CN102374601A

CN102374601A - 一体式空调的节能型智能换新风系统

Info

Publication number: CN102374601A
Application number: CN2011103118340A
Authority: CN
Inventors: 孙勇
Original assignee: DEHUAKE ELECTRICAL APPLIANCE TECHNOLOGY (ANHUI) Co Ltd
Current assignee: DEHUAKE ELECTRICAL APPLIANCE TECHNOLOGY (ANHUI) Co Ltd
Priority date: 2011-10-15
Filing date: 2011-10-15
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2031-10-15
Also published as: CN102374601B

Abstract

本发明涉及一体式空调的节能型智能换新风系统，包括室内、外进风腔和智能控制系统，在热交换风道中设换新风执行机构，所述换新风执行机构由导风槽和导风板构成，所述导风槽截面呈半圆形，所述导风板截面呈弧形，导风板置于导风槽内，两者相互配合并通过设在各自两侧板上的连接孔活动连接；所述导风槽上设有室外进风口和室内进风口；所述导风板上设导风口和隔板；所述换新风执行机构由驱动装置驱动；所述智能控制系统包括控制电路，所述驱动装置受所述控制电路控制。本发明集成在一体式空调的风道内，可实现智能控制、无级自动调节，达到提高和保证室内空气质量的目的。

Description

一体式空调的节能型智能换新风系统

技术领域

本发明涉及一种空调的智能换新风系统，具体涉及一体式空调的节能型智能换新风系统。

背景技术

一体式空调作为独立空间内的空气调节（制冷、制热、除湿）的电器已经被广泛使用。但是一体式空调在使用过程中，空间内部空气与外界基本隔绝，不能形成有效对流，使空间内空气质量迅速恶化，有害病菌大量滋生，而且随着房间内人员的增加，空气中的各种有害气体浓度会迅速增加，这些现象会使人产生缺氧、呼吸系统不适等症状，严重时会导致用户呼吸道病变。

目前，市场上已经有带换气（新风）功能的空调器。但是，这种类型的换新风系统不能根据室内的实际情况和需求进行智能、自主的换新风，会出现在空气新鲜度满足标准、不需要换气的情况下持续换气，能量白白的浪费。另外，这种换新风功能是将室内外空气直接对流，在引入新风的过程中不可避免的会产生室内冷量（夏季）或热量（冬季）的直接损失。市场上也出现了一些热回收通风装置，但作为空调的一种辅助换新风装置，有几个缺点。一是不能与空调进行有效集成，必须单独安装，增加了安装和使用成本；其次，这种装置不能进行智能、自主的换新风，只有人工关闭和人工打开两种状态，不能根据室内空气的实际状况，随时智能的无级调节换新风的量，经常造成不必要的能量损失。

发明内容

针对上述现有技术中的一体式空调在使用过程中存在的现实问题，本发明的目的在于提出一种一体式空调的节能型智能换新风系统，该系统在满足空调基本使用功能的基础上，可以实现智能换新风功能，有效改善房间内部的空气质量，降低空气中的有害气体浓度，并通过特殊的风道设计，对空气的流向进行控制，对排到室外的浑浊空气进行能量回收，避免室内冷量（热量）的损失，从而降低一体式空调的能耗，提高能效比，达到节能的目的。

本发明为实现其目的所采取的技术方案：一体式空调的节能型智能换新风系统，包括室内、外进风腔和智能控制系统，在连接所述室内、外进风腔的热交换风道中设换新风执行机构，所述换新风执行机构由导风槽和导风板构成，所述导风槽截面呈半圆形，所述导风板截面呈弧形，导风板置于导风槽内，两者相互配合并通过设在各自两侧板上的连接孔活动连接；所述导风槽上设有室外进风口和室内进风口，所述室外进风口与室外侧风腔相连通，所述室内进风口与室内侧风腔相连通，所述导风槽底部沿其纵向方向设室内外进风腔隔板；所述导风板上设导风口和隔板；所述换新风执行机构由驱动装置驱动；所述智能控制系统包括控制电路，所述驱动装置受所述控制电路控制。

所述室外进风口分为第一室外进风口和第二室外进风口，分别设在导风槽两侧；所述室内进风口分为第一室内进风口和第二室内进风口，分别设在导风槽两侧；其中第一室外进风口和第一室内进风口对称设置在导风槽的左侧中部位置，第二室外进风口和第二室内进风口对称设置在导风槽的右侧边位置；所述热交换风道内分别设第一换热器和第二换热器。所述驱动装置为步进电机。

所述智能控制系统还包括CO₂传感器，所述CO₂传感器与所述控制电路相连接。

本发明通过对风道的设计，使换新风过程中排出室外的室内空气流经空调换热器，进行冷热量交换。由于空调房间室内空气相对于室外空气冬暖夏凉，流经空调换热器时将有效提高空调系统的效率，在输入功率不变的情况下，其制冷（夏天）制热量（冬天）显著增加，等于将排出的室内的冷量（夏天）或热量（冬天）通过空调热泵系统予以有效的回收，大幅减少了为保证室内空气质量（也就是保证空气新鲜）而进行的通风过程中的能量损耗。本发明集成在一体式空调的风道内，并实现智能控制、无级自动调节，达到提高和保证室内空气质量的目的。

本发明的有益效果：实现智能换新风功能，有效改善房间内部的空气质量，降低空气中的有害气体浓度，可满足对室内空气质量有较高要求的客户的需求。同时，对排到室外的浑浊空气进行能量回收，大幅减少室内空气换新风过程中的冷量（热量）的损失，从而在保证空气新鲜的同时，降低一体式空调的能耗，提高能效比，达到节能的目的。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1为本发明导风板结构示意图；

图2为本发明导风槽结构示意图；

图3为本发明导风槽、导风板安装组合示意图；

图4a为在正常不需要换新风的状态下换新风执行机构动作示意图；

图4b为在正常不需要换新风的状态下风路示意图；

图5a为室外进风口部分打开、室内进风口部分挡住状态下换新风执行机构动作示意图；

图5b为室外进风口部分打开、室内进风口部分挡住状态下风路示意图；

图6a为室外进风口全开、室内进风口全挡状态下换新风执行机构动作示意图；

图6b为室外进风口全开、室内进风口全挡状态下换新风风路示意图。

在图4a-4b、5 a-5b和 6 a-6b中，空心箭头

表示来自室内侧的空气流动方向, 实心箭头

表示来自室外侧的空气流动方向。

具体实施方式

本发明包括室内、外进风腔和智能控制系统，在连接所述室内、外进风腔的热交换风道中设换新风执行机构6。换新风执行机构由导风槽1和导风板2构成。在热交换风道中还设有第一换热器3和第二换热器4。

图1为导风槽结构示意图；导风槽1上设有室外进风口和室内进风口，室外进风口与室外侧风腔相连通，室内进风口与室内侧风腔相连通。室外进风口分为第一室外进风口1.1和第二室外进风口1.2，分别设在导风槽两侧；室内进风口分为第一室内进风口1.3和第二室内进风口1.4，分别设在导风槽两侧；其中第一室外进风口1.1和第一室内进风口1.3对称设置在导风槽的左侧中部位置，第二室外进风口1.2和第二室内进风口1.4对称设置在导风槽的右侧边位置。导风槽1两端为槽侧板1.5，槽侧板1.5上设连接孔1.6。在导风槽底部设一与导风槽纵向长度等长的室内外进风隔板1.7，其作用是使室内进风和室外进风的风路隔开。室内外进风隔板1.7与导风槽底部可连为一体，也可分开作为两个构件。

图2为导风板结构示意图，导风板截面呈弧形，其左侧设导风口2.1，中间设室内外出风隔板2.2，两端头设导风侧板2.3，导风侧板2.3设有连接孔1.6。

图3为本发明导风槽、导风板安装组合示意图；图中左侧为室外进风腔3.1，与室外大气相通；右侧为室内进风腔3.2，与室内空气相通；中间用导风槽隔板1.7将室内外进风腔隔开。换新风执行机构6—即导风槽1和导风板2重叠组合处在图中所示位置，从而将来自室外侧和室内侧的风阻隔或融合，以实现改变、控制风的流向和流量。

导风板2置于导风槽1内，两者相互配合并通过设在各自两侧板上的连接孔活动连接。导风槽1固定在热交换风道中，导风板2上的室内外出风隔板2.2紧靠在出风隔板5侧。驱动装置采用步进电机，步进电机经连杆机构驱动导风板2转动。智能控制系统包括控制电路，步进电机和CO₂传感器。CO₂传感器对房间内特定气体（如CO₂）浓度数据自动采集并发送到控制电路。控制电路经判断后指令步进电机的动作使导风板2在导风槽1中转动一定的角度，启闭或调节室内外进风口。

现对本发明的三种工作状态详细描述如下：

状态一：如图4 a-b所示，一体式空调在正常不需要换新风的使用状态下(为了清楚的表示进风口的变化情况，将换新风执行机构6即导风板和导风槽组件移到机外，下述状态一、二中换新风执行机构6也移到机外表示其进风口的变化情况)，导风板左侧将第一室外进风口1.1挡住，将第一室内进风口2.1打开，室内侧的空气在风机的作用下，流经第一换热器3（这个换热器在夏天是蒸发器，冬天是冷凝器，通过空调系统的四通阀的切换实现），降温（夏天）或升温（冬天）后吹入室内，达到降低（夏天）或提高（冬天）室内温度的目的。导风板2右侧则将第二室内进风口1.4挡住，将第二室外进风口1.2打开，室外侧的空气在风机的作用下，沿风道流经第二换热器4（这个换热器在夏天是冷凝器，冬天是蒸发器，通过空调系统的四通阀的切换实现）后，将热量（夏天）或冷量（冬天）带到室外。

状态二：如图5 a-b所示，当特定气体（如CO₂）CO₂传感器检测到室内侧特定气体的含量超过标准的设定值时，驱动装置就会驱动导风板2转动到相应角度（见图5 a，打开角度由特定气体浓度数值决定，由控制电路指令执行机构动作），此时导风板2左侧将第一室外进风口1.1打开一部分，将第一室内进风口1.3挡住一部分，室外侧的新鲜空气在风机的作用下，经第一换热器3进入室内侧，达到向室内侧补充新鲜空气的目的。而导风板1右侧则将第二室内进风口1.4打开一部分，将第二室外进风口1.2挡住一部分，室内侧混浊的空气在风机的作用下，沿风道流经第二换热器4换热后，排出到室外。在此状态下，由于室内排出到室外的空气（相对室外侧的空气温度，冬暖夏凉）流经第二换热器4，一体式空调机的换热效率将明显提高，在消耗功率不变的情况下，其制冷（夏天）制热（冬天）量将明显提高，回收了大部分换新风过程中的冷热量损失，达到降低能量损耗的目的。

状态三：如图6a-b所示，当特定气体（如CO₂）CO₂传感器检测到室内侧特定气体（如CO₂）的含量很高，超过极限值时，驱动装置就会驱动导风板转动到图6a 中位置，此时导风板2左侧将第一室外进风口1.1完全打开，将第一室内进风口1.3完全挡住，室外侧的新鲜空气在风机的作用下，经第一换热器3流到室内侧，最大速度的为室内侧换取新鲜空气。而导风板右侧则将第二室内进风口1.4完全打开，将第二室外进风口1.2完全挡住，室内侧混浊的空气在风机的作用下，最大速度的沿风道流经第二换热器4换热后，排出到室外。在此状态下，由于流经第二换热器4的空气全部来自于室内（相对室外侧的空气温度，冬暖夏凉），一体式空调机制冷（夏天）制热（冬天）效率达到最高，可以补偿大部分因为换新风而导致的能量损失。

导风板旋转的角度决定了换风量的的大小，旋转角度由步进电机驱动。控制电路根据特定气体（如CO₂）CO₂传感器的数据控制步进电机，可以根据实际的室内空气中的特定气体（如CO₂）浓度自动实现换气量从零到最大值的无级调节。当处于状态一时，一体式空调纯粹是一台普通空调；当处于状态二时，一体式空调既是一台空调，也是一台冷热回收装置，同时能对室内进行新鲜空气的补充；当状态三时，一体式空调完全处于冷热回收状态，并以最大速度对室内进行新鲜空气的补充。控制系统可以根据室内特定气体（如CO₂）浓度无级调节其工作状态，始终保持室内空气的新鲜。

上述实施例选择以穿墙机为例，对窗机等其他一体式空调原理一样，不另做说明。

在正常夏天制冷的工作状态下，第二换热器4作为空调系统的冷凝器，其作用是对高温高压的制冷剂进行冷凝。夏天室外侧空气温度较高，如果在换新风时，较低温度的室内空气在排出时流经第二换热器4，将明显提高制冷剂的冷凝速度和效果，空调制冷效率将得到大幅提高，其提高幅度直接决定于流经此换热器的室内空气的流量，所以换风量越大（同时室内因补充新鲜空气而造成的冷量损失也越大），空调制冷效率也越高，冷量回收的绝对值也越大，对室内因补充新鲜空气而造成的冷量损失起到补偿作用。

在正常的冬季制热工作状态下，第二换热器4作为空调系统的蒸发器，其作用是吸收室外空气中的热量，对低温低压的制冷剂进行蒸发。冬季室外侧空气温度较低，在换新风时，较高温度的室内侧空气在排出到室外侧时流经第二换热器4，将明显提高制冷剂的蒸发速度和效果，空调制热效率将得到大幅提高，其提高幅度直接决定于流经其的室内空气的流量，所以换风量越大（同时室内因补充新鲜空气而造成的热量损失也越大），空调制热效率也越高，热量回收的绝对值也越大，对室内因补充新鲜空气而造成的热量损失起到补偿作用。

由于任何冷热回收装置都不能100%的将换新风过程中损失的冷热量予以全部回收，采取自动控制系统，将室内空气质量控制在设定的数值上，当室内空气质量合格时，自动关闭换新风系统；当室内空气质量不合格时，根据其具体的空气参数确定适当的换风量。这样就避免了很多通风装置经常在室内空气达标的情况下，无谓的换新风，或换风量过大，白白的损失室内侧能量的问题。

关于选择空气中特定气体浓度参数作为空气质量参数的说明：室内空气质量影响因素很多，一般情况下，排除装修等一次性影响，人类和其他动植物的活动对空气质量的影响主要可以选择CO₂浓度作为参数指标，因为人或动物的呼吸、植物的逆光合作用、抽烟及灶具等微小的燃烧主要的影响都可以通过监测CO₂浓度来作为参考值，并且CO₂浓度传感器是成熟的技术，非常容易实现。当然，针对特殊情况，我们也可以选择其它气体浓度作为空气质量的参数，甚至必要时可以选择多种气体参数综合模糊控制，工程上都是成熟的，不另作说明。

本发明在保证制冷、制热、除湿等一体式空调基本功能的基础上，引入智能换新风功能，通过对房间内特定气体（如CO_2））浓度数据自动采集，智能精确控制换新风执行机构，实现对房间内空气质量的有效控制。同时，通过特殊的风道设计，对空气的流向进行控制，使排到室外的浑浊空气流经空调的换热器，对冷量（夏季）或热量（冬季）进行回收，大幅减少室内冷量（热量）的损失，从而降低空调的单位能耗，达到节能目的。本发明集成在一体式空调的风道内，并实现智能控制、无级自动调节，既提高和保证室内空气质量又降低空调的单位能耗。

Claims

1.一体式空调的节能型智能换新风系统，包括室内、外进风腔和智能控制系统，其特征在于：在连接所述室内、外进风腔的热交换风道中设换新风执行机构，所述换新风执行机构由导风槽和导风板构成，所述导风槽截面呈半圆形，所述导风板截面呈弧形，导风板置于导风槽内，两者相互配合并通过设在各自两侧板上的连接孔活动连接；所述导风槽上设有室外进风口和室内进风口，所述室外进风口与室外侧风腔相连通，所述室内进风口与室内侧风腔相连通，所述导风槽底部沿其纵向方向设室内外进风腔隔板；所述导风板上设导风口和隔板；所述换新风执行机构由驱动装置驱动；所述智能控制系统包括控制电路，所述驱动装置受所述控制电路控制。

2.根据权利要求1所述的一体式空调的节能型智能换新风系统，其特征在于：所述室外进风口分为第一室外进风口和第二室外进风口，分别设在导风槽两侧；所述室内进风口分为第一室内进风口和第二室内进风口，分别设在导风槽两侧；其中第一室外进风口和第一室内进风口对称设置在导风槽的左侧中部位置，第二室外进风口和第二室内进风口对称设置在导风槽的右侧边位置；所述热交换风道内分别设第一换热器和第二换热器。

3.根据权利要求1所述的一体式空调的节能型智能换新风系统，其特征在于：所述驱动装置为步进电机。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一体式空调的节能型智能换新风系统，其特征在于：所述智能控制系统还包括CO₂传感器，所述CO₂传感器与所述控制电路相连接。