一种暖通空调使用的热交换机构

1.本发明涉及空调系统领域，特别是一种暖通空调使用的热交换机构。


背景技术：

2.暖通空调是具有采暖、通风和空气调节功能的空调器。暖通空调的根本目的是实现温度的调节，实现对温度的控制，保持室内空气新鲜。
3.现有技术中的暖通空调由于其安装空间的限制，多数不具有热交换系统，室内空气室外空气交换时热量散失严重，同时空调打开即用电，耗电也较高。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提出一种暖通空调使用的热交换机构，该热交换机构可在通过过程中实现气体热交换，同时可降低能耗且降低噪音。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种暖通空调使用的热交换机构，包括空调机、第一风管、第一盘形管组、换热管、第二盘形管组、第二风管、室内风口、第三风管、第四风管和换热风箱，其中第一风管的第一端与空调机连通，第一风管的第二端与第一盘形管组连通，第一盘形管组的第二端与换热管的第一端连通，换热管的第二端与第二盘形管组的第一端连通，所述第二盘形管组的第二端与第二风管连通；所述第三风管的第一端与换热风箱连通，所述换热风箱的为箱体结构，且换热风箱的内部形成风箱内腔，所述第四风管的第一端与换热风箱连通，所述换热管位于换热风箱中；
7.所述空调机设置在室内，所述第三风管的第二端为室内风口，且室内风口设置在室内；所述换热风箱设置在室外，所述第二风管的第二端设置在室外，所述第三风管的第二端设置在室外。
8.作为优选的，所述第三风管和第四风管中，由室内风口到第三风管的第二端内部空腔的高度逐渐升高。
9.作为优选的，所述空调机包括电辅热装置和制冷系统，所述制冷系统还包括冷凝器，所述冷凝器设置在第四风管的第二端端口处。
10.作为优选的，所述第二风管第二端到空调机高度逐渐升高。
11.作为优选的，所述第一盘形管组和第二盘形管组结构相同，所述第一盘形管组和第二盘形管组均包括第一支撑板、吸风管和第二支撑板，所述第一支撑板和第二支撑板均为圆形板，第一支撑板和第二支撑板分别具有若干个镂空的孔洞，所述吸风管也有若干个，吸风管为中部缩径管，吸风管的两端分别与第一支撑板和第二支撑板上的孔洞对接；
12.所述第二风管的第一端与第二盘形管组第一支撑板外缘密封连接，第二盘形管组第二支撑板外缘与换热管第二端密封连接；所述换热管的第二端与第一盘形管组第一支撑板外缘密封连接，所述第一盘形管组第二支撑板外缘与第一风管第二端密封连接。
13.作为优选的，所述第一盘形管组和第二盘形管组均设置在换热风箱中。
14.作为优选的，吸风管包括进风段、喉段和出风段，其中进风段为喇叭状管，所述进风段为球体的部分横截面，所述进风段的扩口端与第一支撑板密封连接，进风段的聚拢端与喉段的第一端连接，所述喉段为腰形管，出风段为喇叭状管，所述喉段的第二端与出风段的聚拢端连接，出风段的扩口端与第二支撑板密封连接；
15.所述进风段长度l、喉段长度m与出风段长度n分别为22mm-27mm、22mm-27mm、60mm-70mm；
16.所述进风段的扩口端直径o、出风段的扩口端直径p以及喉段最窄处直径分别为65mm-76mm、45mm-55mm、30mm-35mm；
17.所述进风段曲度半径r1为80mm-85mm；所述喉段曲度半径r1为50mm-60mm；
18.进风段、喉段和出风段内壁连接处平滑过渡。
19.作为优选的，所述第二风管内部具有增压风扇。
20.作为优选的，所述暖通空调使用的热交换机构还包括通讯模块和控制器；
21.所述空调机通过内置的制冷系统和电辅热装置分别执行制冷和制热指令；
22.所述增压风扇用于将室外空气吸入到第二风管中，并增加第二风管内的风压；
23.所述控制器与所述空调机和所述增压风扇分别信号连接，控制器用于向所述空调机和所述增压风扇输送执行指令；所述通讯模块与所述控制器信号连接，该通讯模块用于接收外部设备发送的执行指令并将执行指令发送到控制器，且通讯模块用于接收控制器反馈的所述空调机和所述增压风扇的工作状态信息，并将所述空调机和所述增压风扇的工作状态信息反馈至外部设备；
24.所述外部设备为移动终端、云处理端或固定控制器中的至少一种。
25.作为优选的，所述暖通空调使用的热交换机构的热交换方法如下，
26.状态1、弱制冷状态：关闭增压风扇，关闭空调机的电辅热装置，打开空调机的制冷系统，
27.室外空气通过第二风管进入到第二风管，空气通过第二盘形管组时利用第二盘形管组中的多个吸风管将空气加速吸入到换热管中，空气流出第二盘形管组中的多个吸风管后混流，空气再经过第一盘形管组二次加速流入第一风管，最后经过空调机制冷系统中的蒸发器强制降温后输送到室内；
28.室内空气通过第三风管进入到换热风箱，再经过第四风管排放到室外，室内空气温度低于室外空气，由于第三风管和第四风管中由室内风口到第三风管的第二端内部空腔的高度逐渐升高，由于第一盘形管组和第二盘形管组驱动室外空气加速流向室内导致室内气压增高，同时冷凝器置于第四风管第二端，第四风管加速排放气体，因此室内和室外空气形成自流动，在此过程中流入室内空气和流出室内的空气在换热风箱中充分换热，并将流入室内的空气在换热风箱中预降温；
29.状态2、强制冷状态：在状态1的基础上打开增压风扇，制冷系统增加功率；
30.状态3、制热状态：打开增压风扇，关闭空调机的制冷系统，打开空调机的电辅热装置，
31.室外空气通过第二风管进入到第二风管，空气通过第二盘形管组时利用第二盘形管组中的多个吸风管将空气加速吸入到换热管中，空气流出第二盘形管组中的多个吸风管后混流，空气再经过第一盘形管组二次加速流入第一风管，最后经过电辅热装置加热后排
放到室内；
32.由于第一盘形管组和第二盘形管组驱动室外空气加速流向室内导致室内气压增高，且增压风扇、第一盘形管组和第二盘形管组驱动室外空气加速流向室内导致室内气压增高，室内空气通过第三风管进入到换热风箱，再经过第四风管排放到室外，在此过程中流入室内空气和流出室内的空气在换热风箱中充分换热，并将流入室内的空气在换热风箱中预升温；
33.状态4、换气状态：关闭增压风扇，关闭空调机的电辅热装置，关闭空调机的制冷系统，
34.由于第一盘形管组和第二盘形管组驱动室外空气加速流向室内导致室内气压增高，室外空气通过第二风管进入到第二风管，空气通过第二盘形管组时利用第二盘形管组中的多个吸风管将空气加速吸入到换热管中，空气流出第二盘形管组中的多个吸风管后混流，空气再经过第一盘形管组二次加速流入第一风管，最后输送到室内；
35.由于室内气压增高，室内空气经过室内风口、第三风管、换热风箱和第四风管自行排放到室外，形成换气循环；
36.状态5、强制换气状态：在状态4的基础上，打开增压风扇。
37.使用本发明的有益效果是：
38.本热交换机构可通过换热风箱实现室内排出空气和进入室内空气的充分换热，由于其巧妙的通过空调机、换热风箱、增压风扇、以及冷凝器布置位置的配合，使得本热交换机构可通过较低的能耗实现多种使用状态，同时除空调机主体布置在室内，其余部分布置在室外，可降低热交换机构工作噪音。
附图说明
39.图1为本发明暖通空调使用的热交换机构的结构示意图。
40.图2为本发明暖通空调使用的热交换机构中第一盘形管组示意图。
41.图3为本发明暖通空调使用的热交换机构中第一盘形管组的端面图。
42.图4为图3中沿c-c方向的剖视图。
43.图5为本发明暖通空调使用的热交换机构中吸风管示意图。
44.图6为本发明暖通空调使用的热交换机构中控制系统示意图。
45.图7为对比例中风管的示意图。
46.附图标记包括：
47.10-空调机，11-电辅热装置，12-制冷系统，121-冷凝液输送管，122-冷凝器，13-第一风管，14-第一盘形管组，141-第一支撑板，142-吸风管，1421-进风段，1422-喉段，1423-出风段，15-换热管，16-第二盘形管组，17-第二风管，18-增压风扇，19-吸风斗，21-室内风口，22-第三风管，23-第四风管，30-换热风箱，31-风箱内腔，40-控制器，50-通信模块；
48.a-室外，b-室内，l-进风段长度，m-喉段长度，n-出风段长度，o-进风口直径，p-出风口直径，r1-进风段曲度半径，r2-喉段曲度半径。
具体实施方式
49.为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，
对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。
50.实施例1
51.如图1-图6所示，本实施例提出暖通空调使用的热交换机构，包括空调机10、第一风管13、第一盘形管组14、换热管15、第二盘形管组16、第二风管17、室内b风口21、第三风管22、第四风管23和换热风箱30，其中第一风管13的第一端与空调机10连通，第一风管13的第二端与第一盘形管组14连通，第一盘形管组14的第二端与换热管15的第一端连通，换热管15的第二端与第二盘形管组16的第一端连通，第二盘形管组16的第二端与第二风管17连通；第三风管22的第一端与换热风箱30连通，换热风箱30的为箱体结构，且换热风箱30的内部形成风箱内腔31，第四风管23的第一端与换热风箱30连通，换热管15位于换热风箱30中；空调机10设置在室内b，第三风管22的第二端为室内b风口21，且室内b风口21设置在室内b；换热风箱30设置在室外a，第二风管17的第二端设置在室外a，第三风管22的第二端设置在室外a。第二风管17的下端为吸风斗19。
52.第三风管22和第四风管23中，由室内b风口21到第三风管22的第二端内部空腔的高度逐渐升高。此结构有利于冬季时室内b的空气由热气上升的原理自流出室内b。类似的位置关系还有，第二风管17第二端到空调机10高度逐渐升高。
53.为使得室内b的空气加速排出，空调机10包括电辅热装置11和制冷系统12，制冷系统12还包括冷凝器122，冷凝器122设置在第四风管23的第二端端口处。冷凝器122产生的热量加热第四风管23的第二端端口空气，使得第四风管23的第二端内部形成负压。制冷系统室内b机与冷凝器122通过冷凝液输送管121输送制冷剂。
54.如图2-图5所示，第一盘形管组14和第二盘形管组16结构相同，第一盘形管组14和第二盘形管组16均包括第一支撑板141、吸风管142和第二支撑板，第一支撑板141和第二支撑板均为圆形板，第一支撑板141和第二支撑板分别具有若干个镂空的孔洞，吸风管142也有若干个，吸风管142为中部缩径管，吸风管142的两端分别与第一支撑板141和第二支撑板上的孔洞对接；第二风管17的第一端与第二盘形管组16第一支撑板141外缘密封连接，第二盘形管组16第二支撑板外缘与换热管15第二端密封连接；换热管15的第二端与第一盘形管组14第一支撑板141外缘密封连接，第一盘形管组14第二支撑板外缘与第一风管13第二端密封连接。第一支撑板141和第二支撑板143优选为具有一定减震效果的板体，避免其产生震动。
55.如图4所示，第一盘形管组14和第二盘形管组16均设置在换热风箱30中。室内b的空气流出到室外a过程中是经过第三风管22和第四风管23的，因此在换热风箱30中，空气同时流经吸风管142外壁，而第一盘形管组14和第二盘形管中的吸风管142均为独立管体，因此其换热面积明显增大。
56.如图5所示，以第一盘形管组14为例，吸风管142包括进风段1421、喉段1422和出风段1423，其中进风段1421为喇叭状管，进风段1421为球体的部分横截面，进风段1421的扩口端与第一支撑板141密封连接，进风段1421的聚拢端与喉段1422的第一端连接，喉段1422为腰形管，出风段1423为喇叭状管，喉段1422的第二端与出风段1423的聚拢端连接，出风段1423的扩口端与第二支撑板密封连接，类似的喉段1422为沙漏装的管段其横截面的一半也为球形的一部分。
57.吸风管142的具体尺寸为：进风段1421长度l、喉段1422长度m与出风段1423长度n分别为22mm-27mm、22mm-27mm、60mm-70mm；进风段1421的扩口端直径o、出风段1423的扩口端直径p以及喉段1422最窄处直径分别为65mm-76mm、45mm-55mm、30mm-35mm；进风段1421曲度半径r1为80mm-85mm；喉段1422曲度半径r1为50mm-60mm；进风段1421、喉段1422和出风段1423内壁连接处平滑过渡。第二盘形管组16与第一盘形管组14结构一致，不再赘述。
58.如图7所示，图7为一般加速风管的结构，本技术中的吸风管142和图7中的加速风管相比，由于其内部连接处平滑过渡，同时吸风管142具体各段长度、开口直径、内径的比例，其通过仿真软件ansys测试以及产品实际测试后，其即可使吸风管142内部形成顺流，避免吸风管142空气流动能力降低，同时还可以避免哨音现象出现。图7中加速风管即容易产生气体湍流，还可能由于湍流以及由于内径收缩，在特定风速情况下产生哨音。
59.进一步的，为增强空气流动的效果，第二风管17内部具有增压风扇18。
60.如图6所示，暖通空调使用的热交换机构还包括通讯模块和控制器40；空调机10通过内置的制冷系统12和电辅热装置11分别执行制冷和制热指令；增压风扇18用于将室外a的空气吸入到第二风管17中，并增加第二风管17内的风压；控制器40与空调机10和增压风扇18分别信号连接，控制器40用于向空调机10和增压风扇18输送执行指令；通讯模块与控制器40信号连接，该通讯模块用于接收外部设备发送的执行指令并将执行指令发送到控制器40，且通讯模块用于接收控制器40反馈的空调机10和增压风扇18的工作状态信息，并将空调机10和增压风扇18的工作状态信息反馈至外部设备；外部设备为移动终端、云处理端或固定控制器40中的至少一种。
61.实施例2
62.本实施例中的暖通空调使用的热交换机构的热交换方法，使用如实施例1中的暖通空调使用的热交换机构，具体如下，
63.状态1、弱制冷状态：关闭增压风扇18，关闭空调机10的电辅热装置11，打开空调机10的制冷系统12，
64.室外a的空气通过第二风管17进入到第二风管17，空气通过第二盘形管组16时利用第二盘形管组16中的多个吸风管142将空气加速吸入到换热管15中，空气流出第二盘形管组16中的多个吸风管142后混流，空气再经过第一盘形管组14二次加速流入第一风管13，最后经过空调机10制冷系统12中的蒸发器强制降温后输送到室内b；
65.室内b的空气通过第三风管22进入到换热风箱30，再经过第四风管23排放到室外a，室内b的空气温度低于室外a的空气，由于第三风管22和第四风管23中由室内b风口21到第三风管22的第二端内部空腔的高度逐渐升高，由于第一盘形管组14和第二盘形管组16驱动室外a的空气加速流向室内b导致室内b气压增高，同时冷凝器122置于第四风管23第二端，第四风管23加速排放气体，因此室内b和室外a的空气形成自流动，在此过程中流入室内b的空气和流出室内b的空气在换热风箱30中充分换热，并将流入室内b的空气在换热风箱30中预降温；
66.状态2、强制冷状态：在状态1的基础上打开增压风扇18，制冷系统12增加功率；
67.状态3、制热状态：打开增压风扇18，关闭空调机10的制冷系统12，打开空调机10的电辅热装置11，
68.室外a的空气通过第二风管17进入到第二风管17，空气通过第二盘形管组16时利
用第二盘形管组16中的多个吸风管142将空气加速吸入到换热管15中，空气流出第二盘形管组16中的多个吸风管142后混流，空气再经过第一盘形管组14二次加速流入第一风管13，最后经过电辅热装置11加热后排放到室内b；
69.由于第一盘形管组14和第二盘形管组16驱动室外a的空气加速流向室内b导致室内b气压增高，且增压风扇18、第一盘形管组14和第二盘形管组16驱动室外a的空气加速流向室内b导致室内b气压增高，室内b的空气通过第三风管22进入到换热风箱30，再经过第四风管23排放到室外a，在此过程中流入室内b的空气和流出室内b的空气在换热风箱30中充分换热，并将流入室内b的空气在换热风箱30中预升温；
70.状态4、换气状态：关闭增压风扇18，关闭空调机10的电辅热装置11，关闭空调机10的制冷系统12，
71.由于第一盘形管组14和第二盘形管组16驱动室外a的空气加速流向室内b导致室内b气压增高，室外a的空气通过第二风管17进入到第二风管17，空气通过第二盘形管组16时利用第二盘形管组16中的多个吸风管142将空气加速吸入到换热管15中，空气流出第二盘形管组16中的多个吸风管142后混流，空气再经过第一盘形管组14二次加速流入第一风管13，最后输送到室内b；
72.由于室内b气压增高，室内b的空气经过室内b风口21、第三风管22、换热风箱30和第四风管23自行排放到室外a，形成换气循环；
73.状态5、强制换气状态：在状态4的基础上，打开增压风扇18。
74.以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本专利的保护范围。