室內環境空氣凈化系統及方法與流程

本發明涉及室內空氣凈化技術領域，具體來說，涉及一種室內環境空氣凈化系統及方法。

背景技術：

現有的幾種空氣凈化方法都存在各自的問題。靜電集塵法需要較高的電壓，只對空氣中的顆粒有作用，在使用過程中會產生臭氧；負離子技術對人體的影響目前仍存在爭議，負離子產生的過程中也會有臭氧產生，并且與負離子結合后的粒子和塵埃仍然留在室內，不能被凈化或者排出；光催化法需要紫外線的能量，置于室內的紫外線燈會對人體有不利影響，且催化劑也存在接觸面積有限，容易堵塞、失活等問題。

此外，使用上述凈化方法的裝置只對現有的某一種或幾種污染物的凈化效率較高，而對其他污染物則效果不佳，也沒有考慮到未知污染物的存在和應對策略，并且只關注污染物的凈化，而忽略了對人體必需的氧氣濃度的監測和控制。

另一方面，目前的空氣凈化裝置中，對檢測室內空氣質量的傳感器的布置形式沒有具體的描述說明，不能突出傳感器的其他優勢，例如可以靈活布置，同種傳感器可以布置多個以增加精度等等。并且控制方法中只考慮到室內空氣質量情況，如今室外空氣的污染也十分嚴重，忽略室外空氣質量影響的控制方法已經不再適用，當室外空氣質量超過系統的凈化能力時，向室內引入新風將會引起反作用，使室內空氣質量更差。

申請號為201210119550.6提供一種民用及辦公環境室內空氣凈化系統，其特征在于包括排風系統和補風系統，所述排風系統包括室內吸風過濾裝置和外排風機，所述外排風機外部殼體內側設有吸音棉，本發明啟動工作時，由室外進入室內的空氣都經過過濾，在排除室內的污染空氣的同時，輸入的是100％自然新鮮空氣，該發明外排風機外部殼體內均設有吸音棉，有效降低了噪音，在家里門窗緊閉情況下，可以定時通風，實現室內空氣的凈化。

申請號為201610643753.3提供了一種空氣凈化系統，其包括殼體，殼體內設置有氣體流道；所述氣體流道內設置有依次連通的新風段和凈化段；所述氣體流道在靠近所述新風段的一端設置有與室外連通的新風入口；所述氣體流道在靠近所述凈化段的一端設置有與室內連通的出風口；所述氣體流道在所述新風段和所述凈化段上均設置有風機和過濾器；所述氣體流道在所述新風段和所述凈化段的連接部位還設置有回風入口。該發明可以在凈化室內空氣的同時，向室內輸入新鮮空氣，室外新風和室內空氣可以分流管理，可根據自身需求及室內外環境選擇凈化模式，從而實現凈化室內空氣的同時節約能耗。

上述專利申請結構設置復雜，凈化效率低下。

技術實現要素：

本發明的目的在于提出一種室內環境空氣凈化系統及方法，以克服現有技術中存在的上述不足。

為實現上述發明目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

室內環境空氣凈化系統，包括室內外空氣循環系統、室內空氣循環系統、控制系統、室內空氣質量傳感器和室外空氣質量傳感器，所述室內外空氣循環系統包括室內進風系統和室內排風系統，所述室內空氣循環系統包括室內空氣凈化器，所述室內進風系統的進風管道內設有空氣過濾組件，所述室內進風系統、室內排風系統、室內空氣質量傳感器、室外空氣質量傳感器和室內空氣凈化器均與控制系統相連，所述室內空氣質量傳感器包括氧氣濃度傳感器和第一可吸入顆粒物濃度傳感器，所述室外空氣質量傳感器包括第二可吸入顆粒物濃度傳感器。

進一步的，所述第一可吸入顆粒物濃度傳感器為pm10濃度傳感器，所述第二可吸入顆粒物濃度傳感器為pm2.5濃度傳感器。

進一步的，所述室內空氣質量傳感器還包括甲醛濃度傳感器、氨氣濃度傳感器、酒精濃度傳感器、甲苯濃度傳感器、苯濃度傳感器、二甲苯濃度傳感器、氡濃度傳感器和煙氣濃度傳感器中的一種或多種。

進一步的，所述室內進風系統和室內排風系統均設有用于防止室外未經凈化的空氣通過縫隙進入室內的密封件，所述室內進風系統的進氣管道內和室內排風系統的排氣管道內均設有用于起保護和隔熱作用的卷閘門。

進一步的，所述控制系統包括氧氣濃度監控模塊、pm10濃度監控模塊、室內外空氣循環系統控制模塊、室內空氣循環系統控制模塊和pm2.5濃度監控模塊；

所述pm2.5濃度監控模塊用于實時監測室外pm2.5濃度，當檢測到的pm2.5濃度高于其內設定的報警閾值時，分別向氧氣濃度監控模塊和pm10濃度監控模塊發送一報警信號；

所述氧氣濃度監控模塊用于實時監測室內氧氣濃度，當檢測到的氧氣濃度低于其內設定的氧氣濃度范圍的下限時，啟動室內外空氣循環系統，當檢測到的氧氣濃度落于其內設定的氧氣濃度范圍且接收到pm2.5濃度監控模塊發送的報警信號時，啟動室內空氣循環系統，當檢測到的氧氣濃度落于其內設定的氧氣濃度范圍且沒有接收到pm2.5濃度監控模塊發送的報警信號時，啟動室內外空氣循環系統；

所述pm10濃度監控模塊用于實時監測室內pm10濃度，當檢測到的pm10濃度落于其內設定的pm10濃度范圍時，啟動室內空氣循環系統，當檢測到的pm10濃度超過其內設定的pm10濃度范圍且接收到pm2.5濃度監控模塊發送的報警信號時，啟動室內空氣循環系統，當檢測到的pm10濃度超過其內設定的pm10濃度范圍且沒有接收到pm2.5濃度監控模塊發送的報警信號時，啟動室內外空氣循環系統。

進一步的，所述控制系統還包括與用戶端連接的無線通訊控制模塊或手動控制模塊。

進一步的，所述pm2.5濃度監控模塊還用于當室外的空氣質量超出所述室內環境空氣凈化系統的凈化能力時向用戶端發出警告。

進一步的，所述室內進風系統的進氣管道內和室內排風系統的排氣管道內還設有用于防止較大異物進出的保護格柵。

室內環境空氣凈化方法，包括以下步驟：

1)根據室內污染物的分布情況合理布置氧氣濃度傳感器、pm10濃度傳感器和甲醛濃度傳感器，在室內進風系統的進風管道內布置pm2.5濃度傳感器，在控制系統內設定氧氣濃度范圍、pm10濃度范圍和甲醛濃度范圍；

2)打開所述室內環境空氣凈化系統，當氧氣濃度傳感器檢測到的氧氣濃度低于設定的氧氣濃度范圍時，打開室內外空氣循環系統，當氧氣濃度傳感器檢測到的氧氣濃度落于設定的氧氣濃度范圍時，進行以下步驟；

3)當pm2.5濃度傳感器檢測到的pm2.5濃度達到報警閾值時，啟動室內空氣循環系統，當pm2.5濃度傳感器檢測到的pm2.5濃度低于報警閾值時，進行以下步驟；

4)當pm10濃度傳感器檢測到的pm10濃度落入設定的pm10濃度范圍、甲醛濃度傳感器檢測到的甲醛濃度落入設定的甲醛濃度范圍或者兩者均落入各自的濃度范圍時，啟動室內空氣循環系統，當pm10濃度傳感器檢測到的pm10濃度超過設定的pm10濃度范圍、甲醛濃度傳感器檢測到的甲醛濃度超過設定的甲醛濃度范圍或者兩者均超過各自的濃度范圍時，啟動室內外空氣循環系統。

進一步的，當氧氣濃度傳感器檢測到的氧氣濃度超過設定的氧氣濃度范圍、pm10濃度傳感器檢測到的pm10濃度低于設定的pm10濃度范圍以及甲醛濃度傳感器檢測到的甲醛濃度低于設定的甲醛濃度范圍時，關閉所述室內環境空氣凈化系統。

本發明的有益效果：

1、通過選擇不同的濾網和傳感器，所述系統可對現有以及將來可能出現的污染物同時進行凈化，并且增加了對室內氧氣濃度的檢測和控制；

2、可以通過傳感器的合理布置，得到室內各種氣體，尤其是氧氣和污染物的分布情況，實現定量處理；

3、室內空氣質量傳感器可以布置在系統機體內，也可以在有效范圍內隨意放置。布置靈活，響應快；針對室內空氣變化，有多種凈化策略，效率高，能耗低；

4、排氣風機可以有一個或多個，有多個風機時，可以實現精確到點的凈化，提升傳感器的利用價值，適應不同的室內空氣分布情況，更加人性化；

5、系統可以是整體式，也可以是分體式，避免裝置過于復雜、體積較大等問題，也能實現室內空間靈活利用，適應不同的安裝條件；

6、實現傳感器智能控制、遠程控制和手動控制三種控制方式；

7、進風風道內設有pm2.5濃度傳感器，當室外空氣質量超出系統凈化能力時對用戶發出警告，延長濾網壽命；

8、卷閘門在系統停止工作時展開，起保護和隔熱作用。

附圖說明

圖1是本發明所述的室內環境空氣凈化系統的結構框圖；

圖2是本發明所述的控制系統的功能模塊圖。

圖中所示：

1-室內外空氣循環系統；2-室內進風系統；3-空氣過濾組件；4-室內排風系統；5-室內空氣凈化器；6-室內空氣循環系統；7-pm10濃度傳感器；8-煙氣濃度傳感器；9-控制系統；10-甲醛濃度傳感器；11-氧氣濃度傳感器；12-pm2.5濃度傳感器；13-室內外空氣循環系統控制模塊；14-甲醛濃度監控模塊；15-煙氣濃度監控模塊；16-氧氣濃度監控模塊；17-pm2.5濃度監控模塊；18-pm10濃度監控模塊；19-室內空氣循環系統控制模塊；20-無線通訊控制模塊；21-手動控制模塊。

具體實施方式

下面結合本發明的附圖，對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述。

首先需要說明的是：

本發明中的“室內”是指一切有人類活動的相對密封的空間，包括建筑物的室內、載運車輛以及載人飛行器等等，如住宅、辦公室、車廂和機艙。

另外，隨著技術進步與環境變化，室內需要監控、處理(凈化等)的有害氣體將會發生變化。比如，現在控制pm2.5，今后可能還要控制pm1.5。本申請文件以現有國家標準規定的pm10和pm2.5作為參考標準來詳細說明本申請的技術方案。

如圖1所示，本發明實施所述的一種室內環境空氣凈化系統，包括室內外空氣循環系統1、室內空氣循環系統6、控制系統9、室內空氣質量傳感器和室外空氣質量傳感器，所述室內外空氣循環系統6包括室內進風系統2和室內排風系統4，所述室內空氣循環系統6包括室內空氣凈化器5，所述室內進風系統2的進風管道內設有空氣過濾組件3，所述室內進風系統2、室內排風系統4、室內空氣質量傳感器、室外空氣質量傳感器和室內空氣凈化器5均與控制系統9相連，所述室內空氣質量傳感器包括氧氣濃度傳感器11和pm10濃度傳感器18，所述室外空氣質量傳感器包括pm2.5濃度傳感器12。

在本實施例中，所述室內空氣質量傳感器還包括甲醛濃度傳感器10和煙氣濃度傳感器8，本領域技術人員可以直接毫無疑義的得知的是，上述室內空氣質量傳感器還可替換為氨氣濃度傳感器、酒精濃度傳感器、甲苯濃度傳感器、苯濃度傳感器、二甲苯濃度傳感器或氡濃度傳感器。本發明中的室內空氣質量傳感器和室外空氣質量傳感器可以是有線的或者無線的，其可以在有效范圍內任意布置，測得的參數能反應該種污染物的分布特點。同種傳感器可以布置一個或者多個，只布置一個時，應布置在污染物易生成或易聚集而導致濃度平均值較高或者可能驟然升高的地方，或者布置在用戶認為該種氣體影響最大的地方；若選擇布置多個，則可以得到更精確的該種污染物在室內的分布場，提高系統控制的精度。

在本實施例中，所述室內進風系統2和室內排風系統4均設有用于防止室外未經凈化的空氣通過縫隙進入室內的密封件(圖中未示)。

在本實施例中，如圖2所示，所述控制系統包括氧氣濃度監控模塊16、pm10濃度監控模塊18、室內外空氣循環系統控制模塊13、室內空氣循環系統控制模塊19、煙氣濃度監控模塊15、甲醛濃度監控模塊14和pm2.5濃度監控模塊17；

所述pm2.5濃度監控模塊17用于實時監測室外pm2.5濃度，當檢測到的pm2.5濃度高于其內設定的報警閾值時，分別向氧氣濃度監控模塊16和pm10濃度監控模塊18發送一報警信號；

所述氧氣濃度監控模塊16用于實時監測室內氧氣濃度，當檢測到的氧氣濃度低于其內設定的氧氣濃度范圍的下限時，啟動室內外空氣循環系統1，當檢測到的氧氣濃度落于其內設定的氧氣濃度范圍且接收到pm2.5濃度監控模塊17發送的報警信號時，啟動室內空氣循環系統6，當檢測到的氧氣濃度落于其內設定的氧氣濃度范圍且沒有接收到pm2.5濃度監控模塊17發送的報警信號時，啟動室內外空氣循環系統1；

所述pm10濃度監控模塊18用于實時監測室內pm10濃度，當檢測到的pm10濃度落于其內設定的pm10濃度范圍時，啟動室內空氣循環系統6，當檢測到的pm10濃度超過其內設定的pm10濃度范圍且接收到pm2.5濃度監控模塊發送的報警信號時，啟動室內空氣循環系統6，當檢測到的pm10濃度超過其內設定的pm10濃度范圍且沒有接收到pm2.5濃度監控模塊發送的報警信號時，啟動室內外空氣循環系統1；

煙氣濃度監控模塊15和甲醛濃度監控模塊14的監控機理參照pm10濃度監控模塊18的控制機理。

在本實施例中，所述控制系統9還包括與用戶端連接的無線通訊控制模塊20或手動控制模塊21，從而實現了傳感器智能控制、遠程控制和手動控制三種控制方式。

在本實施例中，所述pm2.5濃度監控模塊17還用于當室外的空氣質量超出所述室內環境空氣凈化系統的凈化能力時向用戶端發出警告，從而達到延長濾網壽命的目的。

在本實施例中，所述室內進風系統2的進氣管道內和室內排風系統4的排氣管道內均設有用于起保護和隔熱作用的卷閘門(圖中未示)。

在本實施例中，所述室內進風系統2的進氣管道內和室內排風系統4的排氣管道內還設有用于防止較大異物進出的保護格柵(圖中未示)。

另外，本發明所述室內環境空氣凈化系統的室內進風系統2和室內排風系統4的風機均至少設有一個。有多個排風風機時，通過增加管道，使一定數量的排風風機單獨分別主要排出室內某些部位附近的舊空氣。例如，室內的桌子附近經常會有香煙的煙霧，需要及時凈化，則可以在桌子上布置一個香煙煙霧傳感器，在系統的某一個排風風機和桌子之間布置一根管道，并使得該風機主要排出桌子附近的空氣，風機的工作狀態則由香煙煙霧傳感器控制。當香煙煙霧傳感器檢測到煙霧時，風機啟動，當香煙煙霧傳感器不再檢測到煙霧時，風機停止。

關于風機流量的選擇：

例如，根據《室內空氣質量標準》，新風量的標準為30m³/(h·人)。對于面積為20㎡，高3m的房間，活動人數為兩人的房間，每小時換氣一次即可達到標準要求。若要每小時換氣4次，則新風流量應達到240m³/h，相對于室外環境，室內保持正壓可以減少從縫隙進入的污染物，所以取略小的舊風流量，為230m³/h。

本發明還公開了如上所述的室內環境空氣凈化系統的控制方法，包括以下步驟：

1)根據室內污染物的分布情況合理布置氧氣濃度傳感器11、pm10濃度傳感器7和甲醛濃度傳感器10，在室內進風系統2的進風管道內布置pm2.5濃度傳感器12，在控制系統9內設定氧氣濃度范圍、pm10濃度范圍和甲醛濃度范圍；

2)打開所述室內環境空氣凈化系統，當氧氣濃度傳感器11檢測到的氧氣濃度低于設定的氧氣濃度范圍時，打開室內外空氣循環系統1，當氧氣濃度傳感器11檢測到的氧氣濃度落于設定的氧氣濃度范圍時，進行以下步驟；

3)當pm2.5濃度傳感器12檢測到的pm2.5濃度達到報警閾值時，啟動室內空氣循環系統6，當pm2.5濃度傳感器12檢測到的pm2.5濃度低于報警閾值時，進行以下步驟；

4)當pm10濃度傳感器18檢測到的pm10濃度落入設定的pm10濃度范圍、甲醛濃度傳感器10檢測到的甲醛濃度落入設定的甲醛濃度范圍或者兩者均落入各自的濃度范圍時，啟動室內空氣循環系統6，當pm10濃度傳感器7檢測到的pm10濃度超過設定的pm10濃度范圍、甲醛濃度傳感器10檢測到的甲醛濃度超過設定的甲醛濃度范圍或者兩者均超過各自的濃度范圍時，啟動室內外空氣循環系統1。

上述控制方法總結如下表所示：

上面描述的是室內存在甲醛污染時采取的智能控制方法，對于室內存在其它的污染物時，也可以采取相類似的智能控制方法。

對于本發明來說，還可以采取遠程控制。用戶可以通過無線設備獲取室內污染物分布情況，并控制系統的工作狀態。例如，可以通過手機獲取室內甲醛、氧氣和和室外pm2.5分布情況，并可以控制系統開啟和關閉、選擇循環模式，設置凈化目標值以及定時開啟和關閉等等。

另外，還可以采用手動控制。用戶可以直接通過機體上的按鈕控制系統工作狀態，如定時、調整風速啟停系統等等。

關于閾值的選擇：以氧氣濃度傳感器11、甲醛濃度傳感器10和pm10濃度傳感器7為例，根據《室內空氣質量標準》，部分室內空氣質量標準如下表：

根據《民用建筑工程室內環境污染控制規范》，民用建筑工程室內環境污染物濃度限量如下表(部分)：

理論上，氧氣體積應占空氣總量的21％，室內氧濃度在19％～20％范圍內時，人會感覺不舒服。取氧氣濃度的下閾值為20％，上閾值為21.5％。

若室內傳感器包括氧氣濃度傳感器11、甲醛濃度傳感器10和pm10濃度傳感器7，則：

氧氣濃度下閾值取20％，上閾值取21.5％；

甲醛濃度范圍值的下限取0.08mg/m³左右，范圍值的上限取0.10mg/m³左右；

pm10濃度范圍值的下限取0.10mg/m³左右，范圍值的上限取0.15mg/m³左右。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。