CN208419105U

CN208419105U - 空调及其温湿度调节装置

Info

Publication number: CN208419105U
Application number: CN201820874113.8U
Authority: CN
Inventors: 周鹏飞
Original assignee: Beijing Jing Hai Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Jing Hai Technology Co Ltd
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2019-01-22
Anticipated expiration: 2028-06-07

Abstract

本实用新型提供一种空调及其温湿度调节装置，该温湿度调节装置包括相互独立设置的湿度调节部件和温度调节部件；所述湿度调节部件包括新风生成组件、与所述新风生成组件风道连通的第一换热器，和与所述第一换热器通过第一风道连通的新风送风口，所述第一换热器的冷媒入口与第一冷媒部件通过冷媒管路相连通；所述新风生成组件与所述第一换热器相连通并将其产生的新风输入所述第一换热器，所述第一换热器将其接收到的新风的温度调节至预设值并经所述新风送风口输出。这样，温度调节部件的送风温度可以根据体表舒适度确定，无需将温度调节部件的送风温度设定在露点温度，使得冷媒部件所需的能耗得以显著降低，降低了空调能耗。

Description

空调及其温湿度调节装置

技术领域

本实用新型属于家用空调器技术领域，具体涉及一种用于空调的温湿度调节装置。本实用新型还包括一种包括该温湿度调节装置的空调，以及基于该温湿度调节装置的温湿度调节控制***和控制方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，空调得到了越来越广泛的应用。由于夏季室内较为潮湿，且空调处于制冷模式，导致用户的舒适度较低。因此，目前很多空调器都会设置除湿装置，以解决夏季室内空气潮湿的问题。

传统的家用空调多采用温度和湿度联合调节的方式，即温湿度通过同一套调节装置协同调节。在利用一套***同时实现制冷和除湿时，为了使用冷凝方法排除室内余湿，冷源的温度需要低于室内的露点温度，考虑传热温差与介质输送温差，实现16℃的露点温度需要约7℃的冷源温度，即空调出风口需要采用露点温度送风，此时露点温度为16℃，而夏季人体舒适区为26℃，相对湿度60％，这就使得出风温度需要显著低于所需制冷温度，从而导致了下述的一系列的问题。

首先，在空调***中，占总负荷一半以上的显热负荷部分，本可以采用高温冷源排走的热量却与除湿一起共用5～7℃的低温冷源进行，造成能源利用品位上的浪费，导致能源浪费；同时，经过冷凝除湿后的空气虽然湿度(含湿量)满足要求，但温度过低，空气温度与体表温度之间的温差多大，导致舒适度降低；另外，通过冷凝方式对空气进行冷却和除湿，其吸收的显热与潜热比只能在一定的范围内变化，而建筑物实际需要的热湿比却在较大的范围内变化，使用现有的同一套***实现温湿度调节时，只能够牺牲对湿度的控制，通过仅满足室内温度的要求来妥协，造成室内相对湿度过高或过低的现象，而相对湿度过高的结果是不舒适，进而降低室温设定值，通过降低室温来改善热舒适，造成能耗不必要的增加；最后，当前人们开始越来越多的安装新风***，当引入新风后，相对湿度过低也将导致由于与室外的焓差增加导致用于处理新风的能耗增加。

实用新型内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的至少一个问题，本申请提供了空调及其温湿度调节装置、温湿度调节控制***和方法。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种温湿度调节装置，用于空调，包括相互独立设置的湿度调节部件和温度调节部件；

所述湿度调节部件包括新风生成组件、与所述新风生成组件风道连通的第一换热器，和与所述第一换热器通过第一风道连通的新风送风口，所述第一换热器的冷媒入口与第一冷媒部件通过冷媒管路相连通；

所述新风生成组件与所述第一换热器相连通并将其产生的新风输入所述第一换热器，所述第一换热器将其接收到的新风的温度调节至预设值并经所述新风送风口输出。

在工作过程中，该温湿度调节装置具有相对独立的温度调节部件和湿度调节部件，从而打破了温度和湿度联合调节的禁锢，温度可根据温度需求调节，湿度可根据湿度需求调节，两者独立控制调节；这样，温度调节部件的送风温度可以根据体表舒适度要求和环境温度要求确定，而无需考虑到除湿工况，因而无需将温度调节部件的送风温度设定在露点温度，使得冷媒部件所需的能耗得以显著降低，从而降低了空调能耗，避免了能源浪费；同时，由于温度调节部件的送风温度能够得以提高，使得送风温度接近或等于人体体表的舒适温度，从而显著提高了空调的舒适度；另外，可独立调节的湿度调节装置也无需受到温度调整的限制，湿度调节的精度得以加强，且调节效率较高。

进一步地，所述新风生成组件包括通过进气管路与新风源连通的新风风机、与所述新风风机的出风口相连通的新风管接口，和设置于所述进气管路内的防护件；

所述新风管接口通过风道与所述第一换热器相连通。

进一步地，所述防护件包括电动风阀、防虫网和防雨百叶中的至少一者。

进一步地，所述湿度调节部件还包括新风过滤器，所述新风过滤器设置于所述第一换热器与所述新风送风口之间的新风通路上。

进一步地，所述温度调节部件包括第二换热器、主风机和与所述第二换热器通过第二风道相连通的室内自循环送风口；所述第二换热器的进风侧与室内回风口相连通，其冷媒入口与第二冷媒部件通过冷媒管路相连通。

进一步地，所述第一冷媒部件与所述第二冷媒部件相互独立设置。

进一步地，所述第一换热器的下方还设置有第一接水槽，所述第一接水槽与所述空调的排水管相连通；

且/或，所述第二换热器的下方还设置有第二接水槽，所述第二接水槽与所述空调的排水管相连通。

进一步地，还包括挡板，所述第一风道与所述第二风道通过所述挡板相分隔。

进一步地，所述温度调节部件还包括自循环过滤器，所述自循环过滤器设置于所述第二换热器的进风侧与室内回风口之间的回风通道上。

本实用新型还提供一种空调，包括室内机、室外机和温湿度调节装置，所述温湿度调节装置为如上所述的温湿度调节装置。

进一步地，所述湿度调节部件和所述温度调节部件设置于所述室内机的机柜内，所述新风生成组件的新风管接口开设于所述室内机的机柜侧方；

所述第一冷媒部件和所述第二冷媒部件设置于所述室外机的机柜内；

所述新风生成组件设置于所述室内机的机柜或所述室外机的机柜内。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本实用新型所提供的温湿度调节装置集成于空调内机部分的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的温湿度调节装置集成于空调外机部分的结构示意图。

附图标记说明：

101-室内机 102-室外机

1-第一换热器 2-第一冷媒部件 3-新风送风口

41-新风风机 42-新风管接口 43-电动风阀 44-防虫网 45-防雨百叶

5-第二换热器 6-主风机 7-室内自循环送风口 8-室内回风口

9-第二冷媒部件 10-第一接水槽 11-第二接水槽 12-挡板

13-新风过滤器 14-自循环过滤器

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

请参考图1和图2，图1为本实用新型所提供的温湿度调节装置集成于空调内机部分的结构示意图；图2为本实用新型所提供的温湿度调节装置集成于空调外机部分的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本实用新型提供的温湿度调节装置用于空调，尤其是用于对舒适度要求较高的家用柜式或挂式空调，其能够实现独立的温度和湿度调节，不同于传统的温湿度联合调节方式。该温湿度调节装置包括相互独立设置的湿度调节部件和温度调节部件；其中，所述湿度调节部件包括新风生成组件、与所述新风生成组件风道连通的第一换热器1，和与所述第一换热器1通过第一风道连通的新风送风口3，所述第一换热器1的冷媒入口与第一冷媒部件2通过冷媒管路相连通；上述新风生成组件是指通过任何机构产生或引入新风的结构，例如为风机；第一换热器1的内腔与第一冷媒部件2相连通，则第一冷媒部件2中的冷媒通过冷媒管路进入到第一换热气的内腔中，新风生成组件产生的新风通过风道进入第一换热器1的换热范围内，通过与其内的冷风发生热交换以降低新风温度，需要理解的是，上述新风生成组件与第一换热器1的″风道连通″是指新风生成组件产生的新风在一定的路径上进入第一换热器1的换热范围内，此处的风道为虚拟结构，可理解为新风的流通路径。

所述新风生成组件与所述第一换热器1相连通(即新风自新风生成组件吹向第一换热器1的换热范围)并将其产生的新风输入所述第一换热器1，此处是指，新风经过第一换热器1的换热面，并通过与第一换热器1内的冷媒热交换，使得所述第一换热器1将其接收到的新风的温度调节至预设值并经所述新风送风口3输出。具体地，该温度的预设值可以为人体感觉舒适的温度，例如24°-27°之间的任意温度值，优选为26°，以符合大部分使用者的体感舒适温度。

具体地，上述新风生成组件包括通过进气管路与新风源连通的新风风机41、与所述新风风机41的出风口相连通的新风管接口42，和设置于所述进气管路内的防护件；所述新风管接口42通过风道与所述第一换热器1相连通。显然地，此处新风管接口42与第一换热器的风道连接也是指新风的流通路径；新风风机41启动时，其将室外的新风吸入并经防护件隔绝有害固体后，通过新风管接口42进入到第一换热器所在的位置，并经冷却后送入室内，作为室内的除湿介质。

从理论上来讲，新风生成组件不局限于上述结构形式，只要能够为设备引入新风即可，例如新风生成组件可以仅为风机，或者包括风机和与风机连通的压缩气源，利用压缩气源替代室外新风，以便在室外空气质量较差时作为备用气源使用。新风机可以在室内，也可以在室外，当新风机设置在室内时，新风机前设置旁通阀，当仅室内湿度超过设定值，而目标气体没有超过设定值时，可以打开旁通阀，使室内空气进入第一换热器进行湿度调节。上述新风源可以为大气也可以为另设的压缩气源。

上述防护件可以包括电动风阀43、防虫网44和防雨百叶45中的至少一者，优选地三者均包括，即在进气管路的外端部安装防雨百叶45，由外至内再依次安装防虫网44和电动风阀43，以尽量避免雨水、蚊虫或灰尘随新风进入设备，并可根据需要调整电动风阀43的开度以调整进风量，从而保证设备内的清洁，延长相关零部件的使用寿命。

进一步地，为了提高进入室内的新风的清洁度，该湿度调节部件还包括新风过滤器13，所述新风过滤器13设置于所述第一换热器1与所述新风送风口3之间的新风通路上，即新风经第一换热器1降温至除湿温度时，再流经新风过滤器13，在新风过滤器13内过滤掉细小颗粒物等有害物后，新风再经新风送风口3进入室内，以提高室内新风清洁度。

在上述具体实施方式中，本实用新型所提供的温度调节部件包括第二换热器5、主风机6和与所述第二换热器5通过第二风道相连通的室内自循环送风口7；所述第二换热器5的进风侧与室内回风口8相连通，其冷媒入口与第二冷媒部件9通过冷媒管路相连通。在工作过程中，主风机6将室内的热风吸入空调，经第二换热器5降温后再次通过室内自循环送风口7吹入室内。上述第一冷媒部件2与所述第二冷媒部件9相互独立设置，即第一冷媒部件2为湿度调节部件提供冷媒时不会干预和影响第二冷媒部件9的工作，反之亦然。

具体地，第一冷媒部件2包括第一冷凝器、第一压缩机以及相关管路，第二冷媒部件9包括第二压缩机、第二冷凝器以及相关管路。

除了上述第一冷媒部件对应第一换热器，第二冷媒部件对应第二换热器的结构以外，本发明提供的温湿度调节装置还可以通过同一套冷媒部件作用于两个换热器。具体地，一台压缩机的冷媒供液管分成两个支路，支路上各设一个节流装置，用以调节节流后的蒸发压力(不同的蒸发压力对应不同的蒸发温度，也就是可以得到高、低温两种制冷温度)，然后两个支路分别连接第一换热器和第二换热器，经过换热后再汇合回到压缩机，由于蒸发压力不同，所以在压力较高的一支路上需要安装蒸发压力调节阀，以平衡两支路的压力。

在热交换过程中，换热器周围空气会产生液化，液化后的空气形成小液滴，为了避免这些小液滴流入电气元件，保证使用安全和设备寿命，所述第一换热器1的下方还设置有第一接水槽10，所述第一接水槽10与所述空调的排水管相连通；且/或，所述第二换热器5的下方还设置有第二接水槽11，所述第二接水槽11与所述空调的排水管相连通。理论上，第一换热器1下方设置第一接水槽10并且第二换热器5下方设置第二接水槽11为最优方案，但是仅在第一换热器1下方设置第一接水槽10或仅在第二换热器5下方设置第二接水槽11也属于本实用新型的保护范围。

由于湿度调节与温度调节独立进行，为了避免用于湿度调节的新风和与用于温度调节的回风之间发生混合，保证两项调节的顺利进行，该温湿度调节装置还包括挡板12，所述第一风道与所述第二风道通过所述挡板12相分隔。此处的第一风道是指新风的行走路径，第二风道是指回风的行走路径，两者均为流体运行轨迹或范围，并非实体结构上的限定。

进一步地，所述温度调节部件还包括自循环过滤器14，所述自循环过滤器14设置于所述第二换热器5的进风侧与室内回风口8之间的回风通道上，室内回风口8进入的回风先经过该自循环过滤器14过滤后再进入第二换热器5的进风侧，从而提高了回风的净度。

当目标气体不超标时，可以直接将室内的空气引入第一换热器，进行湿度调节。为实现这一功能，可以采用至少两种方法，其一是在隔板12上设旁通阀，该旁通阀位于第一换热器之前；其二是令新风机位于室内，在风机入口前设旁通阀，以此可以引入室内的回风。

除了上述温湿度调节装置，本实用新型还提供一种包括上述温湿度调节装置的空调，该空调还包括室内机101和室外机102，其中，湿度调节部件和所述温度调节部件设置于所述室内机101的机柜内，所述新风生成组件的新风管接口42开设于所述室内机101的机柜侧方，具体地是设置在朝向室外机102一侧的机柜侧方，以便于布管；湿度调节部件中的新风送风口3设置在室内机101的机柜的顶部或朝向室内侧的侧方上部，温度调节部件中的室内回风口8设置于室内机101的机柜的侧向下部，室内自循环送风口7设置于室内机101的机柜的侧向上部，优选地设置在新风送风口3的下方。

所述第一冷媒部件2和所述第二冷媒部件9设置于所述室外机102的机柜内，具体地，第一压缩机、第一冷凝器、第二压缩机和第二冷凝器均设置在室外机102的机柜内；室外机102的机柜内还包括主风机6等实现空调基础功能的必要部件，这些部件与现有技术相同，不作赘述。

上述新风生成组件可以设置于所述室内机101的机柜或所述室外机102的机柜内，或者通过另外的安装撬布置在室内机101的机柜上部或室外机102的机柜上部。

上述空调及其温湿度调节装置能够实现节能和提高舒适度的目的，具体的技术效果可由下述试验数据和理论分析得到更好的验证。

具体地，在节能、降低能耗方面，以一普通客厅为例，夏季时房间的冷负荷包括两部分，(1)通过围护结构的得热量形成的冷负荷；(2)室内的热源、湿源形成的冷负荷。

以室内温度26℃，相对湿度60％的情况为例，围护结构冷负荷2881W，室内的热源不考虑室内的电气设备发热，仅考虑三名成年男子在设计温度26℃环境下轻度劳动的负荷情况下，显热61W，潜热73W，散湿量109g/h，此时，房间的显热负荷为3064W、潜热负荷为219W、房间的全热负荷为3264W、湿负荷为327g/h(不考虑其他开敞水面散湿)、室内空气焓值h1＝58.37kJ/kg。假设夏季室外温度33℃，相对湿度80％，新风量最大取120m3/h＝0.033m3/s＝0.04kg/s(单位换算)室外空气的焓值为h2＝99.16kJ/kg、最大新风负荷Q＝0.04X(h2-h1)x1000＝1634W、所以引入新风后房间总负荷为3264+1634＝4898W。

传统的温湿度联合调节工况下，采用普通工况压缩机，蒸发温度t0＝4℃，冷凝温度tk＝40℃，以R134a为例，其理论制冷系数为6.315，压缩机理论功耗为4898/6.315＝775.6W。

温湿度独立调节工况下，采用一台普通工况压缩机承担室内的新风和潜热负荷，一台高温工况压缩机承担室内的显热负荷，其中普通工况压缩机蒸发温度t0＝4℃，冷凝温度tk＝40℃，高温工况压缩机蒸发温度t0＝15℃，冷凝温度tk＝40℃。

普通工况制冷将室外新风进行冷却除湿处理后送入房间，考虑6℃的换热温差，新风处理后的状态点为10℃，相对湿度95％，h3＝28.31kJ/kg，新风负荷为Q＝Q＝0.04X(h2-h3)x1000＝2834W，理论耗功率为2834/6.315＝448.8w。其余的4898-2834＝2064W的负荷由高温工况压缩机负担，计算参数见表一：

表一计算参数

状态点	温度	绝对压力	比焓	比熵	比容
						1	14	0.4728	406.5	1.7250
2	44.1	1.0166	423.8	1.7250
						3	40	1.0166	256.4
4’	14	0.4728	219.1
						4	14	0.4728	256.4

单位质量制冷能力：

Q0＝H1-H4＝406.5-256.4＝150.1kJ/kg

制冷剂流量：

Mr＝φ₀/Q₀＝2.064/150.1＝0.0138kg/s

压缩机理论功率：

Pth＝Mr(H2-H1)＝0.0138(423.8-406.5)x1000＝238.7w

温湿度独立调节理论制冷系数：

ε_th＝φ₀/P_th＝4898/(238.7+448.8)＝7.124

因此，理论制冷系数增加了0.809，提高了12.8％。

在舒适度方面，采用双出风口设计，其中按照传统空调出风温度送风的新风负担房间的湿负荷，风量小，最大风量只有120m3/h，而且风口朝上吹，对人体的舒适度的影响可以忽略；室内回风处理风道内换热器采用的14℃蒸发温度，考虑6℃的换热温差，出风温度在20度以上，以室内设计温度的温差较小，送风温度高、送风温差小可以极大程度的满足舒适性的要求。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种温湿度调节装置，用于空调，其特征在于，包括相互独立设置的湿度调节部件和温度调节部件；

所述湿度调节部件包括新风生成组件、与所述新风生成组件风道连通的第一换热器(1)，和与所述第一换热器(1)通过第一风道连通的新风送风口(3)，所述第一换热器(1)的冷媒入口与第一冷媒部件(2)通过冷媒管路相连通；

所述新风生成组件与所述第一换热器(1)相连通并将其产生的新风输入所述第一换热器(1)，所述第一换热器(1)将其接收到的新风的温度调节至预设值并经所述新风送风口(3)输出；

所述第一换热器(1)的下方还设置有第一接水槽(10)，所述第一接水槽(10)与所述空调的排水管相连通。

2.根据权利要求1所述的温湿度调节装置，其特征在于，所述新风生成组件包括通过进气管路与新风源连通的新风风机(41)、与所述新风风机(41)的出风口相连通的新风管接口(42)，和设置于所述进气管路内的防护件；

所述新风管接口(42)通过风道与所述第一换热器(1)相连通。

3.根据权利要求2所述的温湿度调节装置，其特征在于，所述防护件包括电动风阀(43)、防虫网(44)和防雨百叶(45)中的至少一者。

4.根据权利要求1所述的温湿度调节装置，其特征在于，所述湿度调节部件还包括新风过滤器(13)，所述新风过滤器(13)设置于所述第一换热器(1)与所述新风送风口(3)之间的新风通路上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的温湿度调节装置，其特征在于，所述温度调节部件包括第二换热器(5)、主风机(6)和与所述第二换热器(5)通过第二风道相连通的室内自循环送风口(7)；所述第二换热器(5)的进风侧与室内回风口(8)相连通，其冷媒入口与第二冷媒部件(9)通过冷媒管路相连通。

6.根据权利要求5所述的温湿度调节装置，其特征在于，所述第一冷媒部件(2)与所述第二冷媒部件(9)相互独立设置。

7.根据权利要求5所述的温湿度调节装置，其特征在于，

所述第二换热器(5)的下方还设置有第二接水槽(11)，所述第二接水槽(11)与所述空调的排水管相连通。

8.根据权利要求5所述的温湿度调节装置，其特征在于，还包括挡板(12)，所述第一风道与所述第二风道通过所述挡板(12)相分隔。

9.根据权利要求5所述的温湿度调节装置，其特征在于，所述温度调节部件还包括自循环过滤器(14)，所述自循环过滤器(14)设置于所述第二换热器(5)的进风侧与室内回风口(8)之间的回风通道上。

10.一种空调，包括室内机(101)、室外机(102)和温湿度调节装置，其特征在于，所述温湿度调节装置为如权利要求5～9任一项所述的温湿度调节装置；

所述湿度调节部件和所述温度调节部件设置于所述室内机(101)的机柜内，所述新风生成组件的新风管接口(42)开设于所述室内机(101)的机柜侧方；

所述第一冷媒部件(2)和所述第二冷媒部件(9)设置于所述室外机(102)的机柜内；

所述新风生成组件设置于所述室内机(101)的机柜或所述室外机(102)的机柜内。