一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统及控温方法技术方案

一种一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统及控温方法，属于幕墙领域，解决空调系统能耗高的问题，其通过计算机系统与恒温幕墙相结合，以具有多种工作模式，并根据室内、中空隔层、室外的温度以及室外空气质量，智能选择与切换工作模式，实现智能控温，使得空调系统在制热和制冷过程中的能耗降低，具有良好的节能效果以及应对环境变化的能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及幕墙领域，特别涉及一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统及控温方法。
技术介绍
幕墙是建筑的“外衣”，现代化建筑大多采用幕墙装饰，其中大型商场、办公楼等建筑对其内部环境的舒适性具有较高要求，一般都配备有空调系统进行制冷或制热，使室内保持恒温，但是这也带来了极大的空调能耗问题，幕墙作为室内和室外热交换的中间体，在建筑内恒温环境的保持中起到重要作用。顺应上述趋势，恒温幕墙逐渐进入人们的视野，图4示意了现有技术中的一种恒温幕墙，它包括内层玻璃1、外层玻璃2以及两者之间形成的中间隔层3，中间隔层3构成空气缓冲层，减少室内外之间的热交换，使室内温度相对稳定，外层玻璃2的下部设置进风口21，上部设置排风口22，该恒温幕墙能依靠自然通风将中间隔层3中太阳辐射的热量向排风口22排出，夏季开启进风口21、排风口22，进行自然排风降温，冬季关闭进风口21、排风口22，利用太阳辐射的热量经开启的门或窗进入室内，减少室内热能的损失，从而节约能源和空调运行维修费用。但是这种恒温幕墙的恒温和节能性并不显著，主要由于其被动性，体现为，例如夏季，商场内气温平均在24度，而室外温度可达到37度，温差在10度以上，此时即使开启上述的恒温幕墙的进风口、排风口进行通风，根据烟囱效应，虽然中间隔层中流通的气流能带走部分热量，但该气流仍为温度较高的热气流，难以使中间隔层内温度得到较大的降低，由此内层玻璃两侧的温差较大，根据热传递速率计算公式：q＝-λA(dt/dx)，入为导热系数，A为传热面积，t为温度，x为在导热面上的坐标，q是沿x方向传递的热流密度，dt/dx是物体沿x方向的温度变化率，-表示热量传递方向与温度变化率方向相反，可以看出，热传递的速率与温度差成正比，此时室内外的热交换量较大，空调能耗问题依然显著，被动性地依靠自然热效应换热难以取得较好的节能效果。公布号为CN104453039A的专利技术专利公开了一种三层玻璃结构的复合式温控幕墙，具有三层玻璃幕墙，通过半导体热电温控模块对内侧夹层风道中的空气进行预冷或预热，使幕墙整体主动式换热实现隔热或保温功能，外侧夹层风道保留自然通风技术被动式换热，使室内、内侧夹层、外侧夹层以及室外顺次形成多个温度梯度，降低了热交换速率，起到更好的节能效果，但是仍存在缺陷，一方面，它只有三种工作模式，并单纯依据环境温度＜5度(冬季)、＞28度(夏季)，以及＞5度但＜28度(过渡季节，即春、秋季)三个区间范围去确定采用哪种工作模式，工作模式单一，且无论采用哪种工作模式，外侧夹层和内侧夹层均由中间隔断玻璃隔断，室外、外侧夹层两者与内侧夹层、室内两者，只能通过热传递的方式热交换，幕墙整体无法“呼吸”，综合前述两点，内侧夹层以及室内的温度调节只能依靠半导体热电温控模块和空调主动制冷或制热，负荷较大，对空调节能是一种损失，节能性有待提升，另一方面，单一的工作模式使幕墙对室外环境变化缺少应变能力，如空气污染严重时，开启上下端风门将使外侧夹层内灌入大量污染空气，可能灌入室内对人的健康造成危害。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统，具有更智能的工作模式，提高节能效果及对环境变化应变能力。本专利技术的上述第一目的是通过以下技术方案得以实现的：一种一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统，包括一体化的单元式模块，单元式模块在幕墙安装结构上一体式安装，单元式模块包括内层玻璃和外层玻璃，内层玻璃和外层玻璃之间为中空隔层，外层玻璃的上部设有排风口，下部设有进风口，内层玻璃设有通风口，所述排风口、进风口、通风口均设有用于启闭的启闭机构；所述一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统还包括单片机，所述单片机耦接有室内温度传感器，设置在室内，用于检测室内温度并向单片机反馈室内温度信号Ti；隔层温度传感器，设置在中空隔层，用于检测中空隔层温度并向单片机反馈隔层温度信号Tm；室外温度传感器，设置在室外，用于检测室外温度并向单片机反馈室外温度信号To；PM2.5传感器，设置在室外，用于检测室外空气质量并向单片机反馈空气质量信号Va；温控装置，设置在中空隔层内的幕墙安装结构上，受控于单片机以制冷或制热；驱动装置，设置在启闭机构上，受控于单片机以驱动启闭机构启闭；通讯装置，用于与空调系统的控制面板通讯；所述单片机内部具有：状态读取单元，用于通过通讯装置获知室内空调系统的工作状态为制冷或制热；空气质量比较单元，用于将空气质量信号Va与预设的安全空气质量信号Vs比较得到空气质量比较结果；制冷控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于制冷状态时启动，向温控装置发送制冷信号，并将室内温度信号Ti与隔层温度信号Tm比较，将隔层温度信号Tm与室外温度信号To比较，得到温度比较结果，并结合空气质量比较结果和温度比较结果确定进风口、排风口和通风口的启闭方案生成并向驱动装置发送相应的控制信号；制热控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于制热状态时启动，向温控装置发送制热信号，并将室内温度信号Ti与隔层温度信号Tm比较，将隔层温度信号Tm与室外温度信号To比较，得到温度比较结果，并结合空气质量比较结果和温度比较结果确定进风口、排风口和通风口的启闭方案生成并向驱动装置发送相应的控制信号；所述驱动装置响应于制冷控制单元或制热控制单元发出的控制信号驱动启闭机构启闭以执行对应的启闭方案；所述温控装置响应于制冷信号制冷，响应于制热信号制热。采用上述技术方案，通过温度传感器检测室内、隔层、室外的温度，并结合PM2.5传感器检测到的空气质量作为判断采取何种工作模式的依据，而要达到更好的节能效果，关键在于在达到需要的室内环境温度的过程(制冷或制热)中对非电能驱动的自然热交换的应用，降低空调系统负荷以及在达到所需室内环境温度时，维持稳定的温度环境，使空调系统不要频繁启停，由此，因为天气、建筑内环境多变，使得室内、中间隔层、室外具有多种组合情况，而针对每种组合情况，均有相应的节能方案应对，处于制冷模式时，当Ti＞Tm＞To，该情形通常在室内通风效果不好，且在中间隔层受到长时间太阳热辐射时发生，此时室外环境温度相对室内、中间隔层较低，同时开启通风口以及进风口、排风口，中间隔层内形成烟囱效应，热气流上升，相对较冷的气流补充入中间隔层内，温控装置启动制冷，能进一步促进烟囱效应，加快降低中间隔层温度，同时冷气流也通过通风口进入室内，与室内热空气直接形成冷热流交汇，能迅速降低室内温度，使得室内的空调系统在制冷过程中的负荷降低，做功减少，起到节能的效果，而后，室内和中间隔层温度在空调系统、温控装置以及烟囱效应作用下降低，Ti、Tm、To的关系将变换到新的状态，此时相应的启闭方案也会改变；当Ti＞Tm＝To时，中间隔层温度与室内相等，此时烟囱效应难以使中间隔层降温，但是室内温度较高，开启通风口、进风口、排风口能使室外的冷气流流入室内，与室内热空气直接形成冷热流交汇，能迅速降低室内温度；当Ti＞Tm＜To时，此时在太阳辐射较弱或没有的情况下，而室内和室外环境变化较快，如室内设备、人流量剧增，活动增大温度升高，在阴天，室外城市热流、人流车流造成的局部性高温，此时关闭进风口、排风口，防止室外热气流流入中间隔层，开启通风口，使中间隔层的冷气流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统，包括一体化的单元式模块，单元式模块在幕墙安装结构上一体式安装，单元式模块包括内层玻璃和外层玻璃，内层玻璃和外层玻璃之间为中空隔层，外层玻璃的上部设有排风口，下部设有进风口，其特征是：内层玻璃设有通风口，所述排风口、进风口、通风口均设有用于启闭的启闭机构；所述一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统还包括单片机，所述单片机耦接有室内温度传感器，设置在室内，用于检测室内温度并向单片机反馈室内温度信号Ti；隔层温度传感器，设置在中空隔层，用于检测中空隔层温度并向单片机反馈隔层温度信号Tm；室外温度传感器，设置在室外，用于检测室外温度并向单片机反馈室外温度信号To；PM2.5传感器，设置在室外，用于检测室外空气质量并向单片机反馈空气质量信号Va；温控装置，设置在中空隔层内的幕墙安装结构上，受控于单片机以制冷或制热；驱动装置，设置在启闭机构上，受控于单片机以驱动启闭机构启闭；通讯装置，用于与空调系统的控制面板通讯；所述单片机内部具有：状态读取单元，用于通过通讯装置获知室内空调系统的工作状态为制冷或制热；空气质量比较单元，用于将空气质量信号Va与预设的安全空气质量信号Vs比较得到空气质量比较结果；制冷控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于制冷状态时启动，向温控装置发送制冷信号，并将室内温度信号Ti与隔层温度信号Tm比较，将隔层温度信号Tm与室外温度信号To比较，得到温度比较结果，并结合空气质量比较结果和温度比较结果确定进风口、排风口和通风口的启闭方案生成并向驱动装置发送相应的控制信号；制热控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于制热状态时启动，向温控装置发送制热信号，并将室内温度信号Ti与隔层温度信号Tm比较，将隔层温度信号Tm与室外温度信号To比较，得到温度比较结果，并结合空气质量比较结果和温度比较结果确定进风口、排风口和通风口的启闭方案生成并向驱动装置发送相应的控制信号；所述驱动装置响应于制冷控制单元或制热控制单元发出的控制信号驱动启闭机构启闭以执行对应的启闭方案；所述温控装置响应于制冷信号制冷，响应于制热信号制热。...

【技术特征摘要】
1.一种一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统，包括一体化的单元式模块，单元式模块在幕墙安装结构上一体式安装，单元式模块包括内层玻璃和外层玻璃，内层玻璃和外层玻璃之间为中空隔层，外层玻璃的上部设有排风口，下部设有进风口，其特征是：内层玻璃设有通风口，所述排风口、进风口、通风口均设有用于启闭的启闭机构；所述一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统还包括单片机，所述单片机耦接有室内温度传感器，设置在室内，用于检测室内温度并向单片机反馈室内温度信号Ti；隔层温度传感器，设置在中空隔层，用于检测中空隔层温度并向单片机反馈隔层温度信号Tm；室外温度传感器，设置在室外，用于检测室外温度并向单片机反馈室外温度信号To；PM2.5传感器，设置在室外，用于检测室外空气质量并向单片机反馈空气质量信号Va；温控装置，设置在中空隔层内的幕墙安装结构上，受控于单片机以制冷或制热；驱动装置，设置在启闭机构上，受控于单片机以驱动启闭机构启闭；通讯装置，用于与空调系统的控制面板通讯；所述单片机内部具有：状态读取单元，用于通过通讯装置获知室内空调系统的工作状态为制冷或制热；空气质量比较单元，用于将空气质量信号Va与预设的安全空气质量信号Vs比较得到空气质量比较结果；制冷控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于制冷状态时启动，向温控装置发送制冷信号，并将室内温度信号Ti与隔层温度信号Tm比较，将隔层温度信号Tm与室外温度信号To比较，得到温度比较结果，并结合空气质量比较结果和温度比较结果确定进风口、排风口和通风口的启闭方案生成并向驱动装置发送相应的控制信号；制热控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于制热状态时启动，向温控装置发送制热信号，并将室内温度信号Ti与隔层温度信号Tm比较，将隔层温度信号Tm与室外温度信号To比较，得到温度比较结果，并结合空气质量比较结果和温度比较结果确定进风口、排风口和通风口的启闭方案生成并向驱动装置发送相应的控制信号；所述驱动装置响应于制冷控制单元或制热控制单元发出的控制信号驱动启闭机构启闭以执行对应的启闭方案；所述温控装置响应于制冷信号制冷，响应于制热信号制热。2.根据权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统，其特征是：所述一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统还包括上位机，所述单片机通过总线连接上位机。3.根据权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统，其特征是：所述启闭机构为百叶窗。4.根据权利要求3所述的一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统，其特征是：驱动装置包括驱动模块和电机，所述电机的驱动轴与百叶窗的转轴连接，所述驱动模块耦接并受控于单片机以驱动电机正反转。5.根据权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统，其特征是：通讯装置为无线通讯模块。6.根据权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统，其特征是：所述室内温度传感器、隔层温度传感器、室外温度传感器的型号均为DS18B20。7.根据权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统，其特征是：所述状态读取单元还能够读取空调系统的工作状态为待机；所述单片机还包括待机控制单元，用于在状态读取单元读取到空调系统处于待机状态时启动，向温控装置发送待机信号；并在当空气质量比较结果为Va＜Vs时，输出同时开启通风口、进风口、排风口的控制信号；当空气质量比较结果为Va≥Vs时，输出同时关闭通风口、进风口、排风口的控制信号。8.一种控温方法，基于权利要求1所述的一体化空气质量感应智能恒温生态幕墙系统实现，其特征是：包括步骤一：通过设置在室内的室内温度传感器检测室内温度并向单片机反馈室内温度信号Ti；通过设置在中空隔层的隔层温度传感器检测中空隔层温...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯华国，
申请(专利权)人：金粤幕墙装饰工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11