专利名称：换气和空调的组合装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在有空调的空间中调节空气的换气和空调的组合装置。
由于节约能量和居住的舒适性变得越来越重要，建筑物和住房通常都设有换气装置，以使有空调的空间中的空气经常或不时地更换。例如，某些地区的建筑法典要求新的居室和建筑物都要设置这类换气装置。这些装置与空调系统的管网相连，或设有一个独立的管网。这些装置的主要目的是一面更换空气，一面在排出的空气与引入的新鲜空气之间进行热传递。其结果是，通过用排出的空气预冷或预热引入的新鲜空气来节约能量，而不是一方面完全加热或冷却新鲜空气，一方面又完全废弃地将排出的空气抽到外面。
除去传统的空调装置以外，换气装置的安装常常需要空气导管、控制装置、空间和劳动力费用。
本发明的目的为提供一种用途非常多的小型装置，它将换气装置和空调装置恰当地组合在一起。
更具体一些，本发明的目的为提供一种换气和空调的组合装置，用于在有空调的空间中调节空气，该装置包括一具有一出气口的排气室，它可与位于有空调的空间外面的排气部位相连；一抽风机装置，它用于从排气室内经过其出气口抽出空气；一具有一进气口的回气室，它可与有空调的空间内的至少一个回气部位相连；一具有一出气口的供气室，它可与有空调的空间内的至少一个供气部位相连；一送风机装置，它用于从供气室内经过其出气口抽出空气；一具有一进气口的新鲜空气室，它可与在有空调的空间外面并远离排气部位的新鲜空气部位相连；一用于在各个室之间调节空气的传输的气流调节装置，该气流调节装置可在一在一第一和一第二极端位置之间限定的位置范围内移动，当气流调节装置处于第一或第二极端位置时，各个室彼此独立地成对连接，第一极端位置允许回气室与供气室连接，而且允许新鲜空气室与排气室连接，第二极端位置允许回气室与排气室连接，而且允许新鲜空气室与供气室连接；一致动装置，它用于使气流调节装置在位置范围内移动；一热泵装置，它用于在由抽风机装置抽出的空气和由送风机装置抽出的空气之间进行可逆的传热，热泵装置包括一第一热交换器装置，它用于与由抽风机装置抽出的空气换热；一第二热交换器装置，它用于与由送风机装置抽出的空气换热；一控制装置，它用于控制致动装置和热泵装置。
下面将参考附图对一优选实施例进行不受约束的描述，图中
图1是按照本发明的组合装置的剖视图，表示该装置在有空调的空间内部和外部之间没有空气交换。
图2是与图1相似的视图，表示该装置在有空调的空间内部和外部之间有充分的空气交换。
图3是与图1相似的视图，表示该装置在有空调的空间内部和外部之间有部分的空气交换。
图4是按照本发明的一个优选实施例的热泵组件的简化示意图。
以下是在图中示出并且在较佳实施例中提及的元件的名称表10组合装置12内壁14连接装置20排气室22(排气室的)出气口24抽风机30回气室32(回气室的)进气口34 第一空气过滤器40 供气室42 (供气室的)出气口44 送风机50 新鲜空气室52 (新鲜空气室的)进气口54 第二空气过滤器60 转动板62 中心轴线64 (转动板的)边缘66 致动装置70 第一热交换器72 第一致冷剂盘管74 第二换热器76 第二致冷剂盘管78 压缩机80 第一阀装置82 膨胀装置84 第二阀装置86 致冷剂管路90 控制装置100 第一空气旁路组件102 第一进气口活门装置104 第一空气回收装置110 第二空气旁路组件112 第二进气口活门装置114 第二空气回收装置参考图1至图3，图中示出了按照本发明的一个优选实施例的换气和空调的组合装置10。装置10用于在一有空调的空间中例如一栋大楼、一所住宅或甚至一个单间的居室中调节空气。此装置10可以安装在有空调的空间外面或里面的各种位置。它特别适合于用合适的连接装置14装在墙上的情况。有代表性的外部位置有例如屋顶或墙上，有代表性的内部位置有地下室、洗手间、洗衣房或车库。
装置10基本上包括一包围四个室的壳体。第一室是一个具有一出气口22的排气室20，它可与有空调的空调外面的排气部位相连。该连接通常由空气导管形成，但是根据装置10所处的地方，出气口22可能是已经在外面的。用一抽风机24将空气从排气室20经出气口22抽出。抽风机24最好位于排气室20内。另一方案为，可以在出气口22的下游和例如在相应的空气导管的端部设置抽风机24。
第二室是一个具有一进气口32的回气室30，该进气口用于与至少一个在有空调的空间中的回气部位相连。在一幢建筑物或住宅中的回气部位的数量主要取决于空调空间的大小和要被调节的空气量。回气室30可以借助空气导管与回气部位相连，或是在装置10位于空调空间内的情况下，可以将空气直接从装置10的周围抽出。
第三室是一个具有一出气口42的供气室40，该出气口用于与在空调空间中的至少一个供气部位相连。供气室40是经过调节的空气由送风机44送往空调空间中的部位，其中所述送风机44从供气室40内经出气口42抽吸空气。在建筑物和住宅中通常有多于一个的供气部位。供气部位一般都散布着，以使空气根据需要均匀地分配在有空调的空间中。所供给的空气由通过支管(未示出)与装置10相连的调气器(未示出)分配。另一种方案是，在装置10位于空调空间中时，所供给的空气直接送至装置10四周的外面。送风机44最好位于供气室40的里面，但是也可在出气口42的下游和例如在相应的空气导管的端部设置送风机44。
第四室是一个具有一进气口52的新鲜空气室50，该进气口用于与在空调空间外面并远离排气部位的新鲜空气部位相连。新鲜空气的用途是替换从有空调的空间中抽出的任何空气，并且，按顺序或同时在第一热交换器70中提供或吸收热量，该热交换器为以后在正文中将要进一步描述的热泵装置的一部分。“远离排气部位”的说法并不一定意味着一个很远的地方。它的意思是，新鲜空气部位不应当严重地受到那些能降低新鲜空气品质的排出气体的污染。一般认为，本领域中的技术人员都知道如何定位出气口22和进气口52，或是相应的空气导管的端部(如果有的话)，以避免新鲜空气的严重污染。至于术语“新鲜空气”，它是与术语“排出的空气”相对的，但是不一定指冷气或来自室外的空气。新鲜空气可以从位于有空调的空间外面的室内部位抽取。同供气室20一样，新鲜空气室50与新鲜空气部位的连接通常由空气导管完成，但是根据装置10所在的位置，进气口52可能已经在室外。
装置10的各个室由内壁12彼此分开。用一气流调节装置调节各室之间的空气传输，以致使每个室与至少另一个室连通，从而允许空气在装置10内流动。
气流调节装置最好包括一可通过一诸如一台电动机或其它任何合适的致动机构的致动装置绕一中心轴线62移动的转动板60。该板60有两个平行于中心轴线的边缘64，它们在处于极端位置时压靠在分隔各个室的壁12上。板60可在一在一第一和一第二极端位置之间限定的位置范围内移动。当板60处于第一或第二极端位置时，各个室彼此独立地成对相连。边缘64与壁12的连接基本上是气密的这一点自然是适当的。
如图1所示，第一极端位置被定义为使回气室30与供气室40连接并使新鲜空气室50与排气室20连接的位置。在此位置，在有空调的空间里面和外面之间没有空气交换。
如图2所示，第二极端位置被定义为使回气室30与排气室20连接和使新鲜空气室50与供气室40连接的位置。在此位置，在有空调的空间里面和外面之间有充分的空气交换。
在由极端位置限定的位置范围内，板60有许多可能的位置。图3示出了一个中间位置的例子。
如上所述，装置10以一热泵为特征。该热泵用于在由抽风机24抽出的空气与由送风机44抽入的空气之间可逆地传热。在此设置了一个第一热交换器70和一个第二热交换器74，所述第一热交换器用于与由抽风机24抽出的空气交换热量，所述第二热交换器用于与由送风机44抽入的空气交换热量。最好，第一热交换器70倾斜地放置在排气室20的里面，而第二热交换器74倾斜地放置在供气室40的里面。倾斜放置适于减小组合装置10的尺寸。
在第一和第二热交换器70，74之间设有致冷剂回路。第一热交换器70包括一第一致冷剂盘管74。它与图4所示的热泵的其它元件相连。第二热交换器74包括一第二致冷剂盘管76。最好位于新鲜空气室50内的压缩机78用于压缩可压缩的致冷剂。正如本领域中的技术人员都清楚地了解的那样，如图4所示，压缩机78设在两个热交换器70，74之间，并且在另一侧设有一膨胀阀82。膨胀阀82可例如代替毛细管。膨胀阀82用于降低两个交换器70，74之间的致冷剂的压力。各元件由致冷剂管路86连接在一起。
在使用中，致冷剂由压缩机78压缩，压缩机增加它的压力和温度，以便接着在一个交换器70，74中释放热量。膨胀阀82用于降低它的压力和温度，以便接着在另一个交换器70，74中吸收热量。
由于热泵最好是可逆的，因此设置一第一阀80，以有选择地将在压缩机78中被压缩的致冷剂引导至第一热交换器70或第二热交换器74的任一个中。另外，如果膨胀阀82或其类似物不是可逆的，就可以设置一个与第一阀80同步的第二阀84。然后，第二阀84用于有选择地将致冷剂从第一热交换器70经过膨胀阀82引导至第二热交换器74，或是从第二热交换器74经过膨胀阀82引导至第一热交换器70。所说的第二阀84与第一阀80同步可防止有一个交换器70，74与回路隔离。当然，第一和第二阀80，84也可以设在一单个的装置(未示出)，例如一四通阀中。
控制装置90用于控制致动装置66和热泵。从手动控制到采用计算机的全自动控制，控制装置90有许多可能的实施例。
组合装置10可以按许多不同的模式工作。第一种模式是例如在冬季使用时的加热模式。在这种模式下，第一热交换器70是从膨胀阀82接受致冷剂的蒸发器，而第二热交换器74是冷凝器。当板60处于如图1中所示的位置时，装置10的作用就像一个正常的热泵，它吸收外面空气中的热并将其传给返回到空调空间的空气。可以加设一另外的加热元件，例如一电热线圈(未示出)，用以在非常冷的天气里加热回气。在进行空气交换时，如图2和3所示，来自有空调的空间内的排出气体的热量被回收并传回至供给气体而不是倒转循环，从而使回气的温度有较好的稳定性。
在冷却模式下，第一热交换器70是冷凝器，而第二热交换器74则是蒸发器。当板60的位置如图1所示时，装置10的作用像一个正常的空调装置，用于冷却返回至有空调的空间中的空气和去掉其中的湿气。当然，正如本领域中的技术人员所了解的那样，要设置用于收集并排除在蒸发器上凝结的水的装置。
如果有空调的空间需要被冷却而且新鲜空气又比空调空间中的空气冷，则装置10可以变成一种称为“自由冷却”的模式，此时，压缩机78停止，并如图2所示有充分的空气交换。通常，在新鲜空气低于72°F(22℃)时，就发生自由冷却。
装置10可在一定条件下用于控制有空调的空间的湿度。例如，在冷却模式下，空气由第二热交换器74去掉湿气，这时，第二热交换器作为蒸发器工作。在任何一种模式下，每当外面的和里面的空气的特性不相同时，在有空调的空间里面和外面之间交换的空气量将会对湿度水平产生影响。
另外一种可能的模式为中间模式，此时没有空气交换，只有回气机44在工作。这种模式例如在一给定的时间段中在进行空气交换后使用。
控制装置90最好包括一可调节的定时器(未示出)，用于控制空气交换的时间和次数。比较合适的还有设置一手动控制，用于超越来自定时器的信号或选择下列工作模式中的一种，例如-只加热；-加热兼空气交换；-只冷却；
-冷却兼空气交换；-只进行空气交换(兼选择冬季/夏季)；-自由冷却；-只通风；-全自动控制。
另外，装置10可设置一第一空气过滤器34，它设在回气室30的进气口32的下游，用以过滤灰尘或其类似物。也可在新鲜空气室50的进气口52的下游设置一第二空气过滤器54，用以过滤新鲜空气。
按照一个优选的实施例，可以设置一与回气室30相连的第一空气旁路组件100。第一空气旁路组件100可以由控制装置90控制或用手调节。第一空气旁路组件100包括一第一进气口活门102，和一第一空气回收装置104，所述活门用于部分地关闭回气室30的进气口，而第一空气回收装置用于在回气室30中按比例地提供旁路空气。第一空气回收装置100例如是一与空气导管相连的可致动的气流调节器，用于抽吸来自位于有空调的空间内的一个地方并具有明显特征的旁路空气。例如，它在夏季可适于从住房的地下室抽吸空气，因为此处的空气比有空调的空间的其它区域冷得多。在冬季，它可适于从热的地方如洗衣房抽吸空气。旁路空气甚至可以来自多于一个供应源。作为另一例子，当装置10如图2所示处于充分的空气交换时，可在冬季使用来自浴室的排出气体。
新鲜空气室50也可以与一个第二空气旁路组件110连接。第二空气旁路组件110的功能与第一空气旁路组件100十分相似。第二空气旁路组件110可以由控制装置90控制或用手调节。第二空气旁路组件110包括一第二进气口活门112，用于部分地关闭新鲜空气室50的进气口52。第二空气回收装置114在新鲜空气室50内按比例提供旁路空气。旁路空气来自位于有空调的空间外的一个地方并具有明显的特征。例如，搁楼，如果它不是有空调的空间的一部分，则其中的空气可能会比室外的空气热并且非常适合于加热模式。
虽然此处详细地描述了本发明的一个优选实施例并将其示于附图中，但是应当理解，本发明并不仅限于这个明确的实施例，在不背离本发明的范围或精神的前提下可以在其中进行各种变化与改进。
权利要求
1.一种换气和空调的组合装置(10)，用于在一有空调的空间中调节空气，其特征为，该装置(10)包括一具有一出气口(22)的排气室(20)，它可与位于有空调的空间外面的一个排气部位相连；一抽风机装置(24)，用于从排气室(20)内经其出气口(22)抽出空气；一具有一进气口(32)的回气室(30)，它可与在有空调的空间内的至少一个回气部位相连；一具有一出气口(42)的供气室(44)，它可与在有空调的空间内的至少一个供气部位相连；一送风机装置(44)，用于从供气室(44)内经其出气口(42)抽出空气；一具有一进气口(52)的新鲜空气室(50)，它可与在有空调的空间外面并远离排气部位的新鲜空气部位相连；一用于在各个室之间调节空气的传输的气流调节装置(60)，该气流调节装置(60)可在一在一第一和一第二极端位置之间限定的位置范围内移动，当气流调节装置(60)处于第一或第二极端位置时，各个室彼此独立地成对连接，第一极端位置允许回气室(30)与供气室(40)连接，而且允许新鲜空气室(50)与排气室(20)连接，第二极端位置允许回气室(30)与排气室(20)连接，而且允许新鲜空气室(50)与供气室(40)连接；一致动装置(66)，它用于使气流调节装置(60)在位置范围内移动；一热泵装置，它用于在由抽风机装置(24)抽出的空气和由送风机装置(44)送出的空气之间进行可逆的传热，此热泵装置包括一第一热交换器装置(70)，它用于与由抽风机装置(24)抽出的空气进行热交换；一第二热交换器装置(74)，它用于与由送风机装置(44)送出的空气进行热交换；一控制装置(90)，它用于控制致动装置(66)和热泵装置。
2.如权利要求1所述的组合装置(10)，其特征为，气流调节装置包括一可绕其中心轴线(62)移动的转动板(60)，该板(60)有平行于中心轴线(62)的边缘(64)，它们在极端位置时压靠在分隔各个室的壁(12)上。
3.如权利要求1所述的组合装置(10)，其特征为，热泵装置包括一与第一和第二热交换器装置(70，74)相连的致冷剂回路，该回路包括用于压缩可压缩的致冷剂的压缩机装置(78)；用于有选择地将在压缩机装置(78)中被压缩的致冷剂引导至第一热交换器装置(70)或第二热交换器装置(74)的第一阀装置(80)；和用于降低第一和第二热交换器装置(70，74)之间的致冷剂的压力的膨胀装置(82)。
4.如权利要求3所述的组合装置(10)，其特征为，热泵装置进一步包括一个与第一阀装置(80)同步的第二阀装置(84)，用于有选择地将致冷剂从第一热交换器装置(70)经膨胀装置(82)引导至第二热交换器装置(74)，或从第二热交换器装置(74)经膨胀装置(82)引导至第一热交换器装置(70)。
5.如权利要求1所述的组合装置(10)，其特征为，抽风机装置(24)位于排气室(20)的里面。
6.如权利要求1所述的组合装置(10)，其特征为，送风机装置(44)位于供气室(40)的里面。
7.如权利要求1所述的组合装置(10)，其特征为，第一热交换器位于排气室(20)内，而第二热交换器装置(74)位于供气室(40)内。
8.如权利要求7所述的组合装置(10)，其特征为，第一和第二热交换器分别倾斜地设置在排气室(20)和供气室(40)内。
9.如权利要求8所述的组合装置(10)，其特征为，压缩机装置(78)位于新鲜空气室(50)内。
10.如权利要求1所述的组合装置(10)，其特征为，组合装置(10)进一步包括用于在有空调的空间内将装置(10)装在壁(12)上的连接装置，装置(10)的出气口和进气口与相应的空气导管相连。
11.如权利要求1所述的组合装置(10)，其特征为，组合装置(10)进一步包括一第一空气过滤器(34)，它设在回气室(30)的进气口(32)的下游。
12.如权利要求1所述的组合装置(10)，其特征为，组合装置(10)进一步包括一第二空气过滤器(54)，它设在新鲜空气室(50)的进气口(52)的下游。
13.如权利要求1所述的组合装置(10)，其特征为，组合装置(10)进一步包括一与回气室(30)相连的第一空气旁路组件(100)，该第一空气旁路组件(100)包括一第一进气口活门装置(102)和一第一空气回收装置(104)，所述第一进气口活门装置用于部分地关闭回气室(30)的进气口，所述第一空气回收装置用于在回气室(30)内按比例地提供旁路空气，旁路空气来自一个具有明显特征的在有空调的空间内的地方。
14.如权利要求13所述的组合装置(10)，其特征为，第一空气旁路组件(100)由控制装置(90)控制。
15.如权利要求1所述的组合装置(10)，其特征为，组合装置(10)进一步包括一与新鲜空气室(50)相连的第二空气旁路组件(110)，该第二空气旁路组件(110)包括一第二进气口活门装置(112)和一第二空气回收装置(114)，所述第二进气口活门装置用于部分地关闭新鲜空气室(50)的进气口(52)，所述第二空气回收装置在新鲜空气室(50)内按比例提供旁路空气，此旁路空气来自一个具有明显特征的在有空调的空间外的地方。
16.如权利要求15所述的组合装置(10)，其特征为，第二空气旁路组件(110)由控制装置(90)控制。
17.一种换气和空调的组合装置(10)，它用于在一有空调的空间中调节空气，其特征为，装置(10)包括一具有一出气口(22)的排气室(20)，它可与在有空调的空间外的排气部位相连；一位于排气室(20)内的抽风机装置(24)，用于从排气室内经其出气口(22)抽出空气；一具有一进气口(32)的回气室(30)，它可与在有空调的空间内的至少一个回气部位相连；一具有一出气口(42)的供气室(40)，它可与在有空调的空间内的至少一个供气部位相连；一位于供气室(40)内的送风机装置(44)，它用于从供气室(40)内经其出气口(42)抽出空气；一具有一进气口(52)的新鲜空气室(50)，它可与在有空调的空间外并远离排气部位的新鲜空气部位相连；一用于在各个室之间调节空气的传输的气流调节装置(60)，该气流调节装置(60)可在一在一第一和一第二极端位置之间限定的位置范围内移动，当气流调节装置(60)处于第一或第二极端位置时，各个室彼此独立地成对连接，第一极端位置允许回气室(30)与供气室(40)连接，而且允许新鲜空气室(50)与排气室(20)连接，第二极端位置允许回气室(30)与排气室(20)连接，而且允许新鲜空气室(50)与供气室(40)连接，所述的调节装置包括一可绕其中心轴线(62)移动的转动板(60)，该转动板(60)有平行于中心轴线(62)的边缘(64)，它们在极端位置时压靠在分隔各个室的壁(12)上；一致动装置(66)，用于使气流调节装置(60)在位置范围内移动；一热泵装置，用于在由抽风机装置(24)抽出的空气和由送风机装置(44)送出的空气之间进行可逆的传热，此热泵装置包括-一倾斜地放置在排气室(20)内的第一热交换器装置(70)，用于与由抽风机装置(24)抽出的空气进行热交换；-一倾斜地放置在供气室(40)内的第二热交换器装置(74)，它用于与由送风机装置(44)送出的空气进行热交换；-一与第一和第二热交换器装置(70，74)相连的致冷剂回路，该回路包括位于新鲜空气室(50)内的压缩机装置(78)，用于压缩可压缩的致冷剂；第一阀装置(80)，它用于有选择地将在压缩机装置(78)中被压缩的致冷剂引导至第一热交换器装置(70)或第二热交换器装置(74)中；膨胀装置(82)，它用于降低在第一和第二热交换器(70，74)之间的制冷剂的压力；一与第一阀装置(80)同步的第二阀装置(84)，用于有选择地将致冷剂从第一热交换器装置(70)经膨胀装置(82)引导至第二热交换器装置(74)，或是从第二热交换器装置(74)经膨胀装置(82)引导至第一热交换器装置(70)；一控制装置(90)，它用于控制致动装置(66)和热泵装置。
18.如权利要求17所述的组合装置(10)，其特征为，组合装置(10)进一步包括用于在有空调的空间内将装置(10)安装在壁(12)上的连接装置，此装置(10)的出气口和进气口与相应的空气导管相连。
19.如权利要求17所述的组合装置(10)，其特征为，组合装置(10)进一步包括一设在回气室(30)的进气口(32)下游的第一空气过滤器(34)和一设在新鲜空气室(50)的进气口(52)下游的第二空气过滤器(54)。
20.如权利要求17所述的组合装置(10)，其特征为，组合装置(10)进一步包括一由控制装置(90)控制并与回气室(30)连接的第一空气旁路组件(100)，该第一空气旁路组件(100)包括一第一进气口活门装置(102)和一第一空气回收装置(104)，所述第一进气口活门装置用于部分地关闭回气室(30)的进气口(32)，所述第一空气回收装置用于在回气室(30)内按比例提供旁路空气，该旁路空气来自具有明显特征的在有空调的空间内的地方。
21.如权利要求17所述的组合装置(10)，其特征为，组合装置(10)进一步包括一由控制装置(90)控制并与新鲜空气室(50)连接的第二空气旁路组件(110)，该第二空气旁路组件(110)包括一第二进气口活门装置(112)和一第二空气回收装置(114)，所述第二进气口活门装置用于部分地关闭新鲜空气室(50)的进气口(52)，所述第二空气回收装置在新鲜空气室(50)内按比例提供旁路空气，该旁路空气来自具有明显特征的在有空调的空间外的地方。
全文摘要
换气和空调的组合装置(10)用于在有空调的空间中调节空气。装置(10)包括一排气室(20)、一回气室(30)、一供气室(40)和一新鲜空气室(50)。用一送风机将空气从供气室(40)内抽至外面,并用一抽风机将空气从排气室(20)内抽出。设有一中央板(60)调节器,用于调节各个室之间的空气传递。调节板(60)可在由两个极端位置限定的位置范围内移动,第一位置允许回气室(30)与供气室(40)连接以及新鲜空气室(50)与排气室(20)连接,而第二极端位置允许回气室(30)与排气室(20)相连以及新鲜空气室(50)与供气室(40)相连。装置(10)还设有一热泵,用于在由抽风机(24)抽出的空气与由送风机(44)抽出的空气之间可逆地换热。装置(10)将换气装置与空调装置组合在一个非常紧凑的壳体中。
文档编号F24F12/00GK1192803SQ96196182
公开日1998年9月9日 申请日期1996年7月31日 优先权日1995年8月8日
发明者伊冯·特科特, 阿兰·库伦伯 申请人:特科特公司