CN1982797B - 具有换气功能的空调装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所提供的具有换气功能的空调装置，包含：设置在供气通道途中的供气压力传感器，以用于监测供气压力；设置在排气通道途中的排气压力传感器，以用于监测排气压力；设置在供气通道或排气通道途中的风量调节单元，以用于调节通过通道而供应的风量；控制部，以用于当供气风量和排气风量之间发生不均衡现象时，基于供气压力传感器及排气压力传感器所监测的供气压力和排气压力控制风量调节单元。因此，即使因外部因素发生供气风量和排气风量不均衡的现象，也会在较快的时间内使其均衡，由此可以使室内空气和室外空气在电热交换器中充分进行热交换而防止换气运行时因室内温度急剧变化而使用户感到不适的现象。

Description

具有换气功能的空调装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及外部因素引起供气风量和排气风量变化时防止电热交换器效率降低的空调装置及其控制方法。
背景技术
具有换气功能的通常的空调机如图1所示，在室内机1与室外机2之间连接空气管道3。空气管道3的某一个管道为用于将室内空气排到外部的排气通道，空气管道3的另一个管道为用于将外部空气供应到室内的供气通道。
室外机包含：电热交换器，以用于室外空气与室内空气进行热交换；设置在供气通道途中的供气风扇，以用于吸入外部空气而供应到室内；设置在排气通道途中的排气风扇，以用于吸入室内空气而排到外部。
换气运行时，为了排出室内的污染空气并供应室外的新鲜空气，同时驱动供气风扇及排气风扇。
换气运行时，供应到室内的供气风量由供气风扇的转速决定，排到室外的排气风量由排气风扇的转速决定。当供气风量和排气风量的差值在一定范围内时，在电热交换器中充分进行热交换，从而可以适当地维持室内温度。
然而，即使在换气运行时根据设定条件同时驱动供气风扇和排气风扇，但根据环境条件引起的外部因素也可能发生供气风量和排气风量变化过多的情况。
例如，当驱动设置于室外机的排气风扇的期间因外部气压或外部强风导致排气风扇的运行速度小于设定速度时，排气风量显著减少。因此，供气风量比向外排出的排气风量相对增多。此时，如果供气风量过多，则电热交换器中所排出的室内空气与吸入到室内的室外空气之间的热交换并不充分。
因此，当室内温度高于外部温度时，外部的冷空气可能没有与室内空气充分进行热交换的状态下被供应到室内，而当外部温度高于室内温度时，外部的热空气可能没有与室内空气充分进行热交换的状态下被供应到室内，因而不仅难以维持室内温度为设定温度，而且因室内温度的急剧变化使用户感到不适。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有换气功能的空调装置及其控制方法，由此当换气运行过程中发生不均衡因素时，可以使供气风量和排气风量均衡。
本发明的另一目的在于提供一种通过在换气运行时消除供气风量和排气风量的不均衡现象而防止室内温度急剧变化的具有换气功能的空调装置及其控制方法。
为了实现上述目的，依据本发明所提供的包含供气通道、排气通道、设置于所述供气通道和所述排气通道交叉处电热交换器的一种具有换气功能的空调装置，其特征在于包含：设置在所述供气通道途中的供气压力传感器，以用于监测供气压力；设置在所述排气通道途中的排气压力传感器，以用于监测排气压力；设置在所述供气通道或排气通道途中的风量调节单元，以用于调节通过供气通道供应的供气风量或通过排气通道排出到外部的排气风量；控制部，以用于当通过所述供气通道供应到室内的供气风量和通过所述排气通道排到外部的排气风量之间发生不均衡现象时，基于所述供气压力传感器及所述排气压力传感器所监测的供气压力和排气压力控制所述风量调节单元。
并且，进一步包含设置在所述供气通道途中的供气风扇、设置在所述排气通道途中的排气风扇，将所述供气风扇及所述排气风扇之中的至少一个设定为所述风量调节单元。
并且，所述控制部控制被设定为所述风量调节单元的至少一个风扇的速度，以用于使所述供气风量和排气风量达到均衡。
并且，将所述排气风扇设定为所述风量调节单元。
并且，进一步包含用于监测所述排气风扇速度的风扇速度传感器，所述控制部根据由供气压力和排气压力所计算的风扇速度变化量和由所述风扇速度传感器所监测的风扇速度来计算所述排气风扇的目标风扇速度，并控制所述排气风扇的速度为跟踪所计算的目标风扇速度。
所述控制部根据式1计算所述风扇速度变化量(Fs)。
Fs＝(Cd*K1)+[(Cd-Pd)*K2]    ------式(1)
在此，Cd为(目前的供气风压-目前的排气风压)，Pd为(以往的供气风压-以往的排气风压)，K1及K2为系数。
并且，进一步包含存储器，以用于存储所述供气压力减去所述排气压力的风压偏差。
为了实现上述目的，依据本发明所提供的通过供气通道的室外空气和通过排气通道的室内空气在电热交换器中进行热交换的具有换气功能的空调装置的控制方法，其特征在于包含步骤：进行换气运行的过程中，判断通过所述供气通道供应到室内的供气风量和通过所述排气通道排到外部的排气风量之间是否发生不均衡现象；当所述供气风量和所述排气风量之间发生不均衡现象时，控制设置在所述供气通道或所述排气通道的风量调节单元，以用于使所述供气风量和所述排气风量达到均衡。
并且，判断所述不均衡现象是根据所述供气通道的供气压力和所述排气通道的排气压力的差值而决定的。
并且，将设置在所述供气通道途中的供气风扇和设置在所述排气通道途中的排气风扇之中的至少一个风扇设定为所述风量调节单元时，通过控制被设定为所述风量调节单元的至少一个风扇速度而消除所述不均衡现象。
并且，针对所述风扇速度的控制为根据由所述供气压力传感器监测的供气压力和由所述排气压力传感器监测的排气压力所计算的所述风扇速度变化量和所述风扇目前的风扇速度来计算目标风扇速度，并增加或减小所述风扇速度，以使其跟踪所计算的目标风扇速度。
并且，所述风扇速度变化量通过周期性地计算及存储相当于供气风压和排气风压之差的风压偏差，并通过目前的风压偏差和所存储的以往的风压偏差而获得。
附图说明
图1为具有换气功能的通常的空调装置的概略结构图；
图2为依据本发明所提供的具有换气功能的空调装置的室外机结构图；
图3为依据本发明所提供的空调装置的控制框图；
图4为依据本发明所提供的过程曲线图，表示换气运行时比较供气风压和排气风压而控制排气风扇速度；
图5为依据本发明所提供的控制线图，表示根据排气风扇的风扇速度变化量和目前的风扇速度而计算目标风扇速度的过程；
图6为表示依据本发明所提供的空调装置的控制方法的顺序图。
主要符号说明：10为室外机主体，20为电热交换器，24为控制部。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的优选实施例。
图2为依据本发明所提供的具有换气功能的空调装置的室外机结构图，图3为依据本发明所提供的空调装置的控制框图。
如图所示，室外机在主体10内使用于将室外空气引导到室内的供气通道11和将室内空气引导到室外的排气通道12相隔离而布置。
在此，为了使吸入到室内的室外空气和排到室外的室内空气可以相互进行热交换，供气通道11和排气通道12在其中途相互交叉而设置，供气通道11和排气通道12相互交叉的交叉点布置电热交换器20。电热交换器为了使通过供气通道11的空气和通过排气通道12的空气不相混合而进行热交换，内部具有流通吸入空气的通道和流通排出空气的通道，所述两个通道相互形成直角并交替层叠而设置。
供气通道11和排气通道12中分别设置用于产生排风力的供气风扇13a和排气风扇13b，根据供气风扇13a和排气风扇13b的工作室外空气和室内空气分别沿着供气通道11和排气通道12流动，由此进行换气。
主体10的一侧形成吸入室内空气的室内吸入口12a和将室外空气排到室内的室内排出口11b，主体10的另一侧形成吸入室外空气的室外吸入口11a和将室内空气排到室外的室外排出口12b。在此，室外吸入口11a和室内排出口11b通过供气通道11连接，室内吸入口12a和室外排出口12b通过排气通道12连接。
各吸入口11a、12a及排出口11b、12b上连接管道，连接于室内吸入口12a的室内吸入管道15a和连接于室内排出口11b的室内排出管道14b均与没有图示的室内机侧相连。并且，连接于室外吸入口11a的室外吸入管道14a和连接于室外排出口12b的室外排出管道15均被露在外部。
主体内部设有供气压力传感器17和排气压力传感器18。供气压力传感器17位于室内排出口11b与电热交换器20之间，用于监测由供气风扇13a排出的空气压力，排气压力传感器18位于室内吸入口12a与电热交换器20之间，用于监测由排气风扇13b吸入的空气压力。
虽然实施例中将各压力传感器17、18设置于主体内部，但各传感器17、18的设置位置并非限定于此，还可以设置在能测定通过供气通道供应的空气压力和通过排气通道排出的空气压力的其它位置。
如图3所示，依据本发明所提供的空调装置具有用于控制装置的整个运行动作的控制部24。
所述控制部24通过输入部23接收用户设定的运行模式、风量、温度指令，通过室内温度传感器21接收室内温度，通过污染传感器22接收室内污染的相关信息。在此，污染传感器22指用于监测室内空气中所含有的二氧化碳浓度的传感器或用于监测有害于人体的气体浓度的传感器。
控制部24基于污染传感器22所监测的室内空气的污染状态来判断是否进行换气运行。
当认为需要进行换气运行时，控制部24向风扇驱动部26传送控制指令。然后，风扇驱动部26输出风扇驱动信号，以用于按设定速度驱动供气风扇13a和排气风扇13b，。在此，供气风扇13a的设定速度和排气风扇13b的设定速度被事先设定并存储于存储器25中。此时，供气风扇13a的设定速度和排气风扇13b的设定速度根据供气风量和排气风量而设定。即，供气风扇的设定速度和排气风扇的设定速度要使换气运行时供应的空气风量和向外部排出的空气风量达到均衡。
风扇速度监测传感器16监测排气风扇13b的速度并提供给控制部24。并且，供气压力传感器17及排气压力传感器18监测供气侧压力和排气侧压力并提供给控制部24。
通过比较供气通道的风压和排气通道的风压判断是否需要控制风扇速度而调节风量。例如，当换气运行时因外部因素导致排气风扇速度减慢时，由于向外部的排气量减少而供气量相对增多，因而为了消除供气风量和排气风量不均衡的问题需要控制排气风扇或供气风扇的速度，从而使供气风量和排气风量变均衡。
虽然本实施例根据供气压力传感器17所监测的供气压力和排气压力传感器18所监测的排气压力判断供气风量和排气风量是否达到均衡，如果判断结果认为处于不均衡状态，则通过增加或减小排气风扇13b的速度使供气风量和排气风量均衡，但是风量的调节并非限定于控制排气风扇的速度，可以通过控制供气风扇的速度或控制供气风扇和排气风扇速度而使供气风量和排气风量均衡。
如图4所示，换气运行过程中第一时段(t1)为由于外部气压或外部强风使排气风扇的速度降低的情况，当排气压力(P2)比供气压力(P1)小到一定程度时，控制部24大幅度增加排气风扇13b的速度，然后阶段性地减小速度而使供气风量和排气风量达到均衡。
第二时段(t2)为由于外部气压或外部强风使排气风扇的速度加快的情况，当排气压力(P2)比供气压力(P1)大到一定程度时，控制部24大幅度减小排气风扇13b的速度，然后阶段性地增加速度而使供气风量和排气风量达到均衡。
第三时段(t3)为随着用户将设定风量从“强风”设定为“弱风”而再次设定供气风扇的设定速度的情况，当供气压力(P1)比排气压力(P2)小到一定程度时，控制部24大幅度减小排气风扇13b的速度，然后阶段性地增加速度而使供气风量和排气风量达到均衡。
第四时段(t4)为随着用户将设定风量从“弱风”设定为“强风”而再次设定供气风扇的设定速度的情况，当供气压力(P1)比排气压力(P2)大到一定程度时，控制部24大幅度增加排气风扇13b的速度，然后阶段性地减小速度而使供气风量和排气风量达到均衡。
为了使供气风量和排气风量达到均衡，控制部24根据供气压力和排气压力的差计算排气风扇的目标风扇速度，并通过控制排气风扇的速度跟踪所计算的目标风扇速度。
可以通过下式(式1)表示用于计算排气风扇目标风扇速度的风扇速度变化量(Fs)：
Fs＝(Cd*K1)+[(Cd-Pd)*K2]    ------式(1)
在此，Cd为(目前的供气风压-目前的排气风压)，Pd为(以往的供气风压-以往的排气风压)，K1及K2为系数，分别为5和2。
如图5所示，减法器24a从目前的风压偏差(Cd)减去以往的风压偏差(Pd)，第一乘法器24b在减法器24a的输出值乘以“2”，第二乘法器24c在目前的风压偏差Cd上乘以“5”，第一加法器24d用于相加第一乘法器24b和第二乘法器24c的输出值，第二加法器24e通过相加第一加法器24c的输出值，即风扇速度变化量(Fs)和通过风扇速度传感器16监测到的目前的风扇速度而输出目标风扇速度(Ft)。如此，为了计算目标风扇速度控制部24周期性地向存储器25存储根据供气压力传感器和排气压力传感器所计算的风压偏差，然后当计算下一个目标风扇速度时，作为以往的风压偏差而提供。
控制部24根据目标风扇速度向风扇驱动部26输出用于驱动排气风扇13b的控制指令。风扇驱动部26根据控制指令向排气风扇13b传递用于增加或减小排气风扇速度的驱动信号。
如此，通过控制部24每隔设定时间(例如，每间隔20秒)反复进行用于增加或减小排气风扇速度的动作，并持续到供气风量和排气风量均衡，由此进行风量调节。
下面参照图6说明依据本发明所提供的具有换气功能的空调装置的控制方法。
若接通电源，则控制部24判断运行模式是否为换气运行模式(30)。如果运行模式为换气运行模式，则控制部24按设定速度驱动供气风扇13a和排气风扇13b(32)。
因此，通过供气通道11的空气和通过排气通道12的空气通过电热交换器20进行热交换，与室内空气进行热交换的室外空气通过供气通道11供应到室内，与室外空气进行热交换的室内空气通过排气通道12被排到外部。
进行换气运行的过程中，供气压力传感器17和排气压力传感器18分别监测供气压力和排气压力而提供给控制部24，控制部24根据供气压力传感器17和排气压力传感器18所监测的供气压力和排气压力比较供气风压和排气风压(34)，由此判断排气风压是否比供气风压小到一定程度而发生不均衡现象(36-1)。判断结果，如果排气风压比供气风压小到一定程度，则计算目前的风压偏差(Cd)并将该目前的风压偏差存储到存储器25中(38-1)。控制部24利用目前的风压偏差(Cd)和存储于存储器25的以往的风压偏差(Pd)按照图5计算风扇速度变化量(Fs)，然后相加通过风扇速度传感器16所监测的目前的风扇速度(Fc)而计算目标风扇速度(Ft，40-1)。控制部24根据所计算的目标风扇速度(Ft)向风扇驱动部26传送用于增加排气风扇速度的控制指令，由此大幅度增加排气风扇13b速度之后阶段性地减小速度(42-1)。此时，判断是否经过设定时间(44-1)，判断结果若没有经过设定时间，则返回到步骤(42-1)。步骤(44-1)的判断结果若经过了设定时间，则返回到开始步骤。
步骤(36-1)的判断结果，如果排气风压没有比供气风压小到一定程度，则控制部24判断排气风压是否比供气风压大到一定程度而发生不均衡现象(36-2)。步骤(36-2)的判断结果，如果排气风压没有比供气风压大到一定程度，则判断供气风压是否比排气风压小到一定程度而发生不均衡现象(36-3)。步骤(36-3)的判断结果，如果供气风压没有比排气风压小到一定程度，则判断供气风压是否比排气风压大到一定程度而发生不均衡现象(36-4)。
步骤(36-4)的判断结果，如果供气风压没有比排气风压大到一定程度，即相当于供气风压和排气风压相同而供气风量和排气风量为均衡的状态，因此为了持续进行换气运行而进行步骤(32)的动作。
步骤(36-2)的判断结果，如果排气风压比供气风压大到一定程度而发生不均衡现象，则控制部24将目前的风压偏差存储到存储器25中(38-2)，并利用目前的风压偏差(Cd)和存储于存储器25的以往的风压偏差(Pd)按照图5计算目标风扇速度(Ft，40-2)。控制部24根据所计算的目标风扇速度(Ft)大幅度减小排气风扇13b速度之后阶段性地增加速度(42-2)。控制排气风扇速度的过程中，判断是否经过设定时间(44-2)，判断结果若没有经过设定时间，则返回到步骤(42-2)，若经过了设定时间，则返回到开始步骤。
步骤(36-3)的判断结果，如果供气风压比排气风压小到一定程度而发生不均衡现象时，控制部24将目前的风压偏差存储到存储器25中(38-2)，并利用目前的风压偏差(Cd)和存储于存储器25的以往的风压偏差(Pd)按照图5计算目标风扇速度(Ft，40-3)。控制部24根据所计算的目标风扇速度(Ft)大幅度减小排气风扇13b速度之后阶段性地增加速度(42-3)。控制排气风扇速度的过程中，判断是否经过设定时间(44-3)，判断结果若没有经过设定时间，则返回到步骤(42-3)，若经过了设定时间，则返回到开始步骤。
步骤(36-4)的判断结果，如果供气风压比排气风压大到一定程度而发生不均衡现象，则控制部24将目前的风压偏差存储到存储器25中(38-4)，并利用目前的风压偏差(Cd)和存储于存储器25的以往的风压偏差(Pd)按照图5计算目标风扇速度(Ft，40-4)。控制部24根据所计算的目标风扇速度(Ft)大幅度增加排气风扇13b速度之后阶段性地减小速度(42-4)。控制排气风扇速度的过程中，判断是否经过设定时间(44-4)，判断结果若没有经过设定时间，则返回到步骤(42-4)，若经过设定时间，则返回到开始步骤。
根据上述实施例，依据本发明通过换气运行时的供气压力和排气压力的比较结果而控制排气风扇的速度，从而使供气风量和排气风量均衡。因此，即使因外部因素发生供气风量和排气风量不均衡的现象，也不会使这种状态持续，而且在较快的时间内可以使供气风量和排气风量均衡，由此可以使通过排气通道排出的室内空气和通过供气通道供应到室内的室外空气在电热交换器中充分进行热交换，从而防止换气运行时因室内温度急剧变化而使用户感到不适的现象。

Claims (11)

1.包含供气通道、排气通道、设置于所述供气通道和所述排气通道交叉处的电热交换器的一种具有换气功能的空调装置，其特征在于包含：
设置在所述供气通道途中的供气压力传感器，以用于监测供气压力；设置在所述排气通道途中的排气压力传感器，以用于监测排气压力；设置在所述供气通道或排气通道途中的风量调节单元，以用于调节通过供气通道供应的供气风量或通过排气通道排出到外部的排气风量；控制部，以用于当通过所述供气通道供应到室内的供气风量和通过所述排气通道排到外部的排气风量之间发生不均衡现象时，基于所述供气压力传感器及所述排气压力传感器所监测的供气压力和排气压力控制所述风量调节单元。
2.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于还包含设置在所述供气通道途中的供气风扇、设置在所述排气通道途中的排气风扇，并且将所述供气风扇及所述排气风扇之中的至少一个设定为所述风量调节单元。
3.根据权利要求2所述的空调装置，其特征在于所述控制部控制被设定为所述风量调节单元的至少一个风扇的速度，以用于使所述供气风量和排气风量达到均衡。
4.根据权利要求2所述的空调装置，其特征在于将所述排气风扇设定为所述风量调节单元。
5.根据权利要求4所述的空调装置，其特征在于还包含用于监测所述排气风扇速度的风扇速度传感器，所述控制部根据由供气压力和排气压力所计算的风扇速度变化量和由所述风扇速度传感器所监测的风扇速度来计算所述排气风扇的目标风扇速度，并控制所述排气风扇的速度为跟踪所计算的目标风扇速度。
6.根据权利要求4所述的空调装置，其特征在于所述控制部根据式1计算所述风扇速度变化量Fs，
Fs＝(Cd*K1)+[(Cd-Pd)*K2]    ------式(1)
在此，Cd为目前的供气风压减去目前的排气风压，Pd为以往的供气风压减去以往的排气风压，K1及K2为系数。
7.根据权利要求6所述的空调装置，其特征在于还包含存储器，以用于存储所述供气压力减去所述排气压力的风压偏差。 
8.通过供气通道的室外空气和通过排气通道的室内空气在电热交换器中进行热交换的一种具有换气功能的空调装置的控制方法，其特征在于包含步骤：
进行换气运行的过程中，根据所述供气通道的供气压力和所述排气通道的排气压力的差值判断通过所述供气通道供应到室内的供气风量和通过所述排气通道排到外部的排气风量之间是否发生不均衡现象；
当所述供气风量和所述排气风量之间发生不均衡现象时，控制设置在所述供气通道或所述排气通道的风量调节单元，以用于使所述供气风量和所述排气风量达到均衡。
9.根据权利要求8所述的空调装置的控制方法，其特征在于将设置在所述供气通道途中的供气风扇和设置在所述排气通道途中的排气风扇之中的至少一个风扇设定为所述风量调节单元时，通过控制被设定为所述风量调节单元的至少一个风扇速度而消除所述不均衡现象。
10.根据权利要求9所述的空调装置的控制方法，其特征在于针对所述风扇速度的控制为根据通过供气压力传感器所监测的供气压力和排气压力传感器所监测的排气压力而计算的所述风扇速度变化量和所述风扇目前的风扇速度来计算目标风扇速度，并增加或减小所述风扇速度，以使其跟踪所计算的目标风扇速度。
11.根据权利要求10所述的空调装置的控制方法，其特征在于所述风扇速度变化量通过周期性地计算及存储相当于供气风压和排气风压之差的风压偏差，并通过目前的风压偏差和所存储的以往的风压偏差而获得。 
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