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基于单片机的机械通风控制器设计..pdf
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基于单片机的机械通风控制器设计..pdf
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摘要
目前,国内大部分住宅的室内污染状况堪忧。 各种新型建筑材料、 装修材料、 日用
化学品进入住宅成为室内污染源; 另外,空调的使用和普及使室内通风率比 以前明显下
降, 造成住宅室内污染的累积, 致使室内的空气质量相对恶化。 由于 上述种种原因, 造
成我国大部分居住建筑的通风状况相对较差, 基本上不能满足 我国《民用建筑室内环境污
染控制标准》 的有关规定。 在自然通风不能满足需要 的时候,往往可以通过机械通风方式
来改善室内的热环境和空气品质。 论文所研 究的的室内环境调节系统充分利用室外环境条
件, 通过对建筑物室内外温度、 湿 度等的测量、比较、优化,进而控制送风设备、排风设
备和窗及窗帘的状态,配 合并联动空调的运行, 达到智能调节建筑物室内环境的目的, 以
此改善室内空气 品质。本系统采用层次化、模块化设计。整个系统由数据采集系统、单片
机控制 系统和计算机监控系统组成。 系统以单片机
SST89E58RD
为核心,以
JWSL 2
系列
壁挂型温湿度传感器等作为测量元件, 通过单片机与传感器相连, 采集并存储传 感器的测
量数据。 在单片机系统中, 还要实现数据的实时显示、 超限语音报警和 数据辅助存储功
能。单片机作为监控系统的中心,通过
RS232/ RS48
总线与监控 计算机通信, 将采集到的
数据传输给监控计算机。 监控计算机将单片机传输的数 据进行记录、存储和处理,供工作
人员浏览、记录和进行相关处理。
关键词:
空气品质、单片机、温度、湿度、传感器
ABSTRACT
At present
.
most of the domestic indoor pollution situations are wonh
anxious
.
Various new building materials
,
decoration materials and
commodity ofchemical enter into indoor enviroment and become sources of
pollution
.
In addition
,
the use and popularity of air-conditioning decrease the indoor
ventilation rateobviously,resulting in the accumulation of residential indoor pollution
and worseindoor air quality
.
For all above these reasons
,
most of our country
'
S
building
ventilating situations become relatively bad and cannot satisfy the requirements ofOUr
country
'
S
”
Civil construction Indoor environment Contamination controlStandard
”
concemed basically
.
Usually,we improve the indoor hot environment and the air quality through themachine
ventilation when the natural ventilation call
the area oftechnology
'
t meet the
needs
.
ne indoorenvironment regulating system on which this paper study belongs to
.
It is a fhJl use of the outdoor
environmental conditions through thesurvey
、
comparison
、
optimization of building
indoor&outside temperature
,
humidity,and SOon,and then control ventilation
equipments
、
the window and window curtainand air-condition
.
By this process,the
system Call achieve the purpose of regulatingbuilding indoor environment intellectually
and improve the indoor air quality
.
TIliS system USeSthe hierarchization and modular design,the whole system iScomposed
by the data acquisition system,the MCUcontrol system and the computersupervisory
system
.
The system takes the MCU SST89E58RD2 as COre
.
JWSL-2
.
wallSeries of
temperature and humidity sensors as a measuring device
,
capture and storethe sensor
data through the connection between MCU and sensors
.
In MCU system
,
we have to
realize the data real time display
、
warning when beyond the limitedpronunciation and
the data supplementary storage function
.
As the center of computermonitoring
system
,
MCU communicate with computer through RS232
/
R$485 system bus and
transmit the collected date to monitor computer
.
1rtle monitor
,
computer do therecording
、
memory and processing jobs for the data which MCU
transmits
,
and thenthese data are supplied for the staff to browse
record and related process
.
Keywords
:
air quality
,
MCU
,
temperature
,
humidity
,
sensor
第 1 章 引言
1.1 课题研究目的及其意义
1.
项目的实施将提供有效的节能措施 : 项目的开发符合我国节约型社会的建设要
求,随着我国国民经济的快速发 展,能源消费需求大幅增加,能源供需矛盾突出,提高能
源利用效率、改善能源 环境己经迫在眉睫。 我国自
1997
年
11
月出台《中华人民共和国节
约能源法》 开 始,各省市也陆续推出了节能规范、标准、条例和节能实施方案,从节能组
织、 节能责任、 节能措施等多方面进行实施, 其中节能技术措施的推广应用是实现节 能
的重要环节。 目前全国电力能源短缺现象己经成为普遍性问题。 各地政府及 企事业单位纷
纷想办法节约能源, 尤其是电能。 普通老百姓也深刻体会到电力资 源紧缺带来的各种不
便, 节约电力资源成为社会的普遍共识。 同时各地也都采取 拉闸限电、 峰低谷用电等措
施来控制用电量, 力求资源的充分利用。 在我国所 有能耗中,建筑能耗所占的比例越来越
大, 占
1/3
以上,这还未包括那些工业非 生产性建筑、 通信机房与基站等无人值守的建
筑。 在建筑能耗中除必须的电气设 备能耗外, 主要能耗均用在了改善环境方面。 例如在
智能建筑中的能耗中央空调 占
60%
,照明、电梯等其它为
40%;
在通信机房与基站能耗中央
空调所占的比例也 很大,占整个基站与机房电费支出的
54%
左右。本控制系统就是针对减
少这类建 筑能耗而进行的。
2.
项目的实施符合智能建筑的发展趋势 :
国家标准《智能建筑设计标准》
(GB/T50314
—
2000)
对智能建筑定义为“以 建筑为
平台,兼备建筑设备
(BA)
、办公自动化
(OA)
及通信网络系统
(CA)
,集结 构、系统、服务、管
理及它们之间的最优化组合,向人们提供一个安全、高效、 舒适、便利的建筑环境” 。智
能化建筑需要达到的目的是最大限度地满足使用者 的舒适性、操作者的方便性、节能性、
管理的高效性和信息化服务。
目前使用中央空调的建筑中, 其中央空调的控制系统一般是对整栋建筑所有 房间或对
某几个划分好的大区域内所有房间进行集中控制,实现集中制冷和通 风,往往要热都热、
要冷都冷,甚至无人的房间也相同。很难达到单个房间的人 性化调节,造成很大的耗电损
失和某种程度的不舒适性。空调房间里面待久了, 难免会有各种“空调病” ,而最舒适的
还是自然风。
那些使用单体家用空调的建筑, 在人员外出或睡眠时候由于对空调的运行与 停机和对
温湿度、 新风等的调节不能实现自动控制, 空调不是处于停机状态使室 内环境恶劣,就是
处于连续运行状态造成无谓的浪费。
另外,通信基站机房在运行时设备会散发出大量的热能, 由于通信设备对工 作环境的
要求较高, 现有机房大多采用空调进行机房温度、 湿度的制冷调节且机 房空调大多被设置
为制冷
18C
,或者自动
24C
,而且部分地区是全年开启浪费 的现象较为严重。 诸如此类的
场所空调都不能根据季节、 室外温度等环境因素的 变化而改变自身的工作状态和启动条
件, 不能远程设定空调的运行状态和启动条 件,更不能利用时外的环境条件来改善室内的
环境状态,造成了较大的能耗损 失。
空调若与其它的散热、 送风与排风系统配合起来使用, 节能的空间将是很大 的,同
时也给使用者营造了一个更加舒适的环境。 本控制系统所研制的室内环境 智能调节系统就
能很好解决室内空气品质,较小能耗损失。
3.
本控制系统的实施有助于加强绿色建筑标准的认证和推广力度 : 绿色建筑以节能
为突破口,全面推进节电、节水、节地、节材,从整体上提 升我国建筑的资源节约水平。
本控制系统的时候将有助于改进智能建筑的能耗衡 量标准,使绿色建筑标准的认证具体
化。
4
.改善家居室内的空气品质 : 随着科学技术的进步和人们生活水平的提高, 越来越
多的人开始注重的美观 和舒适,室内装修热不断的升温,豪华装饰越来越普遍。各种新型
建筑材料、装 修材料日用化学品进入住宅成为室内污染源, 但空调的使用和普及使室内通
风率 比以前明显下降, 造成住宅室内污染的累积, 致使室内的空气质量严重恶化。
在自然通风不能满足需要的时候, 往往可以通过机械通风方式来改善室内的 热环境和
空气品质。 本文所论述的机械通风方式不单纯指厨房和卫生间的短时排 风,而是以改善室
内空气品质为主要目的的通风方式。
世界卫生组织“健康住宅”标准的巧条里面有
8
条根室内空气质量有关这些 是提高生
活品质的主要标志: 节约能源, 建筑节能是关系到我国可持续发展的必 由之路。关着窗子
要新风,通风还要不耗能,是国内外解决建筑节能的一致目 标。
消除室内环境污染, 让消费者住上达标房。 近几年, 室内环境质量问题引发 的业主
和开发商之间的纠纷时有发生, 成为社会各界关注的焦点, 社会要求制定 相应法律的呼声
日益高涨。《室内空气质量标准》 已经正式发布了我国第一部 《室 内空气质量标准》
(
标
准号
:GB/T18883
—
2002)
正式发布,并于
2003
年
3
月
1
日正式实施。该标准与国家标准
委以前发布的《民用建筑室内环境污染控制规 范》、
10
种《室内装饰装修材料有害物质限
量标准》共同构成了一个比较完整的 室内环境污染控制和评价体系, 为广大消费者解决室
内污染难题提供了有力的依 据,也为装饰、餐饮等企业的施工操作提供了规范文件。
通风才是解决室内污染的好办法。 虽然去除空气污染办法有多种, 可以减少 污染
源,可以吸附杀灭, 可以过滤和活性炭吸附, 在特定场合下这些都是必需的 解决方案。但
是室内空气品质专家指出, 改善室内空气质量的最有效的办法就是 通风。大自然干万年营
造出的新鲜空气人类根本无法复制。 高品质的生活需要的 不仅仅是污染达标的空气,而是
需要新鲜、洁净、宁静、舒适的空气就像人们喜 欢山涧海边的大自然空气一样。 现在呼吸
新鲜空气, 耳根清静地在室内工作学习 和生活,越来越成为都市人可望不可及的奢求。
我国现在是世界第二大能源消耗国家, 各种化石能源储藏量十分稀缺, 国家 领导己
经把寻找能源放到了国家战略的重要位置。 另一方面节能是国家可持续发 展的必由之路。
我国能源总消费量中,建筑能耗所占的比例已从
1978
年的
10%
上升到
2001
年的
27.45%
。并在每年持续大幅度上升。数据表明我国建筑能耗中 有
55%
是采暖、空调能耗,
这是一个极为庞大的数字,酒店、高档写字楼深切感 受到暖通能耗在他们运营成本中的份
量, 通风节能己经变成一个刻不容缓的重大 问题。建筑通风能耗相当于几十个三峡的发电
量,非节约不可
!
通风节能需要概念创新和技术创新,室内通风不畅是现代城市的普遍现象, 建筑通风
节能又是缓解能源危机的必由之路。 市场呼唤多元化的室内空气品质解 决方案,更呼唤建
立通风的新概念和新风行业的迅速发展。 国际上建筑节能的重 点都是放在节约采暖和降温
的能耗上, 因此对与本控制系统类似的产品研制主要 是室内通风设备, 但是由于进口的室
内通风设备价格比较昂贵, 在国内一直没有 得到大范围推广。
目前,我国每年竣工房屋建筑面积约
20
亿平方米,新增房屋面积不断扩 大。 智能建
筑工程的投资己占建筑工程总投资的
5%
一
10%
,全国每年智能建筑 总投资约几十亿元,
甚至达上白亿元, 是世界上最大的智能建筑的建设市场。
我国是世界上空调制造和使用的第一大国,每年新增中央空调机组
3
万多 台,新增空
调末端设备
120
万多台, 家用空调的使用量更是逐年增长, 广东珠三 角地区在全国又占首
位。 另外,目前我国的移动机房、 基站主要使用领域的需求
量也很客观为
10
万套,未来
40
万套,使用空调的需求量也非常大。
本控制系统产品价格是进口同类进口产品的十分之一,其经济寿命期
8-10
年,目前处
于寿命期的初期阶段, 所有有很大的发展空间, 其发展趋势显而易见 的。本系统不仅可以
与中央空调或单体家用空调进行配合使用, 而也可以单独使 用,功能可选、系统组成结构
可选,灵活方便。家用式的使用方法和安装,合理 的成本,本产品有着广阔的市场前景。
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