一种全热净化新风系统的制作方法

本实用新型涉及一种全热净化新风系统。

背景技术：

随着经济发展和生活水平的提高，新风设备在工业与民用建筑中 的应用越来越普遍。如何实现绿色、环保、高效的综合新风设备是目 前研究的热点。

技术实现要素：

本申请提供一种全热净化新风系统，包括新风机，所述新风机包 括：

新风进口和新风出口之间的新风通道，包括依次设置的：初效过 滤段、热回收段、湿度调节段、内冷凝段、外接冷/热段和HEPA过 滤段，用于向室内注入新风；

污风进口和污风出口之间的污风通道，包括依次设置的：排风段、 热回收段和外冷凝段，用于吸收室内的污风；

所述污风通道设置有传感器，用于检测人体所产生的热能；

所述新风通道和污风通道共用一热回收段，所述热回收段依据所 述人体所产生的热能，从污风通道中回收冷量，对新风通道进行制冷；

冷凝水回收装置，一端连接于所述湿度调节段的冷凝水出水口， 另一端连接外冷凝段设置，在所述冷凝水回收装置的管路中，设置有 喷淋、补水和雾化装置。

由上，通过对于回风的检测，判断出是否有仅由人所产生的“湿 热”情况，以新风为载体，从排出的污风中回收冷量，将所回收的冷 量加载于新风，从而高效节能。另外，回收湿度调节段的冷凝水，将 其用作外冷凝段的降温，一方面避免低温冷凝水的浪费，另一方面可 以降低外冷凝段的表面温度，为其提供更适宜的工作环境。

可选的，所述外冷凝段的底部还设有一冷凝水蓄水池。

由上，通过设置蓄水池，一方面避免外冷凝段的表面未完全蒸发 的水的滴落，另一方面可以通过回收的水对于外冷凝段进行浸泡，从 而进一步降低外冷凝段的表面温度。

可选的，所述传感器至少包括以下之一：CO₂传感器、湿度传感 器、温度传感器、PM2.5传感器和风量传感器。

由上，实现对于室内人所产生的“湿热”情况进行采集，并且通 过对于回风中CO₂和PM2.5的检测，可以获取室内是否需要新风量和 室内空气的净化程度。

可选的，在所述污风通道中，还包括一朝向外冷凝段的风机；

所述风机与一单片机电连接；

所述单片机还与所述传感器、热回收段和控制阀电连接。

由上，当新风量需求较小时，随着新风的减小。对应的，污风通 道中的回风量也相应的减小。当外冷凝段的风量减小时，容易产生冷 凝器压力升高而导致其自我保护的停机状况。基于此，通过风机向外 冷凝段提供基础风量，满足外冷凝段的工作环境。以使在不同新风的 状态下，外冷凝段均可正常工作。

可选的，所述新风机的新风进口设置于室外，吸收室外新风；

所述新风机的新风出口连接显热空调器的新风进风口；

所述显热空调器的新风出口通向室内；

所述显热空调器的污风入口设置于室内，吸收室内污风；

所述显热空调器的污风出口连接新风机的污风入口；

所述新风机的污风出口通向室外。

可选的，所述新风机的新风进口设置于室外，吸收室外新风；

所述新风机的新风出口通向室内；

所述新风机的污风入口设置于室内，吸收室内污风；

所述新风机的污风出口通向室外。

由上，新风机既可以与显热空调器通过管路连接组成全热净化新 风系统，也可以单独向室内提供新风，以及对于污风的回收。从而以 新风为载体，从排风中抽取能对新风进行处理，不但高效节能且可“即 时性”提供新鲜洁净空气，更重要的是：该设备全额承担了人的负荷。

附图说明

图1为全热净化新风系统的原理示意图；

图2为新风机第一实施例的原理示意图；

图3为双冷凝器的控制原理示意图；

图4为外冷凝器降温的原理示意图；

图5为全热净化新风系统应用于剧场、报告厅场景的原理示意图；

图6为全热净化新风系统应用于写字楼场景的原理示意图；

图7为全热净化新风系统应用于后厨、餐厅场景的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型提供的全热净化新风系统，如 图1所示，包括相互连接的新风机和显热空调器。其中，新风机的新 风进口通向室外，由室外获取新风，新风机的新风出口连接至显热空 调器的新风进风口。显热空调器的新风出风口通向室内，提供冷/热量， 显热空调器的污风回风口回收室内的污风，显热空调器的污风出风口 分为两路，一路输出至新风机的污风进口，另一路输出至显热空调器 的新风进风口。新风机的污风出口将污风排向室外。

现有的空调负荷可以分为两类，包括人类负荷和(建筑)物类负 荷。

其中，人类负荷是因人类生存而产生的负荷，如新风负荷，人体 散热(全热)。这类负荷因人而生，没有人就没有这类负荷，其大小 与人数和人类生存质量有关(空气质量要求越高，负荷越大)。一般 而言，聚集性建筑，如教室、会议室、食堂、剧场，人类负荷占比很 高。人类负荷有如下特点：人的负荷包含了全部湿负荷，例如人类呼 吸以及排汗所产生的湿气。且人的负荷是“即时性”的，人在则有， 人走则无。

(建筑)物类负荷是“围护结构负荷”，属于因建筑传热或使用 设备产生的负荷，与人类生存无关，这类负荷的大小与建筑保温及用 途密切相关。物类负荷有如下特点：物的负荷不包括湿负荷，且具有 一定延时特性，由于墙体的热隙性，室外热量(太阳、温度)传到室 内通常需要4～12小时滞后，例如滞后时间为8小时的建筑物的负荷， 最高气温在14:00出现，由于延时特性，热负荷高峰出现在22:00， 而此时室外气温已躲过高温时段。

降低物类负荷的有效方法是加强建筑保温及使用节能器具。这方 面的措施和要求已在国家相关规范中体现，实现效果很好，以北京市 为例：围护结构传热负荷已从上世纪末的平均约80～120W/m²，降低 至50～70W/m²，有些节能建筑甚至达到20～30W/m²。

与物类负荷相对应，人类负荷由于室内外空气污染，生存质量要 求提高等原因，日益成为空调负荷的主要矛盾；以人均30m³/h新风 为例，在长江流域及以南地区，室外按35℃，相对湿度70％，室内 按25℃，相对湿度55％，物类负荷(含围护结构负荷)较小，人类 负荷在空调负荷中的占比相对较大。此时，在物类负荷下功夫已得不 偿失，降低建筑能耗的重点需在人类负荷处理上着眼，方能事半功倍。

基于上述理论，本申请将对人的负荷与对物的负荷分开处理，通 过新风机处理人的负荷，新风机以新风为载体，从对回风/排风中抽取 能量(冷量/热量/水份)，从而通过热湿处理使送入室内的空气全额 承担人类负荷。进一步的，通过净化设备可以实时供应新鲜、洁净空 气。经过上述处理后，使得显热空调器仅处理物的负荷，理论上可以 大幅降低现有显热空调器的能耗。

如图2所示为本申请新风机第一实施例的原理示意图，包括新风 进口和新风出口之间的新风通道，以及污风进口和污风出口之间的污 风通道。所述新风通道和污风通道共用一热回收段，从而使得新风通 道吸收污风通道的能量。

具体的，新风通道中依次设置有新风进口11、初效过滤段12、 热回收段13、湿度调节段14、内冷凝段15、外接冷/热段16、HEPA 过滤段17和新风出口18。

污风通道中依次设置有污风进口21、排风段22、热回收段13、 外冷凝段23和污风出口24。

初效过滤段12包括风阀、初效过滤器、补风系统和加热系统。 通过控制风阀的开度即可控制新风通道的进风量。初效过滤器设置于 新风进口11处，用于对所吸入的新风进行一级过滤。补风系统用于 产生基础风量，当外冷凝段23的风量变化时，外冷凝段23中的冷凝 器因压力升高而导致其自我保护的停机状况而进行风量调节的系统。 加热系统用于在冬季严寒条件下防止室外温度过低对热回收段13产 生不必要堵塞。

热回收段13用于从污风通道吸收能量，第一实施例中，所述热 回收段13中采用转轮热回收装置，转轮作为蓄热芯体，新风通道中 的新风通过全热型转轮的一半圆蓄热芯体，污风通道中的污风同时逆 向通过转轮的另一半圆蓄热芯体。冬季时，污风将热量及水分释放给 蓄热芯体，污风温度降低，芯体的温度升高。冷的新风接触到热的蓄 热芯体时，同于存在温度差，芯体将热量释放给新风，新风温度升 高。夏季降温运行时，处理过程相反。

湿度调节段14，通过蒸发器实现，基于室内的温、湿度要求开启 或关闭后文所述压缩机，从而对新风的湿度进行调节。

内冷凝段15和后文所述外冷凝段23相同，均通过冷凝器实现。

外接冷/热段16，使用外接冷/热源，对室内负荷超出要求时，辅 助进行温度的调整。

HEPA过滤段17，用于对新风进行净化处理。本实施例中，所述 HEPA过滤段17由平行排布的沸石层、活性炭层、细砂层、静电吸附 过滤层、光氢离子净化层、HEPA过滤层及负离子生成层组成的过滤腔。 所述HEPA过滤层由非常细小的有机纤维交织而成，对微粒的捕捉能 力较强，孔径微小，吸附容量大，净化效率高，并具备吸水性，针对0.3微米的粒子净化率为99.97％。

所述排风段22包括有回风装置以及传感器组。所述回风装置用 于将污风由污风进口21吸入污风通道。所述传感器组包括CO₂传感 器器、湿度传感器、温度传感器、PM2.5检测器以及风量传感器。由 于室内的人会产生湿气以及CO₂，故通过传感器组即可检测出室内的 人所造成的温湿度负荷。

判断人的负荷时，其主要判别依据为CO₂传感器所检测的数据。 预先存储不同人数所对应产生的CO₂数据，以及与该CO₂数据所对应 的湿热负荷。当室内有一人时，其呼吸所产生的CO₂为M，对应的， 其人体散发热量为N，人体散发水分为O。对应不同人数，上述CO₂、 热量和水分等数据与人数成比例对应。

由于环境温度的高低对于人体散热会产生一定的影响，环境温度 高时，人体散热较多，环境温度低时，人体散热较小，即N＝N’*A％， 式中N’为环境温度，A％为环境温度对于人体散热的影响系数。基于 上述情况，可以准确计算出环境温度对于人体散热的影响，以下计算 可采用后文所述单片机实现，包括如下步骤：

步骤1、计算人体散热温度。

依据CO₂传感器所检测的CO₂数据，结合单人所产生的CO₂与人 体散热的对应关系，可以计算出当前室内的人体散热总量，即计算得 出人体散热温度。

步骤2、计算室内环境温度。

由于温度传感器所检测的温度包含室内环境温度和人体散热温 度，因此，将温度传感器所检测的温度减去步骤1所计算的人体散热 温度即为当前室内的环境温度。

步骤3、计算当前室内环境温度对于人体散热温度的影响。

依据N＝N’*A％，可以计算出环境温度对于人体散热温度的影响 系数。

所述排风段22中还设置有压缩机，如图3所示，与前述湿度调 节段14的蒸发器、膨胀阀(常规技术)、内冷凝段15的冷凝器和外 冷凝段23的冷凝器一起，组成新风机的冷媒循环管路。所述压缩机 通过一单片机进行控制，该单片机接收所述人体散热温度的影响系 数，并依据该数据控制压缩机的工作状态，可以实现对于新风中温度 和湿度进行处理，一方面可以将准确消除环境温度对于人体散热的影 响，从而提高舒适度；另一方面可以进一步降低显热空调器的能耗。 更进一步的，还可以对压缩机的工作频率进行适应性的提升，例如提 升10％～20％，由此可以消除由人间接产生的热量进行热，例如灯或 者电脑等电器所产生的热。

另外，所述单片机可还与新风通道中的风阀、转轮热回收装置电 连接，从而依据室内的人所造成的CO₂数据量调整风阀开度。

所述内冷凝段15的冷凝器和外冷凝段23的冷凝器并联连接，在 内冷凝段15的冷凝器所在管路中，设置有冷凝器控制阀。通过控制 冷凝器控制阀的开闭及开度，可以控制冷媒是否流经内冷凝段15的 冷凝器，以及实现对于冷媒具体流量的控制。当冷媒流经内冷凝段15 的冷凝器时，可以实现对于新风的加热除湿。此种情况是针对空调湿 度调节达标但温度较低的情况，通过内冷凝段15的冷凝器实现对于 温度的提升。

进一步的，如图4所示，还包括一蒸发器冷凝水回收装置，该装 置一端连接于蒸发器的冷凝水出水口，另一端连接于外冷凝段23的 冷凝器设置，通过水管路连接。在所述水管路中，还设置有提水装置、 补水装置、喷淋和雾化装置，从而保证冷凝水输出至喷淋和雾化装置 的出水口。通过出水口朝向外冷凝段23的冷凝器进行喷洒，以实现 对其进行降温。更进一步的，在外冷凝段23的冷凝器底部还设有一 冷凝水蓄水池(未图示)，由此当冷凝水喷洒过多时，可通过冷凝水 蓄水池接收冷凝水。一方面避免冷凝水浪费，另一方面，蓄水池中的 冷凝水可通过浸泡外冷凝段23的冷凝器，实现对其的进一步降温。

在所述排风段22中，还设置有朝向外冷凝段23冷凝器的风机， 作为前述补风系统的末端，用于向外冷凝段23冷凝器进行风冷散热。 由于室内对于新风的需求量会有不同，当新风量需求较小时，随着新风的减小。对应的，污风通道中的回风量也相应的减小。当外冷凝段 23冷凝器的风量减小时，便容易产生冷凝器压力升高而导致其自我保护的停机状况。基于此，通过初效过滤段中所设置的基础补风系统向外冷凝段23冷凝器提供基础风量，满足外冷凝段23冷凝器的工作环境。以使在不同新风的状态下，外冷凝段23冷凝器均可正常工作。具体的，所述补风系统至少包括风机和与其连接的单片机实现，该单片机依据传感器组中风量传感器所检测的回风情况实现对于风机转速的控制。

本申请还提供第二实施例，第二实施例与第一实施例的区别仅在 于热回收段13的实现方式。第二实施例中的热回收段13采用热管式 热回收装置实现。第一、二实施例的差别在于：转轮热回收装置的优 点在于换热效率较高，但缺点在于隔绝效果较差，主要用于商场、剧 院或者家庭等场所。热管式热回收装置的优点在于隔绝效果好，但缺 点在于换热效率较低，主要用于医院，可有效避免空气交叉感染。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实 用新型，例如图5所示为剧场、报告厅场景，此场景的特点是人员较 为密集，且分布较为集中，由此导致新风需求量大，新风负荷及人员 负荷都很大。基于此，可将新风机的新风出口直接引入人员密集区， 从而直接提供新风，而污风进口直接由室内进行污风吸入。由此，新 风机和显热空调器实质并无管路上的连接，新风机仅负责“湿热”部 分，与传统方式相比，节能30％，并且可在过渡季作为空调使用，每 年缩短供冷、供热时间约一个月。并且，新风直供坐席区，保证了新 鲜度、洁净度，且风温适宜，大大提高舒适度。

图6所示为写字楼场景，此场景的特点是人均面积较大，新风负 荷及人员负荷较小，显热负荷主要是传热负荷，空调末端多采用风机 盘管和水系统。此类建筑由于人员密度低，分布范围广，所需新风量 及湿负荷较小。为了较小的湿负荷而降低冷水温度，造成冷热效率降 低，极不合理，为此图6所示方案采用新风机分层供应新风(可按最 小新风量)，承担全部湿负荷，同时空调供水及末端只负担显热负荷， 可节能50％。

图7所示为食堂、餐厅场景，此场景的特点是内部污染很大(燃 烧、油烟、异味)，因此需要的新风量很大，造成新风负荷过高，相 比之下显热负荷所占比较小(约占总负荷的30％)，因此总能耗很高。 此情况下，新风机的污风进口直接抽取室内的污风，由全热新风机加 显热空调器承担就餐区的热湿负荷，可提高供水温度，节能40％以上。

由图5～7所示实施例可以看出，新风机既可以与显热空调器通过 管路连接组成全热净化新风系统，也可以单独向室内提供新风，以及 对于污风的回收。从而以新风为载体，从排风中抽取能对新风进行处 理，不但高效节能且可“即时性”提供新鲜洁净空气，更重要的是： 该设备全额承担了人的负荷。

总之凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。