智能可控式家用新風系統的現狀分析及優化設計

張棋 劉雨釗 王慧娟 王錦榮 殷凱強

摘要：論文研究一種智能可控式的家用新風系統，屬于綠色能源和節能減排領域的研究課題，具有很好的社會效益。本文主要的研究工作是重點分析家用新風系統的進排風口位置和空氣流量對于室內空氣質量的影響，以舒適度為切入點，研究家用新風系統的溫度、相對濕度、風量等指標，在保證智能化、可控式以及合理性的前提下，提出一套家用新風系統的最佳安裝方案及通用準則。

關鍵詞：智能化;可控式;家用新風系統;舒適度;通用準則

引言

隨著現代社會經濟的飛速發展，城市污染問題日益嚴重，霧霾天氣頻繁出現，空氣中的有害氣體嚴重影響著人們的身體健康。國內外呼吸道及肺部疾病發病率升高，且人們每日在住宅內活動時間至少為八小時，在外界環境無法得到有效改善時，保證住宅內空氣的健康逐漸成為人們關注的熱點。家用新風系統是有效維持住宅內良好空氣質量的最佳裝置，目前我國的家用新風系統發展尚處于剛剛起步的階段，可滿足對空氣的初步凈化處理，在智能化及系統優化方面仍有待提高。為了滿足人們對身體健康及高生活質量的需求，對家用新風系統進行合理優化設計與正確的運行管理，在保證室內熱舒適的同時，有效地改善室內空氣質量，實現住宅室內空氣質量的綜合智能控制，是本文的研究重點。

智能新風系統的優化設計與運行

進排風口位置設計

進風口應該盡可能安排在人體經常活動的位置，例如在睡眠時的床頭、餐廳、以及辦公桌的上部等;同樣的，排風口的位置應盡量安排在空氣難以流通以及難以排出的房間死角。上述方式安裝進排風口的位置，能讓人在第一時間呼吸到進風口送進來的新風，減少新風量的損失，使新風的利用效率達到最大化，從而實現能耗最小，同時能在最短時間內優化室內空氣質量。

送排方式設計

效率最高最合適的排送方式為上送下排，效率適中的排送方式為上送上排，最次的即為下送上排。在通常環境下，有污染的空氣顆粒密度較大，于是污濁空氣更貼近地面，下排上送能夠形成一種不錯的循環，即在室內可形成一種頂部送入良好的過濾凈化過后的新鮮空氣，而在底部將污濁污染的空氣排出，然而這種安裝方式的施工難度也是最大的;上排上送只需在頂部安裝吊頂，但其效率完全不如下排上送式;最后為上排下送式，底部進入的新鮮空氣會將室內原有的污濁空氣吹起，會起到適得其反的作用[1]。

風量控制

在新風系統運行過程中，風量大小會影響系統完成凈化的時間和效果，若風量過大，則過濾效果會降低，若風量過小，凈化時間會加長。一臺機器每小時能置換（排出送入）多少立方米。計算公式如下：

Q=S*h*0.7

式中：Q=需要的風量;S=居住面積;h=層高。比如100平實用面積×3米層高，選擇210–300m3風量較合理。

影響人體舒適度主要參數的確定

在不同的外界環境下人體的各器官有不同的感覺，這種種感覺整合在一起再經過大腦皮層的綜合判斷得到人體的舒適度。然而濕度、空氣流速和風量等是影響人體舒適度的最主要的因素。以熱舒適方程和ASHRAE七點標度為依據提出的與預測平均投票數PMV（Predicted Mean Vote）和預測不滿意分數PPD（Percentage of Discussion）指標是使用范圍最廣的綜合性熱舒適指標。以下是PMV與PPD之間的關系：如表1.PMV與PPD的關系。

濕度

室內空氣的相對濕度影響人體與環境的換熱、皮膚溫度和皮膚濕潤度，從而影響人體的舒適度。下面是相對濕度與人體舒適度的關系，如圖1. t=25℃，v=0.10m/s時相對濕度對PMV的影響。

圖1.是溫度為25℃、空氣流速為0.1m/s時的相對濕度對人體舒適度的影響，此圖并不能得到人體最佳的相對濕度，只能得到其他條件一定時，舒適度與相對濕度成線性關系。研究表明，夏季23–28℃，相對濕度40%–50%，冬季18–26℃，相對濕度40%–60%時，人體最為舒適。

室內空氣的流動直接影響皮膚表面與環境的對流換熱及皮膚表面水分蒸發，也就對人體舒適度產生影響。一般來說，空氣流速=風量/房間體積。

通用準則

通過上述研究，可以得出一套家用新風系統的最佳安裝方案和通用準則。

進風口位置：床頭、客廳沙發、餐廳、書桌上方等人體最需要新鮮空氣的位置。

排風口位置：房間死角。房間死角空氣污濁，是排風口的最佳位置。

送排方式：上送下排。有利于把污濁的空氣從地面排風口抽走，形成良好的空氣循環。

溫度：26℃。綜。亦是綜合冬、夏季的人體最適濕度，選定50%。

風量：居住面積*層高*0.7。比如100平實用面積×3米層高，選擇210–300風量。

空氣流速：風量/房間體積。一般認為，風量與房間體積之商即為最佳空氣流速。

結語

在研究過程中，首先分析了進排風口的布置位置對室內空氣質量及能耗的影響，科學優化布置風口位置可使新風系統達到效率最佳;然后，研究了適宜的進排風口的空氣流量和空氣流速，計算得到優化通用準則;此外，對新風系統和控制元件進行綜合集成，利用濕度傳感器、二氧化碳含量傳感器、pm2.5粉塵傳感器對室內空氣質量進行實時監測，并在顯示屏上輸出，通過結果得到新風系統運行的智能判據，是否需要調整風量、工作時長等參數，是否需要更換或清洗過濾設備，以滿足用戶需求，方便使用。

參考文獻

李金輝.新風系統原理、設計安裝及未來展望[J].黑龍江科技信息，2015（13）：129.