WO2023236581A1 - 引流混风空调系统及引流混风方法 - Google Patents

引流混风空调系统及引流混风方法 Download PDF

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张兆壮
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Abstract

本发明涉及空调技术领域，具体提供一种引流混风空调系统及引流混风方法，旨在解决现有空调无法兼顾快速调温与节能和用户舒适度的问题。为此目的，本发明的引流混风空调系统包括基座、空调主机和功能机，空调主机和功能机以彼此间隔的方式并排设置在基座上并且出风口方向大致相同；空调主机内设置有完整的蒸发冷凝系统以便根据需要向室内输送冷风或热风，功能机内设置有气流循环系统；功能机设置成能够相对于空调主机在基座上移动。本发明的空调系统通过负压引流可以使出风量成倍增加，在不增加能耗的前提下，大幅度增加出风量，从而提升空调效率。此外，通过与功能机的辅气流相混合，空调主机的主气流的温度被中和，避免了直吹人体引发的不适感。

Description

引流混风空调系统及引流混风方法 技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体提供一种引流混风空调系统及引流混风方法。
背景技术
随着空调在房间不断普及，甚至成为房间的标配，人们对房间空调要求越来越高，不仅要求空调的制冷、制热速度快，还要求能耗越小越好。快速制冷或制热的一个方法是提高空调的出风量，另一个方法是使空调的出风温度与室内设定温度之间差值增大，然而，出风量的提高势必会造成空调风机功率的提升，无法满足节能降耗的要求，增大出风温度与设定温度的差值又会在出风直吹到人身上时导致不适的感觉，甚至引发诸如空调病之类的问题。此外，增大出风温度与设定温度的差值通常也意味着压缩机功率的提升，也会导致能耗增加。
现有一些空调通过优化风机结构的方式提高风机的出风效率，从而实现同等功率下的风量提升。然而，这些对风机自身结构的改进对风量提升的效果并不明显，而且也无法解决空调出风直吹人体时造成的问题，因此，本领域需要一种新的技术来解决此类问题。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有空调无法兼顾快速调温与节能和用户舒适度的问题。
在第一方面，本发明提供一种引流混风空调系统，所述空调系统包括基座、空调主机和功能机，所述空调主机和所述功能机以彼此间隔的方式并排设置在所述基座上并且出风口方向大致相同；所述空调主机内设置有完整的蒸发冷凝系统以便根据需要向室内输送冷风或热风，所述功能机内设置有气流循环系统；所述功能机设置成能够相对于所述空调 主机在所述基座上移动。
进一步地，所述空调系统是柜机系统，所述基座是所述柜机系统的底座，所述底座上设置有滑轨，所述功能机沿所述滑轨可滑动地设置在所述底座上。
进一步地，所述气流循环系统是新风系统，所述功能机包括靠近其出风口的引风口，所述引风口处设置有可移动的调节板以便调节所述引风口的开度。
进一步地，所述空调系统还包括第一温度传感器、第二温度传感器和控制器，所述第一温度传感器设置在所述空调主机的出风口处，所述第二温度传感器设置在所述功能机的出风口处，所述控制器能够根据所述第一温度传感器的检测值来控制所述功能机在所述底座上移动并且/或者能根据所述第二温度传感器的检测值来控制所述调节板移动从而调节所述引风口的开度。
在第二方面，本发明还公开了一种上述的空调系统的引流混风方法，所述引流混风方法包括下列步骤：检测所述空调主机的出风温度；确定所述空调主机的出风温度与预定室内温度之间的第一差值；根据所述第一差值控制所述功能机相对于所述空调主机在所述基座上的位置。
进一步地，“根据所述第一差值控制所述功能机相对于所述空调主机在所述基座上的位置”的步骤具体包括：如果所述第一差值大于第一设定阈值，则控制所述功能机移动到出风口与所述空调主机的出风口齐平的位置；并且/或者如果所述第一差值小于所述第一设定阈值，则控制所述功能机移动到相对于所述空调主机靠后的位置。
进一步地，当所述第一差值小于所述第一设定阈值时，所述功能机相对于所述空调主机向后移动的距离与所述第一差值的大小成反比。
进一步地，所述气流循环系统是新风系统，所述功能机包括靠近其出风口的引风口，所述引流混风方法还包括下列步骤：检测所述功能机的出风温度；确定所述功能机的出风温度与室外温度之间的第二差值；根据所述第二差值控制所述引风口的开度。
进一步地，“根据所述第二差值控制所述引风口的开度”的步骤具体包括：如果所述第二差值大于第二设定阈值，则将所述引风口的开度调 整到最大；并且/或者如果所述第二差值小于所述第二设定阈值，则将所述引风口的开度调整为小于最大值。
进一步地，当所述第二差值小于所述第二设定阈值时，所述引风口的开度与所述第二差值的大小成正比。
在采用上述技术方案的情况下，本发明在空调系统在制冷或制热运行时，空调主机的出风口吹出主气流，功能机的出风口吹出辅气流，由于主气流和辅气流的流速较大，根据伯努利定理，主气流与辅气流之间的位置会形成负压区，而引流通道的一端正好位于该负压区内，使引流通道的两端形成压差，气流从引流通道气压较高的一端流向气压较低的一端，并与主气流和辅气流混合，使整体风量成倍增加，因此，可以使冷风或热风更快地在室内扩散，进而可以提高制冷或制热的效率。同时，对于空调系统的功耗来说，这种提升气流的方式并不需要提高单个风机的功率，相较于传统提升风机功率的方式相比，本发明的空调系统更加节能，能够在不增加能耗的前提下，大幅度增加出风量，提升了空调效率。此外，通过与辅气流相混合，主气流的温度被中和(制热时被降低，制冷时被升高)，避免了直吹人体时引发的不适。再者，通过调节功能机的位置，还可以控制引流通道中气流的大小，从而可以根据需要调节风量和混风程度，使用起来更加灵活。
附图说明
下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：
图1是本发明实施例的引流混风空调系统的结构示意图；
图2是本发明实施例的引流混风空调系统的俯视图，其中显示了主气流、辅气流和引流气流的流动路径；
图3是本发明实施例的引流混风方法的主要步骤流程图；
图4是本发明实施例的引流混风方法的引风口开度控制步骤流程图；
附图标记列表：
10、基座；20、空调主机；21、第一出风口；22、第一回风口；23、
换热风道；24、风机、25、蒸发器；30、功能机；31、第二出风口；32、引风口；33、调节板；34、引风通道；40、引流风道。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，尽管说明书中是结合柜机来描述的，但是，本发明显然可以应用于其他形式的空调系统，例如，壁挂空调、吊顶空调等都属于本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示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发明的限制。此外，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。
尽管本申请中按照特定顺序描述了本发明的控制方法的各个步骤，但是这些顺序并不是限制性的，在不偏离本发明的基本原理的前提下，本领域技术人员可以按照不同的顺序来执行相关步骤。
为解决现有空调无法兼顾快速调温与节能和用户舒适度的问题，本发明提出一种引流混风空调系统及引流混风方法，通过负压引流可以使出风量成倍增加，在不增加能耗的前提下，大幅度增加出风量并中和主气流的温度，不仅能保证快速调温，还能提升空调效率以及避免出风直吹人体造成的不适。
如图1和图2所示，本发明的实施例公开了一种引流混风空调系统，该空调系统包括基座10、空调主机20和功能机30。具体如图1所示，空调主机20和功能机30以彼此间隔的方式并排设置在基座10上并且出风口方向大致相同，空调主机20与功能机30之间形成引流通道40，空调主机20内设置有完整的蒸发冷凝系统(下面将结合图2详细描述)以便根据需要向室内输送冷风或热风，功能机30内设置有气流循环系统(具体是与室内或室外连通的风机)以便提供辅气流，并且，功能机30可移动地设置在基座10上。
在空调系统制冷或制热运行时，空调主机20的出风口吹出主气流，功能机30的出风口吹出辅气流，由于主气流和辅气流的流速较大，根据伯努利定理，主气流与辅气流之间的位置会形成负压区，而引流通道40的一端正好位于该负压区域内，使引流通道40的两端形成压差，气流从引流通道40气压较高的一端流向气压较低的一端，并与主气流和辅气流混合，使整体风量成倍增加，因此，可以使冷风或热风更快地在室内扩散，进而可以提高制冷或制热的效率。同时，对于空调系统的功耗来说，这种提升气流的方式并不需要提高单个风机的功率，相较于传统提升风机功率的方式相比，本发明的空调系统更加节能，能够在不增加能耗的前提下，大幅度增加出风量，提升了空调效率。此外，通过与辅气流相混合，主气流的温度被中和(制热时被降低，制冷时被升高)，避免了直吹人体时引发的不适。再者，通过调节功能机30的位置，还可以控制引流通道40中气流的大小，从而可以根据需要调节风量和混风程度，使用起来更加灵活。
需要说明的是，虽然在本实施例中，功能机30是可移动地设置在基座10上，通过移动功能机30来形成与空调主机20的相对移动，从而实现对风量和混风程度的调节。但是，这并不是限制性的，在图中未示出的一些其他实施例中，也可以是空调主机20可移动地设置在基座10上，通过移动空调主机20来形成相对移动，或者，也可以是功能机30和空调主机20均可移动地设置在基座10上，二者均可通过自身的移动来形成相对位置的改变。
另外，虽然图1中的功能机30是设置在空调主机20的左侧，但是这种位置关系非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，功能机30还可以设置在空调主机20的右侧等。再者，这里的“出风口方向大致相同”是指功能机30和空调主机20的出风口朝向同一个方向，但并不要求开口角度完全一致，事实上，为了实现引流和混风，在出风口方向大致相同的前提下，还需要通过调节出风摆叶等机构来改变主气流和辅气流的角度，以使两者存在一定程度的交汇。
如图2所示，空调主机20上设置有第一出风口21和第一回风口22， 其中，第一出风口21处设置有第一传感器(图中未示出)，通过第一传感器可以检测第一出风口21的出风温度；空调主机20内部设置有连通第一出风口21和第一回风口22的换热风道23，空调主机20内还设置有完整的蒸发冷凝系统，其中，该蒸发冷凝系统包括设置在换热风道23内的蒸发器25和风机24以及图中没有显示的压缩机、节流阀等零部件，蒸发器25位于第一回风口22与风机24之间，回风通过蒸发器25升温或降温，再通过风机24从第一出风口21吹出，从而实现根据需要向室内输送冷风或热风。
功能机30上设置有第二出风口31和进风口(图中未示出)，功能机30内部设置有连通第二出风口31和进风口的风道，风道内设置有气流循环系统-例如风机(图中未示出)，通过气流循环系统，功能机30可以将室内或室外的气流通过第二出风口31输送到室内。关于这点，需要指出的是，功能机30的进风口既可以与室外连通，也可以与室内连通，当其与室外连通时，功能机30的气流循环系统就是新风系统。相反，当其与室内连通时，功能机30的气流循环系统就是室内气流循环系统。在本发明的优选实施方式中，功能机30的气流循环系统是新风系统，采用新风系统的好处是可以提供新鲜空气，从而提高室内空气质量。下面针对功能机30的描述将结合新风系统来进行。
继续参阅图1和2，第一出风口21和第二出风口31朝向基本相同，引流通道40的第一端位于第一出风口21和第二出风口31之间，在空调系统制冷或制热运行时，第一出风口21吹出主气流，第二出风口31吹出辅气流，由于两股气流速度较大，根据伯努利定理，第一出风口21和第二出风口31之间的位置会形成负压区，从而使气流从引流通道40气压较高的第二端流向引流通道40的第一端，并与主气流、辅气流混合，使整体风量成倍增加，使冷量或热量可以更快地在室内扩散，进而可以提高制冷或制热的效率，而对于空调系统的功耗来说，相较于传统提成风机24功率的方式相比，本发明的空调系统更加节能，实现了在不增加能耗的前提下，大幅度增加出风量，提升了空调效率。
需要说明的是，在本实施例中，空调系统是柜机系统，基座10是柜机系统的底座(图中未示出)，底座上设置有滑轨(图中未示出)，功能 机30沿滑轨可滑动地设置在底座上，通过设置滑轨可以实现功能机30在底座上的滑动，通过滑动调节与空调主机20的相对位置。在本实施例中，功能机30在空调主机20的出风方向上前后移动，即在图2中上下移动。
如图2所示，功能机30包括引风通道34，引风通道34位于功能机30内部，且引风通道34与功能机30内部的辅气流风道是相互独立的，从而避免气流相互干扰；引风通道34的进风端位于功能机30的侧表面上，引风通道34的出风端位于第二出风口31位置处。引风通道34的出风端与引风口32连通，引风口32处设置有可移动的调节板33以便调节引风口32的开度。由图2中可以看出，引风口32位于第二出风口31的两侧，在第二出风口31吹出辅气流的过程中，由于辅气流流动速度较快，根据伯努利定理，第二出风口31的两侧会形成负压区，使功能机30两侧的气流通过引风通道34和引风口32流向第二出风口31位置处，并与辅气流混合，形成更强的气流，使出风量成倍提升，这种提升气流的方式并不需要提高单个风机24的功率，因此不会增加额外功耗。另外，由于辅气流是由室外引入的，属于室外新风，出风温度与室内相差较大，通过设置引风口32可以将室内气流与室外新风混合，降低室外新风与室内的温度差，从而提高空调的制冷制热效果。
关于引风口32，需要说明的是，尽管这里描述的是通过移动调节板33来调节引风口32的开度，但是，这并不是限制性的，在能够对引风口32的开度进行调节的前提下，本领域技术人员可以根据需要采用任何适当的结构。例如，可以在引风口32处设置可转动的导风板来调节其开度，或者通过开关阀来调节，等等。这种对调节机构的改变并不偏离本发明的原理和范围。
进一步地，除了设置在空调主机20的第一出风口21处的第一温度传感器之外，本发明的空调系统还包括第二温度传感器(图未示出)和控制器(图未示出)，第二温度传感器设置在功能机30的第二出风口31处，用于检测功能机30的出风温度，控制器能够根据第一温度传感器的检测值来控制功能机30在底座上移动并且/或者能根据第二温度传感器的检测值来控制调节板33移动从而调节引风口32的开度。通过设置第 一温度传感器和第二温度传感器，可以根据空调主机20的出风温度控制功能机30的位置，以便调节整体风量的大小，并且根据功能机30的出风温度，调节引风口32的开度，控制新风与室内温度的差值，从而使室内温度可以快速达到预定温度。。
在第二方面，本发明还公开了一种上述空调系统的引流混风方法，该引流混风方法包括下列步骤：
检测空调主机20的出风温度；
确定空调主机20的出风温度与预定室内温度之间的第一差值；
根据第一差值控制功能机30相对于空调主机20在基座10上的位置。
通过控制功能机30相对于空调主机20在基座10上的位置，可以改变引流通道40内的风量以及主气流与辅气流的混合程度，进而调节整体风量和出风温度。
如图3所示，具体来说，“根据第一差值控制功能机30相对于空调主机20在基座10上的位置”的步骤具体包括：
如果第一差值大于第一设定阈值，则控制功能机30移动到出风口与空调主机20的出风口齐平的位置；并且/或者如果第一差值小于第一设定阈值，则控制功能机30移动到相对于空调主机20靠后的位置。并且，当第一差值小于第一设定阈值时，功能机30相对于空调主机20向后移动的距离与第一差值的大小成反比。
具体而言，当功能机30处于出风口与空调主机20的出风口齐平的位置时，引流通道40内的风量以及主气流与辅气流的混合程度最大，因此，如果空调主机20的出风温度与预定室内温度之间的第一差值大于第一设定阈值，则表明室内实际温度与用户期望值差异较大，需要快速制冷或制热，所以，控制功能机30移动到出风口与空调主机20的出风口齐平的位置。相反，如果空调主机20的出风温度与预定室内温度之间的第一差值小于第一设定阈值，则表明室内实际温度与用户期望值差别不大，不需要快速制冷或制热，所以，控制功能机30移动到相对于空调主机20靠后的位置，以便减小引流通道40内的风量以及主气流与辅气流的混合程度。相应地，功能机30相对于空调主机20越靠后，则引流通道40内的风量以及主气流与辅气流的混合程度越小，所以，当第一差值 小于第一设定阈值时，功能机30相对于空调主机20向后移动的距离与第一差值的大小成反比。
作为示例，第一设定阈值例如可以是5℃。相应地，当第一温差值不小于5℃时，说明空调主机20的出风温度与预定室内温度差越大，需要风量更大，那么功能机30移动到出风口与空调主机20的出风口齐平的位置，形成的负压最强，使引流通道40内的风量最大，从而有利于快速制冷或制热。如果第一差值小于5℃，说明空调主机20的出风温度与预定室内温度接近，那么控制功能机30移动到相对于空调主机20靠后的位置，使负压减小，从而使引流通道40内的风量减小，进而降低整体的风量。在优选实施方式中，功能机30相对于空调主机20向后移动的距离与第一差值的大小关系具体可以通过下列公式来确定：
S＝100(1-△t/5)，单位为mm，其中，S是功能机30的后退距离，△t是第一差值。
通过上面的描述可以看出，若第一差值较大，说明室内温度逐渐偏离预定室内温度，因此需要风量加大，将功能机30后退的距离缩短，使流通道内保持一定的风量，从而使整体风量提高，使温度尽快接近预定的室内温度。反之，若第一差值较小，说明室内温度即将达到预定温度，风量不需要那么大了，因此，需要将功能机30多后退一点，减少引流通道40内的风量，从而使整体风量降低。
进一步地，如图4所示，当功能机30内的气流循环系统是新风系统时，功能机30还包括靠近其出风口的引风口32，引流混风方法还包括下列步骤：
检测功能机30的出风温度，具体是通过设置在第二出风口31处的第二温度传感器来检测功能机30的出风温度；确定功能机30的出风温度与室外温度之间的第二差值；根据第二差值控制引风口32的开度，具体是通过控制调节板33的移动来控制其对引风口32的覆盖程度，从而控制引风口32的开度。通过调节引风口32的开度，可以控制室内气流的大小，从而调节室内气流与室外新风混合后的混合风的温度，降低室外新风与室内的温度差，从而提高空调的制冷制热效果。
进一步地，“根据第二差值控制引风口32的开度”的步骤具体包括： 如果第二差值大于第二设定阈值，则将引风口32的开度调整到最大；并且/或者如果第二差值小于第二设定阈值，则将引风口32的开度调整为小于最大值。进一步地，当第二差值小于第二设定阈值时，引风口32的开度与第二差值的大小成正比。
作为示例，第二设定阈值可以是3℃。相应地，若功能机30的出风温度与室外温度之间的第二差值不小于3℃，说明室内外的温差较大，需要减小室外引入新风的温差，那么需要将引风口32的开度调节到最大，从而使室内空气与新风混合量最大，最大化地缩小新风与室内温度的差值，从而使室内温度可以快速达到预设温度。若功能机30的出风温度与室外温度之间的第二差值小于3℃，说明功能机30的出风温度与室外新风温度接近，那么可以关小引风口32的开度，从而减少室内气流。并且，功能机30的出风温度与室外温度之间的第二差值越小，则引风口32的开度越小，所以，当功能机30的出风温度与室外温度之间的第二差值小于第二设定阈值时，引风口32的开度与第二差值的大小成正比。
在优选实施方式中，引风口32的开度与第二差值的大小关系可以通过如下公式来确定：
S＝20(1-△t/3)，单位为mm，其中，S是功能机30的后退距离，△t是第二差值。
通过上面的描述可以看出，若第二差值较小，说明室内温度与室外新风温度的温差较小，就可以减小室内气流与新风的混合，因此，引风口32开度越小。反之，若第二差值较大，说明室内温度与室外新风温度较大，需要增加室内空气与新风混合量，从而减小温差，因此，引风口32开度调大一些，增加引风口32引入的室内空气量，从而调节整体风的温度。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

  1. 一种引流混风空调系统，其特征在于，所述空调系统包括基座(10)、空调主机(20)和功能机(30)，所述空调主机(20)和所述功能机(30)以彼此间隔的方式并排设置在所述基座(10)上并且出风口方向大致相同；
    所述空调主机(20)内设置有完整的蒸发冷凝系统以便根据需要向室内输送冷风或热风，所述功能机(30)内设置有气流循环系统；
    所述功能机(30)设置成能够相对于所述空调主机(20)在所述基座(10)上移动。
  2. 根据权利要求1所述的引流混风空调系统，其特征在于，所述空调系统是柜机系统，所述基座(10)是所述柜机系统的底座，所述底座上设置有滑轨，所述功能机(30)沿所述滑轨可滑动地设置在所述底座上。
  3. 根据权利要求2所述的引流混风空调系统，其特征在于，所述气流循环系统是新风系统，所述功能机(30)包括靠近其出风口的引风口(32)，所述引风口(32)处设置有可移动的调节板(33)以便调节所述引风口(32)的开度。
  4. 根据权利要求3所述的引流混风空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括第一温度传感器、第二温度传感器和控制器，所述第一温度传感器设置在所述空调主机(20)的出风口处，所述第二温度传感器设置在所述功能机(30)的出风口处，所述控制器能够根据所述第一温度传感器的检测值来控制所述功能机(30)在所述底座上移动并且/或者能根据所述第二温度传感器的检测值来控制所述调节板(33)移动从而调节所述引风口(32)的开度。
  5. 一种权利要求1所述的空调系统的引流混风方法，其特征在于， 所述引流混风方法包括下列步骤：
    检测所述空调主机(20)的出风温度；
    确定所述空调主机(20)的出风温度与预定室内温度之间的第一差值；
    根据所述第一差值控制所述功能机(30)相对于所述空调主机(20)在所述基座(10)上的位置。
  6. 根据权利要求5所述的引流混风方法，其特征在于，“根据所述第一差值控制所述功能机(30)相对于所述空调主机(20)在所述基座(10)上的位置”的步骤具体包括：
    如果所述第一差值大于第一设定阈值，则控制所述功能机(30)移动到出风口与所述空调主机(20)的出风口齐平的位置；并且/或者
    如果所述第一差值小于所述第一设定阈值，则控制所述功能机(30)移动到相对于所述空调主机(20)靠后的位置。
  7. 根据权利要求6所述的引流混风方法，其特征在于，当所述第一差值小于所述第一设定阈值时，所述功能机(30)相对于所述空调主机(20)向后移动的距离与所述第一差值的大小成反比。
  8. 根据权利要求5所述的引流混风方法，其特征在于，所述气流循环系统是新风系统，所述功能机(30)包括靠近其出风口的引风口(32)，所述引流混风方法还包括下列步骤：
    检测所述功能机(30)的出风温度；
    确定所述功能机(30)的出风温度与室外温度之间的第二差值；
    根据所述第二差值控制所述引风口(32)的开度。
  9. 根据权利要求5所述的引流混风方法，其特征在于，“根据所述第二差值控制所述引风口(32)的开度”的步骤具体包括：
    如果所述第二差值大于第二设定阈值，则将所述引风口(32)的开度调整到最大；并且/或者
    如果所述第二差值小于所述第二设定阈值，则将所述引风口(32)的开度调整为小于最大值。
  10. 根据权利要求9所述的引流混风方法，其特征在于，当所述第二差值小于所述第二设定阈值时，所述引风口(32)的开度与所述第二差值的大小成正比。
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