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IDT传感器在中央空调系统中的应用

中央空调系统又称集中式空调系统,简单地说就是HVAC(Heating,Ventilation and Air Conditioning),即供热通风与空气调节,是指在建筑物或建筑群中,集中或半集中方式对空气进行净化,冷却或加热、加湿或除湿等处理、输送和分配的空调系统。

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团队介绍

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团队成员

谢天佑 队长

项目简介
中央空调系统又称集中式空调系统,简单地说就是HVAC(Heating,Ventilation and Air Conditioning),即供热通风与空气调节,是指在建筑物或建筑群中,集中或半集中方式对空气进行净化,冷却或加热、加湿或除湿等处理、输送和分配的空调系统。
硬件说明

它主要由空气处理设备、空气输送设备、空气分配设备、冷(热)源设备及控制部分等组成。HVAC是一门应用科学和技术,传热学、流体力学是其基本理论基础,它的研究和发展方向是为人类提供更加舒适的工作和生活环境。它在世界建筑设计和工程以及制造业有广泛的影响,各国都有HVAC协会,中国建筑学会暖通分会即中国的官方代表机构。

根据制冷量和使用范围的不同,中央空调又被分为工商业用中央空调和户用中央空调两大类,工商业用中央空调一般制冷量在50kW以上。户用和类似用途中央空调是介于传统的大型中央空调和房间空调器之间一种中央空调产品,制冷量不大于50kW。

中央空调此前主要应用在工业专业场所、商业场所以及市政场所如各种工业制冷场所、写字楼、办公楼、电影院、商场、轨道交通、机场、医院等各类大型建筑及商用公共场所;近年来随着制冷技术尤其是国内经济的快速增长,以及人民生活水平提升带来的对生活居住环境舒适度要求的提高,传统中央空调工作模式的产品得以逐渐进入家庭领域, 在经济增速下行的压力下我国中央空调市场保持着稳步的增长, 2017年中央空调市场容量达近千亿元,同比2016年增长超过30%。市场占有率进一步提升。


中央空调行业应用领域广泛,与国家经济形式、城镇化所处阶段和基本建设规模息息相关。随着国内航空装备、轨道交通、智能制造、生物医药等高端制造业的发展和工业转型升级的加快,以及我国城镇化水平的进一步提升,中央空调行业未来市场空间广阔。

但我们无论是从HVAC资料来看,还是实际的HVAC的产品来看,都没有空气清洁度的测量环节,仅仅靠过滤网(器)来被动地过滤新风,外部空气环境是空气污染指数大于300,空气质量级别为V级还是空气污染指数小于50,空气质量级别为I级,根本上不考虑这个问题。而恰恰今天的人们非常关心空气污染指数这个概念,实际上使用IDT传感器来增加测量空气污染指数功能并不是困难的事情,把这个空气污染指数测量单元电路加入到中央空调系统中将会受到用户及使用人员的极大欢迎。


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|新风空气质量(空气污染指数)测量数据|——————|监控中心|
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|新风阀开关|--------------|       |      |
              ------------              |  PLC  |———|
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|各空调单元用户|-------------|       |     |
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                                              。。。。。。 |

空气质量(空气污染指数)测量部分:
 

空气质量(空气污染指数)测量是指使用气泵通过预先布置好的采样孔和采样管抽取保护区域内的空气,进而送到检测腔中进行分析的一种主动型空气质量测量系统。空气质量测量的灵敏度高,可靠性和稳定性好,不会因安装高度等原因而出现较大的误差,同时也能更好的对抗环境气流等因素的影响。在空气质量测量中流畅的气流是探测准确的前提保证,IDT的空气流量传感器被用于其中检测气流大小和有无,以确保测量的准确性。


整个空气质量(空气污染指数)测量部分,由MCU测控系统、过滤与取样系统组成,过滤与取样系统包括外罩、吸气泵、空气质量检测传感器和空气过滤器,为满足空气质量的采样测量条件,外罩的入口设置有IDT的空气流量传感器,通过测量IDT空气流量传感器的空气流量数据,来控制气泵的转速,以达到所要求的风量,MCU、气体流量传感器、气泵组成一个闭环的测控系统,MCU通过IIC与IDT的FS2012流量传感器通信,测量入口的空气流量,根据测量的数据来控制气泵的工作,使空气流量为300mL/min,空气送到检测室,气体质量传感器所感知的信号经放大、A/D转换后,由MCU进行采集、计算、数据处理,产生气体质量浓度结果数据,通过RS485串行接口送至监控中心。

监控中心根据传来的空气质量(空气污染指数)测量数据计算判断后通过RS485接口发送给远端PLC指令是否关闭新风阀和告知各用户单元用户室外空气结果,以及室内是内循环还是外循环,提请各空调单元用户注意防护,从而在主动维护人体健康方面起到重要的作用。同时在经常性空气污染的北方,对于差不多每半个月需要清理清洗过滤网过滤器、每三个月要换一次过滤网过滤器的中央空调系统来说人工和材料都是一笔昂贵的费用支出,而对于空气污染时候关闭新风阀是对过滤网过滤器的很好的保护,可以节省很大一笔费用。


系统原理图如下:

图片1.png

软件说明

暂无

演示效果

实验室测试

空气检测入口

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图一:新风入口(室外)

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图二.新风入口(室内)


对于空气的检测,干扰尤其突出,如处理不好,对测试结果会产生极大的影响。我们采用了两项关键技术解决了此问题:一是采用面对环境空气质量专用传感器(PM2.5传感器);二是使用IDT流量传感器,确保流量测量稳定准确,进而使空气流量保持在300mL/min左右,由此使整个系统空气质量监测结果准确、可靠。

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图三.新风机组

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图四.新风机组

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图五.中央控制室


此处新风空气质量测量(空气污染指数)盒实际上是作为一个空气污染指数测量模块应用到自己的中央空调系统项目中,项目使用方听到我们这个增加的方案后非常感兴趣,表示增加这个测控项非常有必要,不仅可以维护人的健康,还可以节省过滤器过滤网的昂贵资金,十个空调机组清洗和更换过滤器过滤网等原来一年要花四十多万元,增加这个测控项后一年最多十万元就够了,因此这是很有经济效益的。

如今,人们对于自身所处环境的空气质量异常关心,对于环境保护的重视日益提高,环境保护监测先行,因此空气污染指数测量将有巨大的发展空间,气体流量测量控制是其必要环节,而IDT气体流量传感器集成度高,设计小巧,使用方便,是我们的最佳选择。



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