一種可控式家用新風系統的結構及元件分析

李晶 張棋 蘇洋 李玉涵 劉雨釗

摘要：新風系統是目前改善室內空氣質量最直接有效的方式，本文在普通新風系統的基礎上，增加了多重濾網及傳感器兩大元件，實現對室內空氣質量的實時監控及調節，并結合實際情況對兩大元件的具體型號等進行分析選擇，屬于綠色環保和節能減排領域的研究課題，具有較高的社會價值。

關鍵詞：可控式;新風系統;濾網;傳感器

引言

隨著社會經濟飛速發展和人民物質生活水平不斷提高，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。家用新風系統作為凈化室內空氣的最直接有效途徑，越來越受到各方的關注，而當下一般家用新風系統無法實時監控及調節室內空氣質量，為解決此問題，本文提出一種可控式家用新風系統。

可控式家用新風系統的工作原理

新風系統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，新風換氣機的四大主要組成部分為過濾濾網，送排風機，多級的控制系統，空氣–空氣熱交換器。在這些部件之中空氣–空氣熱交換器、濾網的性能情況決定了住宅室內空氣品質的好壞。室外空氣進入管道，首先依次通過初級濾網和中級濾網，然后與將室內空氣排到室外的管道進行熱交換，從而降低能耗、節能減排;接下來通過高級濾網，深度過濾，最后經過不同類型的傳感器，對進入室內的空氣質量進行監測，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。經過最終凈化后的符合我們要求的健康新風進入室內。

可控式新風系統主要元件的選擇和集成

過濾網的選擇

初級濾網選用化纖無紡濾料，在專業上被叫做聚酯纖維，在民間被稱作無紡布，聚酯纖維濾紙在很多方面具有優勢，例如其具有成熟的技術，廣泛的使用，以及穩定性良好等，在這些條件下大部分較大的顆粒都可以被過濾。中級濾網選用合成纖維濾材，它是一種新興的材料被應用于過濾過程，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，玻璃纖維濾紙具有耐高溫、使用壽命長，使用效率高、低碳環保等特點，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的新風換氣機進行了綜合集成，利用各類傳感器對室內空氣質量進行實時監測，并根據此數據對新風系統各參數進行調整和管理，以達到最佳效果，這一部分是智能可控式新風系統的基礎。

室內空氣質量的影響因素很多，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來衡量新風系統空氣質量。

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的內部，這些傳感器以及放大電路可以將采集來的溫度信號轉化成為電信號，進而將其傳遞給計算機系統，從而在顯示屏顯示具體數值，若要改變當前濕度，將調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。[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速度的高性能產品，用作新風系統內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。

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或者讀數的+/–3%中的大值。

室內空氣中二氧化碳衛生標準值≤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據，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%，預熱1分鐘。

綜合集成 檢測變送器：在自動控制系統中，首先變送器測量目標工藝參數，而后將所測參數轉化為一種特定的電流信號或氣壓信號，并傳送該信號給調節器。

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

結語

霧霾問題的突出，加之人們對健康的追求，新風系統勢必會有蓬勃發展，通過對各類傳感器、多重濾網與新風換氣機的集成結合，開發出了智能可控式新風系統結構，確定了主要元件的選型，實時監控調節室內空氣質量，保障人體舒適與安全的同時，對節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研究[D].重慶大學，2015.

GB/T 18883–2002，室內空氣質量標準.

樊瑛，劉莉紅，湯民，張傳生.新風系統在高層住宅中的應用[J].住宅產業，2015（7）：40–43.