CN112013458A - 一种住宅用新风及冷热空调分布式一体化设备及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种住宅用新风及冷热空调分布式一体化设备及控制系统，包括新风系统模块和至少一个混合风冷热源系统模块，所述新风系统模块包括新风控制系统和新风出风口，所述混合风冷热源系统模块包括新风进风口、混合风控制系统、循环风进风口、冷媒或冷热水盘管和第三风机；新风出风口通过风管道与新风进风口相连通；其特征在于：所述新风进风口处的新风与循环风进风口处的循环风先经过第三风机混合再通入盘管且第三风机中心线和盘管的中心线在同一平面上。将新风和循环风先在第三风机内混合再通入冷媒或冷热水盘管，可以使新风和循环风温度统一后经过冷媒或冷热水盘管，达到精准调节温度的效果。

Description

一种住宅用新风及冷热空调分布式一体化设备及控制系统

技术领域

本发明涉及新风、空调、除湿等技术领域，特别涉及噪声小、制冷效率高分体式新风、空调一体机，具体涉及一种住宅用新风及冷热空调分布式一体化设备及控制系统。

背景技术

随着经济的快速发展和人民生活质量的不断提高。人们渐渐将目标从有房可住，有饭可吃的基本生活需求转向了高品质生活。越来越重视室内空气品质。目前多数家庭存在只有空调无新风，或有新风机但存在噪声大的状况。现有设备无法满足人们对室内舒适度提出的跟高要求。针对以上存在的问题，目前市场上已经出现一种户用新风空调一体的设备，这种设备既保证了用户基本的温湿度需求，又能提供新风改善室内空气环境。让人们的工作生活环境既舒适又健康，比如中国专利申请(201910010002.1)公开了一种新型的新风、空调一体机，其中包括外壳体、壳体内腔空间结构和壳体内组装部件。这个发明的特点是克服了市面上普通新风机不能精准调节温度的问题，因新风机的存在可以使室内空气与室外空气交换达到一个合理平衡，排出室内污浊空气，引入室外过滤后的新鲜空气，保证室内舒适性。空调部分是根据逆卡诺循环原理制取空调冷风或热风，再通过送风装置送到各房间，实现室内温度的调节。同时在工作时除了能够有效的调节室内的温度和湿度，新风部分有全热回收装置，减少了能量的消耗。中国专利申请(201920055230.6)公开了一种适用于被动式极低能耗住宅的新风空调系统，包括冷媒盘管，冷媒盘管与室外机组连接形成制冷制热循环回路，热交换装置，与新风口、回风口和排风口连通，其用于将从新风口和回风口进入的室外新风与室内回风进行湿热交换后分别通过热交换装置的出风口和排风口排出；冷媒盘管还与热交换装置的出风口连通，其用于对流经冷媒盘管的经湿热交换后的新风进行冷凝或加热；末端混风装置，具有与冷媒盘管连接的新风口和回风口，其用于将经过冷媒盘管冷凝或加热的新风及室内回风在其内部混合后通过内置的送风风机输送至房间内。但是上述新风空调系统专利申请的结构主要具有以下几个缺点：(1)由于一体化之后普遍存在三个风机在一个机箱里，且新风送风机和循环风送风机并联但风机的风量及风压不一样，循环风送风机的风量及风压要远大于新风送风机，导致新风和循环风混合不均匀，当两个风机同时运行时会产生能量损耗及噪声，同时会影响新风的送风量，特别是当需要调节新风量的时候很难达到所需新风量。另外由于新风及回风经过冷媒盘管时温度不一致会造成制冷效率及制热效率下降不利于节能，以及因风管尺寸过大无法合理的安装等问题。因此如何通过优化结构设计降低新风空调一体机设备噪声，同时使得新风和循环风混合均匀，提高空调盘管的冷热交换效率，解决户用一体机管道的合理安装等问题是今后这类户用型新风空调一体机是否能够广泛应用于住宅建筑的关键所在。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本申请第一方面提供了一种住宅用新风及冷热空调分布式一体化设备，包括新风系统模块和至少一个混合风冷热源系统模块，所述新风系统模块包括新风控制系统和新风出风口，所述混合风冷热源系统模块包括新风进风口、混合风控制系统、循环风进风口、冷媒或冷热水盘管和第三风机；新风出风口通过风管道与新风进风口相连通；其特征在于：所述新风进风口处的新风与循环风进风口处的循环风先经过第三风机混合再通入盘管(冷媒或冷热水盘管)，且第三风机中心线和盘管(冷媒或冷热水盘管)的中心线在同一平面上。将新风和循环风先在第三风机内混合再通入冷媒或冷热水盘管，可以使新风和循环风温度统一后经过冷媒或冷热水盘管，达到精准调节温度的效果，此外，第三风机中心线和冷媒或冷热水盘管的中心线设置在同一平面上，可以将从第三风机输出的混合风最大面积的与冷媒或冷热水盘管接触，提高制冷制热效果并降低设备噪音。

作为第一方面的进一步改进方案，所述新风系统模块还包括第一风机和第二风机，所述第二风机通过风管道与第三风机串联联接。将第二风机通过风管道与第三风机串联联接，第二风机将经过湿热交换后的新风直接从风管道排出，提高新风输送能力，减少噪音以及能量损耗。

作为第一方面的进一步改进方案，第一风机和第二风机的风量是第三风机风量的1/2或者1/3。第一风机及第二风机的风量通常是第三风机风量的1/2或者1/3，前者风机的风压也会相应的减小。当把新风功能及空调功能集成到一个机箱时，限于设备空间尺寸，第二风机及第三风机会形成并联布置并当两台风机同时运行时，由于第二风机及第三风机的风量及风压的差异导致能量损耗及引起噪声增加。本发明采用的是双模块即第二风机和第三风机分布在不同的两个模块里，风机布置形成串联模式同时增加了第三风机周围进风的空间，避免了因风机风压及风量不同引起的能量损耗及噪声。

作为第一方面的进一步改进方案，在循环风进风口处还安装有初效过滤器。可以将室内的循环风先进行过滤在通入第三风机中，提高室内空气质量。

作为第一方面的进一步改进方案，所述的循环风进风口上安装有止回阀，其用于调节循环风进风口的开度。从而调节进入循环风进风口的室内循环风的风量。

作为第一方面的进一步改进方案，所述盘管为冷热水盘管或者冷媒盘管。这二者都可以与室外机组连接，达到制冷制热效果。

第二方面，本发明提供了一种用于控制所述一体化设备的控制系统，当混合风冷热源系统模块数量为一个时，所述新风控制系统的第一控制器与第一风机、第二风机和空气质量传感器连接，利用空气质量传感器控制第一风机及第二风机，以调整新风量的多少满足室内舒适度需求；所述混合风控制系统的第二控制器与第三风机、室内温湿度传感器和室外温湿度传感器连接，所述第一控制器和第二控制器与控制板连接，所述控制板ARM与混合风冷热源系统模块的室外机组连接，所述控制板ARM用于通过第一控制器和第二控制器分别获取室内空气质量信息、室外温度、室内温度和室内设定温度，从而控制第一风机、第二风机和/或第三风机的开/关。通过第一控制器、第二控制器和控制板的设置，能够获取室内温湿度，有效调节室内温湿度，通过选择不同的控制模式，可以达到相应的控制效果，满足室内舒适度需求。

本发明另外提供了一种控制所述一体化设备的控制系统，当混合风冷热源系统模块数量≥2时，所述新风控制系统的第一控制器与第一风机、第二风机和室内质量传感器连接，利用空气质量传感器控制第一风机及第二风机，以调整新风量的多少满足室内舒适度需求；所述混合风控制系统的第二控制器与每个风机分控制器连接，每个风机分控制器对应控制一个风机，并且每个风机分控制器与一个室内温湿度传感器对应连接，第二控制器与室外温湿度传感器连接；所述第一控制器和第二控制器与控制板ARM连接，所述控制板ARM与混合风冷热源系统模块的室外机组连接，所述控制板ARM用于通过第一控制器和第二控制器分别获取室内空气质量信息、室外温度、室内温度和室内设定温度，从而控制第一风机、第二风机和/或第三风机(这里的第三风机是指每个风机分控制器对应控制的风机)的开/关。对每个房间分别设置一个风机分控制器和一个室内温湿度传感器，能够满足不同室内房间的温度需求，提高用户舒适度的同时还能够精准控制房间温度。

作为第二方面的进一步改进方案，所述控制系统还包括与控制板ARM连接的用户控制终端；所述控制板ARM用于接收用户控制终端发送的控制模式并根据控制模式选择控制第一风机、第二风机和/或第三风机的开/关和转速。用户控制终端可以使用手机、ipad、电脑等电子设备，满足用户远距离控制需求。

作为第二方面的进一步改进方案，还包括与控制板ARM连接的电源集中控制板，该电源集中控制板还与空调室外机组的电路板和第二控制器连接，为空调室外机组的电路板和第二控制器供电。整个控制系统的电源集中控制板放置在室内的热交换器(新风机)的单元位置，室外机由该处提供电源，室内控制板(主控器)电源也从这里接入。

下面对本发明做进一步说明：

本文所描述的分布式新风空调一体机组就是为了解决上述既有户用新风空调一体机存在的问题以及适应因不同季节不同用户对温湿度的需求存在差异性，根据空调和新风机特性，适当控制调节室内温湿度及新风量达到节能效果同时满足室内舒适度的要求的创新发明，详细说明如下：

本发明提供一种低噪声、制冷及制热效率高的一种住宅用新风及冷热空调分布式一体化设备及控制系统(如图1所示)。主要涉及新风、空调、除湿、全热交换等技术。属于一种用户通风空调设备包括；新风、空调制冷及制热分布式一体化控制形式，包括新风装置和具有制冷及制热的混合风装置；新风系统内部有(进风口，初、中、高效过滤器，全热交换芯，初效过滤器，室内排风进风口，新风出风口，第二风机，新风控制系统，第一风机，排风口)；混合风及具有冷热盘管的空调装置内部有(混合风控制系统，第三风机，循环风进风口。初效过滤器，冷媒盘管或冷热水盘管，新风空调送风口，新风进风口)。

如图一所示，新风装置和具有制冷及制热的混合风装置的连接方式是通过风管道连接。本发明结构简单，设计合理、安装便捷、维护方便。只需用户通过简单的参数设置便可以稳定、高效运行。可实现三种模式：纯新风模式，新风空调模式，混合风空调模式。在保证室内用户需求的同时带来更低的噪声，为用户提供良好的工作生活环境。节省大量的耗能达到节能减排的设计宗旨。

本发明针对上述现有的新风空调一体技术中机组噪声大、制冷及制热效率低的缺陷，提出了一种新的分布式新风空调一体机的机组模式。其主要结构分为新风系统模块和具有冷热盘管的混合风空调模块(如图1所示)；新风系统模块的零部件有：钣金外壳，进风口，初、中、高效过滤器，热交换芯，初效过滤器，室内排风进风口，新风出风口，第2风机，新风控制系统，第1风机、排风口组成；具有冷热盘管的混合风空调模块零部件有：混合风控制系统，第3风机，循环风进风口，初效过滤器，冷媒盘管或冷热水盘管，新风空调送风口，新风进风口。新风系统模块和具有冷热盘管的混合风空调模块的连接方式是通过风管道连接。这种双模块分布式新风空调一体机有两种出风模式，分别是纯新风模式及和带制冷及制热的混合风模式。

新风结构模块我们采用的是：核心部件交换芯形状为6边型，两侧是由EC电机转动吸风，使得新风进风口与新风出风口和室内排风用进风口与排风口的风的路径呈交叉形式，整体结构为长方体，四个风口分别在左右两侧，两风机分布于两侧，控制系统放于仪器内部，便于外表美观。混合风系统模块采用的是：控制系统放置于设备模块外部，风机放置于设备模块内部有助于节约空间，节约材料，在侧面设计使用的是单向止回阀，可以定向的对于内部输入空气，使得内部空气不通过止回阀外流，第3风机8要比第1风机18和第2风机16的风量大，功率也大；冷媒盘管或冷热水盘管其中心线与第3风机8中心线在同一平面上，这样可以最大利用冷媒盘管或冷热水盘管的温度。

工作原理：

(1)新风模式：如图1所示由新风控制系统17控制第1风机18和第2风机16转动，产生的新风从外界经过进风口1进入新风系统，经过初、中、高效过滤器2过滤外界空气中的颗粒物得到的新风再经过热交换芯3，通过全热交换芯能量回收达到节能的效果，得到能量回收之后的温湿度新风由第2风机16吸入再吹出至风管道6中，由新风进风口7进入混合风系统的冷热源模块腔内，此时混合风控制系统14控制电机13和第3风机8不工作，使得混合风控制系统的型腔内压强变大导致循环风进风口12止回阀关闭，由新风进风口7进来的新风穿过第3风机8进入冷媒盘管或冷热水盘管10内，经过冷媒盘管或冷热水盘管10的温度调解至需要的温度(或者当新风温湿度适宜时不启动冷热源盘管/盘管)送至新风空调送风口9再由风管送至室内。利用空气质量传感器控制第一风机及第二风机，以调整新风量的多少满足室内舒适度需求。

(2)混合风模式：如图1所示由新风控制系统17控制第1风机18和第2风机16转动，产生的新风从外界经过进风口1进入新风系统，经过初、中、高效过滤器2过滤外界空气中的颗粒物得到的新风再经过热交换芯3，通过全热交换芯能量回收达到节能的效果，得到能量回收之后的温湿度新风由第2风机16吸入再送出至风管道6中，由新风进风口7进入混合风系统的型腔内，此时由于冷热负荷较大需要启动混合风模式，混合风控制系统14控制电机13和第3风机8设定参数工作，由于启动第三风机，导致混合风冷热源系统模块的型腔内部处于负压状态，循环风进风口12的止回阀打开，室内循环风由管道从循环风进风口12止回阀经过初效过滤器11进入混合风冷热源系统模块型腔内，此时新风和循环风经过混合之后通过第3风机8送至冷媒盘管或冷热水盘管处进行制冷或加热至预设温度，在此过程时新风和循环风都经过第3风机8的叶轮混合加压，经过第3风机8送出的风在温度、湿度上非常均匀，再经过冷媒盘管或冷热水盘管10，使得经过冷媒盘管或冷热水盘管10时冷热交换效率更高，同时可以能更好的控制送风温度，更精准的控制室内温度。

(3)模块运行模式：上述说明是利用分布式一体机构成一个双模块系统如图1所示。该系统的运行原理(图2，图4-1，图6，图7)如下：

开机时获取室内温度、室外温度和设定温度，室外空气在通过第一模块(新风机组模块/新风系统模块)过滤后，与所有房间的排风在机组内进行热湿交换。交换后的室内排风送出室外，新风送入下一冷热源模块。计算出室内各个房间所需的制冷量。根据制冷量，在冷热源模块(即混合风冷热源系统模块)中设定冷媒盘管参数或冷热水盘管供回水温度和启动相应功率压缩机。在第二模块(冷热源模块)中，处理过的新风与所有房间经过过滤的循环风混合通过冷热源盘管，经过盘管处理后的空气，根据不同房间所需的制冷量的不同，分不同的风量送入各个房间。

另外本发明在双模块的基础上设计了多模块系统如图3所示。多模块系统与双模快的主要区别就是将第二个冷热源空气处理部分分成几个小的分布式模块安装在各个房间，每个房间里的冷热源模块包括冷热源盘管，风机循环风及新风。开机时，获取各个室内温度，环境温度，和不同房间设定的不同温度。计算出不同房间所需的制冷量，调节每个室内机模块的冷媒参数或者冷热水的进出口温度及进水量。将第一部分新风模块处理好的新风按不同的需求量送入各个房间的第2模块室内冷热源机。在各自房间的室内冷热源机中和室内循环风进行独立的混合，经盘管处理后送入房间。

多模块模式和双模快相比是将第二模块(冷热源模块)分成各个小冷热源模块安装在各个房间，这样循环风部分不经过总设备仅仅在冷热源模块所在的房间进行，减少了总风量经过风管，也减小了风管尺寸同时噪音会减少更多，且可以根据不同的房间需求进行调控，给不同的房间送入不同温湿度的空气。

本发明的双模块及多模块系统的最大的优点在于：

1.本发明改变传统式新风空调一体机是一台集成的设备的理念，分成双模块或多模块后，在安装时整体尺寸缩小，安装范围广(可安装不同位置上)，新风系统可以固定，混合风口可以随处安装，风机和风口产生的噪音不集中，且新风和回风不会发生干涉，噪声大大降低。

2.本发明分布式一体化双模块系统在混合风条件下新风和室内循环风都同时经过第3风机8，使得新风和室内回风混合的更均匀，从第3风机8出来的风不会出现温度差，经过冷媒盘管或冷热水盘管时能更加精确的调节温度，从而使得制冷或制热效率大大提高。

3.循环风进风口12采用止回阀，这样本申请分布式一体化系统可进行选择不同模式，既可以单使用新风也可以使用混合风。

4本发明分布式一体化设备的控制系统：

4.1双模块系统控制的具体实施方法：

系统架构、控制逻辑以及控制方式的框图如图4-1所示：

(1)控制板主控部分采用一颗ARM等级的CPU进行集中控制，实现和空调外机的通讯和控制，实现对风机的直接或者间接控制，实现传感器的信息的接收、判断和控制。

(2)控制板ARM连接互联网的部分，以及预留的BT(无线通信)以及智慧家居的接口部分，还有屏幕的驱动，GUI的部分使用一个独立的ARM。两个CPU进行数据交换。

(3)控制板ARM和外机的通讯方式，采用BUS或者电流环。控制板和风机之间的通讯可以考虑用485或者电流环的方式。

(4)控制板ARM的显示部分采用低分辨率、小屏幕显示屏，实现控制板的稳定可靠。

(5)用户的控制终端，为了提供较好的用户体验，单独开发一个室内移动控制终端，这个终端具有较高的分辨率，较好的移动性，较好的可靠性，较好的UI。

(6)整个系统的电源集中控制板放置在室内的热交换器(新风机)的单元位置，室外机由该处提供电源，室内控制板(主控器)电源也从这里接入，参见图4-1系统图的功能分配，系统的功率计量部分放置在这里。

(7)每个用户使用的设备，采用基于互联网和云端的分布式架构。主控板(主控器)采用互联网模式接入云端，实现用户使用移动控制终端对系统的控制。

(8)第1控制器控制风机1(即第一风机)及风机2(即第二风机)及通过室内空气质量传感器控制变频风机1及风机2工作，特别是进行热交换的内置风机采用高质量的直流无刷或者变频调速电机，利用空气质量传感器控制第一风机及第二风机，以调整新风量的多少满足室内舒适度需求。第2控制器控制风机3(即第三风机)及通过室内温湿度传感器控制风机3工作。

4.2多模块系统控制的具体实施方法：

系统架构、控制逻辑以及控制方式的框图如图4-2所示：

(1)控制板主控部分采用一颗ARM等级的CPU进行集中控制，实现和空调外机的通讯和控制，实现对风机的直接或者间接控制，实现传感器的信息的接收、判断和控制。

(2)控制板连接互联网的部分，以及预留的BT(无线通信)以及智慧家居的接口部分，还有屏幕的驱动，GUI的部分使用一个独立的ARM。两个CPU进行数据交换。

(3)控制板和外机的通讯方式，采用BUS或者电流环。控制板和风机之间的通讯可以考虑用485或者电流环的方式。

(4)控制板的显示部分采用低分辨率、小屏幕显示屏，实现控制板的稳定可靠。

(5)用户的控制终端，为了提供较好的用户体验，单独开发一个室内移动控制终端，这个终端具有较高的分辨率，较好的移动性，较好的可靠性，较好的UI。

(7)整个系统的电源集中控制板放置在室内的热交换器(新风机)的单元位置，室外机由该处提供电源，室内控制板(主控器)电源也从这里接入，参见图4系统图的功能分配，系统的功率计量部分放置在这里。

(8)每个用户使用的设备，采用基于互联网和云端的分布式架构。主控板(主控器)采用互联网模式接入云端，实现用户使用移动控制终端对系统的控制。

(9)第1控制器控制风机1及风机2及通过室内空气质量传感器控制变频风机1及风机2工作，特别是进行热交换的内置风机采用高质量的直流无刷或者变频调速电机。利用空气质量传感器控制第一风机及第二风机，以调整新风量的多少满足室内舒适度需求。第2控制器控制其他各个风机分控制器(在图4-2中是风机分控制3～7)，每个风机分控制器通过室内温湿度传感器控制各个分风机3～7工作，多模块系统风机，特别是进行热交换的内置风机采用高质量的直流无刷或者变频调速电机。

4.3本发明一体化设备为双模块系统时，其控制逻辑说明(图2图15、图4-1所示)：

双模块模式1(图6)：

当用户在操作界面上选择新风模式时，室外机关机，冷媒盘管或冷热水盘管10无制冷制热，第3风机8关机，第2风机16和第1风机18根据操作界面上选择的1/2/3/4/5档运行相应的预设转速，也可以选择自动模式，第1风机及第2风机根据室内排风进风口5处测得的室内空气质量(CO₂浓度和PM2.5浓度)同步自动调整转速。利用空气质量传感器控制第一风机及第二风机，以调整新风量的多少满足室内舒适度需求。

双模块模式2(图7)：

当用户在操作界面上选择制冷模式时，室外机进入制冷工况，冷媒盘管或冷热水盘管10处于制冷状态，第3风机8开机并根据操作界面上选择的1/2/3/4/5档运行相应的预设转速，第2风机16和第1风机18按照预设转速运行，当室内温度达到预设定的温度时，室外机压缩机停止运作，当室内温度高于预设定的温度时，室外压缩机开始运行，以此往复。当操作界面上选择自动模式时，第3风机8会根据室内温度和预设定的温度之间的差值来自动调整转速。

双模块模式3(图8)：

当用户在操作界面上选择制热模式时，室外机进入制热工况，冷媒盘管或冷热水盘管10处于制热状态，第3风机8开机并根据操作界面上选择的1/2/3/4/5档运行相应的预设转速，第2风机16和第1风机18按照预设转速运行，当室内温度达到预设定的温度时，室外机压缩机停止运作，当室内温度低于预设定的温度时，室外压缩机开始运行，以此往复。当操作界面上选择自动模式时，第3风机8会根据室内温度和预设定的温度之间的差值来自动调整转速。

双模块模式4(图9)：

当用户在操作界面上选择智能模式时，当预设定温度与室外温度差值的绝对值小于等于3℃时，系统按照新风模式运行，风机转速为自动模式；利用空气质量传感器控制第一风机及第二风机，以调整新风量的多少满足室内舒适度需求。当预设定温度与室外温度的差值大于3℃时，系统按照制热模式运行，第3风机转速为自动模式；当室外温度与预设定温度的差值大于3℃时，系统按照制冷模式运行，第3风机转速为自动模式。

4.3本发明一体化设备为多模块系统时，其控制系统的逻辑说明：

多模块系统控制逻辑说明(图3、图4-2)：

和双模块相比多模块中的每个子模块(混合风冷热源系统子模块/冷热源子模块)均设定温度及湿度传感器，可以根据需要进行开启或关闭该子模块的制冷或者制热功能，不同的运行模式按照以下控制逻辑进行说明。

多模块运行模式1(图6)：

当用户在操作界面上选择新风模式时，室外机关机，每个子模块的冷媒盘管或冷热水盘管10无制冷制热，所有子模块的第3风机8关机，新风模块的第2风机16和第1风机18根据操作界面上选择的1/2/3/4/5档运行相应的预设转速，也可以选择自动模式，第1风机及第2风机根据室内排风进风口5处测得的室内空气质量(CO2浓度和PM2.5浓度)同步自动调整转速。

多模块运行模式2(图7)：

当用户在操作界面上选择所有房间制冷模式时，室外机进入制冷工况，所有子模块的冷媒盘管或冷热水盘管10处于制冷状态，所有子模块的第3风机8开机并根据操作界面上选择的1/2/3/4/5档运行相应的预设转速，同时新风模块的第2风机16和第1风机18按照预设转速运行，当各个分室室内温度达到预设定的温度时，该分室的冷热模块的风机停止运行，当该室温度高于预设定温度时，该分室的冷热源子模块的风机启动运行。当所有室内温度达到预设定的温度时，室外机压缩机停止运作，当所有室内温度高于预设定的温度时，室外压缩机开始运行，以此往复。当操作界面上选择自动模式时，冷热源子模块的第3风机8会根据室内温度和预设定的温度之间的差值来自动调整转速。

多模块运行模式3(图8)：

当用户在操作界面上选择制热模式时，室外机进入制热工况，所有的冷热源子模块的冷媒盘管或水盘管10处于制热状态，冷热源子模块的第3风机8开机并根据操作界面上选择的1/2/3/4/5档运行相应的预设转速，第2风机16和第1风机18按照预设转速运行，当所有子模块室内温度达到预设定的温度时，室外机压缩机停止运作，当所有子模块室内温度低于预设定的温度时，室外压缩机开始运行，以此往复。当操作界面上选择自动模式时，冷热源子模块的第3风机8会根据室内温度和预设定的温度之间的差值来自动调整转速。另外当各个分室室内温度达到预设定的温度时，该分室的冷热子模块的风机停止运行，当该室温度高于预设定温度时，该分室的冷热子模块的风机启动运行。

多模块运行模式4(图9)：

当用户在操作界面上选择智能模式时，当预室内综合设定温度与室外温度差值的绝对值小于等于3℃时，系统按照新风模式运行，第1及第2风机转速为自动模式；当综合预设定温度与室外温度差大于3℃时，系统按照制热模式运行，第3风机转速为自动模式；当室外温度与综合预设定温度大于3℃时，系统按照制冷模式运行，第3风机转速为自动模式。

本发明的创新点在于：

1，既有新风空调一体设备的主要特征在于把新风功能及空调功能集成到一个机箱里，由于新风量的需求是根据室内人体卫生要求限定的(每人30立方米每小时)，比如100平米的住宅限定的新风量基本上不会超过300立方米每小时，但冷热源盘管部分的回风量是根据住宅的空调负荷决定的，比如上例被动式住宅夏季冷负荷是7KW时，回风量至少需要700～1000立方米每小时风量才能够通过冷热源盘管产生7KW的制冷量，换句话说就是第1及第2风机的风量通常是第3风机风量的1/2或者1/3，前者风机的风压也会相应的减小。当把新风功能及空调功能集成到一个机箱时，限于设备空间尺寸，第2风机及第3风机会形成并联布置并，当两台风机同时运行时，由于风机的风量及风压的差异导致能量损耗及引起噪声增加。本发明改变传统新风空调一体机是一台设备，将一体机分成两个模块或者多个模块，一个是新风系统模块，一个是混合风冷热源系统模块或者多个混合风冷热源分室模块。本发明比如采用双模块时即第2风机和第3风机形成串联模式同时增加了第3风机周围进风的空间，避免了因风机风压及风量不同引起的能量损耗及噪声。

2.如图1右下侧混合风冷热源系统模块中新风和混合风皆由一个第三风机控制(新风和室内的循环风必须经过此风机)。

3.混合风机系统模块(即混合风冷热源系统模块)中循环风进风口处使用的是止回阀，初效过滤器放于止回阀后(经过止回阀后再经过过滤器)

4.为了最大限度的利用内部空间，混合风部分控制系统放置于混合风系统模块装置之外。

5.混合风机系统模块中冷媒盘管或冷热水盘管10其中心线与第3风机8中心线设计在同一平面上，这样可以最大利用冷媒盘管或冷热水盘管的温度。

6.运行模式采用分布式一体机构成的双模块系统或多模块系统，其中新风系统为单一模块，混合风系统可以设置成单一模块(如双模块模式)，或者多模块模式。

7.控制逻辑系统架构、控制逻辑以及控制方式可以采用控制板主控部分采用一颗ARM等级的CPU进行集中控制，实现和空调外机的通讯和控制，实现对风机的直接或者间接控制，实现传感器的信息的接收、判断和控制。

8.控制板连接互联网的部分，以及预留的BT以及智慧家居的接口部分，还有屏幕的驱动，GUI的部分使用一个独立的ARM。两个CPU进行数据交换。

9.控制板和外机的通讯遵循原外机的通讯方式，采用无线通信或者电流环。控制板和风机之间的通讯可以考虑用485或者电流环的方式。

10.控制板的显示部分采用低分辨率、小屏幕显示屏，实现控制板的稳定可靠。

11.用户的控制终端，为了提供较好的用户体验，单独开发一个室内移动控制终端，这个终端具有较高的分辨率，较好的移动性，较好的可靠性，较好的UI。

12.整个系统的电源集中控制板建议放置在室内的热交换器(新风机)的单元位置，室外机由该处提供电源，室内控制板(主控器)电源也从这里接入。系统的功率计量部分放置在这里。

13.每个用户使用的设备，采用基于互联网和云端的分布式架构。主控板(主控器)采互联网模式接入云端，实现用户使用移动控制终端对系统的控制。

14.风机，特别是进行热交换的内置风机采用高质量的直流无刷或者变频调速电机。

15：双模块系统工作时：第1控制器控制风机1及风机2及通过室内空气质量传感器控制变频风机1及风机2工作，特别是进行热交换的内置风机采用高质量的直流无刷或者变频调速电机，利用空气质量传感器控制第一风机及第二风机，以调整新风量的多少满足室内舒适度需求。第2控制器控制风机3及通过室内温湿度传感器控制风机3工作。

16：多模块控制系统工作时：第1控制器控制风机1及风机2及通过室内空气质量传感器控制变频风机1及风机2工作，特别是进行热交换的内置风机采用高质量的直流无刷或者变频调速电机。第2控制器控制其他各个风机分控制器(在图4-2中是风机分控制3～7)，每个风机分控制器通过室内温湿度传感器控制各个分风机3～7工作，多模块系统风机，特别是进行热交换的内置风机采用高质量的直流无刷或者变频调速电机。

附图说明

图1是本申请双模块分布式一体化设备的结构图；

图2是本申请分布式一体化设备为双模式的结构示意图；

图3是本申请分布式一体化设备为多模式的结构示意图；

图4是本申请分布式一体化设备的控制系统的控制结构示意图，其中(图4-1是本申请分布式一体化设备的双模块控制系统的控制结构示意图；图4-2是本申请分布式一体化设备的多模块控制系统的控制结构示意图)；

图5是本申请分布式一体化设备的第一风机、第二风机和第三风机连接结构示意图；

图6是本申请控制系统为新风模式时，其控制界面示意图；

图7是本申请控制系统为制冷模式时，其控制界面示意图；

图8是本申请控制系统为制热模式时，其控制界面示意图；

图9是本申请控制系统为智能模式时，其控制界面示意图；

图10是本申请控制系统处于设置模式时，其控制界面示意图；

图11是本申请控制系统的环境检测界面示意图；

图12是本申请控制系统的功率界面示意图；

图13是本申请控制系统的用电量界面示意图；

图14是本申请控制系统的增加湿度界面示意图；

图15是本申请控制系统的模式设置界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请一种住宅用新风及冷热空调分布式一体化设备的结构做详细说明。

如图1所述，一种住宅用新风及冷热空调分布式一体化设备，包括新风系统模块和混合风冷热源系统模块，所述新风系统模块包括进风口1、过滤器2、热交换芯3、初效过滤器4、室内排风进风口5、新风出风口15、第二风机16、新风控制系统17、第一风机18和排风口19。所述混合风冷热源系统模块包括新风进风口7、第三风机8、新风空调出风口9、盘管(冷媒盘管或水盘管)10、初效过滤器11、循环风进风口12、电机13和混合风控制系统14；新风出风口15通过风管道6与新风进风口7相连通。

所述进风口处安装有过滤器2，该过滤器2由初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器并联排列组成，从进风口1进入的室外风首先通过过滤器2(包括初效、中效、高效过滤器)过滤后进入热交换芯3与从室内排风进风口5、初效过滤器4进入到热交换芯3的室内排风进行湿热交换后，通过第二风机16、新风出风口15处送出新风，以及通过第一风机18和排风口19将湿热交换后的室内排风排出。

在循环风进风口12上安装有止回阀，该止回阀用于调节循环风进风口的开度大小；并在循环风进风口12处还安装有初效过滤器11；从新风出风口15处出来的新风通过风管道6进入混合风冷热源系统模块的新风进风口7，与从循环风进风口12处进入的循环风在第三风机8处混合后通过盘管(冷媒盘管或水盘管)10，所述盘管10与室外机组(图中未示出)连接，由室外机组控制盘管(冷媒盘管或水盘管)加热或冷却，所述第三风机8中心线与盘管10的中心线处于同一平面上，由盘管(冷媒盘管或水盘管)10对空气进行冷却或加热后通过新风空调送风口9进入房间。

在本发明中，所述盘管10可以采用冷媒盘管或者冷热水盘管。当盘管为冷媒盘管时，冷媒盘管与室外空调机组连接，实现制冷或者制热。当盘管为冷热水盘管时，冷热水盘管通过管道与室外冷热水机组连接，由其提供的冷热水实现制冷或制热。这两种技术为现有已知技术，在此不再赘述。

在本发明中，混合风冷热源系统模块可以采用一个或多个模块，由此使得本发明的一种住宅用新风及冷热空调分布式一体化设备有两种配置模式：第一种是将一个新风系统模块和一个混合风冷热源系统模块进行配置，将从新风空调送风口9送出的室内新风通过各个管道进入各个房间(如图1，图2，图5)。

第二种配置方式是一个新风系统模块、多个混合风冷热源系统模块进行配置，即在每个房间内配置一个混合风冷热源系统模块；从新风出风口15出来的室内新风分别通过若干个风管道6进入每个房间的混合风冷热源系统模块的新风进风口7，由每个房间内的混合风冷热源系统模块进行独立温湿度控制操作，可以将每个房间根据需要控制在不同的温度(如图3)。

此外，本发明还提供了一种用于控制上述一体化设备的控制系统(如图4-1所示)，当混合风冷热源系统模块数量为一个时，所述新风控制系统的第一控制器与第一风机、第二风机和位于室内排风进风口处的空气质量传感器连接，利用空气质量传感器控制第一风机及第二风机，以调整新风量的多少满足室内舒适度需求。所述混合风控制系统的第二控制器与第三风机8、室内温湿度传感器和室外温湿度传感器连接，所述第一控制器和第二控制器与控制板ARM连接，所述控制器ARM与混合风冷热源系统模块的空调室外机组连接，所述控制板ARM用于通过第一控制器和第二控制器分别获取室内空气质量信息、室外温度、室内温度和室内设定温度，从而控制第一风机、第二风机和/或第三风机的开/关。

当混合风冷热源系统模块数量≥2时，如图4-2所示，所述新风控制系统的第一控制器与第一风机、第二风机和室内质量传感器连接，利用空气质量传感器控制第一风机及第二风机，以调整新风量的多少满足室内舒适度需求。所述混合风控制系统的第二控制器与每个风机分控制器连接，每个风机分控制器对应控制一个风机，并且每个风机分控制器与一个室内温湿度传感器对应连接，第二控制器与室外温湿度传感器连接；所述第一控制器和第二控制器与控制板ARM连接，所述控制板ARM与混合风冷热源系统模块的室外机组连接，所述控制板ARM用于通过第一控制器和第二控制器分别获取室内空气质量信息、室外温度、室内温度和室内设定温度，从而控制第一风机、第二风机和/或第三风机的开/关。

优选的，还包括与控制板ARM连接的用户控制终端；所述用于控制终端可以为手机或pad等电子产品，控制板ARM通过wifi或者无线网与用户控制终端连接，所述控制板ARM用于接收用户控制终端发送的控制模式并根据控制模式选择控制第一风机、第二风机和/或第三风机的开/关和转速。该控制模式可以为新风模式、制冷模式或制热模式。ARM根据不同的模式控制这三个风机的转速以及开关。

优选的，还包括与控制板ARM连接的电源集中控制板，该电源集中控制板还与空调室外机组的电路板和第二控制器连接，为空调室外机组的电路板和第二控制器供电。

优选的，所述ARM通过电流环或者485通信与空调室外机组的电路板连接。

Claims (10)

1.一种住宅用新风及冷热空调分布式一体化设备，包括新风系统模块和至少一个混合风冷热源系统模块，所述新风系统模块包括新风控制系统和新风出风口，所述混合风冷热源系统模块包括新风进风口、混合风控制系统、循环风进风口、盘管和第三风机；新风出风口通过风管道与新风进风口相连通；其特征在于：所述新风进风口处的新风与循环风进风口处的循环风先经过第三风机混合再通入盘管，且第三风机中心线和盘管的中心线在同一平面上。

2.根据权利要求1所述的一种住宅用新风及冷热空调分布式一体化设备，其特征在于：所述新风系统模块还包括第一风机和第二风机，所述第二风机通过所述风管道与第三风机串联联接。

3.根据权利要求1或2所述的一种住宅用新风及冷热空调分布式一体化设备，其特征在于：第一风机和第二风机的风量是第三风机风量的1/2或者1/3。

4.根据权利要求1所述的一种住宅用新风及冷热空调分布式一体化设备，其特征在于：在循环风进风口处还安装有初效过滤器。

5.根据权利要求4所述的一种住宅用新风及冷热空调分布式一体化设备，其特征在于：所述的循环风进风口上安装有止回阀，其用于调节循环风进风口的开度。

6.根据权利要求1-5任一一项所述的一种住宅用新风及冷热空调分布式一体化设备，其特征在于：所述盘管为冷热水盘管或者冷媒盘管。

7.一种用于控制权利要求1-6任一一项所述的一体化设备的控制系统，其特征在于：当混合风冷热源系统模块数量为一个时，所述新风控制系统的第一控制器与第一风机、第二风机和空气质量传感器连接，利用空气质量传感器控制第一风机及第二风机；所述混合风控制系统的第二控制器与第三风机、室内温湿度传感器和室外温湿度传感器连接，所述第一控制器和第二控制器与控制板ARM连接，所述控制板ARM与混合风冷热源系统模块的室外机组连接，所述控制板ARM用于通过第一控制器和第二控制器分别获取室内空气质量信息、室外温度、室内温度和室内设定温度，从而控制第一风机、第二风机和/或第三风机的开/关。

8.一种用于控制权利要求1-6任一一项所述的一体化设备的控制系统，其特征在于：当混合风冷热源系统模块数量≥2时，所述新风控制系统的第一控制器与第一风机、第二风机和室内质量传感器连接，利用空气质量传感器控制第一风机及第二风机；所述混合风控制系统的第二控制器与每个风机分控制器连接，每个风机分控制器对应控制一个风机，并且每个风机分控制器与一个室内温湿度传感器对应连接，第二控制器与室外温湿度传感器连接；所述第一控制器和第二控制器与控制板ARM连接，所述控制板ARM与混合风冷热源系统模块的室外机组连接，所述控制板ARM用于通过第一控制器和第二控制器分别获取室内空气质量信息、室外温度、室内温度和室内设定温度，从而控制第一风机、第二风机和/或第三风机的开/关。

9.根据权利要求7或8述的控制系统，其特征在于：还包括与控制板ARM连接的用户控制终端；所述控制板ARM用于接收用户控制终端发送的控制模式并根据控制模式选择控制第一风机、第二风机和/或第三风机的开/关和转速。

10.根据权利要求7或8所述的控制系统，其特征在于：还包括与控制板ARM连接的电源集中控制板，该电源集中控制板还与空调室外机组的电路板和第二控制器连接，为空调室外机组的电路板和第二控制器供电。

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