配備信號自動控制系統(tǒng)的室內(nèi)空氣凈化和再循環(huán)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種配備信號自動控制系統(tǒng)的室內(nèi)空氣凈化和再循環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括三大主要組成部分，一個是信號控制系統(tǒng)，一個是空氣再循環(huán)/再分配系統(tǒng)以及空氣凈化組件。它可同時實現(xiàn)室內(nèi)空氣的溫度平衡和空氣中污染物的清除。本發(fā)明設(shè)備的操作是由室內(nèi)空氣溫度和污染物濃度條件自動控制的，因此雙信號控制系統(tǒng)的應(yīng)用和待機狀態(tài)的設(shè)計使本發(fā)明具有高效節(jié)能的特點。本發(fā)明使用可替換的空氣凈化組件設(shè)計，可分別用于顆粒污染物、揮發(fā)性有機化合物（VOC）或者細菌污染等污染物的清除。
【專利說明】配備信號自動控制系統(tǒng)的室內(nèi)空氣凈化和再循環(huán)設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空氣再循環(huán)設(shè)備，特別涉及配備信號自動控制系統(tǒng)的室內(nèi)空氣凈化和再循環(huán)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]由于建筑物表面?zhèn)鳠?，低密度熱空氣上升及高密度冷空氣下降的原因，室?nèi)在地面和屋頂部分的空氣之間都存在溫差。在房頂較高的大型建筑中，例如:工廠廠房或者倉庫中，這種溫度差能夠達到4.5°C。即便是在小的民用住房內(nèi)也有很大溫差，導(dǎo)致人們有忽冷忽熱的感覺。在夏天，當室內(nèi)地面附近溫度較低時，仍然有大量熱空氣積聚在屋頂和外墻附近不能與地面附近的冷空氣進行對流交換。此時，這一部分由熱傳遞引入室內(nèi)的熱量不能得到充分利用。在冬天，室外的空氣冷而室內(nèi)的熱，也導(dǎo)致室內(nèi)空氣溫度不均勻。
[0003]地面附近是人們的活動區(qū)域，這一區(qū)域的溫度是人們活動舒適度的最主要影響因素。一般情況下，大部分空調(diào)的溫度監(jiān)測器都裝置頂棚或者墻壁上。當空調(diào)的溫度監(jiān)測器檢測到的溫度升高至空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)定控制溫度以上時，空調(diào)啟動工作。然而此時地面溫度仍然低于空調(diào)的設(shè)定控制溫度。這意味著空調(diào)被提前啟動了。因此，空氣的再循環(huán)對于節(jié)能有重要作用。
[0004]美國專利(US2012/0052786A1)設(shè)計了一個室內(nèi)空氣再循環(huán)系統(tǒng)?？諝庥稍撓到y(tǒng)的四周被吸入到設(shè)備的內(nèi)部，其氣流動力是由風(fēng)扇轉(zhuǎn)動形成的壓力差提供的?？諝馊肟谖挥谠O(shè)備的四周外壁上，被吸入空氣中的顆粒物質(zhì)被入口上安裝的過濾材料攔截并在理想狀態(tài)下滯留于過濾材料上?？諝饨?jīng)過凈化后，由設(shè)備頂部以一定的速度釋放出來，由此過程來實現(xiàn)空氣的再循環(huán)。
[0005]空氣中多種污染物被作為室內(nèi)污染的指標，包括顆粒物質(zhì)、VOC濃度和細菌數(shù)量。這些污染物能夠因為過敏、哮喘，甚至是其他疾病，包括癌癥和器官功能損傷。因此，多種技術(shù)和設(shè)備被應(yīng)用于室內(nèi)污染物清除以保證室內(nèi)環(huán)境的質(zhì)量和人體健康。
[0006]現(xiàn)有的應(yīng)用于顆粒物質(zhì)(粉塵)的技術(shù)包括過濾、靜電沉降等。發(fā)展的最完善的技術(shù)是高效空氣顆粒過濾(HEPA)。根據(jù)美國能源部的標準，HEPA過濾能夠?qū)χ睆?.3 μ m的粉塵顆粒污染實現(xiàn)99.97%的去除率。HEPA不僅能用于顆粒污染物，包括PM2.5和PMlO的過濾，還可以用于細菌的清除。但是HEPA的缺點在于過濾膜的使用壽命，當粉塵堆積在濾膜表面形成覆蓋層之后，濾膜的過濾性能下降。
[0007]室內(nèi)VOC濃度由世界衛(wèi)生組織制定的標準控制?，F(xiàn)有的可用于室內(nèi)空氣VOC污染清除的技術(shù)包括吸收、臭氧催化氧化，紫外線光催化氧化(UV-PCO)和低溫等離子體。VOC吸收裝置是設(shè)計和操作最簡單的技術(shù)，在吸收過程中，VOC污染的空氣通過吸收劑，污染物被吸附并被捕捉到吸附劑的活性表面。缺點是運行一段時間以后即使在吸附劑沒有飽和之前，吸收效率就會下降。此時吸收劑需要更換，這樣就增加了維護費用。臭氧催化氧化部件配有臭氧發(fā)生器，但需要注意防止臭氧向環(huán)境中的泄露。
[0008]UV-PCO利用活化的臭氧激活PCO反應(yīng)而將VOC催化成CO2和h2o。這個過程不需要臭氧發(fā)生器，并且很容易通過控制UV強度來控制所產(chǎn)生的氧離子。VOC的降解效率在設(shè)計完善的設(shè)備上能夠達到99%。低溫等離子體降解是最新發(fā)展起來的技術(shù)。通過施加足夠強度的電場，一個含有中性粒子、離子、自由基、電子和紫外線光子的準中性環(huán)境建立起來了。其中的自由基包括羥基自由基(0H.)和氧自由基(0.)，實現(xiàn)VOC向CO2和!120以及其他低溫下降解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化。這種技術(shù)的缺點在于電能消耗大，制造和維護費用高。
[0009]商業(yè)化的細菌清除技術(shù)主要依賴于紫外光。這種技術(shù)是發(fā)展最完善，最安全，最便宜并且最有效的技術(shù)。同時，和過濾技術(shù)的結(jié)合能夠清除空氣中被殺死的細菌體，從而預(yù)防由于死細菌體引起哮喘、過敏等癥狀。但是這種技術(shù)的風(fēng)險在于紫外光譜泄露，這是對健康不利的。
[0010]大部分空氣凈化器都是設(shè)計成手動控制或者連續(xù)操作的，這些設(shè)計的缺點在于它的運行時間是固定的，不能隨室內(nèi)污染狀況進行自動調(diào)節(jié)。連續(xù)的運行的結(jié)果是不必要的過長的操作時間引起過高的電能消耗。當空氣污染濃度高而不及時凈化有會造成對健康的危害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對上述問題，本發(fā)明的目的之一是提供一種由氣污染物監(jiān)測器和室內(nèi)溫度檢測器組成的信號自動控制系統(tǒng)，通過室內(nèi)空氣的再循環(huán)來降低室內(nèi)空氣污染濃度和調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度。包括本體，在所述本體上設(shè)有空氣進口及空氣出口 ；在所述本體內(nèi)設(shè)置有空氣凈化組件及空氣再循環(huán)裝置，信號自動控制系統(tǒng)與所述空氣再循環(huán)裝置電連接。因為排出空氣的流速和風(fēng)扇鼓風(fēng)過程中空氣壓力的增大，周圍的空氣被迫在不同高度之間實現(xiàn)循環(huán)。因為這種被動的空氣運動，實現(xiàn)室內(nèi)空氣的重新分布和室內(nèi)溫度更加均勻的分布。
[0012]在一些實施方式中，所述信號自動控制系統(tǒng)包括污染物監(jiān)測器和溫度監(jiān)測器。
[0013]在一些實施方式中，所述空氣再循環(huán)裝置包括電機、風(fēng)扇及傳動軸；所述污染物監(jiān)測器和溫度監(jiān)測器通過信號 電纜與所述空氣再循環(huán)裝置電連接。
[0014]在一些實施方式中，所述污染物監(jiān)測器和溫度監(jiān)測器設(shè)置在所述本體或者安裝在使用地的污染物釋放的地方或者污染物濃度較高的地方；所述溫度監(jiān)測器安裝在所述本體的底部接近空氣進口處或者設(shè)置在空氣進入室內(nèi)空間的通道部分。
[0015]在一些實施方式中，所述空氣凈化組件(10)包括布袋過濾器組件，用于過濾粉塵顆粒污染物；所述布袋過濾器組件中安裝有自動清潔裝置，用于布袋的原位清潔。
[0016]在一些實施方式中，所述空氣凈化組件還包括UV-PCO組件與防UV泄露組件，所述UV-PCO組件采用紫外光源與PCO催化劑結(jié)合的方式，用于清除揮發(fā)性有機污染；
[0017]所述防UV泄露組件使用高空氣透過性材料與防UV泄露涂料，用來控制UV泄露。
[0018]在一些實施方式中，所述空氣凈化組件還包括由細菌污染監(jiān)測器控制的空氣清潔組件與防UV泄露組件；所述空氣清潔組件采用紫外光源與細菌過濾材料結(jié)合的方式，用于清除細囷污染；
[0019]所述防UV泄露組件包括高空氣透過性材料與防UV泄露涂料，用來控制UV泄露。
[0020]在一些實施方式中，所述本體架設(shè)在輪子上。
[0021]在本發(fā)明中，空氣是由設(shè)備的底部被吸入設(shè)備內(nèi)，并且在一定應(yīng)用條件下，自清潔裝置被應(yīng)用于本發(fā)明中的袋裝粉塵過濾器。這樣使得灰塵的收集和清除更加方便。清潔過的空氣由設(shè)備四壁上的開口以一定的速度直接釋放到周圍的空氣中。
[0022]控制系統(tǒng)由兩個控制路徑組成。一個路徑是通過溫度監(jiān)測結(jié)果進行控制。在控制系統(tǒng)中對溫度監(jiān)測結(jié)果設(shè)置一個溫度閥值。溫度監(jiān)測的功能是連續(xù)監(jiān)測地面附件溫度。一旦地面附件溫度低于溫度閥值，本發(fā)明設(shè)備中的空氣再循環(huán)系統(tǒng)就自動啟動，通過空氣再循環(huán)系統(tǒng)而實現(xiàn)室內(nèi)溫度平衡。當監(jiān)測到的地面附近溫度達到閥值以上，設(shè)備會繼續(xù)自動運行一段時間來穩(wěn)定溫度的變化，之后設(shè)備恢復(fù)到待機狀態(tài)。
[0023]另一個路徑是由污染物檢測器返回的信號對設(shè)備的運行進行控制。污染物濃度監(jiān)測器可能是顆粒污染物檢測器，VOC濃度監(jiān)測器或者細菌濃度監(jiān)測器。根據(jù)室內(nèi)空氣質(zhì)量標準或者特定客戶要求，對室內(nèi)污染物濃度設(shè)置一個污染物濃度閥值。當污染物濃度低于這個閥值的時候，整個設(shè)備處于待機狀態(tài)。在待機狀態(tài)下，空氣凈化和再循環(huán)系統(tǒng)都是斷電狀態(tài)，只有自動控制系統(tǒng)組件仍然繼續(xù)工作，隨時監(jiān)測室內(nèi)溫度和污染物控制狀況。一旦污染物濃度超過了設(shè)定的閥值，設(shè)備就會自動啟動運行。隨著空氣凈化過程的進行，當污染物濃度回落到閥值以下后，設(shè)備的空氣凈化和再循環(huán)組件重新恢復(fù)到待機狀態(tài)。
[0024]通常情況下，設(shè)備開機運行的控制條件是任意一個監(jiān)測值，溫度或者污染物濃度，在設(shè)定的閥值范圍以外或者兩個監(jiān)測值都在設(shè)定的閥值范圍以外。當兩個監(jiān)測值信號都恢復(fù)到設(shè)定的閥值范圍以內(nèi)，風(fēng)扇的電動機和空氣凈化組件就會被切斷電源。這個設(shè)計提供的待機狀態(tài)和閥值控制系統(tǒng)實現(xiàn)了節(jié)能的特點。這是相比于大部分傳統(tǒng)設(shè)計的手動控制或者連續(xù)運行的空氣凈化器的優(yōu)點。雙信號控制系統(tǒng)和待機狀態(tài)設(shè)定能夠顯著減少電能消耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明實施例的配備信號自動控制系統(tǒng)的室內(nèi)空氣凈化和再循環(huán)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0027]圖1所示為本發(fā)明的配備信號自動控制系統(tǒng)的室內(nèi)空氣凈化和再循環(huán)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明的配備信號自動控制系統(tǒng)的室內(nèi)空氣凈化和再循環(huán)設(shè)備包括設(shè)備本體1，在本體I上設(shè)有空氣進口 9及空氣出口 12。在本體I內(nèi)設(shè)置有空氣凈化組件10及空氣再循環(huán)裝置。信號自動控制系統(tǒng)與空氣再循環(huán)裝置電連接。
[0029]所述信號自動控制系統(tǒng)包括污染物監(jiān)測器2和溫度監(jiān)測器3。污染物監(jiān)測器2和溫度監(jiān)測器3可以分開設(shè)置在本體I上也可以整合在一起設(shè)置在本體I上。當然，污染物監(jiān)測器2和溫度監(jiān)測器3也可以不設(shè)置在本體I上，而設(shè)置在使用地的其他任意位置，只要其與空氣再循環(huán)裝置電連接即可。污染物監(jiān)測器2可以裝配在本發(fā)明的主體部分，或者安裝在污染物釋放的地方或者污染物濃度較高的地方。溫度監(jiān)測器3可以安裝在本設(shè)計主體I的底部接近空氣進口 9，或者設(shè)置在空氣進入室內(nèi)空間的通道部分。污染物監(jiān)測器2和溫度監(jiān)測器3在設(shè)備通電的時候一直保持運行狀態(tài)來實現(xiàn)污染物的和空氣溫度的實時監(jiān)測。
[0030]空氣再循環(huán)裝置包括電機5、風(fēng)扇6及傳動軸7。電機5固定在本體I的頂部或者側(cè)壁處，風(fēng)扇6裝配在空氣凈化組件10上方的部位并通過傳動軸7與電機5連接。在工作時，由污染物監(jiān)測器2和溫度監(jiān)測器3采集的數(shù)據(jù)信號通過控制系統(tǒng)處理，再由信號電纜4傳遞到電動機5的控制器上。由電動機5產(chǎn)生的動力通過傳動軸7傳遞到風(fēng)扇6上。電動機5的操作和動力傳遞由經(jīng)控制系統(tǒng)處理過的污染物監(jiān)測器2和溫度監(jiān)測器3采集的信號所控制。
[0031]當風(fēng)扇6由控制器傳輸?shù)男盘柖鴨訒r，空氣流8經(jīng)過設(shè)在本體I底部的空氣進口 9被吸入到本體I的內(nèi)部?？諝饬鹘?jīng)過空氣凈化組件10而使得空氣中的污染物被清除。根據(jù)設(shè)計針對的不同污染物，空氣凈化組件10可以采用多種不同的技術(shù)和設(shè)計?？諝饨?jīng)過清潔后，氣流11在風(fēng)扇6的轉(zhuǎn)動形成的壓力差的推動力作用下從這在本體I的上部側(cè)壁的空氣出口 12處排出，以一定的速度釋放到周圍環(huán)境中。
[0032]本體I可以架設(shè)在輪子13上，輪子13位于設(shè)備主體的底部四角，實現(xiàn)了本設(shè)備的可移動性。
[0033]空氣凈化組件能夠清除室內(nèi)空氣中的多種污染物，包括顆粒污染物，VOC或者細菌等，取決于不同的空氣凈化組件的應(yīng)用。
[0034]對于粉塵顆粒污染物的過濾可能涉及以下幾種設(shè)計:
[0035](I)多層布袋過濾器。設(shè)計成適宜室內(nèi)使用的大小和形狀的多層布袋過濾器，包括但不限于鐘形、圓柱形或者圓錐形布袋設(shè)計，來提供足夠的過濾面積。利用多層達到高效。進入的空氣由過濾袋的內(nèi)部流向外側(cè)，之后被風(fēng)扇驅(qū)動流向設(shè)備上部的出口。自清潔裝置被用安裝在布袋過濾器組件中，用于布袋的原位清潔，其可以采用的方法包括震動、鼓風(fēng)、聲波或者任何其他有效的清潔方法。
[0036](2)靜電沉降組件可以被設(shè)計成適宜的形狀和大小使空氣通過并有足夠的面積來捕捉在靜電場中形成的大直徑粉塵顆粒。靜電場由適合的技術(shù)發(fā)生，并采用有效的屏蔽設(shè)計和材料，將整個靜電場控制在空氣通路的一部分區(qū)域內(nèi)。
[0037](3)靜電沉降和顆粒污染物過濾法或者顆粒吸收法等技術(shù)相結(jié)合，將靜電場中形成的大直徑的粉塵顆粒從空氣中清除。
[0038]揮發(fā)性有機物污染可以通過UV-PCO清除，UV-PCO組件由紫外光源，PCO催化劑可以是在紡織材料上進行覆膜或者以其他的方式應(yīng)用于本技術(shù)中。同時，防UV泄露組件也是此技術(shù)中必要的組成部分。PCO催化劑所采用的覆膜制成材料可以加工成平板或者圓筒狀，在朝向紫外光源的一面覆蓋有PCO催化劑膜。整個區(qū)域由外部的隔離層保護，防止UV泄露到室內(nèi)環(huán)境中，對人體健康造成影響。在底部的空氣入口可采用具有高空氣透過性的材料，在其表面使用防UV泄露涂料來控制UV泄露。
[0039]細菌污染的UV清除是采用UV光源和防UV泄露技術(shù)相結(jié)合。該空氣清潔組件，連同空氣再循環(huán)系統(tǒng)一起，也是由細菌污染監(jiān)測器控制。該部件和UV-PCO具有類似的部件設(shè)計，不同是UV-PCO部件中的PCO催化劑覆膜材料由細菌過濾材料所替代來清除氣流中的細菌體。底部的設(shè)計同UV-PCO相同，使用具有高空氣透過性的材料，在其表面使用防UV泄露涂料來控制UV泄露。
[0040]以上所述的僅是本發(fā)明的較佳實施方式。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種配備信號自動控制系統(tǒng)的室內(nèi)空氣凈化和再循環(huán)設(shè)備，其特征在于:所述設(shè)備包括本體(I )，在所述本體(I)上設(shè)有空氣進口(9)及空氣出口(12);在所述本體(I)內(nèi)設(shè)置有空氣凈化組件(10)及空氣再循環(huán)裝置，信號自動控制系統(tǒng)與所述空氣再循環(huán)裝置電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)空氣凈化和再循環(huán)設(shè)備，其特征在于:所述信號自動控制系統(tǒng)包括污染物監(jiān)測器(2 )和溫度監(jiān)測器(3 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)空氣凈化和再循環(huán)設(shè)備，其特征在于:所述空氣再循環(huán)裝置包括電機(5 )、風(fēng)扇(6 )及傳動軸(7 );所述污染物監(jiān)測器(2 )和溫度監(jiān)測器(3 )通過信號電纜(4)與所述空氣再循環(huán)裝置電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的室內(nèi)空氣凈化和再循環(huán)設(shè)備，其特征在于:所述污染物監(jiān)測器(2)和溫度監(jiān)測器(3)設(shè)置在所述本體(I)或者安裝在使用地的污染物釋放的地方或者污染物濃度較高的地方；所述溫度監(jiān)測器(3 )安裝在所述本體(I)的底部接近空氣進口( 9 )處或者設(shè)置在空氣進入室內(nèi)空間的通道部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的室內(nèi)空氣凈化和再循環(huán)設(shè)備，其特征在于:所述空氣凈化組件(10)包括布袋過濾器組件，用于過濾粉塵顆粒污染物；所述布袋過濾器組件中安裝有自動清潔裝置，用于布袋的原位清潔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的室內(nèi)空氣凈化和再循環(huán)設(shè)備，其特征在:所述空氣凈化組件(10)還包括UV-PCO組件與防UV泄露組件，所述UV-PCO組件采用紫外光源與PCO催化劑結(jié)合的方式，用于清除揮發(fā)性有機污染； 所述防UV泄露組件使用高空氣透過性材料與防UV泄露涂料，用來控制UV泄露。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的室內(nèi)空氣凈化和再循環(huán)設(shè)備，其特征在于:所述空氣凈化組件(10)還包括由細菌污染監(jiān)測器控制的空氣清潔組件與防UV泄露組件；所述空氣清潔組件采用紫外光源與細菌過濾材料結(jié)合的方式，用于清除細菌污染； 所述防UV泄露組件包括高空氣透過性材料與防UV泄露涂料，用來控制UV泄露。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的室內(nèi)空氣凈化和再循環(huán)設(shè)備，其特征在于:所述本體(I)架設(shè)在輪子(13)上。
【文檔編號】F24F11/02GK103453628SQ201310439661
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】譚中超, 劉芳 申請人:上海馨合環(huán)保科技有限公司