主動式去除氡氣的節能空調系統技術方案

本發明專利技術屬于空調設備，特別涉及一種主動式去除氡氣的節能空調系統。傳統的空調系統由室外機、室內機、連接管路組成，本發明專利技術在原有設備上增加了空氣檢測與流通設備，主要通過兩個三通閥與空調室內機的空氣回路連接實現主動除氡。位于室內機進氣風機后的三通閥將部分室內空氣引出，通過增設的室內熱交換器、排氣風機排入大氣；室外新鮮空氣通過新風進氣風機吸入，經過增設的室內熱交換器、三通閥與未被排出室外的室內空氣匯合，進入原室內熱交換器，被降溫或升溫后進入室內空氣循環，達到制冷\熱效果。本發明專利技術能夠及時引入室外新鮮空氣來減少室內空氣中氡等有害氣體的含量，又能夠盡可能的減少能量損失，提高綜合使用效益。

【技術實現步驟摘要】
主動式去除氡氣的節能空調系統
本專利技術屬于空調設備，特別涉及一種主動式去除氡氣的節能空調系統。
技術介紹
隨著人民生活水平的不斷提高，室內環境質量已成為公民普遍關注的問題。在眾多環境污染因素中，氡已被列為19種致癌物質之一，對人體危害很大，是導致肺癌發病的第二大原因，且已經證實與白血病、皮膚癌及某些兒童腫瘤的發病有著密切關系。氡氣也被稱為破壞室內環境的五大殺手之首，號稱一號“隱形殺手”。現代人大部分的時間是在室內度過，所以室內氡的含量水平對人體健康有著重要的影響。氡是一種無色、無味的惰性氣體，具放射性，在大氣中廣泛存在，并且在封閉的房間中，氡氣的濃度可以比室外高達數倍到數十倍。美國環保部的權威報告證實美國每年因氡致癌死亡中位數是21000人，最高可能達50000人。據不完全統計，我國每年因氡氣污染而導致肺癌的病例至少有50000例以上。氡氣對人體如此巨大的危害引起了世界各國的重視，多國政府都對建筑中的氡氣濃度進行了嚴格的規定。美國聯邦政府下轄的九個部門聯合制定了聯邦行動計劃，將在2011到2015年間，為一千萬個家庭解決室內氡氣污染問題。隨著中國改革開放步伐的加快，房地產業與室內裝潢業飛速發展，順應我國節能減排政策的推行以及發展循環經濟的要求，城鎮房屋建設越來越多的采用高密閉性建筑結構和摻雜工業廢渣的基建材料。然而，高密閉性的建筑結構會導致室內通風和換氣的不暢,氡大量累積。而工業廢渣含有較高的天然放射性核素,用其生產的建筑材料也是潛在的高氡污染源。加之近年來為解決用地緊張等問題而對地下空間的開發利用，使得我國室內氡濃度顯著增高,并且有繼續增高的趨勢。現有建筑空調系統均采用內循環，即室內空氣與大氣相隔絕，室內空氣通過風機進入室內機換熱器升溫或降溫后再重新返回室內，其基本組成有室外機(包含壓縮機、散熱器)、室內機(包含進氣風機、室內換熱器)、連接管路，如圖1所示。雖然這種方式相比于外循環(即室內機出風口的空氣由外部空氣進熱交換器達到預定溫度后提供)在室內外溫差較大時能效更高，但無疑進一步加劇了室內氡的積累，會產生較大的潛在健康威脅。
技術實現思路
本專利技術提供了一種主動式去除氡氣的節能空調系統，能夠及時引入室外新鮮空氣來減少室內空氣中氡等有害氣體的含量，又能夠盡可能的減少能量損失，提高綜合使用效益。本專利技術采用的技術方案為：該空調系統包括室外機、第一室內熱交換器和室內進氣風機；在室內進氣風機和第一室內熱交換器的空氣入口之間的管路上依次設置氡氣濃度監測器、1號三通閥、除氡裝置以及2號三通閥；設置第二室內空氣交換器；1號三通閥的一個出口通過1號閥門和管路與第二室內空氣交換器的一個入口連接，其相應出口通過管路與排氣風機連接；新風進氣風機通過2號閥門和管路與第二室內空氣交換器的另一個入口連接，其相應出口通過管路與2號三通閥的一個入口連接。所述除氡裝置內設置若干片可拆卸的交錯布置的活性炭片。所述排氣風機的排氣量與新風進氣風機的進氣量相等，1號閥門與2號閥門的開度相等。本專利技術的有益效果為：(1)在現有設備上增加了空氣檢測與流通設備，不涉及原空調工質回路的更改，最大程度地降低了設備的研發與生產成本；(2)現有國標對于I類民用建筑(住宅、醫院、老年建筑、幼兒園、學校教師等)氡濃度限量為≤200貝克。本專利技術可以把氡濃度長期控制在安全范圍之內，特別是氡濃度較小時換氣量極小，達到節能的目的。(3)活性炭片呈交錯布置，盡可能增大了氣流與活性炭的接觸面積，同時減小了過濾阻力，提高了能效。活性炭采用可拆卸式設計，用戶可在活性炭吸附能力達到極限值之后自行更換活性炭或取出晾曬后重復使用。(4)在無需進行制冷\制熱的條件下(例如北方冬季供暖季)，本專利技術可以以極低的能耗實現室內主動除氡。此時空調制冷\制熱循環被關閉，只用打開室內進氣風機、排氣風機、新風進氣風機使得新風流路和室內空氣流路正常工作，達到換氣除氡的效果。附圖說明圖1為現有技術中的空調系統示意圖；圖2為本專利技術提出的空調系統的示意圖；圖3為本專利技術的工作流程圖；圖4為除氡裝置的結構示意圖；圖5為在默認狀況下，新風換氣量和室內氡空氣濃度的關系圖；圖中標號：1-室外機；2-第一室內熱交換器；3-室內進氣風機；4-第二室內熱交換器；5-排氣風機；6-新風進氣風機；7-氡氣濃度監測器；8-1號三通閥；9-除氡裝置；10-2號三通閥；11-1號閥門；12-2號閥門；13-活性炭片。具體實施方式本專利技術提供了一種主動式去除氡氣的節能空調系統，下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術做進一步說明。本專利技術的結構如圖2所示，該空調系統包括室外機1、第一室內熱交換器2和室內進氣風機3；在室內進氣風機3和第一室內熱交換器2的空氣入口之間的管路上依次設置氡氣濃度監測器7、1號三通閥8、除氡裝置9以及2號三通閥10；設置第二室內空氣交換器4；1號三通閥8的一個出口通過1號閥門11和管路與第二室內空氣交換器4的一個入口連接，其相應出口通過管路與排氣風機5連接；新風進氣風機通過2號閥門和管路與第二室內空氣交換器4的另一個入口連接，其相應出口通過管路與2號三通閥10的一個入口連接。位于室內機進氣風機3后的1號三通閥8將部分室內空氣引出，先后通過1號閥門11、第二室內熱交換器4、排氣風機5排入大氣。室外新鮮空氣通過新風進氣風機6吸入，先后經過2號閥門12、第二室內熱交換器4，通過2號三通閥10與未被排出室外的室內空氣匯合，進入第一室內熱交換器2，即傳統空調的室內機熱交換器，被降溫或升溫后進入室內空氣循環，達到制冷\熱效果。具體工作流程如圖3所示。除氡裝置用于過濾室內進氣排出室外的剩余部分，達到進一步降低氡濃度的目的。如圖4所示，除氡裝置9內設置若干片可拆卸的交錯布置的活性炭片13，成本低廉。1號閥門11、2號閥門12的開度和排氣風機5、新風進氣風機6的轉速是控制新風換氣量的主要被調節對象。本專利技術中通過室內進氣風機3和1號三通閥8間的氡氣濃度監測器7實時測量室內空氣中氡氣的濃度，進而調節以上設備的工作范圍，實現室內氡氣濃度的有效控制。實際調節策略如下：系統默認設定排氣量＝進氣量，即排氣風機轉速＝進氣風機轉速、1號閥門開度＝2號閥門開度。當用戶有特殊需求時也可以單獨設定排氣量與進氣量不相等。在默認狀況下，新風換氣量(室外風機進氣風量/室內風機進氣風量)和室內氡空氣濃度的關系如圖5所示。現有國標對于I類民用建筑(住宅、醫院、老年建筑、幼兒園、學校教師等)氡濃度限量為≤200貝克。采用這樣的控制策略后，可以把氡濃度長期控制在安全范圍之內，特別是氡濃度較小時換氣量極小，達到節能的目的。在室內風道的布置中，對于普通家用分體式空調，可以沿用原來的基本結構，只在其基礎上添加氡氣濃度檢測器、三通閥、除氡裝置等新結構。對于商用大型中央空調，考慮到其作用的面積范圍更大，室內密閉效應更加明顯，氡氣污染更加嚴重，可以更改風道設計，例如將進風口置于氡氣濃度相對較高的地面附近，以更加有效的除去氡氣。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
主動式去除氡氣的節能空調系統，包括室外機、第一室內熱交換器和室內進氣風機，其特征在于，在室內進氣風機和第一室內熱交換器的空氣入口之間的管路上依次設置氡氣濃度監測器、1號三通閥、除氡裝置以及2號三通閥；設置第二室內空氣交換器；1號三通閥的一個出口通過1號閥門和管路與第二室內空氣交換器的一個入口連接，其相應出口通過管路與排氣風機連接；新風進氣風機通過2號閥門和管路與第二室內空氣交換器的另一個入口連接，其相應出口通過管路與2號三通閥的一個入口連接。

【技術特征摘要】
1.主動式去除氡氣的節能空調系統，包括室外機、第一室內熱交換器和室內進氣風機，其特征在于，在室內進氣風機和第一室內熱交換器的空氣入口之間的管路上依次設置氡氣濃度監測器、1號三通閥、除氡裝置以及2號三通閥；設置第二室內空氣交換器；1號三通閥的一個出口通過1號閥門和管路與第二室內空氣交換器的一個入口連接，其相應出口通過管路與排氣風機連接；新風進氣風機通過2號閥門和管路與第二室內空氣交換器的另一個入口連接，其相應出口通過管路與2號三通閥的一個入口連接；位于室內機進氣風機(3)后的1號三通閥(8)將部分室內空氣引出，先后通過1號閥門(11)、第二室內熱交換器(4)、排氣風機(5)排入大氣；室外新鮮空氣通過新風進氣風機(6)吸入，先后經過2號閥...

【專利技術屬性】
技術研發人員：顧春偉，李博，宋寅，肖延安，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：北京;11