一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统及控温方法
【专利摘要】一种一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统及控温方法，属于幕墙领域，解决空调系统能耗高的问题，其通过计算机系统与恒温幕墙相结合，以具有多种工作模式，并根据室内、中空隔层、室外的温度以及室外空气质量，智能选择与切换工作模式，实现智能控温，使得空调系统在制热和制冷过程中的能耗降低，具有良好的节能效果以及应对环境变化的能力。
【专利说明】
一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统及控温方法
技术领域
[0001] 本发明涉及幕墙领域，特别涉及一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统及控 温方法。
【背景技术】
[0002] 幕墙是建筑的"外衣"，现代化建筑大多采用幕墙装饰，其中大型商场、办公楼等建 筑对其内部环境的舒适性具有较高要求，一般都配备有空调系统进行制冷或制热，使室内 保持恒温，但是这也带来了极大的空调能耗问题，幕墙作为室内和室外热交换的中间体，在 建筑内恒温环境的保持中起到重要作用。
[0003] 顺应上述趋势，恒温幕墙逐渐进入人们的视野，图4示意了现有技术中的一种恒温 幕墙，它包括内层玻璃1、外层玻璃2以及两者之间形成的中间隔层3,中间隔层3构成空气缓 冲层，减少室内外之间的热交换，使室内温度相对稳定，外层玻璃2的下部设置进风口 21，上 部设置排风口 22,该恒温幕墙能依靠自然通风将中间隔层3中太阳辐射的热量向排风口22 排出，夏季开启进风口21、排风口22,进行自然排风降温，冬季关闭进风口21、排风口22,利 用太阳辐射的热量经开启的门或窗进入室内，减少室内热能的损失，从而节约能源和空调 运行维修费用。
[0004] 但是这种恒温幕墙的恒温和节能性并不显著，主要由于其被动性，体现为，例如夏 季，商场内气温平均在24度，而室外温度可达到37度，温差在10度以上，此时即使开启上述 的恒温幕墙的进风口、排风口进行通风，根据烟囱效应，虽然中间隔层中流通的气流能带走 部分热量，但该气流仍为温度较高的热气流，难以使中间隔层内温度得到较大的降低，由此 内层玻璃两侧的温差较大，根据热传递速率计算公式:q = -AA(dt/dx)，入为导热系数，A为 传热面积，t为温度，X为在导热面上的坐标，q是沿X方向传递的热流密度，dt/dx是物体沿X 方向的温度变化率，-表示热量传递方向与温度变化率方向相反，可以看出，热传递的速率 与温度差成正比，此时室内外的热交换量较大，空调能耗问题依然显著，被动性地依靠自然 热效应换热难以取得较好的节能效果。
[0005] 公布号为CN104453039A的发明专利公开了一种三层玻璃结构的复合式温控幕墙， 具有三层玻璃幕墙，通过半导体热电温控模块对内侧夹层风道中的空气进行预冷或预热， 使幕墙整体主动式换热实现隔热或保温功能，外侧夹层风道保留自然通风技术被动式换 热，使室内、内侧夹层、外侧夹层以及室外顺次形成多个温度梯度，降低了热交换速率，起到 更好的节能效果，但是仍存在缺陷，一方面，它只有三种工作模式，并单纯依据环境温度<5 度(冬季）、>28度(夏季），以及>5度但<28度(过渡季节，即春、秋季)三个区间范围去确定 采用哪种工作模式，工作模式单一，且无论采用哪种工作模式，外侧夹层和内侧夹层均由中 间隔断玻璃隔断，室外、外侧夹层两者与内侧夹层、室内两者，只能通过热传递的方式热交 换，幕墙整体无法"呼吸"，综合前述两点，内侧夹层以及室内的温度调节只能依靠半导体热 电温控模块和空调主动制冷或制热，负荷较大，对空调节能是一种损失，节能性有待提升， 另一方面，单一的工作模式使幕墙对室外环境变化缺少应变能力，如空气污染严重时，开启 上下端风门将使外侧夹层内灌入大量污染空气，可能灌入室内对人的健康造成危害。
【发明内容】
[0006] 本发明的第一目的在于提供一种一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统，具 有更智能的工作模式，提高节能效果及对环境变化应变能力。
[0007] 本发明的上述第一目的是通过以下技术方案得以实现的： 一种一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统，包括一体化的单元式模块，单元式 模块在幕墙安装结构上一体式安装，单元式模块包括内层玻璃和外层玻璃，内层玻璃和外 层玻璃之间为中空隔层，外层玻璃的上部设有排风口，下部设有进风口， 内层玻璃设有通风口，所述排风口、进风口、通风口均设有用于启闭的启闭机构； 所述一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统还包括单片机，所述单片机耦接有 室内温度传感器，设置在室内，用于检测室内温度并向单片机反馈室内温度信号Ti; 隔层温度传感器，设置在中空隔层，用于检测中空隔层温度并向单片机反馈隔层温度 信号Tm; 室外温度传感器，设置在室外，用于检测室外温度并向单片机反馈室外温度信号To; PM2.5传感器，设置在室外，用于检测室外空气质量并向单片机反馈空气质量信号Va; 温控装置，设置在中空隔层内的幕墙安装结构上，受控于单片机以制冷或制热； 驱动装置，设置在启闭机构上，受控于单片机以驱动启闭机构启闭； 通讯装置，用于与空调系统的控制面板通讯； 所述单片机内部具有： 状态读取单元，用于通过通讯装置获知室内空调系统的工作状态为制冷或制热； 空气质量比较单元，用于将空气质量信号Va与预设的安全空气质量信号Vs比较得到空 气质量比较结果； 制冷控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于制冷状态时启动，向温控装 置发送制冷信号，并将室内温度信号Ti与隔层温度信号Tm比较，将隔层温度信号Tm与室外 温度信号To比较，得到温度比较结果，并结合空气质量比较结果和温度比较结果确定进风 口、排风口和通风口的启闭方案
生成并向驱动装置发送相应的控制信号； 制热控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于制热状态时启动，向温控装 置发送制热信号，并将室内温度信号Ti与隔层温度信号Tm比较，将隔层温度信号Tm与室外 温度信号To比较，得到温度比较结果，并结合空气质量比较结果和温度比较结果确定进风 口、排风口和通风口的启闭方案
生成并向驱动装置发送相应的控制信号； 所述驱动装置响应于制冷控制单元或制热控制单元发出的控制信号驱动启闭机构启 闭以执行对应的启闭方案； 所述温控装置响应于制冷信号制冷，响应于制热信号制热。
[0008]采用上述技术方案，通过温度传感器检测室内、隔层、室外的温度，并结合PM2.5传 感器检测到的空气质量作为判断采取何种工作模式的依据，而要达到更好的节能效果，关 键在于在达到需要的室内环境温度的过程(制冷或制热）中对非电能驱动的自然热交换的 应用，降低空调系统负荷以及在达到所需室内环境温度时，维持稳定的温度环境，使空调系 统不要频繁启停，由此，因为天气、建筑内环境多变，使得室内、中间隔层、室外具有多种组 合情况，而针对每种组合情况，均有相应的节能方案应对，处于制冷模式时，当Ti >Tm>To， 该情形通常在室内通风效果不好，且在中间隔层受到长时间太阳热辐射时发生，此时室外 环境温度相对室内、中间隔层较低，同时开启通风口以及进风口、排风口，中间隔层内形成 烟囱效应，热气流上升，相对较冷的气流补充入中间隔层内，温控装置启动制冷，能进一步 促进烟囱效应，加快降低中间隔层温度，同时冷气流也通过通风口进入室内，与室内热空气 直接形成冷热流交汇，能迅速降低室内温度，使得室内的空调系统在制冷过程中的负荷降 低，做功减少，起到节能的效果，而后，室内和中间隔层温度在空调系统、温控装置以及烟囱 效应作用下降低，Ti、Tm、To的关系将变换到新的状态，此时相应的启闭方案也会改变;当Ti >Tm = To时，中间隔层温度与室内相等，此时烟囱效应难以使中间隔层降温，但是室内温度 较高，开启通风口、进风口、排风口能使室外的冷气流流入室内，与室内热空气直接形成冷 热流交汇，能迅速降低室内温度；当Ti>Tm<To时，此时在太阳辐射较弱或没有的情况下， 而室内和室外环境变化较快，如室内设备、人流量剧增，活动增大温度升高，在阴天，室外城 市热流、人流车流造成的局部性高温，此时关闭进风口、排风口，防止室外热气流流入中间 隔层，开启通风口，使中间隔层的冷气流和室内的热气流交汇，降低室内温度，降低空调系 统能耗；当Ti = Tm>To时，此时室内和中间隔层的温度较高，与Ti>Tm>To时同理，开启通 风口、进风口、排风口；当Ti = Tm=To时，室内、中间隔层、室外气流温度接近，气流交汇难以 起到节能效果，并且在空调系统和温控装置制冷作用下，温度将会较快地降低，建立新的稳 态，因此关闭通风口、进风口、排风口，帮助新稳态的建立；当Ti = Tm<To时，室外温度较高， 关闭进风口、排风口阻热，关闭通气口，帮助快速建立新稳态；当Ti < Tm> To时，中间隔层由 于太阳热辐射呈现高于室内以及室外的温度，此时关闭通风口，避免热气流进入室内造成 室内人员不适，开启进风口和排风口，通过烟囱效应使中间隔层降温；当Ti<Tm = To,关闭 通风口、进风口、排风口，避免热气流进入室内；当Ti<Tm<To,关闭通风口、进风口、排风 口，避免热气流进入中间隔层与室内，维持稳态；以上包括了Ti、Tm、TO的所有组合方式，而 对于制冷模式，Ti<Tm<To，关闭通风口、进风口、排风口为制冷模式时的终态以及稳态，而 其他情况均为暂态，也是各种初始条件不一样的制冷过程中的必经过程，由此，在单片机控 制下，温控装置制冷，和空调系统共同作用下，始终将Ti、Tm、TO往Ti<Tm<To的稳态去建 立，并且在每当Ti、Tm、To的组合方式改变时，单片机控制驱动装置执行对应的启闭方案，整 个制冷以及达到目标温度维持稳态的过程，多工作模式根据检测结果，自动切换，在制冷初 阶段，利用自然热交换快速降温，降低空调系统能耗以节能，达到稳态时，室内、中间隔层、 室外温度呈现梯度，两两间温差较小，热传递速率得以降低，节约能耗，并且两两间只能通 过玻璃热传递而没有直接的冷热交汇，温度环境可以维持相对稳定，减少空调系统的频繁 启停，实现节能，同时在工作模式切换过程中，室外的空气质量作为考虑因素，空气质量作 为第一优先级，空气污染超标，进风口和排风口关闭，保障安全，对外界环境的变化具有应 变能力，整个系统智能、节能；同理，制热为制冷的逆过程，也能推导得到等同的有益效果。
[0009]进一步，所述一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统还包括上位机，所述单 片机通过总线连接上位机。
[0010] 采用上述技术方案，单片机通过总线与上位机信息交互，可以由上位机集中监控。
[0011] 进一步，所述启闭机构为百叶窗。
[0012] 采用上述技术方案，百叶窗具有较好的隐蔽性和观赏性，安装较为便捷。
[0013] 进一步，驱动装置包括驱动模块和电机，所述电机的驱动轴与百叶窗的转轴连接， 所述驱动模块耦接并受控于单片机以驱动电机正反转。
[0014] 采用上述技术方案，电机由驱动模块驱动正反转，带动百叶窗的转轴正反转，实现 通风口、进风口、排风口的启闭。
[0015] 进一步，通讯装置为无线通讯模块。
[0016] 采用上述技术方案，空调控制系统自带无线通讯功能，通过无线通讯方式获取工 作状态信息，减少布线成本。
[0017] 进一步，所述室内温度传感器、隔层温度传感器、室外温度传感器的型号均为 DS18B20。
[0018]采用上述技术方案，DS18B20体积小，适于各种环境安装，对恶劣环境抵抗力强，且 为数字输出，节约了模数转换，硬件开销低，采用三线制连接单片机，简化方案，以及还具有 抗干扰能力强，精度高的特点。
[0019] 进一步，所述状态读取单元还能够读取空调系统的工作状态为待机； 所述单片机还包括待机控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于待机状态 时启动，向温控装置发送待机信号;并在 当空气质量比较结果为Va<Vs时，输出同时开启通风口、进风口、排风口的控制信号； 当空气质量比较结果为Va彡Vs时，输出同时关闭通风口、进风口、排风口的控制信号。
[0020] 采用上述技术方案，当空调待机时，室外环境允许下，即空气质量比较结果为Va< Vs，开启通风口、进风口、排风口以使室内外通风，有益于室内空气流通，有助于健康。
[0021] 本发明的第二目的在于提供一种控温方法，具有更智能的工作模式，提高节能效 果及对环境变化应变能力。
[0022] 本发明的上述第二目的是通过以下技术方案得以实现的： 一种控温方法，基于上述的一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统实现，包括 步骤一:通过设置在室内的室内温度传感器检测室内温度并向单片机反馈室内温度信 号Ti; 通过设置在中空隔层的隔层温度传感器检测中空隔层温度并向单片机反馈隔层温度 信号Tm; 通过设置在室外的室外温度传感器检测室外温度并向单片机反馈室外温度信号To; 通过设置在室外的PM2.5传感器检测室外空气质量并向单片机反馈空气质量信号Va; 通过通讯装置与空调系统的控制面板通讯以使单片机获知室内空调系统的工作状态 为制冷或制热； 步骤二：当单片机获知空调系统处于制冷状态时，发出制冷信号； 将室内温度信号Ti与隔层温度信号Tm比较，将隔层温度信号Tm与室外温度信号To比 较，得到温度比较结果； 将空气质量信号Va与预设的安全空气质量信号Vs比较得到空气质量比较结果； 结合空气质莖比$父结果和温度比$父结果确定进风口、排风口和通风口的启闭方案
生成并向驱动装置发送相应的控制信号； 当单片机获知空调系统处于制热状态时，发出制热信号； 将室内温度信号Ti与隔层温度信号Tm比较，将隔层温度信号Tm与室外温度信号To比 较，得到温度比较结果； 将空气质量信号Va与预设的安全空气质量信号Vs比较得到空气质量比较结果； 结合空气质莖比$父结果和温度比$父结果确定进风口、排风口和通风口的启闭方案
生成并向驱动装置发送相应的控制信号； 步骤三:通过在中空隔层内的幕墙安装结构上设置温控装置，由温控装置响应于制冷 信号制冷，响应于制热信号制热； 通过驱动装置响应于控制信号驱动启闭机构开启或关闭通风口、进风口、排风口以执 行对应的启闭方案。
[0023]进一步，步骤一中，还包括通过通讯装置与空调系统的控制面板通讯以使单片机 获知室内空调系统的工作状态为待机； 步骤二中，还包括当单片机获知空调系统处于待机状态时，向温控装置发送待机信号； 并在当空气质量比较结果为Va<Vs时，输出同时开启通风口、进风口、排风口的控制信号； 当空气质量比较结果为Va彡Vs时，输出同时关闭通风口、进风口、排风口的控制信号。
[0024]本发明的第三目的在于提供一种一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统，具 有更智能的工作模式，提高节能效果及对环境变化应变能力。
[0025]本发明的上述第三目的是通过以下技术方案得以实现的： 一种一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统，包括一体化的单元式模块，单元式 模块在幕墙安装结构上一体式安装，单元式模块包括内层玻璃和外层玻璃，内层玻璃和外 层玻璃之间为中空隔层，外层玻璃的上部设有排风口，下部设有进风口，其特征是： 所述排风口、进风口均设有用于启闭的启闭机构； 所述一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统还包括单片机，所述单片机耦接有 隔层温度传感器，设置在中空隔层，用于检测中空隔层温度并向单片机反馈隔层温度 信号Tm; 室外温度传感器，设置在室外，用于检测室外温度并向单片机反馈室外温度信号To; PM2.5传感器，设置在室外，用于检测室外空气质量并向单片机反馈空气质量信号Va; 驱动装置，设置在启闭机构上，受控于单片机以驱动启闭机构启闭； 所述单片机内部具有： 空气质量比较单元，将空气质量信号Va与预设的安全空气质量信号Vs比较； 温控单元，设置于中空层内的幕墙安装结构上，受单片机的控制实现制冷模式或制热 模式并结合风口启闭方案以实现调节中空层的温度使中空层温度维持在预设温度信号Tx， 所述的方案包括 当Va大于等于Vs时，单片机控制启闭机构关闭； 当Va小于Vs时，单片机具有以下三种运行策略： 运行策略一、在室外温度传感器检测到环境温度To>25摄氏度且T〇>Tm>Tx时，单片 机控制启闭机构动作，使得进风口以及排风口开启，在烟囱效应的作用下带走一部分热量 以降低中空层的温度直至Tm趋于一稳定值，若Tm>Tx，则单片机控制进风口以及排风口关 闭并强制启动温控单元进行制冷模式，使得Tm = Tx; 运行策略二、在室外温度传感器检测到环境温度To为22-25摄氏度时，单片机控制进风 口以及排风口开启，以实现循环通风，使得Tm = Tx; 运行策略三、在室外温度传感器检测到环境温度To<22摄氏度时，单片机控制启闭机 构动作，使得进风口以及排风口处于关闭状态，并启动温控单元进行制热模式，使得Tm = Τχ〇
[0026]综上所述，本发明具有以下有益效果:结合室内、中间隔层以及室外温度，空气质 量检测结果，使多种工作模式智能切换，能够在空调系统开启制冷或制热时，利用自然热交 换快速降温或升温，降低空调系统能耗，在接近稳态时，室内、中间隔层、室外相互隔离，两 两间保持较小的温差，降低通过玻璃热传递的速率，达到较好的恒温效果，减少空调系统的 频繁启停，节约能耗，同时对外界环境变化具有较好的应变能力。
【附图说明】
[0027]图1是实施例的剖视示意图； 图2是单片机及外围的电路部分的原理图； 图3是实施例的系统简图； 图4是现有技术剖视图。
[0028] 图中，1、内层玻璃；11、通风口； 2、外层玻璃；21、进风口； 22、排风口； 3、中空隔层； 4、百叶窗;5、小型空调;61、室内温度传感器;62、隔层温度传感器;63、室外温度传感器;64、 ΡΜ2.5传感器。
【具体实施方式】
[0029] 实施例一 参见图1，一种一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统，包括机械部分和电路部 分，机械部分包括安装在建筑侧面的一体化的单元式模块，单元式模块包括内层玻璃1和外 层玻璃2,由横向龙骨和纵向龙骨组成幕墙安装结构，单元式模块在幕墙安装结构上一体式 安装，内层玻璃1位于内侧，外层玻璃2位于外侧，两者之间形成中空隔层3,在中空隔层3内 的横向龙骨或纵向龙骨上安装有小型空调5用以制冷或制热，外层玻璃2的上部设有排风口 22,下部设有进风口21，内层玻璃1设有通风口 11，排风口22、进风口21、通风口 11上均设有 百叶窗4，百叶窗4的转轴由电机驱动转动正反转以启闭。
[0030] 结合图1及图2,电路部分包括单片机，所述单片机连接有安装在室内墙体上的室 内温度传感器61，用于检测室内温度并向单片机反馈室内温度信号Ti;安装在中空隔层3内 的幕墙连接结构上的隔层温度传感器62,用于检测中空隔层3温度并向单片机反馈隔层温 度信号Tm;安装在室外的上部幕墙连接结构上的室外温度传感器63,用于检测室外温度并 向单片机反馈室外温度信号To;安装在室外的下部幕墙连接结构上的PM2.5传感器64，用于 检测室外空气质量并向单片机反馈空气质量信号Va;无线通讯模块，用于与空调系统的控 制面板通讯，以使单片机获知室内空调系统的工作状态为制冷或制热或待机，并由单片机 控制小型空调5相应地也执行制冷或制热或待机。
[0031] 本实施例中均采用型号为DS18B20的温度传感器，单片机的型号为AT89C51。
[0032] 单片机将空气质量信号Va与预设的安全空气质量信号Vs比较得到空气质量比较 结果;将室内温度信号Ti与隔层温度信号Tm比较，将隔层温度信号Tm与室外温度信号To比 较，得到温度比较结果;并结合空气质量比较结果和温度比较结果确定进风口 21、排风口 22 和通风口 11的启闭方案；
待机模式： Va<Vs时，同时开启通风口 11、进风口 21、排风口 22; Va彡Vs时，同时关闭通风口 11、进风口 21、排风口 22; 并由单片机生成控制信号分别发送给设置在进风口 21、排风口 22、通风口 11的三个驱 动模块，驱动模块为电机正反转驱动电路，以执行启闭方案。
[0033] 单片机还通过RS232总线连接上位机，参见图3,当室内空调系统启动时，控制面板 发出控制信号给空调，同时单片机也与控制面板无线通讯获知空调系统的工作状态，并结 合温度检测和空气质量检测控制机械部分执行启闭方案，温度检测和空气质量检测是实时 的，这里的实时实质上具有一定时间间隔，依照单片机设定的检测间隔而定，在Ti、Tm、To的 相互关系发生变化时，也实时改变启闭方案，在整个室内制冷过程或制热过程或待机过程 中，一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统也是动态的过程，同时单片机通过总线与 上位机建立联系，多个单片机可以由上位机集中监控，使得更大范围的恒温节能控制更便 捷的实现。
[0034]节能原理:通过检测室内、隔层、室外的温度，并结合空气质量作为判断采取何种 工作模式的依据，而要达到更好的节能效果，关键在于在达到需要的室内环境温度的过程 (制冷或制热）中对非电能驱动的自然热交换的应用，降低空调系统负荷以及在达到所需室 内环境温度时，维持稳定的温度环境，使空调系统不要频繁启停，由此，因为天气、建筑内环 境多变，使得室内、中间隔层、室外具有多种组合情况，而针对每种组合情况，均有相应的节 能方案应对，处于制冷模式时，当Ti>Tm>To,该情形通常在室内通风效果不好，且在中间 隔层受到长时间太阳热辐射时发生，此时室外环境温度相对室内、中间隔层较低，同时开启 通风口 11以及进风口 21、排风口 22，中间隔层内形成烟囱效应，热气流上升，相对较冷的气 流补充入中间隔层内，温控装置启动制冷，能进一步促进烟囱效应，加快降低中间隔层温 度，同时冷气流也通过通风口 11进入室内，与室内热空气直接形成冷热流交汇，能迅速降低 室内温度，使得室内的空调系统在制冷过程中的负荷降低，做功减少，起到节能的效果，而 后，室内和中间隔层温度在空调系统、温控装置以及烟囱效应作用下降低，Ti、Tm、To的关系 将变换到新的状态，此时相应的启闭方案也会改变;当Ti>Tm = To时，中间隔层温度与室内 相等，此时烟囱效应难以使中间隔层降温，但是室内温度较高，开启通风口 11、进风口 21、排 风口 22能使室外的冷气流流入室内，与室内热空气直接形成冷热流交汇，能迅速降低室内 温度；当Ti>Tm<To时，此时在太阳辐射较弱或没有的情况下，而室内和室外环境变化较 快，如室内设备、人流量剧增，活动增大温度升高，在阴天，室外城市热流、人流车流造成的 局部性高温，此时关闭进风口 21、排风口 22,防止室外热气流流入中间隔层，开启通风口 11， 使中间隔层的冷气流和室内的热气流交汇，降低室内温度，降低空调系统能耗；当Ti = Tm> To时，此时室内和中间隔层的温度较高，与Ti>Tm>To时同理，开启通风口 11、进风口 21、排 风口 22;当Ti = Tm = To时，室内、中间隔层、室外气流温度接近，气流交汇难以起到节能效 果，并且在空调系统和温控装置制冷作用下，温度将会较快地降低，建立新的稳态，因此关 闭通风□ 11、进风□ 21、排风□ 22，帮助新稳态的建立；当Ti = Tm<To时，室外温度较高，关 闭进风口 21、排风口 22阻热，关闭通气口，帮助快速建立新稳态；当Ti <Tm>To时，中间隔层 由于太阳热辐射呈现高于室内以及室外的温度，此时关闭通风口 11，避免热气流进入室内 造成室内人员不适，开启进风口 21和排风口 22,通过烟囱效应使中间隔层降温；当Ti<Tm = To,关闭通风口 11、进风口21、排风口22,避免热气流进入室内；当Ti<Tm<To,关闭通风口 11、进风口 21、排风口 22，避免热气流进入中间隔层与室内，维持稳态；以上包括了Ti、Tm、To 的所有组合方式，而对于制冷模式，Ti <Tm<To，关闭通风口 11、进风口 21、排风口 22为制冷 模式时的终态以及稳态，而其他情况均为暂态，也是各种初始条件不一样的制冷过程中的 必经过程，由此，在单片机控制下，温控装置制冷，并且在每当Ti、Tm、To的组合方式改变时， 单片机控制驱动装置执行对应的启闭方案，整个制冷以及达到目标温度维持的过程，多工 作模式自动切换，在制冷初阶段，利用自然热交换快速降温，降低空调系统能耗以节能，达 到稳态时，室内、中间隔层、室外温度呈现梯度，两两间温差较小，热传递速率得以降低，节 约能耗，并且两两间只能通过玻璃热传递而没有直接的冷热交汇，温度环境可以维持相对 稳定，减少空调系统的频繁启停，实现节能，而在工作模式切换过程中，室外的空气质量作 为考虑因素，空气质量作为第一优先级，空气污染超标，进风口 21和排风口 22关闭，保障安 全，对外界环境的变化具有应变能力，整个系统智能、节能；同理，制热为制冷的逆过程，同 理也能推导得到相同的技术效果。
[0035] 实施例二 一种一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统，包括一体化的单元式模块，单元式 模块在幕墙安装结构上一体式安装，单元式模块包括内层玻璃1和外层玻璃2,内层玻璃1和 外层玻璃2之间为中空隔层3，外层玻璃2的上部设有排风口 22，下部设有进风口 21，其特征 是： 所述排风口 22、进风口 21均设有用于启闭的启闭机构； 所述一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统还包括单片机，所述单片机耦接有 隔层温度传感器62,设置在中空隔层3,用于检测中空隔层3温度并向单片机反馈隔层 温度信号Tm; 室外温度传感器63，设置在室外，用于检测室外温度并向单片机反馈室外温度信号To; PM2.5传感器64，设置在室外，用于检测室外空气质量并向单片机反馈空气质量信号 Va； 驱动装置，设置在启闭机构上，受控于单片机以驱动启闭机构启闭； 所述单片机内部具有： 空气质量比较单元，将空气质量信号Va与预设的安全空气质量信号Vs比较； 温控单元，设置于中空层内的幕墙安装结构上，受单片机的控制实现制冷模式或制热 模式并结合风口启闭方案以实现调节中空层的温度使中空层温度维持在预设温度信号Tx， 所述的方案包括 当Va大于等于Vs时，单片机控制启闭机构关闭； 当Va小于Vs时，单片机具有以下三种运行策略： 运行策略一、在室外温度传感器63检测到环境温度To>25摄氏度且T〇>Tm>Tx时，单 片机控制启闭机构动作，使得进风口 21以及排风口 22开启，在烟囱效应的作用下带走一部 分热量以降低中空层的温度直至Tm趋于一稳定值，若Tm>Tx，则单片机控制进风口 21以及 排风口 22关闭并强制启动温控单元进行制冷模式，使得Tm = Tx; 运行策略二、在室外温度传感器63检测到环境温度To为22-25摄氏度时，单片机控制进 风口 21以及排风口 22开启，以实现循环通风，使得Tm = Tx; 运行策略三、在室外温度传感器63检测到环境温度To<22摄氏度时，单片机控制启闭 机构动作，使得进风口 21以及排风口 22处于关闭状态，并启动温控单元进行制热模式，使得 Tm = Tx〇
【主权项】
1.一种一体化空气质量感应智能恒溫生态幕墙系统，包括一体化的单元式模块，单元 式模块在幕墙安装结构上一体式安装，单元式模块包括内层玻璃和外层玻璃，内层玻璃和 外层玻璃之间为中空隔层，外层玻璃的上部设有排风口，下部设有进风口，其特征是： 内层玻璃设有通风口，所述排风口、进风口、通风口均设有用于启闭的启闭机构； 所述一体化空气质量感应智能恒溫生态幕墙系统还包括单片机，所述单片机禪接有 室内溫度传感器，设置在室内，用于检测室内溫度并向单片机反馈室内溫度信号Ti; 隔层溫度传感器，设置在中空隔层，用于检测中空隔层溫度并向单片机反馈隔层溫度 信号Tm; 室外溫度传感器，设置在室外，用于检测室外溫度并向单片机反馈室外溫度信号To; PM2.5传感器，设置在室外，用于检测室外空气质量并向单片机反馈空气质量信号Va; 溫控装置，设置在中空隔层内的幕墙安装结构上，受控于单片机W制冷或制热； 驱动装置，设置在启闭机构上，受控于单片机W驱动启闭机构启闭； 通讯装置，用于与空调系统的控制面板通讯； 所述单片机内部具有： 状态读取单元，用于通过通讯装置获知室内空调系统的工作状态为制冷或制热； 空气质量比较单元，用于将空气质量信号Va与预设的安全空气质量信号Vs比较得到空 气质量比较结果； 制冷控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于制冷状态时启动，向溫控装 置发送制冷信号，并将室内溫度信号Ti与隔层溫度信号Tm比较，将隔层溫度信号Tm与室外 溫度信号To比较，得到溫度比较结果，并结合空气质量比较结果和溫度比较结果确定进风 口、排风口和通风口的启闭方案生成并向驱动装置发送相应的控制信号； 制热控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于制热状态时启动，向溫控装 置发送制热信号，并将室内溫度信号Ti与隔层溫度信号Tm比较，将隔层溫度信号Tm与室外 溫度信号To比较，得到溫度比较结果，并结合空气质量比较结果和溫度比较结果确定进风 口、排风口和通风口的启闭方案生成并向驱动装置发送相应的控制信号； 所述驱动装置响应于制冷控制单元或制热控制单元发出的控制信号驱动启闭机构启 闭W执行对应的启闭方案； 所述溫控装置响应于制冷信号制冷，响应于制热信号制热。2. 根据权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒溫生态幕墙系统，其特征是:所述 一体化空气质量感应智能恒溫生态幕墙系统还包括上位机，所述单片机通过总线连接上位 机。3. 根据权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒溫生态幕墙系统，其特征是:所述 启闭机构为百叶窗。4. 根据权利要求3所述的一体化空气质量感应智能恒溫生态幕墙系统，其特征是:驱动 装置包括驱动模块和电机，所述电机的驱动轴与百叶窗的转轴连接，所述驱动模块禪接并 受控于单片机W驱动电机正反转。5. 根据权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒溫生态幕墙系统，其特征是:通讯 装置为无线通讯模块。6. 根据权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒溫生态幕墙系统，其特征是:所述 室内溫度传感器、隔层溫度传感器、室外溫度传感器的型号均为DS18B20。7. 根据权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒溫生态幕墙系统，其特征是:所述 状态读取单元还能够读取空调系统的工作状态为待机； 所述单片机还包括待机控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于待机状态 时启动，向溫控装置发送待机信号;并在 当空气质量比较结果为Va<Vs时，输出同时开启通风口、进风口、排风口的控制信号； 当空气质量比较结果为Vs时，输出同时关闭通风口、进风口、排风口的控制信号。8. -种控溫方法，基于权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒溫生态幕墙系统 实现，其特征是:包括 步骤一:通过设置在室内的室内溫度传感器检测室内溫度并向单片机反馈室内溫度信 号Ti; 通过设置在中空隔层的隔层溫度传感器检测中空隔层溫度并向单片机反馈隔层溫度 信号Tm; 通过设置在室外的室外溫度传感器检测室外溫度并向单片机反馈室外溫度信号To; 通过设置在室外的PM2.5传感器检测室外空气质量并向单片机反馈空气质量信号Va; 通过通讯装置与空调系统的控制面板通讯w使单片机获知室内空调系统的工作状态 为制冷或制热； 步骤二：当单片机获知空调系统处于制冷状态时，发出制冷信号； 将室内溫度信号Ti与隔层溫度信号Tm比较，将隔层溫度信号Tm与室外溫度信号To比 较，得到溫度比较结果； 将空气质量信号Va与预设的安全空气质量信号Vs比较得到空气质量比较结果； 结合空气质量比较结果和溫度比较结果确定进风口、排风口和通风口的启闭方案生成并向驱动装置发送相应的控制信号； 当单片机获知空调系统处于制热状态时，发出制热信号； 将室内溫度信号Ti与隔层溫度信号Tm比较，将隔层溫度信号Tm与室外溫度信号To比 较，得到溫度比较结果； 将空气质量信号Va与预设的安全空气质量信号Vs比较得到空气质量比较结果； 结合空气质量比较结果和溫度比较结果确定进风口、排风口和通风口的启闭方案生成并向驱动装置发送相应的控制信号； 步骤Ξ:通过在中空隔层内的幕墙安装结构上设置溫控装置，由溫控装置响应于制冷 信号制冷，响应于制热信号制热； 通过驱动装置响应于控制信号驱动启闭机构开启或关闭通风口、进风口、排风口 W执 行对应的启闭方案。9.根据权利要求8所述的控溫方法，其特征是：步骤一中，还包括通过通讯装置与空调 系统的控制面板通讯W使单片机获知室内空调系统的工作状态为待机； 步骤二中，还包括当单片机获知空调系统处于待机状态时，向溫控装置发送待机信号； 并在 当空气质量比较结果为Va<Vs时，输出同时开启通风口、进风口、排风口的控制信号； 当空气质量比较结果为Vs时，输出同时关闭通风口、进风口、排风口的控制信号。10.-种一体化空气质量感应智能恒溫生态幕墙系统，包括一体化的单元式模块，单元 式模块在幕墙安装结构上一体式安装，单元式模块包括内层玻璃和外层玻璃，内层玻璃和 外层玻璃之间为中空隔层，外层玻璃的上部设有排风口，下部设有进风口，其特征是： 所述排风口、进风口均设有用于启闭的启闭机构； 所述一体化空气质量感应智能恒溫生态幕墙系统还包括单片机，所述单片机禪接有 隔层溫度传感器，设置在中空隔层，用于检测中空隔层溫度并向单片机反馈隔层溫度 信号Tm; 室外溫度传感器，设置在室外，用于检测室外溫度并向单片机反馈室外溫度信号To; PM2.5传感器，设置在室外，用于检测室外空气质量并向单片机反馈空气质量信号Va; 驱动装置，设置在启闭机构上，受控于单片机W驱动启闭机构启闭； 所述单片机内部具有： 空气质量比较单元，将空气质量信号Va与预设的安全空气质量信号Vs比较； 溫控单元，设置于中空层内的幕墙安装结构上，受单片机的控制实现制冷模式或制热 模式并结合风口启闭方案W实现调节中空层的溫度使中空层溫度维持在预设溫度信号Τχ， 所述的方案包括 当Va大于等于Vs时，单片机控制启闭机构关闭； 当Va小于Vs时，单片机具有W下Ξ种运行策略： 运行策略一、在室外溫度传感器检测到环境溫度Το>25摄氏度且To>Tm>Tx时，单片 机控制启闭机构动作，使得进风口 W及排风口开启，在烟画效应的作用下带走一部分热量 W降低中空层的溫度直至Tm趋于一稳定值，若Tm>Tx，则单片机控制进风口 W及排风口关 闭并强制启动溫控单元进行制冷模式，使得化=Τχ; 运行策略二、在室外溫度传感器检测到环境溫度To为22-25摄氏度时，单片机控制进风 口 W及排风口开启，W实现循环通风，使得化=Τχ; 运行策略Ξ、在室外溫度传感器检测到环境溫度Το<22摄氏度时，单片机控制启闭机 构动作，使得进风口 W及排风口处于关闭状态，并启动溫控单元进行制热模式，使得Tm = Τχο
【文档编号】F24F11/00GK106088426SQ201610649349
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月9日 公开号201610649349.7, CN 106088426 A, CN 106088426A, CN 201610649349, CN-A-106088426, CN106088426 A, CN106088426A, CN201610649349, CN201610649349.7
【发明人】冯华国
【申请人】金粤幕墙装饰工程有限公司