CN114484836B - 全热交换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全热交换器具备：主机壳体，其具备：配置为引入室内回风的室内回风口；配置为向室内送风的室内送风口；配置为引入室外新风的室外新风口；配置为向室外排风的室外排风口；全热交换芯体，其设置在主机壳体中；排风风机，其配置为在主机壳体中形成排风风道；和送风风机，其配置为在主机壳体中形成送风风道；控制器，其配置为计算结霜临界新风温度并控制流入全热交换芯体的室外新风的温度大于等于结霜临界新风温度；结霜临界新风温度为：当流入全热交换芯体的室外新风的温度为结霜临界新风温度时，室外排风口处的温度等于室外排风口空气的露点温度。本发明可以避免低温或极低温环境下全热交换芯体结霜。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及全热交换器。
背景技术
目前，改善室内空气品质最好的方法是进行室内外空气交换，即引入室外的清新空气的同时排出室内的污浊空气。家庭通常采用打开门窗的自然通风方式以增大新风量，这种无组织的通风方式无法保证稳定的必要新风量。采用安装排气扇或者送风机的通风方法，虽然可以由组织地引入室外新鲜空气来排出室内污浊空气，但是在冬季室外气温较低，或者在夏季室外气温较高时，较大的新风量必然增加供暖或者制冷能耗。另外，直接引入新风容易造成室内温湿度偏离舒适区，使人体产生不舒适感。
现有技术开发具有能量回收功能的全热交换器，可以双向同时换气，即进排风等量置换，从而保证清新空气源源不断。更重要的是它采用了高效热湿交换装置，利用排风在夏季时预冷干燥新风，在冬季时余热加湿新风，使得由室外进入室内空气的温湿度与室内空气的温湿度接近。在实现室内外双向换气，改善室内空气品质的同时，又可以降低能耗，达到节能的目的。
尽管全热交换器作为室内换气设备由着诸多优点，但目前在严寒或者寒冷地区应用时，尚存在很大障碍，主要原因在于当全热交换器在冬季运行时，室外温度较低。如果室内相对湿度较大，全热交换器可能存在不同程度的结霜问题。如果积霜不及时清除，将堵塞空气通道并减少传热面积，空气流动阻力显著增大，换气量及换热效率明显降低，使全热交换器的总体性能下降。
部分市售的全热交换器增加电机热元件进行除霜。这种方案从整体效益来看有悖于节能的原则，即全热交换器节约的能量可能无法补偿电加热所消耗的能量。
发明内容
本发明提出一种全热交换器，可避免低温或极低温环境下全热交换芯体结霜。
在本申请的一些实施例中，全热交换器具备：主机壳体，主机壳体具备：室内回风口，其配置为引入室内回风；室内送风口，其配置为向室内送风；室外新风口，其配置为引入室外新风；室外排风口，其配置为向室外排风；全热交换芯体，其设置在主机壳体中；排风风机，其配置为在主机壳体中形成排风风道；和送风风机，其配置为在主机壳体中形成送风风道；控制器，控制器配置为计算结霜临界新风温度并控制流入全热交换芯体的室外新风的温度大于等于结霜临界新风温度；结霜临界新风温度为：当流入全热交换芯体的室外新风的温度为结霜临界新风温度时，室外排风口处的温度等于室外排风口空气的露点温度。
在本申请的一些实施例中，全热交换器具有混风模式；当全热交换器工作在混风模式时，送风风道靠近室外新风口处与排风风道靠近室外排风口处连通，排风风道中的空气与送风风道中的空气混合为混风，混风沿送风风道送入室内；全热交换器工作在混风模式时，控制器配置为控制混风的温度大于等于结霜临界新风温度。
在本申请的一些实施例中，全热交换器还具备：新风口风门，新风口风门设置于室外新风口处，新风口风门配置为工作在不同的开启角度以调节流入送风风道的室外新风的风量；全热交换器工作在混风模式时，控制器配置为控制新风口风门的开启角度以控制混风中室外新风的比例使得混风的温度大于等于结霜临界新风温度。
在本申请的一些实施例中，控制器配置为控制所述新风口风门工作在预设角度并调整送风风机的转速以控制混风中室外新风的比例使得混风的温度大于等于所述结霜临界新风温度。
在本申请的一些实施例中，全热交换器还具有内循环模式；当全热交换器工作在内循环模式时，新风口风门关闭，排风风道与送风风道连通，排风风道中的空气流过全热交换芯体后进一步通过室内送风口送入室内；全热交换器工作在混风模式时，如果室外新风温度小于温度控制阈值，或者室内回风相对湿度大于湿度控制阈值，控制器配置为控制全热交换器自混风模式切换为内循环模式。
在本申请的一些实施例中，全热交换器还具备：第一检测模块，第一检测模块设置于主机壳体中，第一检测模块配置为检测室外新风的温度、室外新风的湿度和/或室外新风的空气质量；和第二检测模块，第二检测模块设置于主机壳体中，第二检测模块配置为检测室内回风的温度、室内回风的湿度和/或室内回风的空气质量。
在本申请的一些实施例中，全热交换器工作在混风模式时，控制器还配置为执行以下步骤：采样第二检测模块检测的室内二氧化碳浓度；根据第二检测模块检测的室内二氧化碳浓度控制新风口风门的开关状态和/或开启角度以控制混风中室外新风的比例；根据第二检测模块检测的室内二氧化碳浓度控制新风口风门的开启角度时，混风的温度大于等于结霜临界新风温度。
在本申请的一些实施例中，全热交换器工作在混风模式时，控制器还配置为执行以下步骤：采样第一检测模块检测的室外颗粒物浓度；根据第一检测模块检测的室外颗粒物浓度控制新风口风门的开关状态；根据第一检测模块检测的室外颗粒物浓度控制新风口风门打开时，混风的温度大于等于结霜临界新风温度。
在本申请的一些实施例中，全热交换器工作在混风模式时，控制器还配置为执行以下步骤：采样第二检测模块检测的室内颗粒物浓度；根据第二检测模块检测的室内颗粒物浓度控制新风口风门的开关状态和/或开启角度以控制混风中室外新风的比例；根据第二检测模块检测的室内颗粒物浓度控制新风口风门的开启角度时，混风的温度大于等于结霜临界新风温度。
在本申请的一些实施例中，全热交换器工作在混风模式时，控制器还配置为执行以下步骤：采样第二检测模块检测的挥发性有机化合物浓度；根据第二检测模块检测的挥发性有机化合物浓度控制新风口风门的开关状态和/或开启角度以控制混风中室外新风的比例；根据第二检测模块检测的挥发性有机化合物浓度控制新风口风门的开启角度时，混风的温度大于等于结霜临界新风温度。
在本申请的一些实施例中，控制器配置为执行以下步骤以计算结霜临界新风温度：
计算或调用全热交换器的排风温度交换效率ηpwd；
计算或调用全热交换器的排风焓交换效率ηph；
计算室外排风口的空气的含湿量dpc；
根据湿空气焓的计算公式，计算室外新风口的空气焓值hxj；
根据湿空气焓的计算公式，计算室外排风口的空气焓值hpc；
基于全热交换器的排风温度交换效率ηpwd求解室外排风口的空气温度tpc；
基于全热交换器的排风焓交换效率ηph求解室外排风口的空气焓值hpc；
令根据湿空气焓的计算公式计算的室外排风口的空气焓值hpc等于基于全热交换器的排风焓交换效率ηph求解室外排风口的空气焓值hpc，且室外排风口的相对湿度为100％，求解室外新风口的空气温度txj，求得的txj即为结霜临界新风温度，记为txj′。
通过控制流入全热交换芯体的室外新风的温度大于等于结霜临界新风温度，达到防止全热交换芯体结霜的技术效果。
附图说明
图1是全热交换器一实施例的结构示意图；
图2是图1的侧视图；
图3是全热交换器一实施例的内部结构示意图；
图4是具有混风空腔的全热交换器一实施例的侧视图；
图5是全热交换器一实施例送风风道和排风风道的风路示意图；
图6是全热交换器一实施例执行混风模式时的风路示意图；
图7是全热交换器一实施例执行内循环模式时的风路示意图；
图8是全热交换器一实施例控制器的流程图；
图9是全热交换器一实施例执行混风模式时控制器的流程图；
图10是全热交换器一实施例同时基于室内二氧化碳浓度控制新风比例时控制器的流程图；
图11是全热交换器一实施例同时基于室内二氧化碳浓度控制新风口风门时控制器的流程图；
图12是全热交换器一实施例同时基于室外颗粒物浓度控制新风比例时控制器的流程图；
图13是全热交换器一实施例同时基于室内颗粒物浓度控制新风比例时控制器的流程图；
图14是全热交换器一实施例同时基于挥发性有机化合物浓度控制新风比例时控制器的流程图；
图15是全热交换器一实施例同时基于室内二氧化碳浓度、室外颗粒物浓度、室内颗粒物浓度、挥发性有机化合物浓度控制新风口风门时控制器的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本发明涉及的全热交换器10可以在供气(送风)与排气(回风)间交换热量，回收排放气体中的热量，从而在不增加负荷的情况下进行通风。全热交换器10可选的采用吊装式安装，具体可选地安装在室内建筑的天花板内。如图1、图2和图5所示，全热交换器10具备主机壳体11，主机壳体11设置有室内回风口15，室内送风口14，室外新风口13和室外排风口12；室内回风口15配置为引入室内污浊空气(RA)，室内送风口14配置为送出热交换后的清洁空气(SA)，室外新风口13配置为引入室外清洁空气(OA)，室外排风口12配置为送出热交换后的污浊空气(EA)。
室内回风口15可以通过管路连接一个空调房间以将室内污浊空气引入主机壳体11内进行处理，也可以通过管路连接例如洗手间、卧室、客厅等多个空调房间，并行地将室内污浊空气引入主机壳体11内进行处理，还可以通过控制独立设置的阀元件逐一地将多个空调房间的室内污浊空气引入主机壳体11内进行处理。
类似的，室内送风口14可以通过管路连接一个空调房间以送出热交换后的清洁空气，也可以通过管路连接多个卧室、客厅等多个空调房间，并行地送出热交换后的清洁空气，还可以通过控制独立设置的阀元件逐一地向空调房间送出热交换后的清洁空气。
如图3所示，在主机壳体11中还具备全热交换芯体17，全热交换芯体17作为全热交换器10的全热交换元件。全热交换芯体17可选地采用六边形对向流换热芯体，使用超薄高性能换热膜和一体成型的优化流道设计，延长吸气排气气流逆流换热的热交换时间，提高热回收能力和效率。全热交换芯体17同样可选地采用其它形状的换热芯体。
主机壳体11还具备排风风机。全热交换器10通过驱动排风风机从室内回风口15吸入室内的污浊空气，并且使吸入的污浊空气经全热交换芯体17以及排风风机从室外排风口12向室外排出，即排风风机通过排风通道将室内的污浊空气向室外排出，由排风风机产生气流在室内回风口15和室外排风口12之间流通形成排风风道(如图5中箭头B所示)。
主机壳体11还具备送风风机。全热交换器10通过驱动送风风机从室外新风口13吸入室外的新鲜空气，并且使吸入的新鲜空气经全热交换芯体17以及送风风机从室内送风口14向室内送出，即送风风机通过送风风道将室外的新鲜空气供给至室内，由送风风机产生气流在室外新风口13和室内送风口14之间流通形成送风风道(如图5中虚线箭头A所示)。
以下对全热交换芯体17的结霜机理进行介绍，当全热交换器10在冬季运行时，排风风道中的排风经全热交换芯体17后温度降低，排风风道中的湿空气经过低于自身露点温度的冷表面时，冷表面上会出现结露现象。如果冷表面的温度低于水的冰点温度，水蒸气在冷表面上会凝华结霜。尤其是，室外温度越低且室内相对湿度越大，全热交换芯体17越容易由于结霜而堵塞。同时送风风道中的新风供风风量越大，全热交换芯体17的结霜将进一步加剧。
在本实施方式中，全热交换器10的室外新风口13设置有新风口风门19。新风口风门19可选地通过步进电机控制，新风口风门19可以工作在全开、全闭、或者固定的开启角度。新风口风门19设置于送风风道中并位于全热交换芯体17上游。
如图3所示，在本实施方式中，全热交换器10的主机壳体11靠近室外新风口13处设置有第一检测模块22。第一检测模块22可选地配置为检测室外新风的温度、室外新风的湿度以及室外新风的空气质量。
在本实施方式中，第一检测模块22可选的为三合一空气质量检测模块，集成温度、湿度和空气清洁度检测功能。或者，第一检测模块22也可以是独立的温度传感器、湿度传感器和空气清洁度传感器。空气清洁度传感器可以是粉尘传感器(也称灰尘传感器)，即利用光的散射原理：当一束平行单色光入射到被测颗粒场时，会受到颗粒周围散射和吸收的影响，光强衰减，从而可求得入射光通过待测浓度场的相对衰减率。通过相对衰减率线性反应待测场灰尘的相对浓度。
在本实施方式中，全热交换器10的室外新风口13还具备第一过滤模块，第一过滤模块配置为对室外新风中的灰尘颗粒进行过滤，净化处理室外新风，使得送风风道中的空气为处理后的空气。
在本实施方式中，第一过滤模块可选的由粗效过滤网21(也称初效过滤网)和高效过滤网20组成。粗效过滤网21和高效过滤网20沿送风风道中的空气流动方向依次布设。示例性地，粗效过滤网配置为过滤5微米以上的灰尘离子，过滤材料可以选用无纺布、尼龙网、活性炭滤材、金属孔网等。高效过滤网选用PM2.5高效过滤网，例如HEPA过滤器等。PM2.5(Particulate Matter)是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物。在本发明的另一些实施例中，第一过滤模块也可以仅由粗效过滤网和高效过滤网的其中一者组成。
在本实施方式中，全热交换器10的主机壳体11靠近室内回风口15处设置有回风口风门。回风口风门可选地通过步进电机控制，回风口风门可以工作在全开、全闭或者固定角度开启状态。回风口风门设置于排风风道中并位于全热交换芯体17上游。
如图4所示，在本实施方式中，全热交换器10的室内回风口15设置有第二检测模块24。第二检测模块24可选地配置为检测室内回风的温度、室内回风的湿度以及室内回风的空气质量。
在本实施方式中，第二检测模块24可选的为五合一空气质量检测模块，集成温度、湿度、颗粒物浓度(例如直径小于或等于2.5微米的颗粒物的浓度)、二氧化碳浓度以及挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOC)浓度检测功能。或者，第二检测模块24也可以是独立的温度传感器、湿度传感器、颗粒物浓度传感器、二氧化碳气体传感器以及挥发性有机化合物传感器。在一些实施方式中，第二检测模块还可以包括氧气传感器、一氧化碳气体传感器、和/或甲醛气体传感器等。
在本实施方式中，全热交换器10的室内回风口15还具备第二过滤模块，第二过滤模块配置为对室内回风中的颗粒物、挥发性有机化合物等进行净化处理。满足质量要求的、排风风道中的气体也可以在内循环或者混风处理后再次送去室内，在满足送风风量需求的同时进一步提高全热交换器10的能效。
在本实施方式中，第二过滤模块由粗效过滤网27、活性炭过滤网26和高效过滤网25组成。粗效过滤网27、活性炭过滤网26、高效过滤网25沿排风风道中的空气流动方向依次布设。示例性地，粗效过滤网27配置为过滤5微米以上的灰尘离子，过滤材料可以选用无纺布、尼龙网、活性炭滤材、金属孔网等。活性炭滤网可以对二氧化硫、二氧化氮等有害气体进行过滤，高效过滤网25选用PM2.5高效过滤网，例如HEPA过滤器等，实现全方位、多层级净化空气。在本发明的另一些实施例中，第二过滤模块也可以仅由粗效过滤网、活性炭过滤网和高效过滤网的其中一者或两者组成。
甄别全热换热芯体的结霜临界点是避免全热芯体结霜的一个关键，具象化的，即全热换热芯体排风风道中空气的露点温度以及全热换热器室外排风口处的壁面温度是甄别全热芯体结霜临界状态的关键指标。全热交换器工作时，全热交换芯体中，各个换热壁面沿排风风道中空气流动方向温度逐渐降低。当排风风道中的空气经过低于自身露点温度的换热壁面时，在换热壁面上机会出现结露现象。如果换热壁面的温度低于水的冰点温度，水蒸汽在换热壁面上即会凝华结霜。由于各个换热壁面沿排风风道中的空气流动方向温度逐渐降低，所以，在整个排风风道中，表面温度最低的点即在全热换热器室外排风口附近的壁面处。如果排风风道中的湿空气的露点温度高于全热换热器室外排风口处的壁面温度，且全热换热器室外排风口处的壁面温度高于零度，则可以避免出现结霜现象。因此，在室内空气(室内回风口的空气)温度、相对湿度为定值，同时室外新风(送风风道)的含湿量为定值时，排风风道中的湿空气的露点温度等于全热换热器室外排风口处的壁面温度时，对应的室外新风温度即为结霜临界新风温度。
也就是说，在室内空气温度、相对湿度为定值，同时室外新风的含湿量为定值时，如果送风风道靠室外新风口处的空气的温度高于结霜临界新风温度，全热交换芯体不会出现结霜现象；而如果送风风道靠近室外新风口处的空气的温度低于结霜临界新风温度时，全热交换芯体就会结霜。
基于上述原理，为避免结霜，如图8所示，全热交换器的控制器配置为执行以下步骤：
步骤S100：计算结霜临界新风温度:；
步骤S200：控制流入全热交换芯体的室外新风的温度大于等于结霜临界新风温度。
考虑到全热交换器的实际检测条件，结霜临界新风温度定义为：当流入全热交换芯体的室外新风的温度为结霜临界新风温度时，室外排风口处的温度等于室外排风口空气的露点温度。控制器优选由单片机实现，控制器安装于电器盒16中。
控制器通过以下步骤计算结霜临界新风温度：
步骤S11：计算全热交换器的排风温度交换效率ηpwd；排风温度交换效率ηpwd满足下式，记为式(1)：
其中，tpj为室内回风口的空气温度，即排风风道进风温度；tpc为室外排风口的空气温度，即排风风道排风温度；txj为室外新风口的空气温度，即送风风道进风温度。
在本实施例中，排风温度交换效率ηpwd可选地在实验室条件下预先测得，并建立全热交换芯体结构形式(例如六边形对向流换热芯体)、尺寸、换热膜、和排风温度交换效率ηpwd一一对应的关系；即在获得全热交换芯体结构形式(例如六边形对向流换热芯体)、尺寸、换热膜等信息后，即可以通过一一对应的关系获得排风温度交换效率ηpwd。
步骤S12：计算全热交换器的排风焓交换效率ηph；排风焓交换效率ηph满足下式，记为式(2)：
其中，hpj为室内回风口的空气焓值，即排风风道进口焓值；hpc为室外排风口的空气焓值，即排风风道出口焓值；hxj为室外新风口的空气焓值，即送风风道进口焓值。
在本实施例中，排风焓交换效率ηph可选地在实验室条件下预先测得，并建立全热交换芯体结构形式例如六边形对向流换热芯体)、尺寸、换热膜、和排风温度交换效率ηpwd一一对应的关系；即在获得全热交换芯体结构形式(例如六边形对向流换热芯体)、尺寸、换热膜等信息后，即可以通过一一对应的关系获得排风焓交换效率ηph。
步骤S13：呈如上文所述，全热交换芯体中，各个换热壁面沿排风风道中空气流动方向温度逐渐降低，所以，在室外新风含湿量不变的条件下，如果全热交换器靠近排风风道出口处的壁面温度等于排风风道出口处的空气的露点温度且高于冰点温度，即可以确保全热交换芯体位于排风风道中的其它壁面温度均高于排风风道中空气的露点温度，全热交换芯体不会出现结霜现象。所以，以全热交换器靠近排风风道出口处的壁面温度等于排风风道出口处的露点温度作为限定条件，即可以计算结霜临界新风温度。
根据含湿量计算公式，室外排风口的空气的含湿量dpc满足下式，记为式(3)：
其中为室外排风口空气的相对湿度；exp为以e为底的指数函数，m1为常数，取值23.1964；m2为常数，取值3816.44；m3为常数，取值-46.13；Tpc为湿空气干球温度，以热力学温度计，单位为K。在数值上，Tpc＝tpc+273.15，tpc为温度传感器检测的温度，以摄氏度计；B为大气压力；/>为室外排风口处的相对湿度。
步骤S14：根据湿空气焓的计算公式，室外新风口的空气焓值hxj满足下式，记为式(4)：
hxj＝1.01×txj+0.001×dxj×(2501+1.85×txj)
其中，dxj为室外新风口的空气的含湿量，dxj可以通过第一检测模块直接检测获得，也可以基于第一检测模块检测到的温度和相对湿度计算得到(温度和相对湿度作为一组独立参数)。
步骤S15：根据湿空气焓的计算公式，室外排风口的空气焓值hpc满足下式，记为式(5)：
hpc＝1.01×tpc+0.001×dpc×(2501+1.85×tpc)
步骤S16：基于步骤S11计算全热交换器的排风温度交换效率ηpwd的公式，可以反解出室外排风口的空气温度tpc满足下式，记为式(6)：
tpc＝tpj-ηpwd×(tpj-txj)
步骤S17：基于步骤S12计算全热交换器的排风焓交换效率ηph的公式，可以反解出室外排风口的空气焓值hpc满足下式，记为式(7)：
hpc＝hpj-ηph(hpj-hxj)
步骤S18：求解式(7)：
将式(3)中的tpc以式(6)表示，式(3)转化为下式，记为式(8)：
将式(8)和式(6)代入式(5)，式(5)转化为下式，记为式(9)：
将式(9)和式(4)代入式(7)，式(7)转化为下式，记为式(10)：
式(10)中室内回风口的空气温度tpj可以由第二检测模块检测得到；排风温度交换效率ηpwd可以基于全热交换芯体结构形式(例如六边形对向流换热芯体)、尺寸、换热膜调用；室内回风口的相对湿度可以由第二检测模块检测得到，在获知室内回风口的空气温度tpj和相对湿度的基础上，可以通过查表或者已知的程序计算出室内回风口的空气焓值hpj，排风焓交换效率ηph可以基于全热交换芯体结构形式(例如六边形对向流换热芯体)、尺寸、换热膜调用，室外新风口的空气的含湿量dxj可以通过第一检测模块直接检测获得，或者基于第一检测模块检测到的温度和相对湿度计算得到。由于在排风风道中的空气温度达到露点温度时，相对湿度设定全热交换器靠近排风风道出口处的壁面温度等于排风风道出口处空气的露点温度，即室外排风口的空气的相对湿度/>将其代入式(10)，即可以反解出式(10)中的唯一变量室外新风口的空气温度txj。求得的txj即为室外排风口处的空气为露点温度时所对应的室外新风进风温度，即结霜临界新风温度，记为txj′。
在本实施例中，全热交换器具备混风模式。混风模式可以更好地控制流入全热交换芯体的室外新风的温度。混风模式配置为连通送风风道靠近室外新风口的风路以及排风风道靠近室外排风口的风路，使得排风风道中的空气与送风风道中的空气混合形成混风，混风沿送风风道再次送入室内。当全热交换器运行在混风模式时，控制器配置为使得混合后的混风温度大于等于结霜临界新风温度，以防止全热交换芯体结霜。混风如图6中点划线C所示。
具体的，当全热交换器运行在混风模式时，控制器配置为控制新风口风门的开启角度以控制混风中室外新风的比例使得混风的温度大于等于结霜临界新风温度。更具体地说，为防止全热交换芯体结霜，控制新风口风门工作在小于结霜临界开启角度的设定开度，以使得混合后的空气温度高于结霜临界新风温度。可以理解的是，在室内空气温度、相对湿度为定值的状态下，混合后空气温度主要取决于室外新风的引入量，即新风口风门的开启角度。
在寒冷或者极寒的环境中，如图9中步骤S102所示，当全热交换器配置按照混风模式运行时，室外温度越低，室内相对湿度越大，混风模式下的最大新风量应该越少。在本发明的实施例中，按照设定周期采样室外新风口的空气温度、室外新风口的相对湿度、室外排风口的空气温度、室外排风口的相对湿度，即可以计算相应采样周期对应的结霜临界新风温度(如图9中步骤S103所示)。控制器配置为控制混风模式下的混风温度大于等于结霜临界新风温度(如图9中步骤S104所示)，即控制新风口风门工作在一个小于结霜临界开启角度的设定开度，通过调整室外新风风量达到上述条件。
在本实施方式中，由于新风口风门的开启角度与引入新风量大致呈线性关系，可以对新风口风门实现反馈控制，对混风温度进行动态监控，控制混风温度大于等于结霜临界新风温度时的新风口风门开启角度为结霜临界新风温度对应的结霜临界开启角度，结霜临界开启角度对应混风模式下当前采样周期动态计算的结霜临界新风温度对应的最大新风量，也即混风中的新风比例。在本实施方式中，可选地设定当检测到实时混风温度大于等于结霜临界新风温度和校正常数的乘积时的新风口风门的开启角度为对应的结霜临界开启角度。校正常数可选地设定为大于1的常数，例如设定为1.05-1.1，提供必要的安全裕量。
在本实施方式中，如果室外新风温度极低，例如温度控制阈值(低于-15℃)，或者室内回风相对湿度极高，例如大于湿度控制阈值时，则强制配置全热交换器退出混风模式，避免出现结霜的情况。
在本实施方式中，与混风模式适配的，在主机壳体中设置有混风风门，混风模式下，混风风门打开，在主机壳体内，送风风道靠近室外新风口处以及排风风道靠近室外排风处连通形成混风空腔。
或者，也可以配置控制器控制新风口风门工作在预设角度，并调整送风风机的转速以控制混风中室外新风的比例，使得混风的温度大于等于结霜临界新风温度。
在本实施方式中，全热交换器还设置有内循环模式。内循环模式配置为中止引入室外新风，同时将排风风道与送风风道连通，排风风道中的空气经过处理后进一步通过室内送风口送入室内，即对排风风道内的空气循环净化处理后再送入室内，使得室内的空气气流循环。如果室外新风温度极低，例如小于温度控制阈值，或者室内回风相对湿度极高，例如大于湿度控制阈值时，则强制配置全热交换器退出混风模式后按照内循环模式运行，在避免结霜的同时，维持全热交换器的正常工作。内循环气流如图7中虚线D所示。
在本实施方式中，可选地，如图9中步骤S101所示，在室外新风温度低于室外新风设定阈值时，全热交换器配置为执行混风模式。室外新风设定阈值可选地设定为-10℃.
在本实施方式中，执行混风模式的周期为设定周期，进入混风模式后，全热交换器的运行模式在设定周期内保持不变。
在一些可选地实施方式中，在执行混风模式后，可选地执行全热交换模式。并在全热交换模式执行一段时间后，再次判断室外新风温度是否低于室外新风设定阈值时执行混风模式。或者在室外新风温度高于室外新风设定阈值时执行循环净化模式或者其它可选地运行模式。
在本实施方式中，在执行混风模式时，需要保证室内依旧有足够的新风供应，否则用户会感受沉闷、注意力不集中，舒适感下降。
因此，如图10所示，全热交换器工作在混风模式时，控制器还配置为执行以下步骤：
步骤S204:采样第二检测模块检测的室内二氧化碳浓度；
步骤S205:根据第二检测模块检测的室内二氧化碳浓度控制新风口风门的开关状态和/或开启角度以控制混风中室外新风的比例；
根据第二检测模块检测的室内二氧化碳浓度控制新风口风门的开启角度时，混风的温度大于等于结霜临界新风温度。
更为具体的方案如图11所示，包括以下步骤：
步骤S210：采样第二检测模块检测的室内二氧化碳浓度。
在本实施方式中，室内二氧化碳浓度可以由第二检测模块检测。
步骤S211：如果室内二氧化碳浓度小于第一设定二氧化碳浓度阈值且大于等于第二设定二氧化碳浓度阈值，则控制新风口风门的开启角度不变；例如控制新风口风门工作在基准开启角度；基准开启角度为一个设定值，提前写入控制器匹配的存储单元中以供随时调用。此种状态下，认为新风供应量满足房间内用户的基本需求，用户不会出现沉闷的表现。
步骤S212：如果室内二氧化碳浓度大于等于第一设定二氧化碳浓度阈值，则控制新风口风门的开启角度增加；例如控制新风口风门在基准开启角度的基础上增加开启角度，或者在控制新风口风门在基准开启角度的基础上增加开启角度的同时提高送风风机的转速。
步骤S213：实时检测室内二氧化碳浓度，判断室内二氧化碳浓度是否小于第二设定二氧化碳浓度阈值。
步骤S214：如果小于第二设定二氧化碳浓度阈值，则控制新风口风门关闭；
步骤S215：实时检测室内二氧化碳浓度，判断室内二氧化碳浓度是否大于等于第一设定二氧化碳浓度阈值。
步骤S216：如果小于第一设定二氧化碳浓度阈值，保持控制新风口风门关闭。
步骤S217：如果大于等于第一设定二氧化碳浓度阈值，则控制新风口风门开启并执行步骤S22的控制。
在上述控制过程中，新风口风门开启时，其开启角度均小于当前采样周期对应的结霜临界开启角度，也即混风的温度大于等于结霜临界新风温度；例如，如果基准开启角度大于当前采样周期对应的结霜临界开启角度，则控制新风口风门工作在当前采样周期对应的结霜临界开启角度并保持不变。
在本实施方式中，第一设定二氧化碳浓度阈值可选的设定为1000PPM，第二设定二氧化碳浓度阈值可选的设定为800PPM。
出于提高用户舒适度的目的，参见图12所示，全热交换器工作在混风模式时，控制器还配置为执行以下步骤：
步骤S304:采样第一检测模块检测的室外颗粒物浓度；
步骤S305:根据第一检测模块检测的室外颗粒物浓度控制新风口风门的开关状态；
根据第一检测模块检测的室外颗粒物浓度控制新风口风门打开时，混风的温度大于等于结霜临界新风温度。
出于提高用户舒适度的目的，参见图13所示，全热交换器工作在混风模式时，控制器还配置为执行以下步骤：
步骤S314：采样第二检测模块检测的室内颗粒物浓度；
步骤S315:根据第二检测模块检测的室内颗粒物浓度控制新风口风门的开关状态和/或开启角度以控制混风中室外新风的比例；
根据第二检测模块检测的室内颗粒物浓度控制新风口风门的开启角度时，混风的温度大于等于结霜临界新风温度。
出于提高用户舒适度的目的，参见图14所示，全热交换器工作在混风模式时，控制器还配置为执行以下步骤：
步骤S324：采样第二检测模块检测的挥发性有机化合物浓度；
步骤S325：根据第二检测模块检测的挥发性有机化合物浓度控制新风口风门的开关状态和/或开启角度以控制混风中室外新风的比例；
根据第二检测模块检测的挥发性有机化合物浓度控制新风口风门的开启角度时，混风的温度大于等于结霜临界新风温度。
更为具体的方案如图15所示，当全热交换器运行在混风模式时，控制器配置为按照以下步骤控制新风口风门。
步骤S401：采样室内二氧化碳浓度。
在本实施方式中，室内二氧化碳浓度可以由第二检测模块检测。
步骤S402：采样室外颗粒物浓度。
在本实施方式中，室外颗粒物浓度可以由第一检测模块检测。
步骤S403：采样室内颗粒物浓度。
在本实施方式中，室内颗粒物浓度可以由第二检测模块检测。
步骤S404：采样挥发性有机化合物浓度。
在本实施方式中，室内挥发性有机化合物浓度可以由第二检测模块检测。
步骤S405：如果室内二氧化碳浓度小于第一设定二氧化碳浓度阈值且大于等于第二设定二氧化碳浓度阈值，则控制新风口风门的开启角度不变；例如控制新风口风门工作在基准开启角度；基准开启角度为一个设定值，提前写入控制器匹配的存储单元中以供随时调用。此种状态下，认为新风供应量满足房间内用户的基本需求，用户不会出现沉闷的表现。在本实施方式中，第一设定二氧化碳浓度阈值可选的设定为1000PPM，第二设定二氧化碳浓度阈值可选的设定为800PPM。
步骤S406：如果室内二氧化碳浓度大于等于第一设定二氧化碳浓度阈值，则控制新风口风门的开启角度增加；例如控制新风口风门在基准开启角度的基础上增加开启角度，或者在控制新风口风门在基准开启角度的基础上增加开启角度的同时提高送风风机的转速。
步骤S407：实时检测室内二氧化碳浓度，判断室内二氧化碳浓度是否小于第二设定二氧化碳浓度阈值。
步骤S408：如果小于第二设定二氧化碳浓度阈值，则判断室外颗粒物浓度是否大于第一设定室外颗粒物浓度。
步骤S409：如果室外颗粒物浓度大于第一设定室外颗粒物浓度，则室外空气污染严重，控制新风口风门关闭。
步骤S410：实时检测室外颗粒物浓度，判断室外颗粒物浓度是否小于等于第一设定室外颗粒物浓度。在本实施方式中，第一设定室外颗粒物浓度可选地设定为115μg/m3。
步骤S411：如果室外颗粒物浓度小于等于第一设定室外颗粒物浓度，则再次判断室内二氧化碳浓度是否大于等于第一设定二氧化碳浓度阈值。
步骤S412：如果室内二氧化碳浓度大于等于第一设定二氧化碳浓度阈值，则控制新风口风门的开启角度增加；例如控制新风口风门在基准开启角度的基础上增加开启角度，或者在控制新风口风门在基准开启角度的基础上增加开启角度的同时提高送风风机的转速。
步骤S413：如果室内二氧化碳浓度小于第二设定二氧化碳浓度阈值；则判断挥发性有机化合物浓度等级且判断室内颗粒物浓度是否小于第一设定室内颗粒物浓度。在本实施方式中，第一设定室内颗粒物浓度可选地设定为35μg/m3。
步骤S416：如果挥发性有机化合物浓度为第一设定等级或第二设定等级且室内颗粒物浓度小于第一设定室内颗粒物浓度，则关闭新风口风门或者控制送风风机工作在最低档位。在本实施方式中，第一设定等级可选地设定为0级，第二设定等级可选地设定为1级。
步骤S417：如果挥发性有机化合物浓度为第三设定等级或第四设定等级，则控制新风口风门的开启角度增加；例如控制新风口风门在基准开启角度的基础上增加开启角度，或者在控制新风口风门在基准开启角度的基础上增加开启角度的同时提高送风风机的转速至最高转速。在本实施方式中，第三设定等级可选地设定为2级，第二设定等级可选地设定为3级。
步骤S414：如果室内颗粒物浓度大于等于第二设定室内颗粒物浓度，说明室内有人抽烟或有污染源突然出现，则控制新风口风门的开启角度增加；例如控制新风口风门在基准开启角度的基础上增加开启角度，或者在控制新风口风门在基准开启角度的基础上增加开启角度的同时提高送风风机的转速至最高转速。在本实施方式中，第二设定室内颗粒物浓度可选地设定为75μg/m3。
步骤S415：如果室内二氧化碳浓度小于第一设定二氧化碳浓度阈值且大于第二设定二氧化碳浓度阈值，则控制新风口风门的开启角度不变；例如控制新风口风门工作在基准开启角度
在上述控制过程中，新风口风门开启时，其开启角度均小于当前采样周期对应的结霜临界开启角度；例如，如果基准开启角度大于当前采样周期对应的结霜临界开启角度，则控制新风口风门工作在当前采样周期对应的结霜临界开启角度并保持不变。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种全热交换器，所述全热交换器具备：
主机壳体，所述主机壳体具备：
室内回风口，其配置为引入室内回风；
室内送风口，其配置为向室内送风；
室外新风口，其配置为引入室外新风；
室外排风口，其配置为向室外排风；
全热交换芯体，其设置在所述主机壳体中；
排风风机，其配置为在所述主机壳体中形成排风风道；和
送风风机，其配置为在所述主机壳体中形成送风风道；
其特征在于，所述全热交换器还具备：
控制器，其配置为计算结霜临界新风温度并控制流入所述全热交换芯体的室外新风的温度大于等于所述结霜临界新风温度；
所述结霜临界新风温度为：当流入所述全热交换芯体的室外新风的温度为所述结霜临界新风温度时，所述室外排风口处的温度等于所述室外排风口空气的露点温度；所述结霜临界新风温度通过以下步骤获得：
检测室内回风口的空气温度，记为tpj；
基于所述全热交换芯体获取与所述全热交换芯体一一对应的排风温度交换效率ηpwd和排风焓交换效率ηph；
检测室外新风口的空气的含湿量dxj；
计算室内回风口的空气焓值hpj；
设定室外排风口的空气的相对湿度基于下式求解室外新风口的空气温度txj，求得的txj为结霜临界温度：
其中，m1、m2和m3为常数，B为大气压力。
2.根据权利要求1所述的全热交换器，其特征在于，
所述全热交换器具有混风模式；当所述全热交换器工作在混风模式时，所述送风风道靠近室外新风口处与所述排风风道靠近室外排风口处连通，排风风道中的空气与送风风道中的空气混合为混风，所述混风沿送风风道送入室内；
所述全热交换器工作在混风模式时，所述控制器配置为控制所述混风的温度大于等于所述结霜临界新风温度。
3.根据权利要求2所述的全热交换器，其特征在于，
所述全热交换器还具备：
新风口风门，所述新风口风门设置于所述室外新风口处，所述新风口风门配置为工作在不同的开启角度以调节流入所述送风风道的室外新风的风量；
所述全热交换器工作在混风模式时，所述控制器配置为控制所述新风口风门的开启角度以控制混风中室外新风的比例使得混风的温度大于等于所述结霜临界新风温度；或者所述控制器配置为控制所述新风口风门工作在预设角度并调整送风风机的转速以控制混风中室外新风的比例使得混风的温度大于等于所述结霜临界新风温度。
4.根据权利要求3所述的全热交换器，其特征在于，
所述全热交换器还具有内循环模式；当所述全热交换器工作在内循环模式时，所述新风口风门关闭，所述排风风道与送风风道连通，排风风道中的空气流过全热交换芯体后进一步通过室内送风口送入室内；
所述全热交换器工作在混风模式时，如果室外新风温度小于温度控制阈值，或者室内回风相对湿度大于湿度控制阈值，所述控制器配置为控制所述全热交换器自所述混风模式切换为所述内循环模式。
5.根据权利要求4所述的全热交换器，其特征在于，
所述全热交换器还具备：
第一检测模块，所述第一检测模块设置于所述主机壳体中，所述第一检测模块配置为检测室外新风的温度、室外新风的湿度和/或室外新风的空气质量；和
第二检测模块，所述第二检测模块设置于所述主机壳体中，所述第二检测模块配置为检测室内回风的温度、室内回风的湿度和/或室内回风的空气质量。
6.根据权利要求5所述的全热交换器，其特征在于，
所述全热交换器工作在混风模式时，所述控制器还配置为执行以下步骤：
采样所述第二检测模块检测的室内二氧化碳浓度；
根据所述第二检测模块检测的室内二氧化碳浓度控制所述新风口风门的开关状态和/或开启角度以控制混风中室外新风的比例；
根据所述第二检测模块检测的室内二氧化碳浓度控制所述新风口风门的开启角度时，所述混风的温度大于等于所述结霜临界新风温度。
7.根据权利要求5所述的全热交换器，其特征在于，
所述全热交换器工作在混风模式时，所述控制器还配置为执行以下步骤：
采样第一检测模块检测的室外颗粒物浓度；
根据所述第一检测模块检测的室外颗粒物浓度控制所述新风口风门的开关状态；
根据所述第一检测模块检测的室外颗粒物浓度控制所述新风口风门打开时，所述混风的温度大于等于所述结霜临界新风温度。
8.根据权利要求5所述的全热交换器，其特征在于，
所述全热交换器工作在混风模式时，所述控制器还配置为执行以下步骤：
采样所述第二检测模块检测的室内颗粒物浓度；
根据所述第二检测模块检测的室内颗粒物浓度控制所述新风口风门的开关状态和/或开启角度以控制混风中室外新风的比例；
根据所述第二检测模块检测的室内颗粒物浓度控制所述新风口风门的开启角度时，所述混风的温度大于等于所述结霜临界新风温度。
9.根据权利要求5所述的全热交换器，其特征在于，
所述全热交换器工作在混风模式时，所述控制器还配置为执行以下步骤：
采样所述第二检测模块检测的挥发性有机化合物浓度；
根据所述第二检测模块检测的挥发性有机化合物浓度控制所述新风口风门的开关状态和/或开启角度以控制混风中室外新风的比例；
根据所述第二检测模块检测的挥发性有机化合物浓度控制所述新风口风门的开启角度时，所述混风的温度大于等于所述结霜临界新风温度。
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