室内自动换气系统的设计.docx
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室内自动换气系统的设计
目
录
1引言...................................................................................................................................................................1
1.1发展背景........................................................................................................................................................1
1.2国内现状.........................................................................................................................................................2
1.3面临的问题.....................................................................................................................................................2
2.设计的工作思路................................................................................................................................................3
3.设计系统的过程................................................................................................................................................3
3.1控制系统的改进.............................................................................................................................................3
3.1.1设计的控制电路.........................................................................................................................................3
3.1.2控制电路工作原理.....................................................................................................................................4
3.2热交换系统的改进.........................................................................................................................................5
3.2.1设计的热交换器图......................................................................................................................................5
3.3.2设计优点......................................................................................................................................................5
3.3动力系统的选择............................................................................................................................................5
3.4过滤系统的选择............................................................................................................................................6
3.4.1概述.............................................................................................................................................................6
3.4.2我国滤料及过滤器的发展应用.................................................................................................................6
3.4.3目前滤料的发展趋势..................................................................................................................................7
3.4.4国外滤料及过滤器发展状况......................................................................................................................8
3.4.5空气过滤理论的研究与发展......................................................................................................................8
3.4.6结语..............................................................................................................................................................9
3.4.7超细玻璃纤维虑纸样图............................................................................................................................10
4自动换气系统的安装.....................................................................................................................................10
4.1安装与调试的基本要求..............................................................................................................................10
4.2检查电器元件和安装的准备工作..............................................................................................................10
5总结..................................................................................................................................................................12
5.1根据自动换气系统设计得到以下工作框图...............................................................................................12
5.2根据自动换气系统设计得到以下工作理论图...........................................................................................12
5.4根据自动换气系统设计得到以下工作设想图...........................................................................................13
6.参考文献..........................................................................................................................................................14
长江师范学院本科毕业设计·室内自动换气系统的设计
1引言
1.1发展背景
其实早在20世纪初人们就开始了对室内空气品质的研究。
当时，人们已经开始采用通风的方法来
改善室内空气环境。
70年代的全球能源危机，使得制冷空调系统减少入室新风量以达到节能的目的，
从而引发了“病态建筑综合症”。
同时，由于室内空气品质下降而造成工作效率下降和员工缺勤增加，
造成产品损耗、员工病假和直接医疗费用等大量的经济损失。
人们开始认识到高品质的空气是室内人员健康的保障。
对室内空气品质的关心和警觉日益加强。
改善室内空气品质的最明显的方式是避免不必要的室内空气污染源。
但是利用室外新风稀释与排
除室内有害气体或气味，仍是保证室内空气品质的基本措施。
近年来颇具实用价值空调通风方式就是
“置换通风”，它在空气污浊、密闭缺氧的环境中应用能够直接有效的改善并保证其应该具备的空气
品质。
“置换通风”系统的核心是新风换气技术装备——新风换气机。
它是一种将室外新鲜气体经过
过滤、净化、热交换处理后送进室内，同时又将室内受污染的有害气体经过过滤、净化，交换处理后
排出室外，而室内温度基本不受新风影响的一种高效节能、环保型高科技产品。
新风换气机为人们创
造了一种卫生、健康、舒适的室内空气环境，同时，改善的室内空气品质对办公室工作人员的生产效率有一定重要的和正面的影响，因此这是改善室内空气品质的强烈的经济动机。
1.2国内现状
根据目前初步统计，目前国内生产、销售换气机的单位至少约70余家，但具备一定实力的生产厂
家只有约二十余家，有的具备实力潜力，但刚刚起步。
因换气机市场仍处于发展阶段，刚刚被人们所
认识，故目前供需状况为供大于求，但供求矛盾不够稳定。
因目前供大于求，故市场竞争越来越激烈，
甚至恶性竞争。
由于换气机市场现仍处于市场发育期，不少相关用户由于资金等问题仍采用单向排风、
有组织或无组织送风的方式，或干脆采用自然通风，这在某些条件下是合适的，但如果被处理的房间
远离户外大气或无法有效进行室内外空气交换，就应采用换气机，因其不仅可解决以上远距离通风问题，而且可有效组织气流、回收热能，达到节能换气的目的。
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1.3面临的问题
热交换系统：
换气时易将室内的热量带走。
动力系统：
动力系统存在消耗功率大，噪声大问题，寿命不长等。
过滤系统:
室外空气中的尘埃等杂质易进入室内，热交换部件被污物附着而影响设备性能。
自动控制系统（重点）：
控制电路易老化且过时，切形式单一。
2.设计的工作思路
本设计采用AF30L（或AF38L）气敏传感器作为探测头，用于检测室内空气污染是否超过健康指
标。
它是一种低功耗、高灵敏度的气敏半导体元件，适用于检测烟雾、臭味等污染气体。
当传感器接
触到超过健康指标的污染空气时，发生氧化还原化学反应，使其自身的导电率改变，电阻阻值迅速下
降，通过比较器将信号传递给继电器控制电路和发声集成片，使继电器接通，排风扇起动通风换气；同时发声集成片发出报警信号，提醒学生室内空气不良，需要开窗通风换气。
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3.设计系统的过程
3.1控制系统的改进
3.1.1设计的控制电路
计算公式:
时间=—R*C*ln（（E-V）/E）≈R*C
其中:
“—”是负号；
电阻R和电容C是串联，R的单位为欧姆，C的单位为F；E为串联电阻
和电容之间的电压，V为电容间要达到的电压。
ln是自然对数，单位是毫秒。
R=1kC=100F
延时时间≈R*C=1k*100f=100（s）；
计算后时间大约为100（s）
AF30L传感器工作电阻为（几百欧~
几千欧）
调节器RP2随着调节电阻的增大，对室内的反映越灵敏，看使用者的情况而定RP1备用调节器
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3.1.2控制电路工作原理
设计电路如图二所示。
气敏电阻工作时要先进行予热，从而加速被测气体的化学吸附和电离的过
程并烧去气敏电阻表面的污物（起或交流加清洁作用）。
本设计采用直流热丝，其电压值为
5V
土
0.2V，消耗功率为300mW，工作温度为－10℃～＋55℃。
图中7805为直流稳压器，为AF30L提供
+5V稳定电压，它的发热会影响AF30L的特性，因此，AF30L要远离7805的安装。
A2、R5与C2
等元件组成延时电路，防止开机瞬间由于传感器阻值不稳定而发生的误动作，因为开机瞬间，电容C2
的电压为0，A2
输出低电平，Vl
截止，即使传感器误动作使V2
导通，继电器K和发声集成片
KD9561因无电流通过也不会动作；当经过一定延时（由R5与C2的数值确定），C2充足电，V2输
出高电平，Vl处于导通状态。
A1为比较器，RP1调节设定电压值。
当被检测气体洁净时，AF30L
的A—B极间电阻大，A1的同相输入端电压低于反相输入端（设定值，即为影响健康标准的空气的临
界电压值）电压，A1输出低电平，V1截止，继电器K和发声集成片KD9561因无电流通过不动作，排气扇因
开关J1断开不运转。
当被测气体浓度超过设定值时，A—B极间电阻迅速减小，A1的同相输入端电
位高于反相输入端，A1输出高电平，V1
导通，继电器K因有电流通过而吸合开关J1，接通排气扇
转动，达到自动换气的目的。
同时，发声集成片KD9561因为有电流通过而发出报警声响。
当室内空
气经过换气达到健康指标时，因为污染空气浓度下降，至使A—B极间电阻恢复高阻态，A1
输出低
电平，V1截止，发声集成片KD9561报警解除。
继电器K的开关J1断开，排气扇停转。
J1是换气扇电路手动开关，可手动操作调节室内空气。
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3.2热交换系统的改进
3.2.1设计的热交换器图
当空气进入房间时先进入该设备，使排风和新风进行全热交换，借助排风的能量预处理新风，在
夏季可以使新风分别获得降温减湿和增温加湿的处理，从而进行能量回收，即保证了室内空气的清新流通，又使能量得到了有效回收。
3.2.2设计优点
节能：
直流式和相对流式，静止平板热交换器冷热气体相互交错，气体对流热交换回收率达到70%以上，大大减少冷热源供应节约能源减少设备投资。
节约能源空间：
是室外新风与室内污浊空气充分交换后新鲜空气进入室内。
以节约无期运行成本。
满足节能要求。
3.3动力系统的选择
对离心风机设计的要求大都是：
满足所需流量和压力的工况点应在最高效率点附近；最高效率值
要尽量大一些，效率曲线平坦；压力曲线的稳定工作区间要宽；风机结构简单，工艺性好；材料及附
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件选择方便；有足够的强度、刚度，工作安全可靠；运转稳定，噪声低；调节性能好，工作适应性强；
风机尺寸尽可能小，重量轻；操作和维护方便，拆装运输简单易行。
随着风机的用途不同，要求也不
一样，如室内所用的风机一般用来作通风换气用，一般最重要的要求就是低噪声，具有这一特点；
多翼式离心风机
3.4过滤系统的选择
3.4.1概述
空气过滤即气滤，是指将空气中的污染粒子接近完全地去除。
它比空气净化又进一步，空气净化
适用于许多工业过程中对污染空气的处理要求不太严格的场合。
空气过滤技术是近百年来随着科学
技术和现代化工业的发展而逐步形成的一门综合技术，它是指应用空气净化设备控制粉尘微粒的污染
或通过空气循环过滤将空气的悬浮颗粒物捕集，以保护环境及人类的身体健康，它在空调、通风除尘及其它领域得到了广泛应用。
近年来，空气过滤技术在滤料的研制及开发、过滤机理的研究及过滤设备的开发与应用方面取得
了较大的发展。
本文主要介绍了近几年来国内外空气过滤技术的发展状况及取得的成果，提出了空气过滤技术的研究及发展有待解决的问题。
3.4.2我国滤料及过滤器的发展应用
滤料是可将分散于弥散的流体中的固体颗料分离出来的多孔材料，弥散的流体可以是气体或液体。
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滤料的种类有纤维滤料、微孔滤膜及覆膜滤料。
滤料决定着过滤过程的效果和效益，它的发展决定着
空气过滤技术的发展。
它广泛地应用于室内、外空气质量品质的控制。
此外，在空调的新风过滤、循
环空气的处理及利用方面以及环境保护、机械、电力、煤炭、陶瓷、化工、医药、轻工、化肥、农药、粮食加工、港口运输、交通筑路等各行各业都需广泛使用过滤技术和合纤滤料。
我国滤料生产发展迅速。
20世纪50年代初，我国还没有滤料生产厂，市场上也没有专用的滤料产
品；60年代逐步将化纤纺织品作为过滤介质，应用到工业各个领域中，满足不同行业的需要，作各种
不同用途的过滤材料制成的化纤过滤布具有耐酸、耐碱、高强力、纤维光洁等特性；70年代未，国产
滤料208涤纶绒布的诞生为过滤技术推广应用提供了第一1批滤料；80年代又仿照日本产品开发了
729聚酯机织滤料，并专为过滤除尘的需要研制出针刺毡滤料，提高了袋式除尘器的滤尘效率；90年
代中期，我国科技人员开发成功覆膜滤料，即采用特殊工艺，将聚四氟乙烯微孔薄膜复合在机织布、
非织造布滤料或玻璃纤维滤料上，该滤料过滤时形成一次粉尘层，实现了表面过滤，为高效低阻和节能提供了优质过滤材料。
3.4.3目前滤料的发展趋势
（1）由二维结构的机织过滤布向三维结构的非织造过滤布发展，由短纤纤化机织过滤布向长丝过
滤布发展，由复丝加捻过滤布向单丝过滤布发展；
（2）由常规化纤过滤布向高性能、多功能、高质量的过滤布发展，由合纤滤料向覆膜滤料发展。
目前，我国多数合纤滤料生产企业后整理和复合设备还不够完善，产品的品种和性能开发受到一定
限制，一些特殊用途的滤料不得不依靠进口。
今后应对现有滤料进行后整理，并应用复合工艺技术，研制开发新型滤料，提高国产滤料的性能，形成针对性和适用性强的产品。
空气过滤技术是通过将滤料制成不同形式的过滤器实现空气过滤。
为增加过滤器有效面积、优化过
滤性能，空气过滤器的结构形式已由原单一的单板形发展到褶状板形或筒形、长圆柱形、堆叠圆盘形及矩阵形。
国产高效过滤器最早诞生于1964年。
20世纪80年代初，国外过滤器开始进入我国，它
促进了国产过滤器的发展。
近年来，国内已开始研究国产驻极体静电空气过滤器。
所谓驻极体是指
能长期储存电荷的电解质材料，即采用一些方法使纤维长期具有电荷，利用静电捕集机理提高过滤器
捕集效率。
目前，国产过滤器的生产存在生产标准和检测标准不统一、效率测试方法不严格、产品规
格花样繁多及尺寸不统一等问题；同时，在微电子及精密机械行业，高效过滤器的净化效果已无法满
足要求，国产亚高效、超高效过滤器有待开发。
这些问题需采用规范管理及增加研究投入的办法来进一步地加以完善解决。
目前空气过滤器常应用于住宅、办公、商业及工业建筑的洁净室、HVAC系统、激光外科手术室、空调器等场合。
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3.4.4国外滤料及过滤器发展状况
国外过滤材料开发的新动向为：
向非织造布过滤材料、复合膜技术的过滤材料发展，向采用高技
术、高性能的玻璃纤维、聚四氟乙烯、芳香族聚酰胺纤维、碳纤维、金属纤维等材料开发多功能的过
滤材料发展
[4]
。
国外对过滤材料的研究生产应用，已形成一个较完整的系统。
每个滤布材料性能，如通气性能、强
度、截留粒子能力等，都有一套完整的测试和试验手段。
采用新材料开发的滤布不断增加。
为了减少
清灰阻力，国外已从织布类滤料开始向纤维栅类滤料过渡。
纤维栅类滤料是将长纤维上下纵向布置形
成一根根的栅栏，当一层栅栏过滤效果不理想时，再加另一层栅栏，直至达到理想的过滤效果。
为了
减少粉尘泄漏、提高过滤性能、降低成本、延长使用寿命，将细直径的玻璃纤维与耐高温的合成纤维优势互补，制成复合针刺毡滤料。
近年来，随着高科技的介入、纺织新材料的发展，国外过滤技术已向医疗、新材料提取等高新技术领域发展。
在空气过滤器发展方面，近年来，驻极体静电空气过滤器为国外应用较多的高性能空气过滤器。
一些发达国家如美、日等国，前几年已开发生产出采用64MD级别以上半导体元件、空气过滤效率达99.999999%（0.12～0.17μm）以上的超高效空气过滤器。
国内企业在这方面与国外有很大差距。
3.4.5空气过滤理论的研究与发展
空气过滤技术的发展离不开空气过滤理论的研究与发展。
过滤理论特别是空气过滤理论
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