路，即經室內排風口13進入上述焓輪段，然後由室外排風口14排出室外。在焓輪段，焓輪一側位於室內排風側通路(具體位置為室內排風口13與排風機10之間)，另一側位於新風側通路(具體位置在複合過濾器23與混合段之間)，從而實現室內排風與新風的能量交換。

同時該新風機組具有一次迴風結構，室內空氣經室內迴風口12再次進入機組內，通過中效過濾段(含中效過濾器)後進入混合段，在混合段與室外空氣相互混合，再次送入室內或者在除溼功能開啟的情況下對室內空氣所攜帶的熱量進行熱量回收後送入室內。

所述新風機組還包括水箱、水機(水機即以水作為介質，加熱或製冷的水通入末端設備，為其提供冷量或者熱量的冷熱水機組)以及加熱模塊(即加熱器)，所述加熱模塊設置在引風機進風口與除溼轉換段之間的連通區域內，可將經過該區域的空氣進行加熱，水機與水箱通過工質輸出控制閥1和工質回流控制閥2連接為循環迴路，水箱安裝有兩套出水與回水管，其中一套(具有熱水輸出控制閥3和熱水回流控制閥4)與加熱器連接，另一套(具有冷水輸出控制閥5和冷水回流控制閥6)與除溼段的冷凝除溼器連接，分別為經新風側通路送入室內的空氣提供所需的熱量(加熱)和冷量(除溼)。

所述新風機組還包括電源控制模塊7，該模塊對整個機組進行供電以及對兩颱風機、自潔裝置22、凝聚、殺菌裝置、焓輪、除溼轉換閥8以及加熱器、冷凝除溼器、水箱與水機間的各個電磁閥(工質輸出控制閥1、工質回流控制閥2、熱水輸出控制閥3、熱水回流控制閥4、冷水輸出控制閥5、冷水回流控制閥6)的控制。同時電源控制模塊7內部設置有無線wifi模塊，與觸屏顯示器的觸屏顯示控制器進行通訊。所述觸屏顯示器安裝在室內，方便用戶對機組進行設置參數，協調控制整個機組的運行。

所述新風機組還包括溫度傳感器16、PM2.5傳感器17、溼度傳感器18以及CO2傳感器19。所述PM2.5傳感器17、溼度傳感器18以及CO2傳感器19安裝在室內迴風口12處，分別用來監測室內PM2.5顆粒物濃度、室內的溼度以及室內CO2濃度，並將數據反饋給觸屏顯示器。所述溫度傳感器16安裝在室內送風口11處，用來檢測引風機9出風口溫度，並將數據反饋給觸屏顯示器。

所述自潔淨化段利用複合過濾器23過濾掉進入該區域空氣中的灰塵等微顆粒(≥5μm)。在複合過濾器23的複合濾網前後均設置有壓差傳感器20，濾網附著灰塵等顆粒物較多時，壓力增加，壓差傳感器20將監測的信號傳遞至電源控制模塊7，由電源控制模塊7根據預設控制自潔裝置22對濾網進行清潔工作。也可通過室內觸屏顯示器與電源控制模塊7建立通訊連接(無線wifi)，手動控制自潔裝置22的運行。自潔裝置22的原理及結構可參考以下專利：「過濾器清潔單元以及自清潔空氣淨化設備」(CN203591658U)。

所述凝聚、殺菌裝置的凝聚作用包括但不限於通過紅外線，使得空氣內的灰塵等微顆粒(≤1μm)碰撞並結合為較大的顆粒(6.5～8μm)，具體原理和結構可參考以下專利：「過濾器清潔單元自清潔空氣淨化設備」(CN203591658U)以及一種顆粒凝聚處理裝置」(CN204219986U)。所述凝聚、殺菌裝置的殺菌作用包括但不限於通過紫外線照射，殺死空氣中的細菌、病毒。

所述混合段的作用是將經過複合濾網的空氣與經過中效過濾器的室內迴風相互混合。其中，所述中效過濾器，其作用是在中效過濾段區域將室內進入混合段的空氣中的灰塵等微顆粒(1～5μm)進行過濾。所述高效過濾器的作用是過濾掉進入高效過濾段區域空氣中的灰塵等微顆粒(≤0.4μm)。

(二)機組工作原理

1、本機組的工作模式(給出兩種作為舉例)

1.1、夏季工作模式

1)首先用戶在觸屏顯示器上設置系統參數(自潔周期間隔、風量、溫溼度閾值，日期、定時開關機、手動開關機等功能模式設置)

2)開機後，兩颱風機啟動，焓輪運轉、凝聚殺菌裝置工作，溫度、溼度、CO2、PM2.5傳感器同時啟動。

3)在風機的作用下將室外空氣吸入機組內，經過凝聚殺菌段21可殺死空氣中所攜帶的病毒、細菌，再經過複合過濾器23，濾除空氣中≥5μm的灰塵等顆粒。

4)壓差傳感器20可以檢測複合過濾器23前後的壓力差，並轉化為電信號反饋給電源控制模塊7。當壓力差較大時，電源控制模塊7接受到來自壓差傳感器20的電訊號，啟動自潔裝置22，對複合濾網進行清潔。當複合濾網前後壓恢復正常工作狀態時，自潔裝置22停止工作，同時也可在觸屏顯示器上手動控制自潔裝置22的啟動與關閉。自潔裝置也可以按照自潔周期間隔，定期清潔複合濾網。

5)新風經過複合濾網進入焓輪後與室內排風進行能量交換，回收室內排風所攜帶的冷量(熱量)。

6)室內迴風經過中效過濾器後與新風在混合段混合後一同進入到高效過濾器，高效過濾器可濾除空氣中≥0.4μm的灰塵等微顆粒。

7)室內迴風口12處的溼度傳感器18檢測的室內溼度超過閾值時，除溼轉換閥8打開，將高效過濾段與除溼段連通，同時，水機啟動，電磁閥門中工質輸出控制閥1、工質回流控制閥2、冷水輸出控制閥5、冷水回流控制閥6打開，為除溼器提供冷水。

8)除溼後的空氣進入顯熱回收段，顯熱回收段將進入機組的新風(除溼前)與除溼後的新風進行能量交換，提升除溼後空氣溫度，空氣除溼後通過引風機9送入室內。

9)室內迴風口12處的溼度傳感器18檢測的室內溼度下降到預設值時，除溼轉換閥8關閉，將高效過濾段與引風機9所在區域直接連通，同時，水機停止工作，上述電磁閥門關閉，除溼段、顯熱回收段工作停止，其他模塊正常運轉。

10)除溼過程中，室內送風口11處溫度傳感器16檢測的引風機9出風口溫度超出閾值範圍(22～26℃)時，則通過水機控制注入除溼段的水流量來調節送風口溫度。

1.2、冬季工作模式

冬季工作模式與夏季工作模式在步驟1-6相同。其區別在於，冬季工作模式下，除溼轉換閥8關閉，水機開啟，電磁閥門中工質輸出控制閥1、工質回流控制閥2、熱水輸出控制閥3、熱水回流控制閥4打開，為加熱器提供熱水，來提升引風機9出風口溫度。

2、操作與控制

用戶可根據室內實際情況對機組實現以下單獨控制：

1)風機的風量控制(高、中、低多檔位控制)。

2)自潔裝置的啟動與關閉。

3)出風口加熱模塊開啟與關閉。

4)除溼轉換閥的開啟與關閉，開啟後除溼功能啟動，關閉後空氣在風機作用下送入室內(除溼功能關閉)。

本新風機組的優勢就是具有一次迴風結構充分利用室內空氣具有的熱量(冷量)，同時淨化部分又可以減少室內顆粒物濃度。並且除溼段具有顯熱回收裝置，最大化利用室內空氣的熱量與除溼段的空氣進行能量交換，避免了傳統除溼功能還需額外增加加熱設備，具有良好的經濟性以及節能性、舒適性。