CN107036223A - 多功能室内新风空调设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能室内新风空调设备，包括外壳体、内壳体、新风过滤器、低温热交换器和高温热交换器，内壳体的内部设有依次连接的上隔板、气流换向器和下隔板，上隔板的左侧为室外新风风道，上隔板的右侧为室内排风风道，下隔板的左侧为室外排风风道，下隔板的右侧为室内新风风道，室外新风风道通过气流换向器与室内新风风道连通，室内排风风道通过气流换向器与室外排风风道连通，室外新风风道的上部设有室外新风入口。本发明所涉及室内新风空调设备结构紧凑，具有多模块化结构，无需对房屋进行施工改造即可简单快捷地完成设备的安装及拆卸，可防止未过滤的室外空气流入室内，可调节室内温度并改善室内光线及气味。

Description

多功能室内新风空调设备

技术领域

本发明涉及室内新风技术，更具体地说，涉及一种多功能室内新风空调设备。

背景技术

室内新风设备是一种电气设备，其普遍的结构形式包含有外壳，在外壳中安装有过滤器和通风机。不同结构形式的过滤元件具备的过滤效率也不相同。大部分情况下新风设备安装有两部通风机，一部作为新风机，另一部作为排风机。同样地在设备中设有两条风道，一条为新风道，另一条为排风道。而配备热交换器的新风设备则可以对室内污浊空气进行热量回收。

室内空调设备是一种电气设备，其普遍的结构形式包含一个整体式或两个分体式外壳。外壳中安装有高压以及低压工作部件，例如：空气压缩机、冷凝器、通风装置、过滤干燥机、蒸发器、膨胀阀、液体分离器、过滤器及控制元件。大部分室内空调设备与普通空调设备的工作原理相同，即按照循环原理降低室内空气温度，也就是说，室内空气先被设备吸入，冷却后再输入室内。还有一些空调设备可像热力泵一样，按照循环原理提高室内气温，也就是说，室内空气先被吸入，加热后再输入室内。整体式设备需在降温模式时将热量、在升温模式时将冷量导向室外。由此必须在墙壁上或窗户上打孔。

在换气设备工作时需将新鲜的室外空气输入室内，并将浑浊的室内空气输出室外。因此必须在墙壁上钻孔，即空心钻空，其直径通常为80至250mm。同样地，如果管道要穿过窗户，也必须在窗户玻璃上打孔，这样不仅工程量大且污染室内。多数情况下甚至需要两个钻孔。

以上所述设备均安装传感调节控制系统(如：气压传感器，湿度传感器，浑浊度传感器，CO₂传感器等)，以实现新风、温度交换、热量回收等功能。

为推拉窗设计的通风设备，无论是否配备热交换器，通常一律被安装在窗框前或窗框中。由此可避免在墙壁上打孔，但是必须打开窗户，再将设备安装在室内窗框前或窗框中，然后将窗扇关闭至设备安装处。为实现各项功能，该设备外型需有一定宽度，这会导致大量窗户面积被设备所覆盖，减少了窗户透光量，造成了大量光亮损失。因此，一种解决方案是将新风设备安装在室内或室外墙壁上，并将通风管道穿过一面单独的透明玻璃，该透明玻璃安装在推拉窗的窗框中。但是此方案在安装固定时需使用螺栓，并在窗户或墙壁上钻孔。为实现在冬季或夏季工作时的空气升温或降温功能，还需安装制热或制冷设备。因此在使用该通风设备时需要在冬季或夏季根据需要对设备进行改造，或者更换整个设备。

另一种安装在平推窗上的解决方案是将室内新风设备安装在窗框上。在窗户打开的部分用一面透明玻璃从室内侧将窗框封住。安装时需使用额外的固定安装元件及螺栓，因此也必须钻孔。此种设备有一个外壳、两个通风机和一个用来净化空气的过滤器。过滤器安装在进风的一侧，有时还会安装一个划分为两个区域(新风区和排风区)的热交换器。并且通风机的安装位置位于过滤器之前。

以上所有设备必须由专业人员进行安装，耗时量大。这些设备结构复杂，价格昂贵。此外，这些室内净化空气设备或者室内空调设备可能与实际窗户的大小不匹配，这意味着对不同大小的窗户均需按照其实际尺寸设计一种独立的设备。这些设备只能应用在垂直打开的窗户和向外打开的平开窗上。基于设备的结构设计也只能使用某种特定的过滤器，无法更换使用其他种类的过滤器。这些过滤器过小且不能满足使用需求。现在市场上的此类设备价格昂贵并且安装过程复杂，不能满足市场需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种可以直接安装在窗户上的多功能室内新风空调设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种多功能室内新风空调设备，该多功能室内新风空调设备可将室外空气净化、加热或降温、添加香味后输入室内，同时对室内采光影响很小，且在任何类型的窗户上安装简便。该新风空调设备的多功能性体现在通过不同的工作组件逐阶段地对空气施加影响：空气净化>空气被动升温(或降温)>空气主动加热(或冷却)，并搭配空气香味调节部件、室内照明调节部件、室内声音播放部件以及适用于所有类型和尺寸窗户的万能固定安装方法。基于该设备的多功能性，所有单个组件都可以根据需要自由选择搭配。该多功能室内新风空调设备的基本结构由两个壳体构成，其中一个为模块化组装的内壳，用来容纳各种工作部件，另一个为外观经过设计，并且尺寸、外型等参数可调节的外壳，以将设备匹配安装在任何类型和大小的窗户中。

内壳中安装有空调元件，如过滤器、通风机、气流换向器、新风及排风风口、气流流动元件、低温热交换器、高温热交换器、冷凝液容器、热电转换器、香味调节元件以及湿度调节元件。内壳内部被隔离板和一个气流换向器分为4个区域，即4个风道，由此形成冷热两侧。这样做的好处是，无需在冬季或夏季对设备进行改造，即可实现在冬季运行时热侧在室内，冷侧在室外；而在夏季运行时冷侧在室内，热侧在室外。通过紧凑的结构设计可以缩短风道长度。气流换向器将四个风道互相隔开，且引导气流在设备中进行两次交叉流动。通过内外壳的结构设计以及互相隔热的内外两侧，有效提高了设备的热效率、降低设备噪音，由此减少了室内外不必要的冷热交换，进一步避免了外界噪音通过设备进入室内。

所有的内部元件通过嵌入式方法固定安装在内壳上，通过这种安装方式能够起到对内部元件减震缓冲的保护效果，并且能够简单方便的实现内部元件的安装和拆卸。本发明实例的一个优点在于内壳体材料采用人工合成材料，优选为硬质泡沫塑料或复合材料。通过在内壳体使用该种材料可以简便实现多种嵌入式安装方式，由此可简单快捷地对内壳的内部构造进行更改，以适用客户最新的使用需求。例如：无需更换整个设备，即可更换至新的、效果更好的过滤器。该设备的另一优点为采用四条直通式风道，使得内壳结构可由直板拼装而成。通过使用气流导向元件进一步优化设备内部的气流布局，以达到减小气流流动阻力及增大空气流量的效果。此外，该设备的下一个优点是内壳可作为整体部件一次生产完成，同时使用双壳体作为整体结构的优势尤为突出。通过这种结构可自由选择进风风口及出风风口的开口方向，即可将风口布置在上部、下部、右侧或左侧。如需清洁设备、更换滤芯或维护保养时可将内壳的一侧或某侧的活动板打开，因此壳体至少有一侧为可开闭的结构。本发明实例的又一优点为可通过使用香味调节元件和湿度调节元件进一步改善室内空气环境。

外壳体主要用于容纳内壳体并体现整个设备的外观设计，功能在于连接内壳体与窗框。外壳体安装于窗户的打开部分，并代替部分窗扇使窗户封闭。安装于平开窗时，外壳体是密封框架构成的一部分，与密封框架相接并封闭了窗户的打开处。外壳体采用人工合成材料或金属材料或复合材料，优选耐用的人工合成材料、不锈钢、铝或混合材料，以使其表面具有光滑、拉丝、反光、磨砂或镜面等效果。外壳将匹配窗框的大小，以将设备嵌入安装在推拉窗的窗框中。对于平开窗，外壳将匹配密封框架的大小，以将设备嵌入安装在密封框架中。此外，外壳的尺寸可根据窗框或密封框架进行调节，该调节功能可通过滑动机构简单实现，也可通过插接机构、旋转机构、楔入机构或多种组合机构等实现。适配元件用于匹配窗框或/与窗扇框的尺寸，所以无需螺栓、铆钉或销等其他连接件。在外壳上可设置一块显示板(发光板)，材质与颜色可灵活选择，其外观可与风道开口一样自由设计。该面板可持续或通过程序控制进行主动或被动发光。另外可通过运动传感器控制灯光的开关及明暗。

气流换向器位于内壳体的中央，它的作用是使排出的气流与新风气流交叉流动但不互相混合，同时使外侧与内侧保持分隔状态。它所使用的材料为人工合成材料或复合材料或混合材料，也可使用铝。

低温热交换器处于气流换向器的内部，在这里新风温度会与排风温度进行交换。低温热交换器是一个被动的升温及降温元件，冬天新风会被温度较高的排风所加热，而夏天新风会被温度较低的排风所冷却。它所使用材料优选复合材料、混合材料或人工合成材料，也可使用铝。

高温热交换器由暖侧及冷侧构成，其优点在于无需改造设备，即可根据夏天或冬天的使用需求，对空气进行冷却及加热。高温热交换器的功能是加热(在冬天)或冷却(在夏天)内部新风风道内的新风，基于热力学平衡原理会在外部排风风道内产生一个截然相反的温度效应。高温热交换器是一个强制加热及冷却元件，它所产生的热量或冷量可通过一个压缩膨胀系统或热电转换器形成。根据不同的季节运行模式，在夏季时，压缩膨胀系统通过作为冷凝器或蒸发器的高温热交换器将热风导向室外，冷风导向室内；而在冬季时，将热风导向室内，冷风导向室外。该高温热交换器始终位于出风风道内。

热电转换器通过电流在相对应的两侧产生温度差。它最大的优点在于体积小，重量轻，无运动部件，无气体或液体伴随产生，可快速精确地调控温度，且价格低廉。高温热交换器作为具有冷气片的散热器和具有暖气片的加热器将会与热电转换器一同使用，其显著优势在于散热器和加热器外形乃至整个系统的灵活性，低重量与低价格。既能使用压缩膨胀系统又能使用热电转换器的设计方案是本发明实例的又一大优势。通过高温热交换器及空气加湿元件可以有效调节空气湿度。

室内空气将依次通过室内进风口、室内排风风道、室内排风过滤器、包含低温热交换器的气流换向器、室外排风风道、排风机、高温热交换器、室外排风出口输往室外。室外空气将依次通过室外新风入口、室外新风风道、室外新风过滤器、新风机、包含低温热交换器的气流换向器、室内新风风道、高温热交换器、室内新风出口输入室内。采用构造简单及直通风道的优点在于，空气通过引流元件低气压损失地流向气流换向器，通过散流元件在气流换向器后方形成低压，由此实现更多空气流向气流换向器，气压损失小，减小通风机的使用功率，从而最大程度上节省电量消耗，降低设备运行噪音。

在冬季，由排风机吸入的经过滤后的室内暖风及由新风机吸入的经过滤后的室外冷风在低温热交换器中进行温度交换。此后室外新风将经过高温热交换器进一步加热后导入室内，同时经过高温热交换器再次被冷却后的室内排风被排向室外。

在夏季，由排风机吸入的经过滤后的室内暖风及由新风机吸入的经过滤后的室外热风在低温热交换器中进行温度交换。此后室外新风将经过高温热交换器进一步降温后导入室内，同时经过高温热交换器再次升温的室内排风被排向室外。此设备的优点在于，通过气流换向器的设置、风道的布局以及把高温热交换器位于室内外排风风道的设计，使得无论冬季或夏季，热量都始终保存在暖侧，冷量保存在冷侧。

本多功能室内新风空调设备的高热效率通过双壳体(内壳体和外壳体)、壳体材料、内外腔室的分隔、低温热交换器、高温热交换器以及对空气的导流措施得以实现。

本新风空调设备的又一优点在于，在关闭设备的同时，进风风口及排风风口也会被关闭，避免了串风现象和不必要的室外冷空气渗入室内。

室外新风入口的设计形式有利于风力将空气压入新风机内，而室外排风出口的设计形式有利于风力将空气带出设备。由此能够降低通风机的功率甚至可以关闭通风机，以达到节约能源的效果。防护网(49)的作用是阻挡大颗粒灰尘、昆虫、鸟类以及飞行物进入设备内部。它由铁丝或合成材料网、薄膜或毛毡构成，起到一定的过滤作用。

本设备含有至少两个过滤器。它们始终处于内部构件之前，以维持排风风道内的所有元件的清洁。排风过滤器所使用的滤芯的等级较低，以提高通风机效率；而新风过滤器则具有多层不同形状(薄片状的，球状的，袋状的，波浪状的，褶皱的)、不同材料(比如：纸质，合成材料，活性炭，静电膜，电化学材料，电解材料，液体材料，等离子材料)、不同等级的滤芯，起到净化空气中不同污染物(如:粗颗粒灰尘，细颗粒灰尘，PM50，PM10，PM2.5)的作用。过滤后的空气将通过新风风道流向室内，新风风道内的所有元件也保持清洁。由于构造设计的优势可使用足够大的过滤器。

本新风设备包含至少两个通风机，根据不同需求可使用更多通风机。通风机将被安装在内壳体的外侧，以减少对室内的噪音影响。任何形式的通风机均可应用于本发明实例，优先选用轴向式风机、径向式风机、斜流式风机、切向式风机或离心式风机。内壳体的构造允许混合搭配安装不同类型、不同功率的风机。新风机将室外空气通过新风风道输入室内，排风机将室内空气通过排风风道排向室外。当新风机的体积流量功率高于排风机时，室内形成的高气压可以有效避免室外空气渗入室内，此时室外新风对温度交换的影响较大，因此室外气温会对室内温度产生主导影响。反之，当室内排风多于室外新风时会产生同类效应，由此可通过控制通风机功率调节室内温度。

本室内新风设备安装有一个调节控制单元。它可由固定程序或借助调节值来控制通风机功率及冷热功率，该调节值由压力传感器、温度传感器、湿度传感器给出的数据结合空气成分组成尤其是二氧化碳浓度计算而来，再根据预先设置的目标值对设备进行控制调节。也可借助其他外部设备实现调控，例如具有显示触摸屏的控制器。

显示板主要用于承载该设备的外观设计特征，因此将使用尤其美观的材料，如玻璃，不锈钢或铝，且具有特殊的表面，或平滑、或拉丝、或反光、或磨砂、或有镜面效果，或者是一面镜子，或是优化设计为一扇屏幕，其优势在于可将光源融合于显示板内，赋予室内不同的光线强度和颜色(如：柔和光，氛围光)。另外可结合使用运动传感器控制灯光的开关及明暗。此外可优选配置一个扬声器，以播放令人舒适的声音，如：海浪、鸟鸣、树林、风或音乐等，也具有报警及提醒更换滤芯的功能。以上所述所有功能均可通过控制器调节。

在平开窗上安装本设备时需要使用密封框架，密封框架将安装在平开窗窗框中。本设备可通过密封框架安装在通过铰链和插销水平向外或向内打开的平开窗上，也可安装在通过铰链和插销竖直向外或向内打开的平开窗上，也可以安装在上推或下推的平推窗上。可根据用户要求及技术可操作性决定设备安装的合理位置。该框架形状为四棱柱形，其棱柱面构成了密封框架；利用框架表面将窗户的打开部分密封，以阻止不必要的外部空气渗入室内。该框架由2至20个零件组成，可作为一个整体部件生产制造，也可分为内外框架。基于边框的构造形式，安装时可将内外框架简单的通过嵌入等形式利用公差配合组装在一起。此外，也可使用多种其他方法连接内外框架以及将框架安装在窗框或窗扇框上，如：粘贴连接，魔术扣连接，销连接等，这简化了将密封框架安装在窗框及窗扇框上的工作流程。此安装方式的优点在于，外密封框架与内密封框架将窗扇框的外部及窗框的内部简洁地密封起来。同样，密封框架的构造设计确保了窗扇不被继续打开，由此雨雪及室外空气不会进入室内，而冷凝水则会流向室外。该密封框架或外壳体可与窗把手连接在一起。本发明实例的又一优点是可使用一个环绕在整个窗扇框及窗框四周的封闭系统，此封闭系统与窗框及窗扇框紧密吻合，以达到固定密封的效果。密封框架包含室外新风入口和室外排风出口，以进行气流交换。这些开口可位于侧面、上面或下面。密封框架采用人工合成材料或金属材料或复合材料，优选采用耐磨的人工材料、不锈钢、铝或混合材料，以使其表面达到光滑、拉丝、反光、磨砂或镜面的效果。为达到对窗户打开部分全方位的密封效果，还可选用灵活的材质作为框架，如硬质泡沫塑料、橡胶或复合材料；若框架的材质较硬，则最好在密封框架的所有侧面采用灵活的密封条，以实现密封框架与窗框、窗扇框间的连接与密封；密封框架会在所有侧面吻合与窗框及窗扇的凹模。外部密封框架所采用的材料能够经受长期的气候侵蚀，其形状、颜色及材料均与窗户、楼房整体外观相配合；内部密封框架在形状、颜色与材质上配合窗户及室内空间的风格，优选采用镜面或具有镜面类似效果的材料，以提高光亮。整体密封框架具有隔热隔音的特性。

本发明的一大结构优点为，设备安装在窗框中而显示板在窗框上，新风空调设备外形狭长，并作为密封框架的一部分。

另一种密封框架的形式为密封板边框，将会使用单层或多层透明薄板封闭打开的窗户。该透明板可采用玻璃、合成材料等材质，将安装在窗框内的密封板边框中。密封板边框具备与密封框架相同的材质与形状特征，密封板边框形状狭长，可有效密封窗户打开部分，阻止不必要的外部空气渗入室内。该边框由2至20个零件组成，可作为一个整体部件生产制造，也可分为内外边框。基于边框的结构形式，安装时可将内外边框简单的通过嵌入、插入、楔入、旋入或其他机械结构组装在一起。此外，也可使用多种其他方法连接内外边框以及将边框安装在窗框及窗扇框上，如：粘贴连接，魔术扣连接，销连接等，这简化了将密封板边框安装在窗框及窗扇框上的工作流程。此安装方式的优点在于，密封板边框将窗框简洁地密封起来。同样，密封板边框的构造设计确保了窗扇剩余部分被封闭，不被继续打开，由此雨雪及室外空气不会进入室内，而冷凝水则会流向室外。

在平开窗上安装本新风空调设备时需将窗扇打开，打开的窗户将通过使用密封边框封闭。窗户的封闭可通过窗户的闭锁装置或密封框架的闭锁机构或两者配合实现，由此通过密封边框将窗框和窗扇框连接起来。该框架将优先采用内外密封框架的结构，通过先安装外框架再安装内框架即完成了两框架的组装，由此形成一个密闭的框架结构。密封框架为四棱柱形，其棱柱面构成了密封框架。在窗锁一侧通过嵌入、插入、楔入、夹持、或旋入等方式将新风空调设备安装在窗框中，并且通过闭锁装置、弹簧装置、插销、键和螺旋机构固定设备。在安装设备时需将室外新风入口、室外排风出口精准对接在密封框架上预留的室外新风开口、室外排风开口处。当使用透明薄板时，先安装内外密封板边框，然后将透明薄板的下部插入密封板边框中后水平旋转，将薄板上部也插入密封板边框中，再将薄板侧面插入边框的第三边，由此密封板的三边都通过嵌入、旋转插入、夹持、楔入、卡入、魔术扣或粘合等方式封闭起来。新风空调设备将通过插入、旋转插入、夹持、卡入、魔术扣、粘合等方式安装在预留的窗扇开口处的窗框中，所使用的安装元件能够简便快捷通过形状配合方式全方位地固定新风设备，最后通过插销及弹簧元件与窗框连接。

以上所有针对平开窗及平推窗的描述也都适用于向内打开的窗扇。

在推拉窗上安装此新风设备时须将内侧窗扇打开，打开部分用来容纳新风设备外壳体。安装时将设备下部插入窗框中，然后水平旋转，将设备上部也插入窗框，然后将设备推至窗框的一侧，这样使得设备下部及一侧利用连接元件通过形状配合方式与窗扇导轨连接，之后通过插销与弹簧原件将设备上部固定在窗框中，最终通过关闭内侧窗扇将新风空调设备全方位固定在窗框中，过程中无需使用任何其他安装元件。最后使用至少一个Z形窗锁将两窗扇框锁死。窗锁的应用使得两窗扇框向外侧窗框和新风设备形成挤压，使窗户既不能向右也不能向左打开，同时新风空调装置被固定在窗户内，无需其他固定元件或螺旋接合。以上所有特点使得该室内新风空调设备易于组装。

实施本发明的多功能室内新风空调设备，具有以下有益效果：

本发明所涉及室内新风空调设备的设计节约空间、结构紧凑，符合热力学、流体学要求，具有多模块化结构，无需对房屋进行施工改造即可简单快捷地完成设备的安装及拆卸，可防止未过滤的室外空气流入室内，可调节室内温度并改善室内光线及气味。外壳体通过适配元件可安装于各种类型的窗户，如推拉窗、平推窗、旋转上开或下开窗、内开式、外开式、垂直打开式、水平打开式、上翻式、下翻式、推拉式；适配元件是外壳体的组成部分。此设备安装在窗户打开部分，并通过内部元件的直角结构设计使其外形狭长。外壳尺寸可调节：垂直安装类型的设备可调节高度，水平安装类型的设备可调节宽度，以匹配窗户打开部分的大小，因此本设备可安装在各类大小的窗框的任意位置上。在设备上以及窗户与窗框间可安装密封条。以上所有特点使得该室内新风空调设备易于组装。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是内嵌于推拉窗窗框中的多功能室内新风空调设备的结构示意图(侧视图)；

图2是打开状态的平开窗示意图(主视图)；

图3是打开状态的平开窗及外部密封框架示意图(主视图)；

图4是打开状态的平开窗及内部密封框架示意图(主视图)；

图5是通过密封框架密封并安装于平开窗打开部分的多功能室内新风空调设备示意图(主视图)；

图6是一体式装配于平开窗打开部分的多功能室内新风空调设备示意图(主视图)；

图7是通过密封框架密封并安装于平开窗打开部分的多功能室内新风空调设备示意图(俯视图)；

图8是一体式装配于平开窗打开部分的多功能室内新风空调设备示意图(俯视图)；

图9是窗锁一侧打开的平开窗及内外密封框架示意图(俯视图)；

图10是通过内外密封框架密封并安装于平开窗的多功能室内新风空调设备示意图(侧视图)；

图11是安装有多功能室内新风空调设备的平开窗示意图(侧视图)；

图12是通过密封板边框密封并内嵌安装于平开窗打开部分的多功能室内新风空调设备示意图(主视图)；

图13是安装于窗户打开处的密封板边框示意图(剖视图)；

图14是密封板边框安装于窗户打开处的其他可行安装方案示意图(剖视图)；

图15是密封板边框安装于窗户打开处的其他可行安装方案示意图(剖视图)；

图16是安装于推拉窗窗框中的多功能室内新风空调设备(主视图)；

图17是图16的水平剖视图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1包括室内新风空调设备1的剖视图及推拉窗的窗框35，安装该新风机时需打开窗扇。所述室内新风空调设备通过连接元件4插入推拉窗窗框中，并通过插销5及弹簧元件40固定，不需要螺栓。整体通过力-外形配合连接，不需要额外的连接元件。

参阅图1可看到内壳体3和外壳体2。其中内壳体3承载了所有的内部元件，如：粗颗粒新风过滤器16、细颗粒新风过滤器17、排风过滤器18，新风机19、排风机20，气流换向器6，室内排风入口10、室外新风入口12，室内新风入口11、室外排风出口13，引流元件28、散流元件29、导流元件33，外侧气流换向口21、内侧气流换向口22，具有气温交换作用的低温热交换器39，具有调节室温作用的高温热交换器的内侧31、高温热交换器的外侧32，冷凝液容器36，冷凝液排出口34，连接器42，热电转换器38，香味调节元件及湿度调节元件37。外壳体2用于展示室内新风空调设备的外观设计以及与窗户的连接，它包括连接元件4、插销5、弹簧元件40，控制器8，显示板41，运动传感器59，扬声器43以及压缩膨胀系统50。

图1可划分为室外57和室内58两侧，另外根据对称的模块化结构及居中的气流换向器6可分为室内新风风道23、室外新风风道26和室外排风风道24、室内排风风道25。该室内新风空调设备始终被上隔板7、下隔板9及气流换向器6分成四个区域，即室内新风风道23、室外新风风道26和室外排风风道24、室内排风风道25，由此产生了冷侧及暖侧。冬天时暖侧位于室内58，冷侧位于室外57，夏天时刚好相反，无需改装机器即可完成上述冬夏冷暖侧的变换。紧凑的结构设计使得风道非常短。气流换向器6分割了四个风道并引导气流两次交叉流动。通过这种构建方式行成了互相冷热分离的室内58和室外57以及外壳体2和内壳体3的结构实现了热效率的提高以及机器自身降噪，由此减少了室内外不必要的温度交换，进一步有效避免了外界噪音通过设备进入室内。所有的内部元件通过嵌入式方法(如固定装置48)固定在内壳上，这里用作示例的是新风机19的固定，通过这种方式安装能够达到减震的效果，并且能够简单方便地实现内部元件的安装或拆卸。本发明实例的另一优点在于内壳体3采用的材质为人工合成材料，优选的为硬质泡沫塑料或复合材料。该设备的另一优点为采用直通式风道。室外新风风道26，室外排风风道24，室内新风风道23，室内排风风道25，使得内壳结构可由直板拼装而成。例如可用至少需要一个基板51，外侧板52、内侧板53，上端盖54、下端盖55，上隔板7、下隔板9及一个盖板56(图上不可见)构成基本结构。通过使用引流元件28、散流元件29、导流元件33进一步优化设备内部的气流布局，以达到减小气流流动阻力及增大空气流量的效果。此外，该设备的下一个优点是内壳体可作为整体部件一次生产完成，而双壳体作为整体结构的优势尤为突出。其中一个壳体部件为具有壳体特征的基础壳体，由一个基板51，外侧板52、内侧板53，上端盖54、下端盖55，上隔板7、下隔板9构成；另一个壳体部件为一个盖板56(图上不可见)。如需清洁设备、更换滤芯或维护保养可将内壳的一侧打开或某侧活动板翻开，因此壳体至少有一侧为可开闭的结构。

本发明实例的又一优点为可通过使用香味调节元件37进一步改善室内空气环境，其香味物质可为固态、液态或气态，可散发出预期的香气，如树林、大海、雨水、香烟等任何香味，同时也可安装湿度调节元件37。

外壳体2主要用于容纳内壳体3及体现该室内新风空调设备1的外观设计，功能在于连接内壳体3与窗框35。外壳体2可根据窗框35大小进行尺寸调节。外壳体2采用人工合成材料或金属材料或复合材料，优选使用耐用的人工合成材料、不锈钢、铝或混合材料，以使其表面具有光滑、拉丝、反光、磨砂或镜面等效果。外壳体2尺寸的调节可通过滑动机构简单实现，也可通过插接机构、旋转机构、楔入机构或多种组合机构等实现。适配元件4、5、40用于匹配窗框35或窗扇框61尺寸，无需螺栓、铆钉或销等其他连接件。在外壳上可设置一块显示板41，材质与颜色可灵活选择。该面板可持续或通过程序控制进行主动或被动发光，此外还可通过运动传感器59控制灯光的开关及明暗。

通过该室内新风空调设备的结构构造可实现自由选择室内排风入口10、室内新风出口11、室外新风入口12、室外排风出口13的开口方向，即可将风口布置在壳体上部14、下部、壳体右侧15或左侧。同样也可对显示板41及风道开口室内排风入口10、室内新风出口11、室外新风入口12、室外排风出口13进行自由设计。

气流换向器6位于内壳体3的中央，采用材料为人工合成材料或铝。它由外侧气流换向口21、内侧气流换向口22和低温热交换器39组成。内侧气流换向口22由内侧气流换向器入口44和内侧气流换向器出口45构成；而外侧气流换向口21则由外侧气流换向器入口47和外侧气流换向器出口46构成。外侧气流换向口21、内侧气流换向口22的功能在于排出的气流与新风气流交叉流动但不互相混合。通过使用气流换向器6使气流流向交叉，同时使内腔室(内新风风道23、室内排风风道25)与外腔(室外排风风道24、室外新风风道26)保持分隔状态。

低温热交换器39处于气流换向器6的内部，在这里新风温度会与排风温度进行交换。它所使用材料优选复合材料、混合材料或人工合成材料，也可使用铝。低温热交换器是一个被动的升温及降温元件，冬天新风温度会被温度较高的排风所加热，而夏天新风会被温度较低的排风所冷却。

高温热交换器31、32由暖侧及冷侧构成，其优点在于无需改造设备，即可根据夏天或冬天的使用需求，对空气进行冷却及加热。高温热交换器内侧32的功能是加热(在冬天)或冷却(在夏天)室内新风风道23内的新风，基于热力学平衡原理会在高温热交换器外侧31的室外排风风道24内产生一个截然相反的温度效应。高温热交换器是一个强制加热或冷却元件，它所产生的热量或冷量通过一个按照空调工作原理运行的压缩膨胀系统50或热电转换器38产生。根据不同的季节运行模式，夏季时，压缩膨胀系统50通过冷凝器及蒸发器将热风导向室外，冷风导向室内；而冬季时，通过冷凝器及蒸发器将热风导向室内，冷风导向室外。该高温热交换器始终位于室内新风风道23与室外排风风道24内。

热电转换器38通过电流在相对应的高温热交换器外侧31、高温热交换器内侧32产生温度差。它最大的优点在于体积小，重量轻，无运动部件，无气体或液体伴随产生，可快速精确的控制温度，且价格低廉。高温热交换器31、32作为具有冷气片的散热器和具有暖气片的加热器将会与热电转换器一同使用，其显著优势在于散热器和加热器外形乃至整个系统的灵活性，低重量与低价格。既能使用压缩膨胀系统50又能使用热电转换器38的设计方案是本发明实例的又一大优势。通过高温热交换器及空气加湿元件可以有效调节空气湿度。

室内空气将依次通过室内排风入口10、室内排风风道25、排风过滤器18、内侧气流换向器入口44、低温热交换器39、外侧气流换向器出口46、室外排风风道24、排风机20、高温热交换器外侧31、室外排风出口13输往室外。室外空气将依次通过室外新风入口12、室外新风风道26、粗颗粒新风过滤器16、细颗粒新风过滤器17、新风机19、外侧气流换向器入口47、低温热交换器39、内侧气流换向器出口45、室内新风风道23、高温热交换器内侧32、室内新风出口11输入室内。采用构造简单及直通风道的优点在于，空气通过引流元件28低气压损失地流向气流换向器6，通过散流元件29在气流换向器内侧气流换向器出口45、外侧气流换向器出口46后方形成低压，由此实现更多空气流向气流换向器，气压损失小，减小通风机的使用功率，从而最大程度上节省电量消耗，降低设备运行噪音。在冬季，由排风机20吸入的经过滤后的室内暖风及由新风机19吸入的经过滤后的室外冷风在低温热交换器中进行温度交换。此后室外新风将经过高温热交换器内侧32进一步加热后导入室内，同时经过高温热交换器外侧31再次被冷却后的室内排风被排向室外。在夏季，由排风机20吸入的经过滤后的室内暖风及由新风机19吸入的经过滤后的室外热风在低温热交换器39中进行温度交换。此后室外新风将经过高温热交换器内侧32进一步降温后导入室内，同时经过高温热交换器外侧31再次升温的室内排风被排向室外。本新风空调设备的优势也体现在，关闭设备的同时，进风风口及排风风口也会被关闭，避免了串风现象和不必要的室外冷空气渗入室内。室外新风入口12的设计形式有利于风力将空气压入新风机内，而室外排风出口13的设计形式则有利于风力将空气带出设备。由此能够降低通风机的功率甚至可以关闭通风机，以达到节约能源的效果。防护网49的作用是阻挡大颗粒灰尘、昆虫、鸟类以及其他飞行物进入设备内部。它由铁丝或合成材料网、薄膜或毛毡构成，起到一定的过滤作用。本多功能室内新风空调设备的高热效率通过双壳体(内壳和外壳)、壳体材料、内外腔室的分隔、低温热交换器、高温热交换器以及对空气的导流措施得以实现。

本设备含有至少两个过滤器，它们始终处于内部构件之前。排风过滤器18作用在于维持排风风道内的所有元件的清洁，滤芯等级较低。而粗颗粒新风过滤器16、细颗粒新风过滤器17则具有多层不同形状(薄片状的，球状的，袋状的，波浪状的，褶皱的)、不同材料(比如：纸质，合成材料，活性炭，静电膜，电化学材料，电解材料，液体材料，等离子材料)、不同等级的滤芯，起到净化空气中不同污染物(如:粗颗粒灰尘，小颗粒灰尘，PM50，PM10，PM2.5)的作用。过滤后的空气将通过新风风道流向室内，新风风道内的所有元件也保持清洁。由于构造设计的优势可使用足够大的过滤器。

本新风设备包含至少两个通风机或风扇，根据不同需求可使用更多通风机。通风机将被安装在内壳体3的外侧52，以减少对室内的噪音影响。任何形式的通风机均可应用于本发明实例，优选采用轴向式风机，径向式风机，斜流式风机，切向式风机或离心式风机。内壳的构造允许混合搭配安装不同类型不同功率的风机。新风机19将室外空气通过室外新风风道26、室内新风风道23输入室内，排风机20将室内空气通过室外排风风道、室内排风风道排向室外。当新风机19的体积流量功率高于排风机20时，室内形成的高气压可以有效避免室外空气渗入室内，此时室外新风对温度交换的影响较大，因此室外气温会对室内温度产生主导影响。反之，当室内排风量多于室外新风量时会产生同类效应，由此可通过控制通风机功率来调节室内温度。

本室内新风设备安装一个控制器8。它可由固定的程序或借助调节值来控制通风机功率及冷热功率，该调节值由压力传感器、温度传感器、湿度传感器给出的数据结合空气组成成分尤其是二氧化碳浓度计算而来，再根据预先设置的目标值对设备进行控制调节。也可借助其他外部设备实现调控，例如具有显示触摸屏的控制器。

显示板41主要用于承载该设备的外观设计特征，因此将使用尤其美观的材料，如玻璃，不锈钢或铝，且具有特别的表面，或平滑，或拉丝，或反光，或磨砂，或有镜面效果，或者是一面镜子，或是优化设计为一扇屏幕，其优势在于可将光源融合于显示板内，赋予室内不同的光线强度和颜色(如：柔和光，氛围光)。另外可结合使用运动传感器59来控制灯光的开关、明暗及色彩。此外可优选的设置一个扬声器，以播放令人舒适的声音，如：海浪、鸟鸣、树林、风或音乐等，也具有报警及提醒更换滤芯的功能。以上所述所有功能均可通过控制器8调节。

图2为向外打开的平开窗示意图，图3为平开窗及外密封框架示意图，图4为平开窗及内密封框架示意图。窗扇框61上安装窗玻璃66、窗铰链65和窗把手64。在平开窗60上安装本设备时需要使用内密封框架80、外密封框架70，外壳体2位于窗户的打开部分62中并将该部分窗户封闭。室内新风空调设备1安装于平开窗时，作为内密封框架80、外密封框架70的一部分，与之相接，以封闭窗口。外壳体2的大小可匹配平开窗窗框63或内密封框架80、外密封框架70的尺寸进行调节。本设备1可通过内密封框架80和外密封框架70安装在通过铰链和插销水平向外或向内打开的平开窗上，也可安装在通过铰链和插销竖直向外或向内打开的平开窗上或上推或下推的平推窗上。可根据用户要求及技术可操作性决定本设备1安装的合理位置。该框架形状为四棱柱形，其棱柱面构成了密封框架，利用框架表面将窗户的打开部分62密封，以阻止不必要的外部空气渗入室内。该框架由2到20个零件组成，可作为一个整体部件生产制造，也可分为内密封框架80和外密封框架70。外密封框架70上设有连接边框71。基于内密封框架80、外密封框架70的构造形式，安装时可将两框架简单的通过嵌入等形式组装在一起。此外，也可使用多种其他方法连接内密封框架80和外密封框架70，以及将框架安装在平开窗窗框63或窗扇框61上，如：粘贴连接，魔术扣连接，销连接等，这简化了将密封框架安装在平开窗窗框63及窗扇框61上的工作流程。此安装方式的优点在于，外密封框架70与内密封框架80将窗扇框的外部及窗框的内部简洁地密封起来。同样，内密封框架80、外密封框架70的构造设计确保了窗扇框61不被继续打开，由此雨雪及室外空气不会进入室内，而冷凝水则会流向室外。

该内密封框架80、外密封框架70可与窗把手64连接在一起。本发明实例的又一优点是可使用一个环绕在整个窗扇框61及平开窗窗框63四周的封闭系统，此封闭系统与窗框及窗扇框紧密吻合，以达到固定密封的效果。

此内密封框架80、外密封框架70包含为室外新风入口12和室外排风出口13设置的室外新风入口预留开口72和室外排风出口预留开口73，以进行气流交换。开口可位于侧面、上面或下面。密封框架采用人工合成材料或金属材料或复合材料，优选采用耐磨的人工材料、不锈钢、铝或混合材料，以使其表面达到光滑、拉丝、反光、磨砂或镜面的效果。为达到对窗户打开部分全方位的密封效果，还可选用灵活的材质作为框架；若框架的材质较硬，则最好在密封框架的所有侧面采用灵活的密封条，以实现内密封框架80、外密封框架70与平开窗窗框63及窗扇框61间的连接与密封。内密封框架80、外密封框架70会在所有侧面配备与平开窗窗框63及窗扇框61吻合的凹模。

外密封框架70所采用的材料能够经受长期的气候侵蚀，其形状、颜色及材料均与窗户、楼房整体外观相配合；内部密封框架在形状、颜色与材质上配合窗户及室内空间的风格，优选采用镜面或具有镜面类似效果的材料，以提高光亮。整体密封框架具有隔热隔音的特性。

图5和图7为通过内密封框架80、外密封框架70密封并装配于向外打开的平开窗60上的多功能新风空调设备1示意图。该新风空调设备1嵌入安装于平开窗窗框63内。若该窗扇框61向内打开，则将设备180度旋转安装，并交换室内排风入口10和室外新风入口12的位置及室内新风出口11和室外排风出口13的位置。图7为俯视图。

图6和图8为一体式装配于向外打开的平开窗60上的多功能新风空调设备1示意图。新风设备1被安装在平开窗窗框63内，而显示板则安装于窗框上。设备1外型狭长，同时也是内密封框架80、外密封框架70的一部分。若该窗扇框61向内打开，则将设备180度旋转安装，并交换室内排风入口10和室外新风入口12的位置及室内新风出口11和室外排风出口13的位置。图8为俯视图。

于图9可见一扇窗扇框向外打开的平开窗60，内密封框架80、外密封框架70尚未完全闭合，该图为侧视图。

图10为安装于一扇窗扇框向外打开的平开窗60上的多功能新风空调设备1示意图且内密封框架80、外密封框架70已完全闭合，该图为侧视图。

于图11可见一扇窗扇框向外打开的平开窗60，内密封框架80、外密封框架70已完全闭合，室内新风空调设备1位于室外。该图为侧视图。

图12到图15展示了另一种通过密封板边框90将窗户打开部分62封闭的实例。使用单层或多层透明薄板91封闭窗户打开部分62，该透明薄板91作为外壳体2的一部分，可采用玻璃、合成材料等材质。该透明薄板91与密封板边框90一同安装于平开窗窗框63内。通过密封板边框的密封圈92和窗框密封圈93将透明薄板91与密封板边框90密封起来。密封板边框90所使用的材料与密封框架相同。密封板边框90外型狭长，可将窗户打开部分62封闭，阻止不必要的外部空气渗入室内。该边框90由2至20个零件组成，可作为一个整体部件生产制造，也可分为内外密封板边框94、95。基于边框的构造形式，安装时可将内外边框简单的通过插入、嵌入96、楔入97、旋入98或其他机械结构组装在一起。此外，也可使用多种其他方法连接内外边框以及将边框安装在窗框或窗扇框上，如：粘贴连接，魔术扣连接，销连接等，这简化了将密封板边框安装在平开窗窗框63及窗扇框62上的工作流程。此安装方式的优点在于，密封板边框90将平开窗窗框63简洁地密封起来。同样，通过密封板边框的外形设计确保了窗扇剩余部分被封闭，不被继续打开，由此雨雪及室外空气不会进入室内，而冷凝水则会流向室外。

图2到图15展示的内容同样也适用于向内打开的窗扇。在安装设备时须将室外新风入口12、室外排风出口13精准对接在密封框架上室外新风入口预留开口72、室外排风出口预留开口73处。

图16、图17为安装于打开的推拉窗窗框中的多功能新风净化器1示意图。外壳体2尺寸可根据窗框35大小进行调整，以将设备嵌入推拉窗104的窗框35中。通过Z形窗锁100和固定窗锁103将内侧窗扇101和外侧窗扇102的位置锁死。Z形窗锁100的一端挡住内侧窗扇101，另一端挡住外侧窗扇102，固定窗锁103卡在Z形窗锁100与内侧窗扇101之间。固定窗锁103的使得内侧窗扇101的扇框向新风空调设备1形成挤压，同时使外侧窗扇102的扇框向窗框35形成挤压，使窗户既不能向右也不能向左打开，同时新风空调设备1被固定在窗户内，无需其他固定元件或螺旋接合。以上所有特点使得该室内新风空调设备易于组装。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (12)

1.一种多功能室内新风空调设备，其特征在于，包括内壳体，所述内壳体的内部设有依次连接的上隔板、气流换向器和下隔板，所述上隔板的左侧为室外新风风道，所述上隔板的右侧为室内排风风道，所述下隔板的左侧为室外排风风道，所述下隔板的右侧为室内新风风道，所述室外新风风道通过气流换向器与所述室内新风风道连通，所述室内排风风道通过气流换向器与所述室外排风风道连通，所述室外新风风道的上部设有室外新风入口，所述室内排风风道的上部设有室内排风入口，所述室外排风风道的下部设有室外排风出口，所述室内新风风道的下部设有室内新风出口，所述室外新风风道内部设有新风机，所述室外排风风道内部设有排风机。

2.根据权利要求1所述的多功能室内新风空调设备，其特征在于，所述气流换向器包括低温热交换器和分设在低温热交换器左右两侧的外侧气流换向口和内侧气流换向口。

3.根据权利要求1所述的多功能室内新风空调设备，其特征在于，所述室外排风风道和室内新风风道内部设有高温热交换器，所述高温热交换器与压缩膨胀系统和/或热电转换器连接。

4.根据权利要求1所述的多功能室内新风空调设备，其特征在于，所述室内新风风道内部设有香味调节元件和/或湿度调节元件。

5.根据权利要求1所述的多功能室内新风空调设备，其特征在于，所述内壳体的外部设有外壳体，所述外壳体通过连接元件竖直或水平固定在窗框上，所述窗框为平开窗或推拉窗的窗框。

6.根据权利要求5所述的多功能室内新风空调设备，其特征在于，至少一个连接元件通过插销与窗框连接，所述插销还与弹簧元件连接。

7.根据权利要求1所述的多功能室内新风空调设备，其特征在于，所述室外新风风道内设有过滤器。

8.根据权利要求1所述的多功能室内新风空调设备，其特征在于，还包括控制器，所述控制器通过程序或借助调节值来控制通风机功率及冷热功率，该调节值由压力传感器、温度传感器、湿度传感器给出的数据结合空气组成成分尤其是二氧化碳浓度计算而来，再根据预先设置的目标值对设备进行控制调节。

9.根据权利要求11所述的多功能室内新风空调设备，其特征在于，所述控制器还与显示板和运动传感器连接，所述显示板内部设有光源，通过所述运动传感器来控制光源的开关、明暗及色彩。

10.根据权利要求5所述的多功能室内新风空调设备，其特征在于，当多功能室内新风空调设备安装在平开窗的窗框上时，外壳体位于窗户的打开部分，窗框的内外两侧分别设有内密封框架和外密封框架，所述外密封框架和内密封框架上设有室外新风入口预留开口和室外排风出口预留开口，所述内密封框架和外密封框架将窗户的打开部分封闭。

11.根据权利要求5所述的多功能室内新风空调设备，其特征在于，当多功能室内新风空调设备安装在平开窗的窗框上时，外壳体位于窗户的打开部分，通过密封板边框和透明薄板将窗户打开部分封闭，所述透明薄板与密封板边框安装于平开窗窗框内。

12.根据权利要求5所述的多功能室内新风空调设备，其特征在于，当多功能室内新风空调设备安装在推拉窗的窗框上时，推拉窗具有内侧窗扇和外侧窗扇，内侧窗扇的打开部分用于容纳新风设备的外壳体，外壳体的上部和下部插入窗框中，通过Z形窗锁和固定窗锁将内侧窗扇和外侧窗扇的位置固定，所述Z形窗锁的一端挡住内侧窗扇，另一端挡住外侧窗扇，所述固定窗锁卡在Z形窗锁与内侧窗扇之间。