基于光伏发电的室内新风系统及控制方法与流程

本发明涉及空调，尤其涉及一种基于光伏发电的室内新风系统及控制方法。

背景技术：

1、空调系统作为大厦温度调节的设备已经得到广泛的引用,为了提高室内空气质量，新风系统已经是空调设备的标配设备，无形中增大了电能的需求量。随着节能意识的增强，新风系统、空调设备采用光伏供电得到越来越多的用户欢迎。图1显示了一种光伏供电的室内新风系统框图。光伏发电产生的电量存储在储能电池中，通过直流-交流逆变器转换为交流电，然后直接给新风系统供电，当光伏发电产生的电量不够新风系统使用时控制器通过开关切换采用市电补偿的方式进行供电，这种供电模式达到了良好的节能效果。

2、现有的室内新风系统主要围绕新风效果进行管理，即根据室内的空气质量情况进行新风效果评估和管理。这种管理方式目前还存在以下几个方面的问题：

3、1、在进行新风效果管理时，忽略了能源消耗，即没有对节能情况进行分析，使得能源利用率得不到保障，同时也增加了室内新风系统运行成本；

4、2、未对新风管道情况进行监测，无法保障室内的空气质量情况监测数据的真实性和合理性，从而无法保障新风效果评估的参考性，同时还无法确保室内新风系统管道清洁的及时性和管道维护的及时性，增加了对实际传热温度和预计排风温度的影响；

5、3、当前新风效果评估是单向型的，仅根据室内空气质量进行新风效果评估，存在一定的局限性，考虑层面也较为片面，从而无法为新风效果确认提供更加稳固的支撑依据，使得室内新风系统的效果得不到保障。

技术实现思路

1、有鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，本发明提出一种基于光伏发电的室内新风系统及控制方法。

2、本发明提出的基于光伏发电的室内新风系统包括：管道信息监测模块，用于将目标用户对应安置的新风系统记为目标新风系统，并提取目标新风系统对应进风管道、排风管道的输送距离以及交换管道的管壁厚度，同时监测进风管道和排风管道的污垢信息；

3、空气质量监测模块，用于对目标新风系统对应进风管道口、排风管道口和目标用户室内在各监测时间段的各空气质量参数进行监测；

4、进风状态监测分析模块，用于对目标新风系统的进风口在各监测时间段的进风温度和进风量进行监测，进而分析交换管道在各监测时间段的实际传热温度；

5、室内环境监测模块，用于对各监测时间段目标用户室内的温度进行监测；

6、温度交换分析模块，用于分析交换管道在各监测时间段的预计交换温度；

7、排风状态监测分析模块，用于对目标新风系统的排风口在各监测时间段的实际排风温度进行监测，进而分析排风口在各监测时间段的预计排风温度；

8、热回收利用分析模块，用于分析目标新风系统的热回收利用率；

9、新风效果评价模块，用于分析目标新风系统的新风效果评估系数；

10、预警终端，用于当目标新风系统的热回收利用率和新风效果评估系数小于其设定值时进行预警；以及

11、云数据库，用于存储目标用户的空间体积、目标新风系统的使用年限以及各温度差对应的温度交换率。

12、具体地，本发明提出的室内新风系统还包括供电模块，用于在建筑物外表面或者顶面或者附近位置处设置光伏发电板，并将产生的电量存储到储能电池中，进而通过储能电池对新风系统进行直流供电，并且当储能电池电量小于设定参照电量时，切换到市电供电模式。

13、具体地，所述污垢信息包括污垢处数目、各污垢处对应的厚度。

14、具体地，所述各空气质量参数分别为pm2.5浓度、co2浓度、co浓度和o3浓度。

15、具体地，所述分析交换管道在各监测时间段的实际传热温度的分析过程为：

16、a1、将目标新风系统进风管道口在各监测时间段的各空气质量参数分别记为和其中i表示监测时间段编号，i＝1,2,...,n；

17、a2、计算进风管道口在各监测时间段的空气质量符合系数φ进i，

18、

19、其中，β′1、χ′1、δ′1和ε′1分别表示设定参照的进风管道口对应的pm2.5浓度、co2浓度、co浓度和o3浓度，a1、a2、a3和a4分别表示设定的pm2.5浓度、co2浓度、co浓度和o3浓度对应进风管道口空气质量符合占比权重，γ1表示设定的进风管道口空气质量符合评估修正因子；

20、a3、从污垢信息中提取进风管道对应的污垢处数目、各污垢处对应的厚度；

21、a4、计算目标新风系统的进风管道对应的污垢度η1；

22、a5、将目标新风系统对应进风管道的输送距离和进风口在各监测时间段的进风量分别记为l1和τi；

23、a6、计算进风管道在各监测时间段的温度干扰评估系数

24、其中，φ′进、η′1、l′1、和τ′分别表示设定参照的进风管道的空气质量符合系数、污垢度、输送距离和进风量，a5、a6、a7和a8分别表示设定的空气质量符合系数、污垢度、输送距离和进风量对应进风管道温度干扰评估占比权重，γ2表示设定的进风管道温度干扰评估修正因子，e表示自然常数；

25、a7、计算交换管道在各监测时间段的实际传热温度w传i，其中，w进i表示第i个监测时间段目标新风系统的进风口进风温度。

26、具体地，所述分析交换管道在各监测时间段的预计交换温度的分析过程为：

27、b1、将各监测时间段目标用户室内的温度和交换管道的管壁厚度分别记为w室i和μ；

28、b2、计算各监测时间段对应的交换温度影响因子γ交i，其中，μ′表示设定参照的交换管道的管壁厚度；

29、b3、将各监测时间段的目标用户室内温度与交换管道实际传热温度进行作差，得到各监测时间段的温度差，将温度差与云数据库中存储的各温度差对应的温度交换率进行匹配，得到各监测时间段的温度交换率，记为

30、b4、计算交换管道在各监测时间段的预计交换温度w交i，

31、

32、具体地，所述分析排风口在各监测时间段的预计排风温度的分析过程为：

33、c1、从污垢信息中提取排风管道对应的污垢处数目、各污垢处对应的厚度；

34、c2、计算目标新风系统对应排风管道的污垢度η2；

35、c3、将目标新风系统对应排风管道的输送距离记为l2；

36、c4、计算排风管道的温度干扰评估系数

37、其中，l′2和η′2分别表示设定参照的排风管道的输送距离和污垢度，b1和b2分别表示设定的排风管道输送距离和污垢度对应排风管道温度干扰评估占比权重，γ3表示设定的排风管道温度干扰评估修正因子；

38、c5、计算排风口在各监测时间段的预计排风温度w预i，

39、

40、具体地，所述分析目标新风系统的热回收利用率的分析过程为：

41、d1、将目标新风系统的排风口在各监测时间段的实际排风温度与预计排风温度进行作差，得到各监测时间段的温度差，并记为δwi；

42、d2、计算目标新风系统在各监测时间段的热回收利用率θi，其中，δw′表示设定参照的温度差；

43、d3、将各监测时间段的热回收利用率进行均值计算，得到平均热回收利用率，记为θ平；

44、d4、从各监测时间段的热回收利用率中筛选出最大热回收利用率和最小热回收利用率，分别记为θ大和θ小；

45、d5、计算目标新风系统的热回收利用率θ，

46、

47、其中，v′平、θ′大和δθ分别表示设定参照的平均热回收利用率、最大热回收利用率和最小热回收利用率偏差，c1、c2和c3分别表示设定的平均热回收利用率、最大热回收利用率和最小热回收利用率偏差对应热回收利用率占比权重，γ4表示设定的热回收利用率修正因子。

48、具体地，所述分析得到目标新风系统的新风效果评估系数的分析过程为：

49、e1、按照进风管道口在各监测时间段的空气质量符合系数的计算方法同理计算得到排风管道口和目标用户室内在各监测时间段的空气质量符合系数；

50、e2、将各监测时间段的进风管道口的空气质量符合系数与目标用户室内的空气质量符合系数进行作差，得到各监测时间段进风空气质量差，并从进风空气质量差中筛选出最小进风空气质量差，记为δφ1；

51、e3、将各监测时间段的目标用户室内的空气质量符合系数与排风管道口的空气质量符合系数进行作差，得到各监测时间段排风空气质量差，并从排风空气质量差中筛选出最小排风空气质量差，记为δφ2；

52、e4、从云数据库中提取目标用户的空间体积和目标新风系统的使用年限，并分别记为v和ρ；

53、e5、计算目标新风系统的新风效果影响因子γ新；

54、e6、计算目标新风系统的新风效果评估系数ξ，

55、

56、其中，δφ′1和δφ′2分别表示设定参照的最小进风空气质量差和最小排风空气质量差，c4和c5分别表示设定的最小进风空气质量差和最小排风空气质量差对应新风效果评估占比权重。

57、本发明还提供了一种基于光伏发电的室内新风控制方法，包括：

58、s1、管道信息监测：将目标用户对应安置的新风系统记为目标新风系统，并提取目标新风系统进风管道、排风管道的输送距离以及交换管道的管壁厚度，同时监测进风管道和排风管道的污垢信息；

59、s2、空气质量监测：对目标新风系统进风管道口、排风管道口和目标用户室内在各监测时间段的各空气质量参数进行监测；

60、s3、进风状态监测分析：对目标新风系统的进风口在各监测时间段的进风温度和进风量进行监测，进而分析交换管道在各监测时间段的实际传热温度；

61、s4、室内环境监测：对各监测时间段目标用户室内的温度进行监测；

62、s5、温度交换分析：分析交换管道在各监测时间段的预计交换温度；

63、s6、排风状态监测分析：对目标新风系统的排风口在各监测时间段的实际排风温度进行监测，进而分析排风口在各监测时间段的预计排风温度；

64、s7、热回收利用分析：分析目标新风系统的热回收利用率；

65、s8、新风效果评价：分析目标新风系统的新风效果评估系数。

66、相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：

67、(1)本发明通过分析实际传热温度、预计交换温度和预计排风温度，进而分析目标新风系统的热回收利用率，直观地展示了目标新风系统的热回收利用情况，降低了能源的消耗，提高了能源利用效率，同时也降低了室内新风系统运行成本，确保了室内新风系统管理的合理性和可靠性；

68、(2)本发明通过进风管道的输送距离、污垢度、进风管道口的空气质量符合系数和进风量四个层面进行实际传热温度分析，实现了实际传热温度的多维度分析，从而保障了实际传热温度分析结果的可信度，进而为后续预计排风温度确认提供更加可靠的数据支撑基础；

69、(3)本发明通过结合目标用户的空间体积和目标新风系统的使用年限进行进风管道口、目标用户室内和排风管道口的空气质量符合系数双边对比，降低了新风效果确认的局限性，从而为新风效果确认提供更加稳固的支撑依据，并且使得目标新风系统的效果得到保障；

70、(4)本发明当热回收利用率和新风效果评估系数小于其设定值时进行预警，不仅提高了室内新风系统异常觉察的及时性，还提高了管道清洁和维护的及时性，进而提高了人们生活舒适度和身体健康。