CN114110784B - 热交换风口结构及其控制方法、空调器 - Google Patents

热交换风口结构及其控制方法、空调器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种热交换风口结构及其控制方法、空调器，其中的热交换风口结构，包括新风流道、回风流道、显热交换芯体、全热交换芯体，所述新风流道与所述回风流道内分别具有的气流能够被控制地经由所述显热交换芯体处进行显热交换，或者经由所述全热交换芯体处进行全热交换。根据本发明，所述新风流道与回风流道中的气流能够被选择控制在所述显热交换芯体或者全热交换芯体处进行换热，从而使所述热交换风口结构能够依据气流换热的实际需求进行换热流通路线的选择，可有效改善现有技术中仅具有单一的全热交换芯体在不同工况下换热需求不同造成的效率浪费以及风阻溢出。

Description

热交换风口结构及其控制方法、空调器
技术领域
本发明属于空气调节技术领域，具体涉及一种热交换风口结构及其控制方法、空调器。
背景技术
人们对室内空气品质及健康舒适性要求的日益提高，所带来的新风能耗一直居高不下。应用空气余热回收技术能缓解保证新风品质与能耗增加的矛盾，但传统的全热回收芯体换热效率不高、阻力损耗较大等问题制约了其发展和推广应用。影响芯体换热效率的主要因素有：芯体内部换热表面积、芯体换热流道形式，空气在全热交换芯体的流通时长等。
目前市场上常见芯体通常将冷、热空气分为上下两层，通过换热膜材料进行热湿交换。通过芯体薄膜两侧的空气进行热湿交换，有效地利用空气中的热量或者冷量。但是目前市面上的芯体通常由一整块构成，对于不同的风量要求，均采用相同的结构，导致在小风量情况下，风阻较大；大风量情况下，换热效率不足。
发明内容
因此，本发明提供一种热交换风口结构及其控制方法、空调器，能够克服相关技术中风口结构中仅具有单一的全热交换芯体不同工况下换热需求不同造成效率浪费以及风阻溢出的不足。
为了解决上述问题，本发明提供一种热交换风口结构，包括新风流道、回风流道、显热交换芯体、全热交换芯体，所述新风流道与所述回风流道内分别具有的气流能够被控制地经由所述显热交换芯体处进行显热交换，或者经由所述全热交换芯体处进行全热交换。
在一些实施方式中，所述热交换风口结构还包括第一风阀、第二风阀，所述第一风阀用于控制所述新风流道进风段与所述显热交换芯体、全热交换芯体中的一个连通，所述第二风阀用于控制所述回风流道进风段与所述显热交换芯体、全热交换芯体中的一个连通。
在一些实施方式中，所述第一风阀为扇形风阀；和/或，所述第二风阀为扇形风阀。
在一些实施方式中，还包括控制部件，所述控制部件被配置为：当(h内-h外)≤hy且(T内-T外)≥Ty时，控制所述第一风阀将所述新风流道进风段与所述显热交换芯体连通，控制所述第二风阀将所述回风流道进风段与所述显热交换芯体连通；当(h内-h外)＞hy时，控制所述第一风阀将所述新风流道进风段与所述全热交换芯体连通，控制所述第二风阀将所述回风流道进风段与所述全热交换芯体连通，其中h内为室内侧回风气流的焓值，h外为室外侧新风气流的焓值，T内为室内侧回风气流的温度，T外为室外侧新风气流的温度，hy为第一预设焓值，Ty为第一预设温度值。
在一些实施方式中，所述显热交换芯体为金属类热交换芯体；和/或，所述全热交换芯体为高分子膜全热交换芯体和/或纸膜类热交换芯体。
本发明还提供一种空调器，包括上述的热交换风口结构。
本发明还提供一种热交换风口结构的控制方法，用于控制上述的热交换风口结构，包括如下步骤：
获取所述热交换风口结构的室内侧回风气流的温度T内、湿度d内及室外侧新风气流的温度T外、湿度d外，并基于获取的所述T内、d内、T外、d外计算获取所述室内侧回风气流的焓值h内及室外侧新风气流的焓值h外；
判断(h内-h外)与第一预设焓值hy的焓值大小关系以及(T内-T外)与第一预设温度值Ty的温度大小关系；
根据所述焓值大小关系及温度大小关系控制所述第一风阀及第二风阀的连通方向。
在一些实施方式中，根据所述焓值大小关系及温度大小关系控制所述第一风阀及第二风阀的连通方向包括：
当(h内-h外)≤hy且(T内-T外)≥Ty时，控制所述第一风阀将所述新风流道进风段与所述显热交换芯体连通，控制所述第二风阀将所述回风流道进风段与所述显热交换芯体连通；
当(h内-h外)＞hy时，控制所述第一风阀将所述新风流道进风段与所述全热交换芯体连通，控制所述第二风阀将所述回风流道进风段与所述全热交换芯体连通。
在一些实施方式中，hy＝xh外，且0.4≤x≤0.6；和/或，Ty＝yT外，0.7≤y≤0.9。
本发明提供的一种热交换风口结构及其控制方法、空调器，所述新风流道与回风流道中的气流能够被选择控制在所述显热交换芯体或者全热交换芯体处进行换热，从而使所述热交换风口结构能够依据气流换热的实际需求进行换热流通路线的选择，可有效改善现有技术中仅具有单一的全热交换芯体在不同工况下换热需求不同造成的效率浪费以及风阻溢出，也即本发明通过调整内部全热交换芯体与显热交换芯体的选择，在不同需求下选择不同的热交换芯体，实现了风阻与效率的兼顾，有效地在满足需求的情况下提高了能效。
附图说明
图1为本发明实施例的热交换风口结构的内部结构示意图；
图2为全热交换芯体参与热交换的状态示意图；
图3为显热交换芯体参与热交换的状态示意图；
图4为本发明实施例的热交换风口结构的控制逻辑示意图。
附图标记表示为：
1、显热交换芯体；2、全热交换芯体；31、第一风阀；32、第二风阀；41、新风流道进风段；42、新风流道送风段；51、回风流道进风段；52、回风流道排风段；6、温湿度传感器。
具体实施方式
结合参见图1至图4所示，根据本发明的实施例，提供一种热交换风口结构，包括壳体(图中未示出、未标引)，所述壳体内具有新风流道、回风流道、显热交换芯体1、全热交换芯体2，所述新风流道与所述回风流道内分别具有的气流能够被控制地经由所述显热交换芯体1处进行显热交换，或者经由所述全热交换芯体2处进行全热交换。该技术方案中，所述新风流道与回风流道中的气流能够被选择控制在所述显热交换芯体1或者全热交换芯体2处进行换热，从而使所述热交换风口结构能够依据气流换热的实际需求进行换热流通路线的选择，可有效改善现有技术中仅具有单一的全热交换芯体在不同工况下换热需求不同造成的效率浪费以及风阻溢出，也即本发明通过调整内部全热交换芯体2与显热交换芯体1的选择，在不同需求下选择不同的热交换芯体，实现了风阻与效率的兼顾，有效地在满足需求的情况下提高了能效。前述的风阻溢出指的是：芯体由于结构、材料等因素，换热效率提高会造成风阻有一定的提高，在换热效率要求不是很高的时候，芯体不能更换，导致风阻依然很大的情况。
所述显热交换芯体1例如为金属类热交换芯体，其具有结构简单、温度交换效率高且风阻较小的优势；所述全热交换芯体2为高分子膜全热交换芯体和/或纸膜类热交换芯体，可以对显热与潜热进行同时交换，有效地利用空气中的部分潜热，实现能源的高效利用。进一步地，所述显热交换芯体1及全热交换芯体2在结构类型上皆可以采用板式换热器。当然，在一些情况下，还可以针对不同的工况采用不同的芯体进行组合使用，实现成本、风阻与效率的兼顾。
所述显热交换芯体1及全热交换芯体2的形状可以为四边形(矩形或者菱形)、六边形等，所述显热交换芯体1及全热交换芯体2通过支撑框架支撑于所述壳体内，所述支撑框架可以为中空板框架、注塑件框架以及自支撑框架中的一种，只要实现其支撑功能，不对其进行特别限定。
在一些实施方式中，所述热交换风口结构还包括第一风阀31、第二风阀32，所述第一风阀31用于控制所述新风流道进风段41与所述显热交换芯体1、全热交换芯体2中的一个连通，所述第二风阀32用于控制所述回风流道进风段51与所述显热交换芯体1、全热交换芯体2中的一个连通，最好的，所述第一风阀31为扇形风阀；和/或，所述第二风阀32为扇形风阀。所述扇形风阀具体的可以为一种百叶窗风阀，能够有效减少风阀占用空间。
在一些实施方式中，所述热交换风口结构还包括控制部件，所述控制部件被配置为：当(h内-h外)≤hy且(T内-T外)≥Ty时，控制所述第一风阀31将所述新风流道进风段41与所述显热交换芯体1连通，控制所述第二风阀32将所述回风流道进风段51与所述显热交换芯体1连通；当(h内-h外)＞hy时，控制所述第一风阀31将所述新风流道进风段41与所述全热交换芯体2连通，控制所述第二风阀32将所述回风流道进风段51与所述全热交换芯体2连通，其中h内为室内侧回风气流的焓值，h外为室外侧新风气流的焓值，T内为室内侧回风气流的温度，T外为室外侧新风气流的温度，hy为第一预设焓值，Ty为第一预设温度值。从而能够使所述热交换风口结构能够根据室内侧及室外侧的气流的焓值及温差合理选择参与换热的热交换芯体，以保证在低焓值差时，降低交换效率，减小机组风阻；高焓值差时，在增大一定风阻的同时，提高交换效率，实现能量的高效利用，有效地降低成本。
本发明还提供一种空调器，其具体为具有新风引入功能的柜机或者新风机等需要新风系统的制冷机组，包括上述的热交换风口结构。
本发明还提供一种热交换风口结构的控制方法，用于控制上述的热交换风口结构，包括如下步骤：
通过相应的温湿度传感器6获取所述热交换风口结构的室内侧回风气流的温度T内、湿度d内及室外侧新风气流的温度T外、湿度d外，并基于获取的所述T内、d内、T外、d外计算获取所述室内侧回风气流的焓值h内及室外侧新风气流的焓值h外；
判断h内-h外与第一预设焓值hy的焓值大小关系以及T内-T外与第一预设温度值Ty的温度大小关系；
根据所述焓值大小关系及温度大小关系控制所述第一风阀31及第二风阀32的连通方向。
在一些实施方式中，根据所述焓值大小关系及温度大小关系控制所述第一风阀31及第二风阀32的连通方向包括：
当(h内-h外)≤hy且(T内-T外)≥Ty时，控制所述第一风阀31将所述新风流道进风段41与所述显热交换芯体1连通，控制所述第二风阀32将所述回风流道进风段51与所述显热交换芯体1连通；
当(h内-h外)＞hy时，控制所述第一风阀31将所述新风流道进风段41与所述全热交换芯体2连通，控制所述第二风阀32将所述回风流道进风段51与所述全热交换芯体2连通。
需要说明的是，在(h内-h外)≤hy且(T内-T外)＜Ty时，客观上不存在热交换的需要，此时可以基于降低新风风阻及排风风阻的需求控制所述第一风阀31将所述新风流道进风段41与所述显热交换芯体1连通，控制所述第二风阀32将所述回风流道进风段51与所述显热交换芯体1连通。
在一些实施方式中，hy＝xh外，且0.4≤x≤0.6；和/或，Ty＝yT外，0.7≤y≤0.9。
以下结合图4对本发明的一种控制方式进一步进行阐述。
检测室内/外侧风口处温度(T内/T外)与湿度(d内/d外)，计算其焓值(h内/h外)，若满足(h内-h外)/h内≤50％h外且(T内-T外)/T内≥80％，则显热交换芯体模式启动，第一风阀31转向o-q出口处，第二风阀32转向o-q出口处，新风与回风在金属类热交换器中仅进行温度交换；若不满足(h内-h外)/h内≤50％且(T内-T外)/T内≥80％，则全热交换芯体模式启动，第一风阀31转向o-p出口处，第二风阀32转向o-p出口处，新风与回风在全热交换芯体出进行全热交换(温度湿度交换)；系统运行预设时间(t)后，继续循环检测室内/外侧风口处温度(T内/T外)与湿度(d内/d外)，计算其焓值(h内/h外)。控制系统收到结束指令，则关机；如果未收到结束指令，则继续运行设定时间(t)。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种热交换风口结构，其特征在于，包括新风流道、回风流道、显热交换芯体(1)、全热交换芯体(2)，所述新风流道与所述回风流道内分别具有的气流能够被控制地经由所述显热交换芯体(1)处进行显热交换，或者经由所述全热交换芯体(2)处进行全热交换；还包括第一风阀(31)、第二风阀(32)，所述第一风阀(31)用于控制所述新风流道进风段(41)与所述显热交换芯体(1)、全热交换芯体(2)中的一个连通，所述第二风阀(32)用于控制所述回风流道进风段(51)与所述显热交换芯体(1)、全热交换芯体(2)中的一个连通，所述第一风阀(31)为扇形风阀；所述第二风阀(32)为扇形风阀；还包括控制部件，所述控制部件被配置为：当(h内-h外)≤hy且(T内-T外)≥Ty时，控制所述第一风阀(31)将所述新风流道进风段(41)与所述显热交换芯体(1)连通，控制所述第二风阀(32)将所述回风流道进风段(51)与所述显热交换芯体(1)连通；当(h内-h外)＞hy时，控制所述第一风阀(31)将所述新风流道进风段(41)与所述全热交换芯体(2)连通，控制所述第二风阀(32)将所述回风流道进风段(51)与所述全热交换芯体(2)连通，其中h内为室内侧回风气流的焓值，h外为室外侧新风气流的焓值，T内为室内侧回风气流的温度，T外为室外侧新风气流的温度，hy为第一预设焓值，Ty为第一预设温度值。
2.根据权利要求1所述的热交换风口结构，其特征在于，所述显热交换芯体(1)为金属类热交换芯体；和/或，所述全热交换芯体(2)为高分子膜全热交换芯体和/或纸膜类热交换芯体。
3.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1至2中任一项所述的热交换风口结构。
4.一种热交换风口结构的控制方法，其特征在于，用于控制权利要求1至2中任一项所述的热交换风口结构，包括如下步骤：
获取所述热交换风口结构的室内侧回风气流的温度T内、湿度d内及室外侧新风气流的温度T外、湿度d外，并基于获取的所述T内、d内、T外、d外计算获取所述室内侧回风气流的焓值h内及室外侧新风气流的焓值h外；
判断(h内-h外)与第一预设焓值hy的焓值大小关系以及(T内-T外)与第一预设温度值Ty的温度大小关系；
根据所述焓值大小关系及温度大小关系控制所述第一风阀(31)及第二风阀(32)的连通方向。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，根据所述焓值大小关系及温度大小关系控制所述第一风阀(31)及第二风阀(32)的连通方向包括：
当(h内-h外)≤hy且(T内-T外)≥Ty时，控制所述第一风阀(31)将所述新风流道进风段(41)与所述显热交换芯体(1)连通，控制所述第二风阀(32)将所述回风流道进风段(51)与所述显热交换芯体(1)连通；
当(h内-h外)＞hy时，控制所述第一风阀(31)将所述新风流道进风段(41)与所述全热交换芯体(2)连通，控制所述第二风阀(32)将所述回风流道进风段(51)与所述全热交换芯体(2)连通。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，hy＝xh外，且0.4≤x≤0.6；和/或，Ty＝yT外，0.7≤y≤0.9。
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