一种节能型室内空气交换系统及方法与流程

本发明涉及一种节能型室内空气交换系统及方法，属于通风系统技术领域。

背景技术：

我们知道，空调房往往为较为封闭的空间，在人员较密集时，空气质量将会变差，对人体造成危害。因此，现有的空调系统，往往设置有新风通道和排风通道，将室内的部分空气排出，同时将室外的空气引入，提高室内的空气品质。

由于空调房内空气与室外空气有温差，将增加空调系统负荷，新风负荷往往会占整个空调系统负荷的30％～50％，尤其夏季时在人员密集的建筑物内区，新风负荷甚至占到70％以上，所以减小新风负荷已成为空调系统节能的主要途径之一。目前，较为常用的方式为，设置热交换器，将排风(室内排出空气)与新风(室外进入空气)之间进行热传递，降低新风与室内温度的温差，然后将新风引入室内。利用排风中的能量来预热(预冷)新风，在新风进入室内或空气处理机组的表冷器进行热湿处理之前，增加(降低)新风焓值，从而减小空调系统负荷。

然而，热交换器本身也是需要消耗能量的，当热交换器本身耗能大于新风节能时，开启热交换器不但不能降低能耗，反而会增加耗能。目前的空调系统并没有综合考虑热交换器耗能与新风节能之间整体节能效果，无法达到有效的节能目的。

技术实现要素：

针对目前的空调系统没有综合考虑热交换器耗能与新风节能之间整体节能效果，无法达到有效的节能目的的问题，本发明提供了一种节能型室内空气交换系统及方法，根据室内外温差自动控制热交换器启闭，达到有效节能的目的。

为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

一种节能型室内空气交换系统，包括热交换器、温度传感器和控制器，其中，

所述热交换器内部设置有能够进行热交换的排风管道和新风管道，在所述热交换器内部或外部还设置有不参与热交换的排风旁通管道、新风旁通管道；所述排风管道、排风旁通管道、新风管道、新风旁通管道的入口处设置有阀门；

所述温度传感器用于监测室内温度t1和室外温度t2；

控制器包括温度判定单元、开关控制单元、阀门控制单元；所述温度判定单元中设置有温度阈值t0，并比较|t1-t2|与t0的大小，根据比较结果由开关控制单元控制热交换器的启闭、由阀门控制单元控制所述阀门的启闭。

进一步，所述t0为8℃～10℃。

进一步，所述排风管道、排风旁通管道通过三通阀与室内连通。

进一步，所述新风管道、新风旁通管道的出口端连接有辅助加热/冷却装置，所述辅助加热/冷却装置与室内连通，新风经所述辅助加热/冷却装置加热或冷却处理后进入室内。

相应地，本发明还提供了一种利用所述的节能型室内空气交换系统进行空气交换的方法，包括：

s1.温度传感器监测室内温度t1和室外温度t2，并将监测数据传输至控制器；

s2.控制器的温度判定单元比较|t1-t2|与t0的大小，当|t1-t2|≥t0时，转入步骤s3；当|t1-t2|＜t0时，转入步骤s4；

s3.开启热交换器，开启排风管道、新风管道入口处的阀门，关闭排风旁通管道、新风旁通管道的入口处的阀门；室内排风经排风管道排出，室外新风进入新风管道，与排风管道内的排风热交换后进入室内；

s4.关闭热交换器，关闭排风管道、新风管道入口处的阀门，开启排风旁通管道、新风旁通管道的入口处的阀门；室内排风经排风旁通管道排出，室外新风经新风旁通管道进入室内。

进一步，步骤s3中，室外新风进入新风管道，与排风管道内的排风热交换后，由辅助加热/冷却装置进行加热或冷却处理，然后进入室内；步骤s4中，室外新风进入新风旁通管道，由辅助加热/冷却装置进行加热或冷却处理，然后进入室内。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：所述节能型室内空气交换系统，通过在控制器内设定温度阈值t0，在温度判定单元判定室内外温度差大于t0时，再开启热交换器，否则，通过新风旁通管道和排风旁通管道完成室内空气交换，始终保证热交换器开启后空调系统与热交换器整体上处于节能状态，解决了现有的热交换器开启后在很多时候综合能耗反而增加的问题。所述方法，能够自动判定室内外温度差，并自动控制热交换器的启闭及排风路径、新风路径，使热交换器开启后空调系统与热交换器整体上处于节能状态，具有节能和自动调节的优点。

附图说明

图1为本发明一实施例中的一种节能型室内空气交换系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例中的另一种节能型室内空气交换系统的结构示意图；

图3为本发明另一实施例提供的一种节能型室内空气交换方法的流程图。

图中标号如下：

10-室内；

100-热交换器；101-启闭开关一；102-阀门一；103-阀门二；104-阀门三；105-阀门四；106-三通阀一；107-三通阀二；；110-排风管道；120-新风管道；130-排风旁通管道；140-新风旁通管道；

200-温度传感器；

300-控制器；310-温度判定单元；320-开关控制单元；330-阀门控制单元；

400-辅助加热/冷却装置；410-启闭开关二。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提供的节能型室内空气交换系统及方法作进一步详细说明。结合下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

如图1所示，本实施例提供的一种节能型室内空气交换系统，包括热交换器100、温度传感器200和控制器300。

其中，热交换器100内部设置有能够进行热交换的排风管道110和新风管道120，在热交换器100内部或外部还设置有不参与热交换的排风旁通管道130、新风旁通管道140；排风管道110、排风旁通管道130、新风管道120、新风旁通管道140的入口处分别设置有与控制器300中的阀门控制单元330连接的阀门一102、阀门二103、阀门三104、阀门四105。热交换器100还包括一个与控制器300中的开关控制单元320连接的启闭开关一101。

其中，温度传感器200用于监测室内温度t1和室外温度t2。温度传感器200布设方式为，在室内10设置一个温度传感器200，用于监测室内温度t1，在热交换器100的上设置一个温度传感器200，用于监测室外温度t2。当然，也可以将温度传感器200设置于排风管道110、排风旁通管道130内，用于测量排风的温度t1。

其中，控制器300包括温度判定单元310、开关控制单元320、阀门控制单元330。温度判定单元310中设置有温度阈值t0，并比较|t1-t2|与t0的大小，根据比较结果由开关控制单元320控制热交换器100的启闭、由阀门控制单元330控制阀门的启闭。

具体为，当|t1-t2|≥t0时，开启热交换器100，开启排风管道110、新风管道120入口处的阀门一102、阀门三104，关闭排风旁通管道130、新风旁通管道140的入口处的阀门二103、阀门四105；室内排风经排风管道110排出，室外新风进入新风管道120，与排风管道110内的排风热交换后进入室内10。

当|t1-t2|＜t0时，关闭热交换器100，关闭排风管道110、新风管道120入口处的阀门一102、阀门三104，开启排风旁通管道130、新风旁通管道140的入口处的阀门二103、阀门四105；室内排风经排风旁通管道130排出，室外新风进入新风旁通管道140后不经热交换进入室内10。

需要说明的是，假设热交换器100工作能耗为q1，热交换器100进行新风排风热交换，减少空调新风能耗为q2，当室内外温差较大时，q1＜q2，开启热交换器100能起到节能效果；当室内外温度差别较小，q1＞q2，开启热交换器100反而更加耗能。假定室内外温差为t时，q1＝q2，称之为能耗平衡点，温度阈值满足t0≥t。可以根据热交换器100的风机及其它耗能元件的功率，计算出其工作能耗q1，根据不同温差下新风经热交换后温度变化值，测算空调减少的新风能耗q2，经多次试验，找出能耗平衡点时的室内外温度差t，从而根据需要设定温度阈值t0。经试验表明，能耗平衡点时的t为6℃～8℃，具体因热交换器100功率、热交换效率等因素的差异而变化。因此，优选为，温度阈值t0取值8℃～10℃，比如取t0＝8℃，再比如取t0＝10℃。当然，当测定的t为6℃时，也可以取t0＝7℃，只要满足t0≥t即可。

综上所述，本实施例提供的节能型室内空气交换系统，通过设定温度阈值t0，并判定室内外温度差大于t0时，再开启热交换器100，否则，通过新风旁通管道140和排风旁通管道130完成室内空气交换，始终保证热交换器100开启后空调系统与热交换器100整体上处于节能状态，解决了现有的热交换器100开启后在很多时候综合能耗反而增加的问题。

进一步，如图2所示，排风管道110、排风旁通管道130通过三通阀一106与室内10连通。通过设置三通阀一106替换了图1中的阀门一102、阀门二103，同样可以能够实现控制排风从排风管道110排出还是由排风旁通管道130排出，并可简化管道及线路布设。同理，也可以在新风管道120、新风旁通管道140的入口处设置三通阀二107，可以替换图1中的阀门三104、阀门四105。

进一步，如图2所示，新风管道120、新风旁通管道140的出口端连接有辅助加热/冷却装置400，辅助加热/冷却装置400与室内10连通。辅助加热/冷却装置400可以将新风加热或冷却处理，使新风与室内空气温度相同或接近，然后再进入室内10，提高用户体验。辅助加热/冷却装置400上设置有启闭开关二410，启闭开关二410与控制器300连接，控制器300可控制辅助加热/冷却装置400的启闭。

实施例二

如图3所示，本实施例提供了一种利用实施例一中的节能型室内空气交换系统进行空气交换的方法，下面将结合图1至图3对该方法作进一步介绍。所述方法包括如下步骤：

s1.温度传感器200监测室内温度t1和室外温度t2，并将监测数据传输至控制器300；

s2.控制器300的温度判定单元310比较|t1-t2|与t0的大小，当|t1-t2|≥t0时，转入步骤s3；当|t1-t2|＜t0时，转入步骤s4；

s3.开启热交换器100，开启排风管道110、新风管道120入口处的阀门，关闭排风旁通管道130、新风旁通管道140的入口处的阀门；室内排风经排风管道110排出，室外新风进入新风管道120，与排风管道110内的排风热交换后进入室内10；

s4.关闭热交换器100，关闭排风管道110、新风管道120入口处的阀门，开启排风旁通管道130、新风旁通管道140的入口处的阀门；室内排风经排风旁通管道130排出，室外新风经新风旁通管道140进入室内10。

优选的实施方式为，步骤s3中，室外新风进入新风管道120，与排风管道110内的排风热交换后，由辅助加热/冷却装置400进行加热或冷却处理，然后进入室内10；步骤s4中，室外新风进入新风旁通管道140，由辅助加热/冷却装置400进行加热或冷却处理，然后进入室内10。

本实施例提供的节能型室内空气交换方法，能够自动判定室内外温度差，并自动控制热交换器100的启闭及排风路径、新风路径，使热交换器100开启后空调系统与热交换器100整体上处于节能状态，具有节能和自动调节的优点。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。