新风换热芯、新风机及控制方法 |
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| 申请号 | CN202311488982.9 | 申请日 | 2023-11-09 | 公开(公告)号 | CN117570564A | 公开(公告)日 | 2024-02-20 |
| 申请人 | 珠海格力电器股份有限公司; | 发明人 | 郭增豪; 高朋; 王康; 阮志杰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了新 风 换热芯、新风机及控制方法，包括沿第一方向排列的多个通道层，不同的通道层上设置有与第一方向垂直的气流通道，排列方向上的奇数通道层与偶数通道层由转动装置控制绕 转轴 相对转动，所述转轴的轴线方向与所述第一方向相同。本发明提出新风换热芯、新风机及控制方法，使得奇数通道 层流 道与偶数通道层流道可相对转动，从而使得所有的流道朝向一致，利于室内外 通风 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.新风换热芯，包括沿第一方向排列的多个通道层，不同的通道层上设置有与第一方向垂直的气流通道，其特征在于，排列方向上的奇数通道层与偶数通道层由转动装置控制绕转轴相对转动，所述转轴的轴线方向与所述第一方向相同。 |
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| 说明书全文 | 新风换热芯、新风机及控制方法技术领域[0001] 本发明涉及新风技术领域，特别涉及新风换热芯、新风机及控制方法。 背景技术[0003] 新风换热芯是新风系统的核心部件，其主要功能是实现室内外空气的热量交换，从而降低新风系统的能耗。 [0004] 间壁式换热芯是目前应用最为广泛的类型。其换热芯体由多层隔板组成，隔板之间形成流道，奇数通道层上的流道与偶数通道层上的流道相互垂直，室内外空气分别流经不同的流道，从而实现热量交换。 [0005] 新风通过全热交换器的过滤器进行净化，后通过全热交换芯体(新风换热芯)换热，进行温湿度调节，后将洁净舒适的新风送入到室内。如此虽然实现了进风与出风的换热，但是有时在室内外温差不大等情况时，并不需要换热，而只需要排风或进风，但是由于气流只能从奇数通道层上的流道或偶数通道层上的流道经过，而另一层流道反而成为了阻碍。 [0006] 另外，新风通过过滤后，依然存在颗粒灰尘，灰尘随着新风通过换热孔道时，灰尘吸附在芯体换热膜上，时间久后，形成大量的尘埃堆聚，造成风道拥堵、换热效果差、新风不洁净等问题，同时也极大的降低了芯体使用寿命，导致使用成本增加。 发明内容[0007] 为解决新风换热芯上不同流道的流通方向不适于多种通风方式使用的问题，本发明提出新风换热芯、新风机及控制方法，使得奇数通道层流道与偶数通道层流道可相对转动，从而使得所有的流道朝向一致，利于室内外通风。 [0008] 本发明采用的技术方案是，设计新风换热芯，包括沿第一方向排列的多个通道层，不同的通道层上设置有与第一方向垂直的气流通道，排列方向上的奇数通道层与偶数通道层由转动装置控制绕转轴相对转动，所述转轴的轴线方向与所述第一方向相同。 [0009] 在某些实施方式中，所述奇数通道层与所述偶数通道层两者之一的通道层与所述转轴在转动方向上相对固定，另一通道层上具有通孔，所述转轴从所述通孔转动的穿过，使得通过转动所述转轴能够控制所述奇数通道层相对所述偶数通道层转动。 [0010] 在某些实施方式中，所述奇数通道层与所述偶数通道层上均设置有通孔，所述通孔的内壁设置有向内的卡齿，所述转轴从所述通孔穿过，所述转轴上沿轴向间隔的设置有光杆段及卡槽段，所述卡槽段设置有与所述卡齿对应的卡槽，轴向移动所述转轴能够使得所述奇数通道层或所述偶数通道层两者之一的通孔内的卡齿同时与所述卡槽段的卡槽配合，而另一通道层的所述通孔同时与所述光杆段对应。 [0011] 在某些实施方式中，所述通孔内壁周向均布有数个所述卡齿。 [0013] 在某些实施方式中，所述轴承支撑在间隔板上，所述间隔板为导热板。 [0014] 新风机，包括所述的新风换热芯。 [0015] 在某些实施方式中，还包括激振装置，所述激振装置用于使得所述新风换热芯震动。 [0017] 控制方法，用于所述的新风机，通过转动所述转轴使得所述奇数通道层与所述偶数通道层的气流通道朝向相同，从而使得所述奇数通道层与所述偶数通道层的所述气流通道均连通在新风入口与新风出口之间，或使得所述奇数通道层与所述偶数通道层的所述气流通道均连通在回风入口与回风出口之间。 [0018] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： [0019] 采用多单元自旋式芯体结构设计，搭配超声波发射装置，达到芯体三种不同功能工作状态任意切换的目的，实现机组四种功能自主调节，兼顾换热、送排风以及节能。同时，通过超声波与颗粒物以及尘埃堆聚物固有频率共振，达到击碎颗粒物以及尘埃堆聚物的目的，实现芯体自洁、新风洁净的效果。 [0020] 通过采用超声自洁新风处理装置并发式自主控制，根据压差传感器、温差传感器、氧气浓度传感器以及TVOC传感器判断芯体脏污状况以及室内外空气状况，自主控制超声波自洁模式、常规换热模式、进风模式、排风模式以及并发式新风运行模式。实现各功能自主调节，有效提高芯体寿命、空气质量以及人体舒适性。 [0021] 此装置及控制方式通过采用多单元自旋式芯体结构设计，搭配超声波发射装置，达到芯体三种不同功能工作状态任意切换的目的，实现机组四种功能自主调节，兼顾换热、送排风以及节能。同时，通过超声波与颗粒物以及尘埃堆聚物固有频率共振，达到击碎颗粒物以及尘埃堆聚物的目的，实现芯体自洁、新风洁净的效果。附图说明 [0022] 下面结合具体实施例和附图对本发明进行详细的说明，为了展示细节，便于理解其原理，其不一定是按比例绘制的，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的实施例。其中： [0023] 图1是新风换热芯的奇数通道层与偶数通道层的气流通道相互垂直的示意图。 [0024] 图2是新风换热芯的奇数通道层与偶数通道层的气流通道朝向同一侧的示意图。 [0025] 图3是转轴与新风换热芯的通道层连接的示意图。 [0026] 图4是转轴与轴套结合的示意图。 [0027] 图5是图4中的A‑A截面的示意图。 [0028] 图6是转轴的示意图。 [0029] 图7是新风换热芯设置在新风机的立体示意图。 [0030] 图8是超声波作用于新风换热芯的示意图。 [0031] 图9是新风机的换热模式原理示意图。 [0032] 图中，1、新风换热芯；11、奇数通道层；12、偶数通道层；2、转轴；21、卡槽段；211、卡槽；22、光杆段；3、管套；31、卡齿；4、轴承；5、新风机壳体；51、新风出口；52、回风进口；53、回风出口；54、新风进口；54、新风进口；6、超声发射装置；7、间隔板。 具体实施方式[0033] 以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例，以下实施方式并不限制权利要求书所涉及的发明。此外，实施方式中说明的特征的所有组合未必是发明的解决方案所必须的。 [0034] 下面结合附图以及实施例对本发明的原理及结构进行详细说明。 [0035] 实施例一 [0036] 新风机是一种可以将室外新鲜空气引入室内，并将室内污浊空气排出室外的空气处理设备。新风机可以有效改善室内空气质量，减少室内污染物对人体健康的危害。新风机可以将室外新鲜空气引入室内，满足室内人体呼吸的需要。新风机可以将室内污浊空气排出室外，包括二氧化碳、甲醛、细菌等污染物。新风机可以通过过滤器对室内空气进行净化，去除空气中的颗粒物、有害气体等污染物。管道式新风机是目前应用最为广泛的类型。其主要由风机、过滤器、换热芯等组成。管道式新风机需要在室内外安装管道，以连接风机和过滤器。新风量是新风机的重要参数，它表示单位时间内新风机可以引入室内的新鲜空气量。新风量的大小需要根据室内面积和人员数量来确定。换热效率是换热芯的重要参数，它表示换热芯可以回收室内空气中的热量量。换热效率越高，换热芯可以回收的热量越多。过滤器需要定期清洗或更换，以保证其正常工作。 [0037] 新风换热芯是新风系统的核心部件，其主要功能是实现室内外空气的热量交换，从而降低新风系统的能耗。 [0038] 间壁式换热芯是目前应用最为广泛的类型。其换热芯体由多层隔板组成，隔板之间形成流道，奇数通道层上的流道与偶数通道层上的流道相互垂直，室内外空气分别流经不同的流道，从而实现热量交换。 [0039] 新风通过全热交换器的过滤器进行净化，后通过全热交换芯体(新风换热芯)换热，进行温湿度调节，后将洁净舒适的新风送入到室内。如此虽然实现了进风与出风的换热，但是有时在室内外温差不大等情况时，并不需要换热，而只需要排风或进风，但是由于气流只能从奇数通道层上的流道或偶数通道层上的流道经过，而另一层流道反而成为了阻碍。 [0040] 另外，新风通过过滤后，依然存在颗粒灰尘，灰尘随着新风通过换热孔道时，灰尘吸附在芯体换热膜上，时间久后，形成大量的尘埃堆聚，造成风道拥堵、换热效果差、新风不洁净等问题，同时也极大的降低了芯体使用寿命，导致使用成本增加。 [0041] 如图1、2、3所示，新风换热芯1，包括沿第一方向排列的多个通道层，不同的通道层上设置有与第一方向垂直的气流通道，排列方向上的奇数通道层11与偶数通道层12由转动装置控制绕转轴2相对转动，所述转轴2的轴线方向与所述第一方向相同。通过使得奇数通道层11与偶数通道层12相对转动从而调节气流通道的朝向，从而使得所有的流道均朝一个方向导向气流，以便于更顺畅的进风或排风。 [0042] 所述奇数通道层11与所述偶数通道层12两者之一的通道层与所述转轴2在转动方向上相对固定，另一通道层上具有通孔，所述转轴2从所述通孔转动的穿过，使得所述转轴2能够相对所述通孔转动，从而使得通过转动所述转轴2能够控制所述奇数通道层11相对所述偶数通道层12转动。 [0043] 进一步，如图4、5、6所示，所述奇数通道层11与所述偶数通道层12上均设置有通孔，所述通孔的内壁设置有向内的卡齿31，所述转轴2从所述通孔穿过，所述转轴2上沿轴向间隔的设置有光杆段22及卡槽211段21，所述卡槽211段21设置有与所述卡齿31对应的卡槽211，轴向移动所述转轴2能够使得所述奇数通道层11或所述偶数通道层12两者之一的通孔内的卡齿31同时与所述卡槽211段21的卡槽211配合，而另一通道层的所述通孔同时与所述光杆段22对应，转轴2转动通过卡槽211驱动所述卡齿31继而驱动所述通道层转动。如此通过相对换热芯轴向的移动转轴2从而使得卡槽211段21与所述奇数通道层11与所述偶数通道层12结合，从而选择的控制所述奇数通道层11或所述偶数通道层12的转动，从而使得气流通道的朝向调节的更加灵活。 [0044] 所述通孔内壁周向均布有数个所述卡齿31，以便于与所述卡槽211段21的更好结合，提高传动性能。 [0045] 所述通孔为一管套3的内腔，每层所述通道层固定在一个所述管套3上，所述管套3两端支撑有轴承4，以利于所述通道层的更好转动。 [0046] 所述轴承4支撑在位于所述奇数通道层11与所述偶数通道层12之间的间隔板7上，所述间隔板7为导热板，以便于相邻所述通道层间的热传导，使得两者能够换热。 [0047] 如图7、8、9所示，所述新风换热芯1设置在新风机的壳体的腔体内部，所述导热板可以相对所述壳体固定。 [0048] 所述新风机壳体5的一端为新风出口51及回风进口52，所述新风机壳体5的另一端为回风出口53及新风进口54，所述转轴2可以由电缸等伸缩装置控制伸缩，由电机等设备控制所述转轴2的转动。 [0049] 通过转动转轴2使得所述通道层与不同的进出口对应，可以获得下面四种基本的工作模式： [0050] 常规换热模式：在送风风机作用下，新风从新风入口，经过奇数通道层11，从新风出口51进入室内；在排风风机作用下，室内空气通过回风进口52，流经偶数通道层12，从回风出口53排出室外。此模式可同时进出风，可在芯体内交换热量，用于室内外温差大的场景。 [0051] 排风模式：在排风风机的作用下，室内空气通过回风进口52，流经奇、偶数通道层12，从回风出口53排出室外。此模式单用于排风，排风量大，风阻小，适用于室内外温差小，室内氧气充足但存在异味、烟味等情况场景。 [0052] 送风模式：在送风风机的作用下，新风从新风入口，经过奇、偶数通道层12，从新风出口51进入室内。此模式单用于送风，送风量大，风阻小，适用于室内外温差小，室内无异味但氧气量不足的场景。 [0053] 并发式新风运行模式：即运行排风模式X分钟(设定时间)后，运行送风模式X分钟(设定时间)，两者交替进行。此模式可送风也可排风，单一模式运转时风阻小，风量大，节能效果好。适用于室内外温差小，但有置换新风要求的场景。 [0054] 上述模式可以转动不同的所述通道层实现各种模式的相互转换，例如： [0055] 当需要常规换热模式转换为排风模式时，控制所述转轴收缩，使得所述卡槽与所述奇数通道层的卡齿配合，然后使得奇数通道层逆时针旋转90°，从而使得所述奇、偶数通道层的通道均连通在所述回风进口与回风出口之间； [0056] 当需要常规换热模式转换为进风模式时，控制所述转轴伸出，使得所述卡槽与所述偶数通道层的卡齿配合，然后使得偶数通道层逆时针旋转90°，从而使得所述奇、偶数通道层的通道均连通在所述新风入口与新风出口之间； [0057] 当需要排风模式转换为进风模式时，控制所述转轴为收缩状态，使得奇数通道层逆时针旋转90°；控制所述转轴为伸出状态，然后使得偶数通道层逆时针旋转90°。 [0058] 还包括激振装置，所述激振装置用于使得所述新风换热芯震动，以便于实现芯体自洁，有效击碎芯体内颗粒物以及尘埃堆聚物；实现了新风系统长期运转后新风洁净效果，极大提高芯体使用寿命和新风舒适体验。 [0059] 所述激振装置为设置在所述新风机的壳体内壁上的超声发射装置，所述超声发射装置6朝向所述新风换热芯发射超声波。通过超声波与颗粒物以及尘埃堆聚物固有频率共振，达到击碎颗粒物以及尘埃堆聚物的目的，实现芯体自洁、新风洁净的效果。 [0060] 为此，所述新风机还具有超声波自洁模式，在该模式下，新风换热芯状态调节为排风模式，启动超声发射装置，随后启动排风机，将击碎的颗粒物尘埃等随排风带走。 [0061] 新风换热芯超声波清洁是利用超声波的振动来去除换热芯上的污垢。超声波的振动可以深入到换热芯的细小缝隙中，去除顽固污垢。超声波清洁可以快速完成清洁工作，节省时间。超声波清洁设备的价格相对较低，使用成本也较低。新风换热芯的超声波清洁频率可以根据换热芯的使用环境和污染程度进行调整。 [0062] 新风机的主要控制方法为：通过转动所述转轴使得所述奇数通道层与所述偶数通道层的气流通道朝向相同，从而使得所述奇数通道层与所述偶数通道层的所述气流通道均连通在新风入口与新风出口之间，或使得所述奇数通道层与所述偶数通道层的所述气流通道均连通在回风入口与回风出口之间。 [0063] 具体的，可以根据相应的传感器的数据对所述新风机工作模式的控制，所述传感器包括：检测入口与出口之间压差△P的压力传感器，检测室内外温差△T的温度传感器，检测室内氧气浓度值λ的O2浓度传感器，检测内TVOC浓度值η的TVOC传感器。入口与出口之间压差△P根据模式不同可以为新风入口与新风出口之间的压差或回风入口与回风出口之间的压差。 [0064] 控制流程如下： [0065] 第一步 [0066] 当机组启动时，启动压差传感器： [0067] ①记录新回风进出口压差值△P [0068] 第二步： [0069] 判断△P是否大于A(△P≥A)，A为设定阈值； [0070] ①若是，判定芯体需要清洁，启动超声波自洁模式，将击碎的颗粒物尘埃等随排风带走，运行m分钟，进入下一步； [0071] ②若否，进入第四步； [0072] 第三步： [0073] 启动压差传感器，判断△P是否小于B(△P＜B)，B为设定阈值； [0074] ①若是，判定芯体已清理完成，关闭超声波自洁模式，进入下一步； [0075] ②若否，判定芯体未清理干净，返回启动超声波自洁模式，运行m分钟步骤； [0076] 第四步： [0077] 启动温度传感器，记录室内外温度差值∣△T∣，进入下一步； [0078] 第五步： [0079] 判断∣△T∣是否小于T1(∣△T∣＜T1)，T1为温度设定阈值； [0080] ①若是，判定室内外温差差距值小，进入第六步； [0081] ②若否，判定室内外温差差距大，启动常规新风换热模式，运行n分钟后返回第四步； [0082] 第六步： [0083] 启动O2浓度传感器，记录室内氧气浓度值λ，进入下一步； [0084] 第七步： [0085] 启动TVOC传感器，记录室内TVOC浓度值η，进入下一步； [0086] 第八步： [0087] 判断氧气浓度值λ是否大于λ1，TVOC浓度值η是否小于η1，λ1、η1为人体舒适度临界阈值(λ＞λ1，η＜η1)； [0088] ①若λ＞λ1，η＜η1；判定室内氧气含量高，室内TVOC浓度含量低，此时室内处于舒适状态，运行并发式新风运行模式，维持室内舒适环境，运行n分钟后返回第四步； [0089] ②若λ≤λ1，η≥η1，判定室内氧气含量低，室内TVOC浓度含量高，需要同时进新风及排风，运行并发式新风运行模式，运行n分钟后返回第四步； [0090] ③若λ＞λ1，η≥η1，判定室内氧气含量高，室内TVOC浓度含量高，需要进行排风，启动排风模式，运行n分钟后返回第四步； [0091] ④若λ≤λ1，η＜η1；判定室内氧气含量低，室内TVOC浓度含量低，需要进行进新风，启动进风模式，运行n分钟后返回第四步。 [0092] 采用多单元自旋式芯体结构设计，搭配超声波发射装置，达到芯体三种不同功能工作状态任意切换的目的，实现机组四种功能自主调节，兼顾换热、送排风以及节能。同时，通过超声波与颗粒物以及尘埃堆聚物固有频率共振，达到击碎颗粒物以及尘埃堆聚物的目的，实现芯体自洁、新风洁净的效果。 [0093] 通过采用超声自洁新风处理装置并发式自主控制，根据压差传感器、温差传感器、氧气浓度传感器以及TVOC传感器判断芯体脏污状况以及室内外空气状况，自主控制超声波自洁模式、常规换热模式、进风模式、排风模式以及并发式新风运行模式。实现各功能自主调节，有效提高芯体寿命、空气质量以及人体舒适性。 [0094] 此装置及控制方式通过采用多单元自旋式芯体结构设计，搭配超声波发射装置，达到芯体三种不同功能工作状态任意切换的目的，实现机组四种功能自主调节，兼顾换热、送排风以及节能。同时，通过超声波与颗粒物以及尘埃堆聚物固有频率共振，达到击碎颗粒物以及尘埃堆聚物的目的，实现芯体自洁、新风洁净的效果。 [0095] 虽然在上文中已经参考一些实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的各个实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。 [0096] 尽管本文较多地使用了一些术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。说明书及附图中所示的装置及方法中的动作、步骤等执行顺序，只要没有特别明示顺序的限定，只要前面处理的输出并不用在后面的处理中，则可以任意顺序实现。为描述方便起见而使用的类似次序性的用语(例如，“首先”、“接着”、“其次”、“再次”、“然后”等)，并不意味着必须依照这样的顺序实施。 [0097] 本领域的普通技术人员应理解，所有的定向参考(例如，上方、下方、向上、上、向下、下、顶部、底部、左、右、垂直、水平等)描述性地用于附图以有助于读者理解，且不表示(例如，对位置、方位或用途等)对由所附权利要求书限定的本发明的范围的限制，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。 [0098] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。 [0099] 另外，一些模糊性的术语(例如，基本上、一定的、大体上等)可以是指条件、量、值或尺寸等的轻微不精确或轻微偏差，其中的一些在制造偏差或容限范围内。需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。 [0100] 本文中所描述的具体实施例，仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例，做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 |
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