基于物联网的半导体冷暖节能环保新风系统的制作方法

本发明涉及新风系统技术领域，特别是一种冷暖可调式新风系统。

背景技术：

随着城市的高速发展，由于现在建筑的密度增加和大量装饰材料的应用，房屋自我通风能力减弱，家具地毯上的灰尘、二氧化碳、甲醛、抽烟等异味，无法正常排出室外，对人体造成极大危害，不少人出现了头痛、皮痒、恶心等等病症，甚至诱发了白血病等重病；特别是前些年在全球传播的SARS病毒和世界爆发的禽流感，更让人们意识到安装新风系统等室内通风换气设备的必要性。因此，近年来，不管是公共领域还是家庭领域，安装中央新风系统的建筑越来越多了，甚至有的开发商将整个楼盘全部安装新风系统。

新风系统是由能够换气以及净化空气的换气风机、管道以及一些附件组成的一套独立的空气处理系统，换气风机能够将室外新鲜气体经过过滤、净化，然后通过管道输送到室内，同时将室内污浊的空气排出室外。然而，目前的新风系统仅具有对空气进行净化的功能，无法对室内进行除湿和制热操作。

在阴冷的冬季，对于北方城市都通过集中供暖来缓解寒冷，但是对于南方来说，只能通过空调进行取暖，然而空调在制热时，出风口位置高，造成热量都聚集在房间的上部空间，制热速度缓慢；且其强制空气对流的运行方式，不仅会造成室内空气混浊、干燥，给人体带来极大的不舒适感，还容易造成封闭空间的扬尘。

另外，如果室内同时安装新风系统和空调，不仅给室内装修带来极大不便，增大初期建设成本，而且后期能耗极大，使用和维护成本都较高。而新风系统在提供新鲜空气的过程中，其在夏季产生的冷源和冬季产生的热源大多直接浪费掉了，无法得到合理利用，进一步造成了资源的浪费。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种集除湿、制热、新风功能于一体节能环保新风系统，不仅能够降低初期建设成本，而且还能够降低后期使用和维护成本。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

基于物联网的半导体冷暖节能环保新风系统，包括进风管道、新风主机和出风管道，所述新风主机设置在进风管道末端，进风管道和出风管道的前端和末端分别设置一风扇；所述进风管道的内壁两侧顺应风向平行设置有若干起除湿作用的铝合金翅片，翅片的上端面设置有起制冷和制热功能的半导体片，半导体上端面设置有用于对半导体片起散热和散冷作用的水冷头；所述进风管道外部设置有为水冷头提供循环介质的水排机构以及用于控制新风主机工作和半导体片进行制冷或制热的控制装置。

上述基于物联网的半导体冷暖节能环保新风系统，所述半导体片与翅片和水冷头接触的上下两端面上分别设置有导热硅胶层，半导体片的侧周设置有隔热夹层，所述水冷头的上端面设置有用于将半导体片和水冷头固定安装在翅片上的固定卡件。

上述基于物联网的半导体冷暖节能环保新风系统，所述半导体片的两个电源线连接控制装置的输出控制端，控制装置的另一组输出端连接新风主机的受控端；所述控制装置包括用于检测室内室温的制冷温度传感器和制热温度传感器、用于控制半导体进行工作的制冷半导体接触器和制热半导体接触器、用于启动半导体制冷制热以及新风主机工作的制冷继电器和制热继电器、用于启动水排机构和新风主机工作的制冷新风启动继电器和制热新风启动继电器、用于驱动水排机构动作的增压泵驱动继电器和用于驱动新风主机动作的新风主机驱动继电器；

其中，制冷继电器、制热半导体接触器线圈的常闭触点和制冷半导体接触器的线圈串联连接构成半导体制冷驱动支路，制冷半导体接触器的常开触点串接在电源和半导体片的导线之间；制冷继电器、制冷新风启动继电器和增压泵驱动继电器串联连接构成水排机构的制冷增压泵驱动支路，水排机构的的增压泵电源两端连接增压泵驱动继电器的常开触点；制冷继电器、制冷新风启动继电器和新风主机驱动继电器串联连接构成水排机构的制冷新风驱动支路，新风主机的受控端连接新风主机驱动继电器的常开触点；制热继电器、制冷半导体接触器的常闭触点和制热半导体接触器的线圈串联连接构成半导体制热驱动支路，制热半导体接触器的常开触点串接在电源和半导体片的导线之间；制热继电器、制热新风启动继电器和增压泵驱动继电器串联连接构成水排机构的制热增压泵驱动支路，水排机构的的增压泵电源两端连接增压泵驱动继电器的常开触点；制热继电器、制热新风启动继电器和新风主机驱动继电器串联连接构成水排机构的制热新风驱动支路，新风主机的受控端连接新风主机驱动继电器的常开触点。

上述基于物联网的半导体冷暖节能环保新风系统，所述水排机构包括并列设置的进水管和出水管，进水管的一端连通用于储存介质的储水箱，进水管的末端连通用于进行散冷散热的水冷头，进水管上设置有用于检测介质输送压力的水压传感器和用于对介质传输提高压力的增压泵；所述水压传感器的输出端连接控制装置的输入端。

上述基于物联网的半导体冷暖节能环保新风系统，所述控制装置的半导体制冷驱动支路中还串接有制冷水压开关，半导体制热驱动支路中还串接有制热水压开关，制冷水压开关和制热水压开关的受控端连接水压传感器的输出端。

上述基于物联网的半导体冷暖节能环保新风系统，所述水排机构的出水管中串接有用于对介质进行散冷散热的散热器，散热器中设置有自动水排风扇，散热器的介质入口端设置有用于检测介质温度的散热温度传感器和散冷温度传感器；所述控制装置中还设置有散热温控继电器、散冷温控继电器、散热水排风扇驱动继电器和散冷水排风扇驱动继电器；

其中，散热温控继电器和散热水排风扇驱动继电器的线圈串联连接后并联连接在制冷继电器后端的半导体制冷驱动支路中，自动水排风扇连接散热水排风扇驱动继电器的常开触点；

散冷温控继电器和散冷水排风扇驱动继电器的线圈串联连接后并联连接在制热继电器后端的半导体制热驱动支路中，自动水排风扇连接散冷水排风扇驱动继电器的常开触点。

上述基于物联网的半导体冷暖节能环保新风系统，所述半导体制冷驱动支路的制冷继电器的线圈一端连接有制冷延时启动温控器，半导体制热驱动支路的制热继电器的线圈一端连接有制热延时启动温控器。

上述基于物联网的半导体冷暖节能环保新风系统，所述新风主机驱动继电器的输出端连接有新风延时关闭继电器，新风主机的受控端连接新风延时关闭继电器的常开触点。

上述基于物联网的半导体冷暖节能环保新风系统，所述控制装置还包括通信模块，通信模块通过无线网络与远程控制模块相互通信；通信模块的输出端分别连接制冷新风启动继电器线圈的一端、制热新风启动继电器线圈的一端和新风延时关闭继电器线圈的一端；所述远程控制模块中设置有物联网远控主板，物联网远控主板上设置有用于向通信模块发出工作指令的遥控制冷继电器、遥控制热继电器和遥控新风继电器。

上述基于物联网的半导体冷暖节能环保新风系统，所述进风管道的入口端设置有带两个异步电动开关风阀的三通，三通的一个进风口连接室外进风端口，三通的另一进风口连接室内进风端口，三通的出风口连接进风管道入口；所述控制装置还包括操作板，操作板上设置有手动制冷开关、手动制热开关以及控制进风管道中电动开关风阀动作以选择室内室外进风的选择开关。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明进风管中设置的翅片可起到除湿并固定半导体片的作用，半导体片起到制冷、制热效果，进风管末端设置的新风主机用于实现新风供给功能，将翅片和半导体片设置在新风主机前端的进风管道中，可将微热或微冷的新风融合到新风主机中去，这样就保证在制热时，热风是在房子底部开始吹出来，比传统空调舒适；制冷时，吹出的冷风也不会让人们感觉寒冷，反而是舒适。本发明实现了集除湿、制热、新风功能于一体的目的，不仅提高了人体舒适度，而且还可以降低初期建设成本以及后期使用和维护成本。

本发明本发明采用半导体进行制冷制热，制冷制热性能随环境温度、电压变化而变化，可以代替分立的加热系统和制冷系统。由于不含制冷剂，因此不会发生泄露问题，且不怕震动，不怕倾斜，不怕颠倒，为安装和维护提供极大方便；工作过程中，运转无机械运动，不会产生磨损；由于集三种功能予以，因此体积较小，可靠性高。另外，由于多组半导体采用并联状态使用，即使有一组失效，也不会影响制冷或制热效果。

本发明在水排机构中设置的散热器，用于对制冷过程中的温度较高的循环介质进行降温处理，大大提高了制冷效率。

附图说明

图1为本发明的电气控制原理图；

图2为本发明所述进风管道内单个翅片的结构图；

图3为本发明所述水排机构的结构示意图。

其中：1.翅片，2.半导体片，21.导线，3.水冷头，31.进水管，32.出水管，4.固定卡件，5.水压传感器，6.增压泵，7.储水箱，8.散热器；

SDL.手动制冷开关，J11.制冷延时启动温控器，J12.制冷继电器，SY1.制冷水压开关，J13.散热温控继电器，J14.制冷新风启动继电器，JT1.制冷半导体接触器的线圈，JT1-1.制冷半导体接触器的常开触点，JT1-2. 制冷半导体接触器的常闭触点；

SDR.手动制热开关，J21.制热延时启动温控器，J22.制热继电器，SY2.制热水压开关，J23.散冷温控继电器，J24.制热新风启动继电器，JT2.制热半导体接触器的线圈，JT2-1.制热半导体接触器的常开触点，JT2-2. 制热半导体接触器的常闭触点；

SBJ.增压泵驱动继电器，XFJ.新风主机驱动继电器；XFY.新风延时关闭继电器，XF.新风主机，

P1.手动水排风扇，P2.自动水排风扇，JP1.散热水排风扇驱动继电器线圈，JP2.散冷水排风扇驱动继电器线圈；

YKL.遥控制冷继电器，YKR.遥控制热继电器，YKX.遥控新风继电器。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种基于物联网的半导体冷暖节能环保新风系统，包括进风管道、新风主机和出风管道，新风主机设置在进风管道末端，进风管道和出风管道的前端和末端分别设置一风扇；方便调节风力大小。本实施例中，进风管道的入口端设置有带两个异步电动开关风阀的三通，三通的一个进风口连接室外进风端口，三通的另一进风口连接室内进风端口，三通的出风口连接进风管道入口；异步电动开关风阀，用于保证只有一个进风口可以进风，用于实现空气室内循环和室外循环的转换，满足人们使用需求。

本发明的进风管道的内壁两侧顺应风向平行设置有若干起除湿作用的铝合金翅片1，翅片1的上端面设置有起制冷和制热功能的半导体片2，半导体上端面设置有用于对半导体片起散热和散冷作用的水冷头3；其中半导体片2与翅片1和水冷头3接触的上下两端面上分别设置有导热硅胶层，方便粘接半导体片，半导体片2的侧周设置有隔热夹层，水冷头的上端面设置有固定卡件4，用于将半导体片和水冷头固定安装在翅片上，如图2所示。本发明的出风管道内也可以设置有翅片，翅片上仅安装水冷头，在能够起到能量回收作用的同时，降低能耗。

半导体制冷又称电子制冷，或者温差电制冷，是利用特种半导体材料构成的P-N结，形成热电偶对，产生珀尔帖效应，即通过直流电制冷的一种新型制冷方法。半导体片的工作运转是用直流电流，它既可制冷又可加热，通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热。半导体片热惯性小，冷热随意切换，制冷制热时间非常快，通常在数秒内即可达到最大温差；半导体冷热调节范围宽，大温差环境，即使外界环境高达60度，散冷器表面依旧可以保持22~25度。半导体是换能元件，通过对其电流、电压控制可以很容易实现对温度的精确控制。同时，半导体制热表面温度低于80度，无明火，对设备安全可靠。本发明中，半导体设备采用多组并联使用，即使有一组失效，也不会影响制冷效果。

本发明处于制冷模式时，半导体片靠着翅片一面就会制冷，另一面一定会很热，这个热量马上会传递到水冷头上，通过水冷头里面流动的介质把热量带走；当处于制热模式时，半导体片靠着翅片一面就会制热，另一面就会制冷，冷量会传递到水冷头上，再通过水冷头里面流动的介质带走冷量。

本发明进风管道的外部设置有水排机构和控制装置。水排机构用于水冷头提供循环介质，起到散热散冷作用；控制装置的输出端分别与半导体片（2）的两个电源线和新风主机的受控端连接，用于控制半导体片进行制冷或制热操作和新风主机工作。

水排机构的结构如图3所示，包括并列设置的进水管31和出水管32。进水管的一端连通用于储存介质的储水箱7，进水管的末端连通用于进行散冷散热的水冷头3，进水管31上设置有水压传感器5和增压泵6。其中，水压传感器5用于检测介质的输送压力，增压泵6用于提高介质的传输压力；水压传感器5的输出端连接控制装置的输入端。水排机构的出水管32中串接有用于对介质进行散冷散热的散热器8，散热器中设置有手动水排风扇P1和自动水排风扇P2，散热器的介质入口端设置有用于检测介质温度的散热温度传感器和散冷温度传感器。手动水排风扇P1可以手动开启，用于加强散热或散冷的能力。

本发明中，循环介质在储水箱在增压泵的作用下进入进水管中，通过增压泵增压后，从水压传感器5后端进水管出来的循环介质可先进入新风主机的室内空气排风口管路，从排风出风口回收室内空气的能量后，才进入半导体片上方的水冷头里，在这里面就会带走半导体片制热产生的冷量，制冷产生的热量，而后通过出水管直接进入散热器，把冷量或热量散发到室外空气中去，最后再回到储水箱里。采用此种连接方式，可以保证半导体片在制冷模式时，传递的介质在经过排风口后温度是最低的，便于吸收制冷时产生的热量，从而提高制冷效率；半导体片在制热模式时，传递的防冻液在经过排风口后温度是最高的，便于吸收制热时产生的冷量，从而提高制热效率。本实施例中，循环介质采用汽车水箱防冻液，绿色环保，可以耐-40℃低温。

控制装置包括用于检测室内室温的制冷温度传感器和制热温度传感器、用于控制半导体进行工作的制冷半导体接触器和制热半导体接触器、用于启动半导体制冷制热以及新风主机工作的制冷继电器J12和制热继电器J22、用于启动水排机构和新风主机工作的制冷新风启动继电器J14和制热新风启动继电器J24、用于驱动水排机构动作的增压泵驱动继电器SBJ和用于驱动新风主机动作的新风主机驱动继电器XFJ，各器件之间的连接关系如图1所示。

其中，制冷继电器J12、制热半导体接触器线圈的常闭触点JT2-2和制冷半导体接触器的线圈JT1串联连接构成半导体制冷驱动支路，制冷半导体接触器的常开触点JT1-1串接在电源和半导体片的导线之间。该半导体制冷驱动支路用于向半导体发出制冷工作指令。

制冷继电器J12、制冷新风启动继电器J14和增压泵驱动继电器SBJ串联连接构成水排机构的制冷增压泵驱动支路，水排机构的的增压泵电源两端连接增压泵驱动继电器SBJ的常开触点；该制冷增压泵驱动支路用于在制冷状态下向增压泵发出工作指令。

制冷继电器J12、制冷新风启动继电器J14和新风主机驱动继电器XFJ串联连接构成水排机构的制冷新风驱动支路，新风主机的受控端连接新风主机驱动继电器XFJ的常开触点；该制冷新风驱动支路用于在制冷状态下向新风主机发出工作指令。

制热继电器J22、制冷半导体接触器的常闭触点JT1-2和制热半导体接触器的线圈JT2串联连接构成半导体制热驱动支路；制热半导体接触器的常开触点JT2-1串接在电源和半导体片的导线之间。该半导体制热驱动支路用于向半导体发出制热工作指令。

制热继电器J22、制热新风启动继电器J24和增压泵驱动继电器SBJ串联连接构成水排机构的制热增压泵驱动支路，水排机构的的增压泵电源两端连接增压泵驱动继电器SBJ的常开触点；该制热增压泵驱动支路用于在制热状态下向增压泵发出工作指令。

制热继电器J22、制热新风启动继电器J24和新风主机驱动继电器XFJ串联连接构成水排机构的制热新风驱动支路，新风主机XF的受控端连接新风主机驱动继电器XFJ的常开触点；该制热新风驱动支路用于在制热状态下向新风主机发出工作指令。

半导体制冷驱动支路和半导体制热驱动支路采用互锁形式，保证半导体片在一种工作模式工作时，就把另一种工作模式的电源切断。

本发明所述控制装置的半导体制冷驱动支路中还串接有制冷水压开关SY1，半导体制热驱动支路中还串接有制热水压开关SY2，制冷水压开关SY1和制热水压开关SY2的受控端分别连接水压传感器5的输出端。制冷水压开关SY1和制热水压开关SY2的设置，用于保护半导体片，当增压泵有故障时，管道里会失去压力，就会通过制冷水压开关SY1和制热水压开关SY2把制冷接触器线圈和制热接触器线圈分别同步断开，半导体片断电，避免半导体片因散热不良而导致烧毁现象的发生。

为防止半导体片在制冷制热过程中，水排风扇不停工作造成浪费，循环介质的温度发生骤变，影响制冷制热效果，本发明在控制装置中还设置了散热温控继电器J13、散冷温控继电器J23、散热水排风扇驱动继电器和散冷水排风扇驱动继电器，采用温度控制器来控制水排风扇的工作区间，从而节约能源。其中，散热温控继电器J13和散热水排风扇驱动继电器的线圈JP1串联连接后并联连接在制冷继电器J12后端的半导体制冷驱动支路中，散热温控继电器J13线圈的一端连接散热温度传感器的输出端，散热温控继电器J13线圈的一另端连接电源，自动水排风扇P2连接散热水排风扇驱动继电器的常开触点JP1-1，用于在半导体片制冷过程中降低循环介质的温度。散冷温控继电器J23和散冷水排风扇驱动继电器的线圈JP2串联连接后并联连接在制热继电器J22后端的半导体制热驱动支路中，散冷温控继电器J23线圈的一端连接散冷温度传感器的输出端，散冷温控继电器J23线圈的另一端连接电源，自动水排风扇P2连接散冷水排风扇驱动继电器的常开触点JP2-1，用于在半导体片制热过程中散去循环介质的冷量，提高循环介质温度。

本发明为防止制冷制热快速转换，缩短半导体片的使用寿命，在半导体制冷驱动支路的制冷继电器的前端设置了制冷延时启动温控器J11，制冷延时启动温控器J11的常开触点连接J12线圈的一端，用于延时启动制冷继电器动作；半导体制热驱动支路的制热继电器的前端设置了制热延时启动温控器J21，制热延时启动温控器J21的常开触点连接J22线圈的一端，用于延时启动制热继电器动作。

为保护半导体片，在新风主机驱动继电器XFJ的输出端连接了新风延时关闭继电器XFY，新风主机XF的受控端连接新风延时关闭继电器XFY的常开触点，以在制冷制热工作结束后，延长新风主机工作时间，通过新风主机将半导体片上的温度吹至常温，起到保护半导体片的作用。

本发明在实现除湿功能时，通过选择室内循环方式，将室内空气送入送风管道，空气中湿度大的水汽就会凝结在翅片上，从而降低空气湿度；凝结在送风管道中的凝结水会通过排水管流出。

为实现远程控制新风系统，基于物联网的控制思路，本发明的控制装置中还设置了通信模块，通信模块通过无线网络与远程控制模块相互通信；远程控制模块中设置有物联网远控主板，物联网远控主板上设置有用于向通信模块发出工作指令的遥控制冷继电器YKL、遥控制热继电器YKR和遥控新风继电器YKX，可远程发送制冷、制热以及新风工作指令。通信模块的输出端分别连接制冷新风启动继电器J14线圈的一端、制热新风启动继电器J24线圈的一端和新风延时关闭继电器XFY线圈的一端，以根据远程操作指令控制半导体片和新风主机的工作状态。

本发明为方便手动控制新风系统工作，在控制装置中设置了操作板，操作板上设置有手动制冷开关SDL、手动制热开关SDR、手动水排风扇开关以及控制进风管道中电动开关风阀动作以选择室内室外进风的选择开关。手动制冷开关SDL串接在电源与制冷延时启动温控器J11的线圈之间，手动制热开关SDR串接在电源与制热延时启动温控器J21的线圈之间，通过手动对半导体片的工作状态进行控制。可通过操作选择开关来进行室内循环空调模式和室外新风空调模式的转换。还可通过操作手动水排风扇开关启动手动水排风扇工作。

本发明的控制装置在使用过程中采用的主电源为+12V直流电压，因此可以采用太阳能电池片或者风力发电进行电能的获取，降低市电损耗。