李晶 張棋 蘇洋 李玉涵 劉雨釗

摘要：新風系統(tǒng)是目前改善室內(nèi)空氣質(zhì)量最直接有效的方式，本文在普通新風系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了多重濾網(wǎng)及傳感器兩大元件，實現(xiàn)對室內(nèi)空氣質(zhì)量的實時監(jiān)控及調(diào)節(jié)，并結(jié)合實際情況對兩大元件的具體型號等進行分析選擇，屬于綠色環(huán)保和節(jié)能減排領(lǐng)域的研究課題，具有較高的社會價值。

關(guān)鍵詞：可控式;新風系統(tǒng);濾網(wǎng);傳感器

引言

隨著社會經(jīng)濟飛速發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平不斷提高，空氣污染問題日益突出，霧霾引起的疾病不可小覷，人們的自我保健意識增強，對新鮮健康的空氣需求高漲。家用新風系統(tǒng)作為凈化室內(nèi)空氣的最直接有效途徑，越來越受到各方的關(guān)注，而當下一般家用新風系統(tǒng)無法實時監(jiān)控及調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量，為解決此問題，本文提出一種可控式家用新風系統(tǒng)。

可控式家用新風系統(tǒng)的工作原理

新風系統(tǒng)是由新風換氣機及管道附件組成的一套獨立的空氣處理系統(tǒng)，新風換氣機的四大主要組成部分為過濾濾網(wǎng)，送排風機，多級的控制系統(tǒng)，空氣–空氣熱交換器。在這些部件之中空氣–空氣熱交換器、濾網(wǎng)的性能情況決定了住宅室內(nèi)空氣品質(zhì)的好壞。室外空氣進入管道，首先依次通過初級濾網(wǎng)和中級濾網(wǎng)，然后與將室內(nèi)空氣排到室外的管道進行熱交換，從而降低能耗、節(jié)能減排;接下來通過高級濾網(wǎng)，深度過濾，最后經(jīng)過不同類型的傳感器，對進入室內(nèi)的空氣質(zhì)量進行監(jiān)測，從而決定是否需要打開加濕或烘干功能、改變空氣進量或更換濾網(wǎng)。經(jīng)過最終凈化后的符合我們要求的健康新風進入室內(nèi)。

可控式新風系統(tǒng)主要元件的選擇和集成

過濾網(wǎng)的選擇

初級濾網(wǎng)選用化纖無紡濾料，在專業(yè)上被叫做聚酯纖維，在民間被稱作無紡布，聚酯纖維濾紙在很多方面具有優(yōu)勢，例如其具有成熟的技術(shù)，廣泛的使用，以及穩(wěn)定性良好等，在這些條件下大部分較大的顆粒都可以被過濾。中級濾網(wǎng)選用合成纖維濾材，它是一種新興的材料被應(yīng)用于過濾過程，其具有高效的吸附性能，像甲醛，硫化氫等污染氣體都可被其吸附。玻璃纖維濾紙常常被用作高級濾網(wǎng)，玻璃纖維濾紙具有耐高溫、使用壽命長，使用效率高、低碳環(huán)保等特點，幾個微米到二十幾米個微米是該種濾紙的單絲直徑范圍，成百上千根單絲組成纖維原絲，這些原絲可以除去空氣中微小粒徑的粒子[1]。

傳感器的選擇

本文將各類傳感器與傳統(tǒng)的新風換氣機進行了綜合集成，利用各類傳感器對室內(nèi)空氣質(zhì)量進行實時監(jiān)測，并根據(jù)此數(shù)據(jù)對新風系統(tǒng)各參數(shù)進行調(diào)整和管理，以達到最佳效果，這一部分是智能可控式新風系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

室內(nèi)空氣質(zhì)量的影響因素很多，例如溫度、濕度、氧含量、顆粒物含量、污染物含量等，綜合考慮后，我們選擇濕度、二氧化碳含量以及粉塵含量三個參數(shù)來衡量新風系統(tǒng)空氣質(zhì)量。

濕度傳感器 本文選用型號為808H5V5的集成濕度傳感器，測量范圍0–100%RH，工作溫度–40–85℃，測量準確度4%。在傳感器上可以具體的顯示出當前空氣中的濕度以及其具體變化，濕度傳感器以及放大電路存在于整個集成系統(tǒng)的內(nèi)部，這些傳感器以及放大電路可以將采集來的溫度信號轉(zhuǎn)化成為電信號，進而將其傳遞給計算機系統(tǒng)，從而在顯示屏顯示具體數(shù)值，若要改變當前濕度，將調(diào)整方案輸入烘干器或者加濕器。一般空氣濕度范圍為：夏季40–80%，冬季30–60%，均在本傳感器的可檢測范圍之內(nèi)。[2]

二氧化碳傳感器 本文選用型號為COZIR–A的二氧化碳傳感器，測量范圍0–1%，工作范圍–25–55℃，它不僅是市場上最低功耗的傳感器，而且也是擁有更快響應(yīng)速度的高性能產(chǎn)品，用作新風系統(tǒng)內(nèi)檢測二氧化碳濃度非常合適。

下面是該二氧化碳傳感器的一些參數(shù)。

COZIR–A的二氧化碳傳感器的適用濕度：0–95%。

COZIR–A的二氧化碳傳感器的測量范圍：有量程0–2000ppm，0–5000ppm，0–1%供選擇。（1ppm=百萬分之一）。

儀器精確度：±50ppm或者讀數(shù)的+/–3%中的大值。

室內(nèi)空氣中二氧化碳衛(wèi)生標準值≤0.10%（2000mg/m3）。

空氣的組分之一（占大氣總體積的0.03%–0.04%）[3]。

粉塵傳感器 現(xiàn)今，市場上主要有兩類常用的粉塵傳感器，分別是激光粉塵傳感器和紅外粉塵傳感器。其中，激光粉塵傳感器可以檢測到直徑大于0.3um的顆粒，但紅外粉塵傳感器的測量精度較低，只能檢測到直徑大于1um的顆粒。我們選用激光粉塵傳感器DS100，其采用風扇或鼓風機采集大量數(shù)據(jù)，自帶CPU性能較高，主要用于檢測空氣中PM2.5的含量。主要參數(shù)如下：1、可吸入顆粒物測量范圍（當量換算值）：0–100μg/m3（PM2.5），0–200μg/m3（PM10）;2、最小檢測粒子直徑范圍：>0.3μm;3、儀器相對誤差：≦10%FS;4、輸出電流范圍：4–20mA;5、工作所需條件：電源24VDC&plun;10%，預(yù)熱1分鐘。

綜合集成 檢測變送器：在自動控制系統(tǒng)中，首先變送器測量目標工藝參數(shù)，而后將所測參數(shù)轉(zhuǎn)化為一種特定的電流信號或氣壓信號，并傳送該信號給調(diào)節(jié)器。

調(diào)節(jié)器（控制器）：接收檢測變送器的信號，并將其與實際工藝參數(shù)進行比較，由此得出偏差信號，再對偏差信號進行規(guī)律性運算得出控制信號，最終將控制信號傳送到執(zhí)行器。

結(jié)語

霧霾問題的突出，加之人們對健康的追求，新風系統(tǒng)勢必會有蓬勃發(fā)展，通過對各類傳感器、多重濾網(wǎng)與新風換氣機的集成結(jié)合，開發(fā)出了智能可控式新風系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，確定了主要元件的選型，實時監(jiān)控調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量，保障人體舒適與安全的同時，對節(jié)能減排也有積極作用，為人們提供了極大便利。

參考文獻

黃凱良.北方住宅冬季通風與高效儲能新風系統(tǒng)研究[D].重慶大學，2015.

GB/T 18883–2002，室內(nèi)空氣質(zhì)量標準.

樊瑛，劉莉紅，湯民，張傳生.新風系統(tǒng)在高層住宅中的應(yīng)用[J].住宅產(chǎn)業(yè)，2015（7）：40–43.