新型節能環保型空調輔助裝置系統

張彤彤 孟祥忠 羅昌瀲 吳思璇 高盼 李龍

摘要：隨著人們對空調要求的提高，我們提出了一套新型智能換氣節能環保空調系統，該系統彌補了傳統空調不能換風的設計缺陷，更適合人們的生活需求。通過在室外設計一個換風扇，將室外的新鮮空氣通過換風管道引入到室內的出風口，完成對新風的引入，同時，把冷凝水進行回收再利用，利用蒸發散熱降低冷凝器溫度，提高制冷效率。該設計具有極強的靈活性和經濟適用性，既不影響原有空調的運行，也可對傳統空調進行改裝，使其也擁有新型換氣系統，還可達到引入新風，改善室內空氣質量的目的。

關鍵詞：節能減排 智能自動控制 換風系統 能源利用 冷凝水再利用

中圖分類號： TB6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（B）-00

1、 研制背景

隨著社會的發展，經濟條件的提高，空調的使用變得越來越廣泛，人們對空調的要求自然也越來越高。目前的家用分體式空調是閉式系統，無新風的引入，所以人們極易患因無新風引入的“空調綜合癥”，處在一種對人體來說極不舒適的環境中。對于這一系列的問題，該新型智能換氣系統，它不僅可以解決換風問題，還可以讓普通家庭享受到換風系統所帶來的新風享受。通過電路的控制，可以自動控制換風系統的開啟與關閉，實現控制的智能化。通過換風系統不僅可以引入更加新鮮的空氣，還可以降低室內的溫度，減少空調的制冷能耗，達到節約能源的目的。

2、設計方案

2.1 電路控制系統

此系統采用全自動裝置，在空調的室內外機上裝上感應器，感應器所反映出的數據通過放大器的放大，傳輸至控制中樞。在控制中樞中，用采集到的數據與空調設定數據（用戶在開機時所設置的溫度與濕度）進行對比，控制系統就能根據室內環境和室外環境指標（溫度、濕度、空氣清新度等中和指標）的變化調節換風系統和制冷系統的開啟與關閉。在換風的時候就停止制冷，在制冷的時候就停止換風，如此循環往復，以達到自動控制室內環境的目的。

圖1 電路控制系統圖 圖2 室外換氣扇與空調室外機

2.2 機械部分

（1）室外換氣扇與空調室外機

該機械設計部分如圖2所示，左部的箱體為換風系統的室外換風扇，其上連接的管道與室內的風口相連通；右部的箱體為空調的室外機，其上連接的管道與空調的室內機相連通。換氣扇就是在普通風扇電機上加了一組正負相反接線，通過切換開關改變電源接入電機的接線組實現風扇的反轉，這樣風扇就可以切換進行進、排氣來更換房間空氣，以達到換風的目的。

圖3 室內機與換風風口 圖4 冷凝水收集器及噴灑器

（2）冷凝水收集器

該機械設計部分如圖4所示，為了能夠合理的利用冷凝水，在空調室外機的上部增設了一個專門用于收集冷凝器的水箱，通過噴灑裝置將冷凝水噴灑到高溫的冷凝器上，輔助冷凝器散熱，降低冷凝器的溫度。通過降低了冷凝器的溫度，提高了設備的使用安全系數，同時，隨著室外機風扇的轉動變得相對緩慢，也節約了很大一部分的電能。

冷凝水收集裝置的設計如圖4，其工作原理：室內機①產生的冷凝水，通過管②流至室外機散熱片上部的小水箱⑤，浮球③會隨著水位的上升逐漸上浮，當水位達到一定高度，橡皮塞④會被浮球（因為浮力）而拉起，水箱⑤中的冷凝水涌至噴口⑥，通過噴口⑥均勻噴至室外機散熱片⑧上，冷凝水在散熱片上蒸發吸收大量的熱量，以達到輔助冷凝器散熱的效果。

（3）室內機與室內換風風口

將換風口做成了和空調室內機一樣的擺葉，不僅可以實現新風的上下左右擺動吹入，讓整個房間的換風更加徹底；還避免了因臟物進入換風口，影響了新風質量的問題，更有利于對換風口的清洗與保養。同時，擺葉的設計也讓換風口看起來更加的靈活和美觀，在具有實用價值的同時也符合了現代人的審美觀念。

（4）工作原理及性能分析

智能換風系統采用全自動裝置，在空調的室內外機上裝上感應器，感應器所反映出的數據通過放大器的放大，傳輸至控制中樞。在控制中樞中，用采集到的數據與空調設定數據（用戶在開機時所設置的溫度與濕度）進行對比，控制系統就能根據室內環境和室外環境指標（溫度、濕度、空氣清新度等中和指標）的變化調節換風系統和制冷系統的開啟與關閉。在換風的時候就停止制冷，在制冷的時候就停止換風，如此循環往復，以達到自動控制室內環境的目的。該系統的智能化，省去了手動控制的麻煩，同時通過換風系統與空調的交換式開啟與關閉，也節約了很大一部分的電能。

冷凝水再利用裝置，是通過將室內機析出的冷凝水收集到冷凝水收集器內，通過噴灑裝置將其噴灑到室外機高溫的散熱片上，通過降低冷凝器的溫度，提高了設備的使用安全系數，同時，隨著室外機空間內溫度的降低，風機也將自動轉動得相對緩慢，減少了風機的工作能耗，從而節約了電能。

（5） 創新點及應用前景

①相對現有家用分體式空調的閉式循環系統，該智能換氣系統有很大的優勢，它可讓普通空調擁有像中央空調一樣的換風技能。

② 將換風系統與室外機分離安裝，可實現普通空調的節能減排型轉化，很具靈活性，實用性和經濟性。可應用于普通空調的改裝。

③設計的冷凝水再利用裝置，不僅做到了資源的合理循環利用，也大大降低了空調在使用過程中的安全隱患，同時也能節約電能。

參考文獻

[1]蔡增基，龍天渝. 流體力學泵與風機 （第五版）. 中國建筑工業出版社， 2009， （2）：291-305.

[2]沈維道，童鈞耕. 工程熱力學（第四版）. 高等教育出版社，2007， （2）：349-362.

[3]付祥釗，肖益民. 流體輸配管網（第三版）. 中國建筑工業出版社，2012， （2）：146-167.

[4]彥啟森，石文星，田長青. 空氣調節用制冷技術（第三版）. 中國建筑工業出版社，2012，（2）：82-92.

[5]楊世銘，陶文銓. 傳熱學（第四版）. 高等教育出版社，2006，（2）：459-497.