一種多功能建筑室內用吸頂式智能空氣監控裝置

任偉

【摘 要】隨著社會的發展與進步，人們的生活水平提高的同時，環境問題日益嚴重，尤其近年來空氣污染問題的凸顯。一種多功能建筑室內用吸頂式智能空氣監控裝置，可以實現建筑室內空氣質量的智能監控，同時采用吸頂式結構，節省建筑室內空間，并且創新的在裝置上集成照明燈，實現室內照明的多功能應用。

【關鍵詞】多功能;吸頂式;空氣質量

中圖分類號： TU50 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）05-0037-003

0 引言

食物、空氣和水是人類生存的三個基本條件，而其中空氣是最為重要的條件，人們每時每刻都在呼吸，從空氣中獲得能量，維持人體對于氧氣的需求。近幾年，空氣面臨了嚴重的危機，這個危機來源于空氣污染，其中包括PM2.5等人們重點關注的污染物。曾幾何時，路上人們都帶起了口罩，而且是具有過濾功能的口罩，有的具有呼吸閥，有的具有過濾層。人們帶著口罩在霧霾中穿行的同時，也深深意識到了環境的重要性。從思想上和行動上，人們開始重視環境保護和空氣質量的檢測，于是天氣預報里面多了霧霾的預警，多了PM2.5指數等等。

雖然亡羊補牢，為時未晚，但是環境的改善并不是一朝一夕可以實現的，需要一個過程，在這個過程中如何防護自己和家人，減小空氣污染的危害是每個人在考慮的問題。于是，各種空氣質量解決方案有如雨后春筍一般涌現出來，空氣凈化器更是充斥家電市場。空氣凈化器已經成為家庭的必備家電產品，隨著智能建筑行業的飛速發展和智能家居逐步走入家庭，人們對于空氣質量監控的要求越來越高，個性化、智能化、多功能趨勢明顯。

1 產業發展現狀

首先，行業發展迅速。近幾年來，空氣凈化器已成為家電產品市場的熱門，“十二五”期間空氣凈化器行業復合增速約為50%，隨著人們對于健康和環境的關注度提高，十三五期間行業動力充足，發展潛力巨大。據中商產業研究院發布的《2018-2023年中國凈化器市場規模及前景投資機會研究報告》數據統計及預測顯示：“十三五”期間行業復合增速可達35%，預計2019年空氣凈化器市場規模可達285億元。

其次，市場是動力源泉。空氣污染，尤其是霧霾和室內裝修污染是每個人不可避免的問題，國家大力推行環境保護，下大力氣治理霧霾，保護環境，雖然成效很好，但是需要一個逐漸的過程，這是客觀規律，所以大部分人還是需要長期伴隨污染治理過程而生存的，這個空氣污染治理過程中，市場存在對于空氣凈化裝置的剛性需求，而且需求極大。目前，空氣凈化器在中國的應用才剛起步，人們對于家庭居室、企業辦公場所等室內環境控制空氣質量的裝置具有旺盛的需求，可以說空氣凈化行業具有廣闊的市場前景和上升空間。

再次，國家的大力推動。空氣凈化器屬于智能家居產品，近幾年，國家大力發展智慧城市建設，包含智慧園區、智慧大廈等，倡導產業升級改造，鼓勵新技術創新型應用，在政策大力支持，先后出臺了很多標準和文件，包括住房和城鄉建設部2015年3月8日發布《GB 50314-2015智能建筑設計標準》和2017年4月11日發布的《JGJ/T417-2017建筑智能化系統運行維護技術規范》。這些標準規范的出臺規范了建筑智能化系統的運行維護工作，提高建筑智能化系統運行效率和管理質量。

最后，仍然存在一些問題。隨著人工智能、物聯網等等新技術的快速涌現、發展和應用落地，現代智能建筑中智能家居產品，尤其是空氣凈化裝置已經不能滿足人們的智能化高要求，很多產品功能單一，智能化水平低，這就為設計新型的多功能建筑室內用智能空氣監控裝置帶來了空間。

2 存在的問題及原因

傳統的建筑室內空氣監控裝置采用空氣凈化裝置或者檢測通風裝置來實現空氣的檢測和控制，設備獨立購買和放置，占用室內空間較大。采用獨立空氣凈化器一般是人工或者帶遙控功能的室內空氣凈化器，功能單一;采用檢測通風裝置一般是先要進行空氣質量檢測，再利用風機等設備排出室內空氣到室外，同時裝有過濾網的進風口向室內注入經過過濾的空氣，一般采用中央空調實現進風。對于傳統的建筑室內空氣監控裝置，占用空間大，建筑室內空間不能夠合理利用，功能單一，不具備照明功能，智能化水平低，給用戶的使用帶來了困擾。目前，缺失一種多功能建筑室內用吸頂式智能空氣監控裝置，能夠節省建筑室內空間，優化建筑室內空間布局，對于建筑室內空氣質量實施智能化監控，并且還具有建筑室內照明的功能。

3 系統設計方案

本裝置可以用于智能建筑室內，采用吸頂式結構，集成了照明功能，可以節省建筑室內空間，優化建筑室內空間布局，并在空氣質量上實現智能監控，營造智能舒適的室內環境。

一種多功能建筑室內用吸頂式智能空氣監控裝置，包括空氣監控部分和照明部分。空氣監控部分包括空氣質量控制裝置、入風道、左入風離心風機、空氣質量檢測裝置、多層過濾網、出風離心風機、初濾網、右入風離心風機、出風口和出風道，能夠實時監測和控制建筑室內空氣質量;照明部分包括照明控制裝置和照明燈，起到提供建筑室內照明的作用。裝置結構圖，如圖1所示。

空氣監控部分和照明部分都采用吸頂式安裝方式，采用固定螺絲把控制箱固定在建筑室內屋頂，節省建筑室內空間，用于智能完成建筑室內空氣質量監控和照明控制;控制箱里面安裝有空氣質量控制裝置和照明控制裝置，是整個裝置的控制核心;固定螺絲處于控制箱左右兩側，是用于安裝固定整個裝置到建筑室內屋頂;

空氣監控部分包括空氣質量控制裝置、入風道、左入風離心風機、空氣質量檢測裝置、多層過濾網、出風離心風機、初濾網、右入風離心風機、出風口和出風道，起智能監控建筑室內空氣質量的作用。

空氣質量控制裝置安裝控制箱內，裝有智能控制芯片，智能控制芯片通過分析和處理空氣質量檢測裝置采集的建筑室內空氣質量參數，實時的控制左入風離心風機、出風離心風機和右入風離心風機的啟停;空氣質量控制裝置裝有的智能控制芯片采用STM32L152，具有低功耗的特點，芯片程序設置有符合國家現行空氣質量標準的參數閾值;空氣質量檢測裝置安裝在多層過濾網的外殼外壁上，裝有空氣質量檢測傳感器，包括紅外氣體傳感器、電化學傳感器、煙霧傳感器、溫濕度傳感器、激光傳感器，用于檢測煙霧、甲醛、苯、TVOC、PM2.5和燃氣等有害氣體。

左入風離心風機和右入風離心風機安裝在入風道和初濾網之間，能夠有效提高氣體壓力并指定方向排送氣體，在左入風離心風機和右入風離心風機的作用下，待凈化的空氣通過初濾網進入入風道，并在出風離心風機的共同作用下，向下擠壓待凈化空氣通過多層過濾網，完成空氣的過濾凈化，如圖1中箭頭所示方向實現空氣的排送;出風離心風機安裝在多層過濾網和出風道之間，起到輔助左入風離心風機和右入風離心風機排送空氣的作用，如圖1中箭頭所示方向實現空氣的排送;初濾網就是入風口，安裝在左入風離心風機和右入風離心風機的外側，具有過濾空氣中大顆粒有害物質的作用;多層過濾網安裝在入風道和出風離心風機之間，對空氣進行去除有害物質的過濾，包括小顆粒過濾層、吸附層和分解層;小顆粒過濾層用于過濾PM2.5等小顆粒;吸附層采用優質的改良活性炭進行物理吸附甲醛、甲苯和TVOC等有毒有害氣體;分解層把吸附的有害氣體分解為對人體無害的氣體;入風道處于左入風離心風機和右入風離心風機之間，向下與多層過濾網相連，是待凈化空氣的流通路徑，如附圖中箭頭所示方向實現待凈化空氣的輸送;出風道處于出風離心風機和出風口之間，出風離心風機排出的已凈化的空氣由出風道和出風口輸送到建筑室內，是已凈化空氣的流通路徑，如附圖中箭頭所示方向實現已凈化空氣的輸送;出風口與出風道相連，已凈化空氣由出風口排出，出風口采用多網孔的結構，排風柔和、高效。

照明部分包括照明控制裝置和照明燈，起到提供建筑室內照明的作用;照明控制裝置安裝控制箱內，具有多路控制的功能，可以實現手動控制和無線遙控兩種控制方式;照明控制裝置裝有無線控制模塊，可以通過手機、遙控器等方式實現照明燈燈光的無線遙控;照明燈采用LED燈帶，具有建筑室內照明的功能。

4 實施應用

在實際應用中，裝置一般可安裝于建筑室內中心房頂。安裝方式一般采用有線方式，利用室內照明電源線即可。控制方式采用無線控制方式，可以通過wifi連入，也可以利用手機或者遙控器實現無線遙控。在設計施工過程中要符合《GB50311-2016綜合布線系統工程設計規范》和《GB50312-2016綜合布線系統驗收標準》。

安裝好設備以后要進行設備調試：

（1）設備通電、初始化和自檢。打開開關通電，裝置自動連接wifi，裝置開始初始化，包括設備自檢和檢測空氣質量參數，通過手機可以查看自檢情況。自檢如果出現故障會，可以從手機查看，如果沒有故障，裝置自動運行1分鐘以后進入待機狀態。空氣質量檢測裝置實時通過各種傳感器采集建筑室內空氣質量參數，供空氣質量控制裝置分析和處理。

（2）運行。空氣質量控制裝置中的智能控制芯片實時把當前空氣質量參數與符合國家現行空氣質量標準的參數閾值進行對比，當實時空氣質量參數超過對應參數閾值的時候，啟動左入風離心風機、出風離心風機和右入風離心風機，進行空氣凈化;當實時空氣質量參數沒有超過對應參數閾值的時候，整個空氣監控部分進入待機狀態，節省能耗。

（3）如果需要照明，可以通過遙控器或者手機遙控開關照明燈。

5 結論

一種多功能建筑室內用吸頂式智能空氣監控裝置性能實用完善，成本低、可靠性高。本裝置可以實現建筑室內空氣質量智能化監控和建筑室內照明，能夠有效的改善室內空氣質量，吸頂式的結構，節省建筑室內空間，優化建筑室內空間布局，并且實現照明功能。實踐證明，本裝置可以用于智能建筑室內安裝，可以在空氣質量上實現智能監控，營造智能舒適的室內空氣環境，采用吸頂式的安裝結構，加入了照明控制功能，無論在技術上、經濟上和環保上都是完全可行的。

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