CN110360658A - 空调机连体式新风通道 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空调机连体式新风通道，包括空调机机体，机体内部设有新风通道和混合通道，空调机机体上设有能够与外界空气连通的外界新风引入口和能够与室内空气连通的回风入口，所述新风引入口与新风通道一端连通，新风通道另一端与混合通道一端连通，回风入口也与混合通道一端连通，混合通道另一端与空调机的风机连通，本发明的新风通道与空调机机体一体成型，外界新风由外界新风引入口引入后从机体两侧均衡引入混合通道，可在短时间内让新风与回风在混合通道内充分的均匀混合，除了可使室内空间的温湿度与洁净度更稳定，并可降低了空气年龄，通风效率也提高了，达到了节省成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉一种空调机，特别是指一种空调机连体式新风通道。
背景技术
新风的冷热交换工作原理可单独利用新风的送风机或直接由空调机本身内部所设置的风机实现，通过新风管道可将外界空气引入空调机，经新风与回风混合后再送入空调空间，以补足室内所需的新风量。同时为了克服引入外气新风所带进来的冷热负载，冷却器或加热器的调节能力均需加大，这样才能保持室内一定的温湿度，这就是新风系统的冷热交换的基本原理。
在夏季时，基本上空调机是执行制冷运行模式，引入的新风属高温高湿的气体，对空调的热负载较大。此时空调机的冷却器冷却能力必需加大。而在冬季时，空调机则是执行制热运行模式，所引入的新风则是属低温低湿的气体，相反的空调机的加热器加热能力也需加大，这样才能克服新风所带来的负载。因此，无论冬季还是夏季，只要有新风引入，势必需要使空调机冷却器的冷却能力或加热器的加热能力加大，均会造成整个系统的初设成本与运行成本增加。
根据空调机送回风系统的风量平衡基本原理；
送风量(SA)＝新风量(OA)+回风量(RA)
新风量皆是由外界空气所引进来的，一般空调设备的新风通道无论是加热或冷却状态，大部分均采用独立连接机体单侧入口再与回风混合，以达到补充新风的效果，且一般的空调机新风引入绝大部分都是由空调机体单侧引入，此种情况新风与回风混合较不均匀，易造成冷却器或加热器无法均衡克服负载，将会使整个空调系统较为不稳定，温湿度不易控制，而浪费能源。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种空调机连体式新风通道，该空调机连体式新风通道使得空调气流均匀，节省能源，能保证室内的温湿度符合要求并保持稳定状态。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案：一种空调机连体式新风通道，包括空调机机体，机体内部设有新风通道和混合通道，空调机机体上设有能够与外界空气连通的外界新风引入口和能够与室内空气连通的回风入口，所述新风引入口与新风通道一端连通，新风通道另一端与混合通道一端连通，回风入口也与混合通道一端连通，混合通道另一端与空调机的风机连通。
作为本发明的进一步改进，所述外界新风引入口位于空调机机体后半部上端，新风通道沿空调机机体侧壁延伸。
作为本发明的进一步改进，所述外界新风引入口由至少一个圆孔组成。
作为本发明的进一步改进，所述新风通道为两条，分别沿空调机两侧壁延伸。
作为本发明的进一步改进，所述新风通道包括与空调机机体上端面平行的横向通道和与空调机机体纵向面平行的竖向通道，横向通道一端与外界新风引入口连通，横向通道另一端通过上侧新风入口与竖向通道上端的纵向侧壁连通，竖向通道下端纵向侧壁通过下侧新风入口与混合通道连通。
作为本发明的进一步改进，所述新风通道的横向通道为空调机机体内侧壁与隔板共同形成的通道结构。
作为本发明的进一步改进，所述上侧新风入口由至少一个三角形开口组成。
作为本发明的进一步改进，所述下侧新风入口由至少一个长方形气流孔组成。
作为本发明的进一步改进，所述新风通道与空调机机体为模压铸造一体成型结构。
本发明的有益效果是：本发明的新风通道与空调机机体一体成型，外界新风由外界新风引入口引入后从机体两侧均衡引入混合通道，可在短时间内让新风与回风在混合通道内充分的均匀混合，除了可使室内空间的温湿度与洁净度更稳定，并可降低了空气年龄，通风效率也提高了，达到了节省成本的目的。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的主视图；
图3为为本发明的右视图；
图4为本发明的俯视图；
图5为采用本发明的空调机气流流动方向示意图；
图6为连体式新风通道空调机-左侧新风通道气流数值模拟图；
图7为连体式新风通道空调机-左半部气流数值模拟图；
图8为连体式新风通道空调机-机组内部气流数值模拟图；
图9为本发明采用一组外界新风引入口的新风通道尺寸图；
图10为本发明采用三组外界新风引入口的新风通道尺寸图。
空调机机体---1 新风通道---2 外界新风引入口---3
回风入口---4 上侧新风入口---5 下侧新风入口---6
线型出风口---7 高效过滤器---8 风机---9
仪控面板---10 隔板---11
具体实施方式
实施例：
从简易的空调机气流模式构思：
根据空气调节(Air conditioning)的主要目的是控制并维持室内空间的温湿度与洁净度，而其两者均受到气流的影响最大，因此需要从如何将气流在最短的时间内控制在最稳定的状态、如何降低室内空气年龄的停滞时间，以及如何提高系统的通风效率三个大方向着手进行改进。
(1)、改善紊流型态，提升室内空间的温湿度与清净度
将引入的外气与回风如何在最短时间内充分均匀混合，再经过空调机组内部的调节器具，最终由空调机送风口吹出送至室内，可使其室内空间的温湿度与洁净度达到最佳的空气调节效果。
(2)、降低室内空气年龄，提升室内空气质量(IAQ)
空气质点运动年龄观念，简称空气年龄(Age of air)，是指空气某个质点从空调机的吸入口，经调节器具调节后经由送风口，再送至室内空间时，该质点所停滞的时间，称为空气年龄。其气流值点停滞的时间越短越好，空气质量越佳，当然就会提升室内空气质量。
(3)、可降低送风量，以节省能源
在相同的温湿度与洁净度需求之下，当空气的气流愈稳定，则其通风效率(Ventilation efficiency)会愈高，实质上也是一种经济性指标。通风效率高，就是代表在相同的需求条件下，其送风量相对的可以减少，且在短时间内就可达到预期的调节与通风效果。因此其气流于空气调节与气流输送的耗电就会越小，所投资的设备费用与运行费用也自然地降低了。
一种空调机连体式新风通道2，包括空调机机体1，机体内部设有新风通道2和混合通道，空调机机体1上设有能够与外界空气连通的外界新风引入口3和能够与室内空气连通的回风入口4，所述新风引入口与新风通道2一端连通，新风通道2另一端与混合通道一端连通，回风入口4也与混合通道一端连通，混合通道另一端与空调机的风机连通。可使新风同时与回风在短时间内均匀混合后再进入加热器或冷却器，这样可使系统更稳定运转，且可缩短新风管道之输送距离，并可达到节能之目的，除了一般局部新风使用外，还可应用于全新风系统，也就是可以将此空调机组视为全新风机组使用。
所述外界新风引入口3位于空调机机体1后半部上端，新风通道2沿空调机机体1侧壁延伸。
所述外界新风引入口3由至少一个圆孔组成。
所述新风通道2为两条，分别沿空调机两侧壁延伸。
所述新风通道2包括与空调机机体1上端面平行的横向通道和与空调机机体1纵向面平行的竖向通道，横向通道一端与外界新风引入口3连通，横向通道另一端通过上侧新风入口5与竖向通道上端的纵向侧壁连通，竖向通道下端纵向侧壁通过下侧新风入口6与混合通道连通。
外气(新风)由外界新风引入口3进入横向通道内，然后经上侧新风入口5(左右各一)进入竖向通道内，外气(新风)沿竖向通道(左右各一)向下流动并经下侧新风引入口(左右各一)进入混合通道，同时室内的回风经回风入口4进入混合通道，新风与回风在混合通道内混合后由送风机顺序送入高效过滤器和空调机体出风口，最终送入空调房间。气流如此的往复循环，以达到空气调节与净化的目的。
所述新风通道2的横向通道为空调机机体1内侧壁与隔板11共同形成的通道结构。
所述上侧新风入口5由至少一个三角形开口组成。
所述下侧新风入口6由至少一个长方形气流孔组成。
所述新风通道2与空调机机体1为模压铸造一体成型结构。
在空调机体(Air Condition Unit简称ACU)后半部上方侧，设置直径φ250mm外界新风引入口接头，并在机体风机引入新风到两个上侧新风入口处，在外界新风引入口与两个上侧新风入口处之间的空间形成供气流缓冲的静压箱(Static pressure box)，让流体的流动从动压转换为静压使气流更稳定，再经过上两侧的新风入口进入竖向通道，在竖向通道期间气流均非常的均匀流动，再通过机体两个下侧新风入口与正面回风充分均匀混合，最后经由风机吸入并由送风口吹出。此气流会流通过初级过滤及高效过滤器，最终再由机体之吹出口吹出至线型送风管送入室内，以达到空气调节与净化的目的，机体从高效率过滤器的上方，向上延伸到机体的最顶端的一段空间，一般可定义为静压箱。静压箱的高度可依室内空间实际高度做适当性的制作与调整，使整组空调机组连为一体，整体更加美观实用。若配合空间高度需要微调时，也可调整机体底部脚架，灵活运用自如。
众所皆知，无论是一般的空调系统或洁净室系统均需引入适量的新风方能满足人员的舒适度，另外洁净室也必需维持一定的正压量，其正压量的维持，也是需仰赖引入的新风量，方能确保洁净室内部不受周围外在环境的灰尘进入，方能达到洁净室所需求的洁净度等级，并确保生产质量与质量良率的提升。
(1)满足“室内人员所需的新风量”
新风量(OA)＝人员数×每人所需的新风量
每人所需的新风量需达到国标(GB)推荐值35m3/h以上。
(2)满足“维持室内正压所需的新风量”
式中：QOA：所需的外气量(m3/h)；
A：正压空间的表面积(m2)；
△P：压差(mmAq)；
v：标准空气的比容(0.833m3/kg)；
h：单位时间(小时)；
1.2：转换系数；
上述两种状况，若是洁净室应用时，则需在“室内人员所需的新风量”与“维持室内正压所需的新风量”两者之间取其大值。使新风量能够充分满足室内空间所需求。
一般空调通风与洁净室等，其新风量(特殊情况条件除外)绝大多数设计人员未经过详细计算，会直接取决于循环送风量的一定占比(一般设计者会采循环送风量的10％左右)。若依此概算模式计算；本发明均可充分满足全新风或局部新风的场合使用。
基于新风对人体舒适度的重要性及其为洁净室构成的必要条件之一，本发明通过连体式新风通道来取代一般新风系统需要单独管道的技术方案，本发明的气流分布经过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics-CFD，简称CFD)后，做气流模拟与数值分析比对，可以证实本发明整组机体的气流分布非常均匀稳定，非常适用于洁净空调送风系统。
以CFD数值模拟
本发明的CFD数值模拟空间将连体式新风通道空调机组分成三部分；
(A).连体式新风通道空调机-左侧新风通道气流数值模拟；
(B).连体式新风通道空调机-左半部气流数值模拟；
(C).连体式新风通道空调机-机组内部气流数值模拟；
分别进行数值模拟与分析，本发明在模拟过程中，除了对模拟空间具有对称性之外，针对数值模拟空间的网格大小的设定，也是依据模拟结果的图形的可视化设定，不宜过大也不宜过小，以正确的分析其气流运动变化。
(A).连体式新风通道空调机-左侧新风通道气流数值模拟，如图5所示：
此气流模拟空间为面对机体正视，取左侧新风通道做气流模拟，其气流从机体上侧新风口到新风通道再经由机体下侧新风入口的气流运动状态。
结果分析：
从整体观察分析，气流在新风通道内均呈现稳定的气流型态，仅在新风通道的入口处与出口处因气流通过面积减小产生急速地缩放，气流产生流速较快的现象。
(B).连体式新风通道空调机-左半部气流数值模拟，如图6所示：
此气流模拟空间为面对机体正视，取左半部与新风通道做气流模拟，其气流从机体上方外界空气引入口，通过机体上侧新风入口流经新风通道，再经由机体下侧新风入口的气流运动状态。此气流模拟相对应的右侧，则为此模拟空间的射镜射型态，左右相互对称。
结果分析：
从整体观察分析，气流在新通道内均呈现稳定的气流型态，在新风通道的入口处与出口处因气流通过面积产生急速地缩放，气流产生流速较快的现象。指其部分均相当的均匀。
(C).连体式新风通道空调机-机组内部气流数值模拟，如图7所示：
此数值模拟是将连体式新风通道空调机内的调节器具全部安装定位，包括初级过滤器、冷却盘管、送风机、高效率过滤器及线型出风口等，均安装于机体内部，做气流模拟分析，并观察全机组内部气流的运动型态。
结果分析：
在连体式新风通道空调机内部的气流相当均匀，依流体的流力性质气流通过急速缩放处稍显波动(紊流、涡流)外，其他部分气流流动都几乎是稳态的运动形式。
数值模拟结果整合分析：
(1)在连体式新风通道气流分布非常均匀，且经过冷却器或加热器的气流也非常的均匀。
(2)在新风与回风混合处，新风与回风能在短时间内充分的均匀混合后再进入加热器、冷却器或高效率过滤器，可确保室内的温湿度与要求，增加系统的稳定性。
(3)由于气流均匀分布，同时空调机组的冷却器或加热器可充分发挥其冷却或加热的效能，使运转效率提高，进而达到降低能源的效果。
(4)由于整体气流均匀分布，在相同的温溼度与洁净度要求之下，可以降低系统的循环风量，可降低风机的马力数，也同样可达到节能的效果。
以外界新风引入口直径为250mm圆孔为例进行计算验证如下：
(1)局部新风与全新风之风速与风量计算：
设外界新风引入口面积为A1
(a)局部新风
若新风量取循环风量的10％，依据每组空调机组(ACU)之送风量为7200CMH，则引入的新风量则为720CMH。
外界新风引入口直径D＝φ250mm
A1＝πr2
A1＝3.1416×(0.125)2＝0.0491m2
外界新风引入口的风速：可依据管道的截面积(A)与流体所通过的风量(Q)，若以国际标准单位SI制，其计算如下；
若仅开口一组φ250mm时，依工业建筑机械通风系统标准，金属风管内之风速推荐值为20m/s以下，即可符合标准需求。
(b)全新风
若全新风时，则依据每组空调机组(ACU)的送风量为7200CMH，则引入的新风量则为7200CMH。
直径D＝φ250mm
A1＝πr2
A1＝3.1416×(0.125)2＝0.0491m2
每组空调机组(ACU)之送风量＝7200CMH
按照一般工业建筑机械系统金属风管内的风速标准钢板材为20m/s以下，若在全新风使用时，则可在新风入口处再增加2组外界新风引入风口(共3组)，使外界新风引入口处的风速降至20m/s以下。
(2)两侧新风通道
设每侧新风管道面积分别为A2、A3
A2＝0.085x0.73＝0.062m2
Q2＝7200/2＝3600CMH(左右两侧每侧的通风量)
A2、A3的风速16.1m/s，在20m/s以下，可满足全新风使用。
经由以上计算结果：
(a).局部新风时，外界新风引入口，仅开1组直径D＝φ250mm圆孔，即可满足局部新风使用的需求。
(b).若为全新风时，外界新风引入口，加开2组直径D＝φ250mm圆孔(共3孔)，也就可以满足全新风使用的需求。
Claims (9)
1.一种空调机连体式新风通道，其特征在于：包括空调机机体(1)，机体内部设有新风通道(2)和混合通道，空调机机体上设有能够与外界空气连通的外界新风引入口(3)和能够与室内空气连通的回风入口(4)，所述新风引入口与新风通道一端连通，新风通道另一端与混合通道一端连通，回风入口也与混合通道一端连通，混合通道另一端与空调机的风机连通。
2.根据权利要求1所述的空调机连体式新风通道，其特征在于：所述外界新风引入口位于空调机机体后半部上端，新风通道沿空调机机体侧壁延伸。
3.根据权利要求2所述的空调机连体式新风通道，其特征在于：所述外界新风引入口由至少一个圆孔组成。
4.根据权利要求2所述的空调机连体式新风通道，其特征在于：所述新风通道为两条，分别沿空调机两侧壁延伸。
5.根据权利要求4所述的空调机连体式新风通道，其特征在于：所述新风通道包括与空调机机体上端面平行的横向通道和与空调机机体纵向面平行的竖向通道，横向通道一端与外界新风引入口连通，横向通道另一端通过上侧新风入口(5)与竖向通道上端的纵向侧壁连通，竖向通道下端纵向侧壁通过下侧新风入口(6)与混合通道连通。
6.根据权利要求5所述的空调机连体式新风通道，其特征在于：所述新风通道的横向通道为空调机机体内侧壁与隔板(11)共同形成的通道结构。
7.根据权利要求5所述的空调机连体式新风通道，其特征在于：所述上侧新风入口由至少一个三角形开口组成。
8.根据权利要求4所述的空调机连体式新风通道，其特征在于：所述下侧新风入口由至少一个长方形气流孔组成。
9.根据权利要求1所述的空调机连体式新风通道，其特征在于：所述新风通道与空调机机体为模压铸造一体成型结构。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102168880A (zh) * | 2011-03-18 | 2011-08-31 | 上海科泰运输制冷设备有限公司 | 一种轨道交通空调机组新风量控制装置 |
| CN102252379A (zh) * | 2010-05-21 | 2011-11-23 | 南通华信中央空调有限公司 | 新风处理与混合一体化净化空调机组 |
| CN207644610U (zh) * | 2017-09-20 | 2018-07-24 | 珠海格力电器股份有限公司 | 空调器、船用空调系统 |
| CN210772477U (zh) * | 2019-07-25 | 2020-06-16 | 深圳永胜裕科技有限公司 | 空调机连体式新风通道 |
-
2019
- 2019-07-25 CN CN201910678774.2A patent/CN110360658A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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