目 錄1 引言11.1 發展背景11.2國內現狀21.3面臨的問題22.設計的工作思路33.設計系統的過程33.1控制系統的改進33.1.1 設計的控制電路33.1.2 控制電路工作原理43.2熱交換系統的改進53.2.1設計的熱交換器圖53.3.2設計優點53.3 動力系統的選擇53.4 過濾系統的選擇63.4.1 概述63.4.2 我國濾料及過濾器的發展應用63.4.3目前濾料的發展趨勢73.4.4國外濾料及過濾器發展狀況83.4.5空氣過濾理論的研究與發展83.4.6結語93.4.7超細玻璃纖維慮紙樣圖104 自動換氣系統的安裝104.1 安裝與調試的基本要求104.2 檢查電器元件和安裝的準備工作105總結125.1根據自動換氣系統設計得到以下工作框圖125.2根據自動換氣系統設計得到以下工作理論圖125.4根據自動換氣系統設計得到以下工作設想圖136.參考文獻14長江師范學院本科畢業設計室內自動換氣系統的設計1 引言1.1 發展背景 其實早在20世紀初人們就開始了對室內空氣品質的研究。當時，人們已經開始采用通風的方法來改善室內空氣環 境。70年代的全球能源危機，使得制冷空調系統減少入室新風量以達到節能的目的，從而引發了“病態建筑綜合癥”。同時，由于室內空氣品質下降而造成工作效率下降和員工缺勤增加，造成產品損耗、員工病假和直接醫療費用等大量的經濟損失。人們開始認識到高品質的空氣是室內人員健康的保障。對室內空氣品質的關心和警覺日益加強。改善室內空氣品質的最明顯的方式是避免不必要的室內空氣污染源。但是利用室外新風稀釋與排除室內有害氣體或氣味，仍是保證室內空氣品質的基本措施。近年來頗具實用價值空調通風方式就是“置換通風”，它在空氣污濁、密閉缺氧的環境中應用能夠直接有效的改善并保證其應該具備的空氣品質。“置換通風”系統的核心是新風換氣技術裝備新風換氣機。它是一種將室外新鮮氣體經過過濾、凈化、熱交換處理后送進室內，同時又將室內受污染的有害氣體經過過濾、凈化，交換處理后排出室外，而室內溫度基本不受新風影響的一種高效節能、環保型高科技產品。新風換氣機為人們創造了一種衛生、健康、舒適的室內空氣環境，同時，改善的室內空氣品質對辦公室工作人員的生產效率有一定重要的和正面的影響，因此這是改善室內空氣品質的強烈的經濟動機。1.2國內現狀根據目前初步統計，目前國內生產、銷售換氣機的單位至少約70余家，但具備一定實力的生產廠家只有約二十余家，有的具備實力潛力，但剛剛起步。因換氣機市場仍處于發展階段，剛剛被人們所認識，故目前供需狀況為供大于求，但供求矛盾不夠穩定。因目前供大于求，故市場競爭越來越激烈，甚至惡性競爭。 由于換氣機市場現仍處于市場發育期，不少相關用戶由于資金等問題仍采用單向排風、有組織或無組織送風的方式，或干脆采用自然通風，這在某些條件下是合適的，但如果被處理的房間遠離戶外大氣或無法有效進行室內外空氣交換，就應采用換氣機，因其不僅可解決以上遠距離通風問題，而且可有效組織氣流、回收熱能，達到節能換氣的目的。1.3面臨的問題熱交換系統：換氣時易將室內的熱量帶走。動力系統：動力系統存在消耗功率大，噪聲大問題，壽命不長等。 過濾系統: 室外空氣中的塵埃等雜質易進入室內，熱交換部件被污物附著而影響設備性能。 自動控制系統（重點）：控制電路易老化且過時，切形式單一。2.設計的工作思路本設計采用AF30L（或AF38L）氣敏傳感器作為探測頭，用于檢測室內空氣污染是否超過健康指標。它是一種低功耗、高靈敏度的氣敏半導體元件，適用于檢測煙霧、臭味等污染氣體。當傳感器接觸到超過健康指標的污染空氣時，發生氧化還原化學反應，使其自身的導電率改變，電阻阻值迅速下降，通過比較器將信號傳遞給繼電器控制電路和發聲集成片，使繼電器接通，排風扇起動通風換氣；同時發聲集成片發出報警信號，提醒學生室內空氣不良，需要開窗通風換氣。3.設計系統的過程3.1控制系統的改進3.1.1 設計的控制電路計算公式: 時間= R*C*ln(E-V)/E)R*C 其中: “”是負號； 電阻R和電容C是串聯，R的單位為歐姆，C的單位為F； E為串聯電阻和電容之間的電壓，V為電容間要達到的電壓。ln是自然對數，單位是毫秒。R=1k C=100F 延時時間R*C =1k*100f=100（s）；計算后時間大約為100（s）AF30L傳感器工作電阻為（幾百歐 幾千歐） 調節器RP2隨著調節電阻的增大，對室內的反映越靈敏，看使用者的情況而定RP1備用調節器3.1.2 控制電路工作原理設計電路如圖二所示。氣敏電阻工作時要先進行予熱，從而加速被測氣體的化學吸附和電離的過程并燒去氣敏電阻表面的污物（起或交流加清潔作用）。本設計采用直流熱絲，其電壓值為 5 V 土 0.2 V，消耗功率為 300 mW，工作溫度為1055。圖中7805 為直流穩壓器，為AF30L提供+5V穩定電壓，它的發熱會影響AF30L的特性，因此，AF30L要遠離 7805 的安裝。A2、R5 與C2等元件組成延時電路，防止開機瞬間由于傳感器阻值不穩定而發生的誤動作，因為開機瞬間，電容C2 的電壓為0，A2 輸出低電平，Vl 截止，即使傳感器誤動作使V2 導通，繼電器K和發聲集成片KD9561因無電流通過也不會動作；當經過一定延時(由 R5 與C2 的數值確定)，C2充足電，V2 輸出高電平，Vl 處于導通狀態。A1 為比較器，RP1 調節設定電壓值。當被檢測氣體潔凈時，AF30L的AB極間電阻大， A1 的同相輸入端電壓低于反相輸入端(設定值，即為影響健康標準的空氣的臨界電壓值) 電壓，A1 輸出低電平，V1 截止，繼電器K和發聲集成片KD9561 因無電流通過不動作，排氣扇因開關J1 斷開不運轉。當被測氣體濃度超過設定值時，AB極間電阻迅速減小，A1 的同相輸入端電位高于反相輸入端，A1輸出高電平，V1 導通，繼電器K因有電流通過而吸合開關J1，接通排氣扇轉動，達到自動換氣的目的。同時，發聲集成片KD9561 因為有電流通過而發出報警聲響。當室內空氣經過換氣達到健康指標時，因為污染空氣濃度下降，至使AB極間電阻恢復高阻態，A1 輸出低電平，V1 截止，發聲集成片KD9561報警解除。繼電器 K 的開關 J1 斷開，排氣扇停轉。J1 是換氣扇電路手動開關，可手動操作調節室內空氣。3.2熱交換系統的改進3.2.1設計的熱交換器圖 當空氣進入房間時先進入該設備，使排風和新風進行全熱交換，借助排風的能量預處理新風，在夏季可以使新風分別獲得降溫減濕和增溫加濕的處理，從而進行能量回收，即保證了室內空氣的清新流通，又使能量得到了有效回收。3.2.2設計優點 節能：直流式和相對流式，靜止平板熱交換器冷熱氣體相互交錯，氣體對流熱交換回收率達到70%以上，大大減少冷熱源供應節約能源減少設備投資。 節約能源空間：是室外新風與室內污濁空氣充分交換后新鮮空氣進入室內。以節約無期運行成本。滿足節能要求。3.3 動力系統的選擇 對離心風機設計的要求大都是：滿足所需流量和壓力的工況點應在最高效率點附近；最高效率值要盡量大一些，效率曲線平坦；壓力曲線的穩定工作區間要寬；風機結構簡單，工藝性好；材料及附件選擇方便；有足夠的強度、剛度，工作安全可靠；運轉穩定，噪聲低；調節性能好，工作適應性強；風機尺寸盡可能小，重量輕；操作和維護方便，拆裝運輸簡單易行。隨著風機的用途不同，要求也不一樣，如室內所用的風機一般用來作通風換氣用，一般最重要的要求就是低噪聲，具有這一特點；多翼式離心風機3.4 過濾系統的選擇3.4.1 概述 空氣過濾即氣濾，是指將空氣中的污染粒子接近完全地去除。它比空氣凈化又進一步，空氣凈化適用于許多工業過程中對污染空氣的處理要求不太嚴格的場合1。空氣過濾技術是近百年來隨著科學技術和現代化工業的發展而逐步形成的一門綜合技術，它是指應用空氣凈化設備控制粉塵微粒的污染或通過空氣循環過濾將空氣的懸浮顆粒物捕集，以保護環境及人類的身體健康，它在空調、通風除塵及其它領域得到了廣泛應用。 近年來，空氣過濾技術在濾料的研制及開發、過濾機理的研究及過濾設備的開發與應用方面取得了較大的發展。本文主要介紹了近幾年來國內外空氣過濾技術的發展狀況及取得的成果，提出了空氣過濾技術的研究及發展有待解決的問題。3.4.2 我國濾料及過濾器的發展應用濾料是可將分散于彌散的流體中的固體顆料分離出來的多孔材料，彌散的流體可以是氣體或液體。濾料的 種類有纖維濾料、微孔濾膜及覆膜濾料。濾料決定著過濾過程的效果和效益，它的發展決定著空氣過濾技術的發展。它廣泛地應用于室內、外空氣質量品質的控制。此外，在空調的新風過濾、循環空氣的處理及利用方面以及環境保護、機械、電力、煤炭、陶瓷、化工、醫藥、輕工、化肥、農藥、糧食加工、港口運輸、交通筑路等各行各業都需廣泛使用過濾技術和合纖濾料。 我國濾料生產發展迅速。20世紀50年代初，我國還沒有濾料生產廠，市場上也沒有專用的濾料產品；60年代逐步將化纖紡織品作為過濾介質，應用到工業各個領域中，滿足不同行業的需要，作各種不同用途的過濾材料制成的化纖過濾布具有耐酸、耐堿、高強力、纖維光潔等特性；70年代未，國產濾料208滌綸絨布的誕生為過濾技術推廣應用提供了第一1批濾料；80年代又仿照日本產品開發了729聚酯機織濾料，并專為過濾除塵的需要研制出針刺氈濾料，提高了袋式除塵器的濾塵效率；90年代中期，我國科技人員開發成功覆膜濾料，即采用特殊工藝，將聚四氟乙烯微孔薄膜復合在機織布、非織造布濾料或玻璃纖維濾料上，該濾料過濾時形成一次粉塵層，實現了表面過濾，為高效低阻和節能提供了優質過濾材料2，3。3.4.3目前濾料的發展趨勢（1）由二維結構的機織過濾布向三維結構的非織造過濾布發展，由短纖纖化機織過濾布向長絲過濾布發展，由復絲加捻過濾布向單絲過濾布發展；（2）由常規化纖過濾布向高性能、多功能、高質量的過濾布發展，由合纖濾料向覆膜濾料發展4。 目前，我國多數合纖濾料生產企業后整理和復合設備還不夠完善，產品的品種和性能開發受到一定限制，一些特殊用途的濾料不得不依靠進口。今后應對現有濾料進行后整理，并應用復合工藝技術，研制開發新型濾料，提高國產濾料的性能，形成針對性和適用性強的產品。 空氣過濾技術是通過將濾料制成不同形式的過濾器實現空氣過濾。為增加過濾器有效面積、優化過濾性能，空氣過濾器的結構形式已由原單一的單板形發展到褶狀板形或筒形、長圓柱形、堆疊圓盤形及矩陣形5。國產高效過濾器最早誕生于1964年。20世紀80年代初，國外過濾器開始進入我國，它促進了國產過濾器的發展。近年來，國內已開始研究國產駐極體靜電空氣過濾器6。所謂駐極體是指能長期儲存電荷的電解質材料，即采用一些方法使纖維長期具有電荷，利用靜電捕集機理提高過濾器捕集效率。目前，國產過濾器的生產存在生產標準和檢測標準不統一、效率測試方法不嚴格、產品規格花樣繁多及尺寸不統一等問題；同時，在微電子及精密機械行業，高效過濾器的凈化效果已無法滿足要求7，國產亞高效、超高效過濾器有待開發。這些問題需采用規范管理及增加研究投入的辦法來進一步地加以完善解決。目前空氣過濾器常應用于住宅、辦公、商業及工業建筑的潔凈室、HVAC系統、激光外科手術室、空調器等場合。3.4.4國外濾料及過濾器發展狀況 國外過濾材料開發的新動向為：向非織造布過濾材料、復合膜技術的過濾材料發展，向采用高技術、高性能的玻璃纖維、聚四氟乙烯、芳香族聚酰胺纖維、碳纖維、金屬纖維等材料開發多功能的過濾材料發展4。 國外對過濾材料的研究生產應用，已形成一個較完整的系統。每個濾布材料性能，如通氣性能、強度、截留粒子能力等，都有一套完整的測試和試驗手段。采用新材料開發的濾布不斷增加。為了減少清灰阻力，國外已從織布類濾料開始向纖維柵類濾料過渡。纖維柵類濾料是將長纖維上下縱向布置形成一根根的柵欄，當一層柵欄過濾效果不理想時，再加另一層柵欄，直至達到理想的過濾效果。為了減少粉塵泄漏、提高過濾性能、降低成本、延長使用壽命，將細直徑的玻璃纖維與耐高溫的合成纖維優勢互補，制成復合針刺氈濾料。 近年來，隨著高科技的介入、紡織新材料的發展，國外過濾技術已向醫療、新材料提取等高新技術領域發展。 在空氣過濾器發展方面，近年來，駐極體靜電空氣過濾器為國外應用較多的高性能空氣過濾器。一些發達國家如美、日等國，前幾年已開發生產出采用64MD級別以上半導體元件、空氣過濾效率達99.999999%(0.120.17m)以上的超高效空氣過濾器。國內企業在這方面與國外有很大差距。3.4.5空氣過濾理論的研究與發展 空氣過濾技術的發展離不開空氣過濾理論的研究與發展。過濾理論特別是空氣過濾理論的研究早在19世紀已經開始，而空氣過濾器的研制與發展只有20多年的歷史，過濾理論由早期的經典過濾理論發展到現代過濾理論及微孔過濾理論。 對微細顆粒運動規律的最早認識是在19世紀初期，當時植物學家Brown觀察了微細顆粒懸浮在液體中的運動（即布朗運動）；1922年，Freundlich發展了對氣溶膠過濾規律的認識，提出在0.10.2m半徑范圍內氣溶膠顆粒存在最大滲透率；1931年，Albrecht率先對氣流通過單一圓柱纖維運動進行了研究，建立了Albrecht理論，隨后Sell對其進行了必要的改進8。 1936年，Kaufmann首先把布朗運動和慣性沉淀的概念一同應用到纖維過濾理論中，推導出過濾作用的數學公式；1942年，Langmuir9繼續對過濾理論進行研究，認為過濾是截留和擴散的集合及慣性粒子在過濾纖維上的沉淀是可以忽略的。 1952年，Davies10把擴散、截留和慣性3種機制結合起來并用公式表示出來，從而建立了新的過濾理論孤立纖維理論；1958年Friedlander11及1967年Yoshioka12發展了獨立纖維理論，他們對較大雷諾數情況下顆粒的慣性、擴散沉積及重力效應和過濾器阻塞現象進行了研究和總結；1967年，Pickaar和Clarenburg試圖提出一個纖維過濾器微孔結構的數學理論；1987年Pich及1993年Brown在其專著中描述了過濾理論的最新發展。 早期的經典過濾理論主要以單一纖維模型為基礎，認為過濾效率由3種機制決定：慣性效應、截留效應、擴散效應。整個顆粒的捕集依靠多種捕集機理的聯合作用。 現代過濾理論證明了慣性沉淀的正確性和最大穿透力粒子的存在，認為過濾效率是截留效應、布朗擴散效應、重力效應、沉淀效應與壓力效應的集合；過濾過程中可能存在的機理有攔截、慣性碰撞、擴散、靜電效應、庫侖吸引一排斥、映像力、電泳力及沉淀（重力）。現代過濾理論中具有代表性的是Davies的過濾理論與Kuwarbara的流場分布。 1992年，Payet、Gougeon和Attoui14考慮了氣體在單一纖維上的滑動，對經典理論引入修正系數，使得理論與實驗數據更好地吻合。1995年，Rosnert12提出分散在單一纖維體表面的顆粒以不規則的分布和常常形成樹枝狀結構為特征，建立了最進改善的理論和顆粒在單一纖維體上的空間分布。利用此理論和計算程序可預測顆粒的沉積。 2001年，Thomas等14對過濾器在產生阻塞的情況下進行了空氣過濾的理論與實驗研究，提出了過濾器在濾餅存在的情況下，過濾效率及壓力損失的計算模型。近幾年來，國外許多學者對空氣過濾器在積塵情況下的效率性能及濾餅的形成和機理進行了理論實驗及模擬研究，取得了一定的成果1517。3.4.6結語 過濾理論的研究目前尚不完善，國內有關過濾機理的研究文獻很少。不同結構過濾器的捕集效率和壓力損失的理論計算，空氣及多分散顆粒分布參數對捕集效率及壓力損失的影響，過濾器的負荷特性對捕集效率及壓力損失的影響及濾料的結構特性對捕集效率及壓力損失的影響等問題，都有待研究解決。因此，過濾理論的進一步研究對空氣過濾技術的發展具有重大意義和實用價值。我選擇的是最新的高效空氣過濾器，他采用超細玻璃纖維紙作濾料，膠板紙、鋁膜等材料作分隔板，與鋁合金、鍍鋅鐵框等膠合而成。具有過濾效率高，阻力低，容塵量大等特點。廣泛應用于各種局部凈化設備和潔凈廠房，亦用于各種垂直（水平）流超凈工作臺、層流或紊流工業和生物醫藥潔凈室等。主要性能參數：（1）風量：500-3000m3/h （2）初陰力：200Pa （3）濾塵效率：99.99（鈉焰法）3.4.7超細玻璃纖維慮紙樣圖4 自動換氣系統的安裝4.1 安裝與調試的基本要求(1) 所設計的電氣線路必須滿足要求。(2) 電氣控制線路的動作應準確，動作順序和安裝位置要合理。對電氣控制線路既要求其電器元件的動作準確，又要求當個別電器元件或導線損壞時，不應破壞整個電氣線路的工作順序。安裝時，安裝位置既要緊湊又要留有余地。(3) 為防止電氣控制線路發生故障時對設備和人身造成傷害，電氣控制線路各環節之間應具有必要的聯鎖和各種保護措施。(4) 電氣控制線路要簡單經濟。在保證電氣控制線路工作安全、可靠的前提下，應盡量使控制線路簡單，選用的電器元件要合理，容量要適當，盡可能減少電氣元件的數量和型號，采用標準的電器元件；導線的截面積選擇要合理，截面不宜過大等；布置要經濟合理。(5) 維護和檢修方便。4.2 檢查電器元件和安裝的準備工作檢查電器元件，在安裝前，對使用的所有電氣設備和電器元件逐個檢查，這一環節是保證安裝質量的前提，檢查包含以下幾個方面：(1) 根據電器元件連線圖，檢查各電器元件和電氣設備是否短缺，規格是否符合設計要求。若不符合要求，應更換或調整。(2) 檢查各電器元件的外觀是否損壞，各接線端子及緊固件有無缺短、生銹。尤其是電器元件中的觸點的質量。(3) 檢查有延時作用的電器元件的功能能否保證。(4) 用兆歐表檢查電器元件及電氣設備的絕緣電阻是否符合要求，用萬用表或電橋檢查一些電器或電氣設備（接觸器、繼電器、電動機）線圈的通短情況以及各操作機構和復位機構是否靈活。(5) 導線的選擇根據電動機的額定功率、控制電路的電流容量、控制電路的子回路數量及配線來選擇導線。包含導線的類型、導線的絕緣、導線的截面積和導線的顏色。按產品說明書和電氣接線圖進行電器元件的安裝，做到安全可靠，排列整齊。電器元件可按下列步驟進行安裝： (6) 電路模擬板的底板選材: 58mm的層壓板。 (7) 按安裝規定排定電器元件的數量和大小、位置和安裝接線圖確定版面的尺寸。 (8) 按照順序電路模擬板電器元件布線圖，在底板上確定元件的安裝位置。 (9) 導線的顏色表示：動力電路的中性線和中間線采用藍色；交流控制電路采用紅色；直流控制線采用藍色。 (10) 導線的線號標志：。導線的線號標志必須與電器原理圖和電氣安裝接線圖相符合，且在每一根連接導線的接近端子處需套有標明該導線線號的套管。而且導線的線號不能重復。 (11) 控制電路模擬板的配線：線槽配線時，線槽裝線不要超過線槽容積的70%，以便安裝和維修。 (12) 防護裝置：由于控制箱一般處于條件惡劣的工業環境中，為防止灰塵和液體以及其他雜物的進入，需加裝防護裝置。以提高使用的壽命和安全性。5總結經過對這個系統的創新和改進之后，基本上做到了控制智能化，運行無聲，熱回收率高，空氣過濾度高、自動換氣機基本上做到了使室內空氣“吐故納新”的目的，是室內的呼吸系統，從而使人們在清新的室內空氣環境中工作、學習、休息及娛樂。5.1根據自動換氣系統設計得到以下工作框圖5.2根據自動換氣系統設計得到以下工作理論圖5.3根據自動換氣系統設計得到以下工作模擬圖5.4根據自動換氣系統設計得到以下工作設想圖第 15 頁 共 15 頁6.參考文獻【1】 劉玉峰，徐永清.房間氣流組織對污染物空間分布的影響J. 山東科技大學學報, 2004,【2】 吳慎山.電子線路設計與實踐M.電子工業出版社，2005.5【3】 朱紅，李穎，唐續，王華玉.電子技術綜合實驗M.電子科技大學出版社，2005.7【4】 謝自美.電子線路設計M.華中科技大學出版社，2000.5【5】 李保宏.電工常用電路M.人民郵電出版社，2005【6】 王蘭軍，郭少勇.新編電子