CN100425934C - 转轮式全热交换装置 - Google Patents

Abstract

一种转轮式全热交换装置，包括至少一风机，该风机提供自室内排出空气及自室外引进空气的两股气流，该转轮式全热交换装置还包括不互通气流的进气通道、排气通道及跨越该进气通道及排气通道的显热交换器及一体的转轮式全热交换器，该排气通道及进气通道分别供上述两股气流通过，该显热交换器包括至少一导热元件及若干鳍片，该两股气流通过该显热交换器及全热交换器交换热量。本发明转轮式全热交换装置可有效提升全热交换效能。

Description

转轮式全热交换装置

【技术领域】

本发明涉及一种全热交换装置，特别是指一种转轮式全热交换装置。

【背景技术】

在日常生活中，为保证室内空气质量，常需要安装空调系统，尤其是人员比较集中的场所，以便及时地将室外新鲜空气补充至室内，同时将室内污浊空气排出室外，稀释室内污浊空气，提供舒适、健康且空气清新的环境，达到人类健康标准需求。

然而，将室内外空气直接进行替换将带来大量能量损失，以夏季为例，大量利用室外温湿度很高的空气替换室内经过空调处理的干冷空气时将产生较大的能量损失。

为同时解决上述室内空气污染、健康维护及节约能源的问题，将全热交换装置应用于空调系统上日益受到重视，全热交换装置是在已装设空调设备的建筑物内，利用排出的空气与进入的空气进行显热(温度)与潜热(湿度)交换的设备，使夏天将进气预冷及除湿，冬天将进气预热及加湿，达到节约能源及保持良好通风的效果。

图1为传统的全热交换转轮的构造示意图，该全热交换转轮1呈蜂窝状设计，转轮1上密布微小风道2，具较大的热交换面积，转轮1表面附着吸湿性强且渗透性强的材质。该转轮1通过一转轮驱动装置3提供的能源驱动。一软质分隔器4将转轮1的表面分隔为位于室内侧I及室外侧II的两个光滑表面，室内侧光滑表面位于排气区6，室外侧光滑表面位于进气区7。该转轮1以一低速旋转，新鲜空气与室内空气以逆向流(counter flow)方式流过转轮1，与转轮1进行显热与潜热的传递。转动半圈后，将排气区6与进气区7处的转轮1角色互换，使原来位于排气区6与进气区7处的转轮1分别旋转至进气区7与排气区6，与该处的空气交换热量，达到显热与潜热回收的目的，将新鲜的外部空气从进入室内前的温湿度条件转换至接近于室内的温湿度条件，以达到引进新鲜的外部空气、节省能源及降低室内有害气体浓度的效果。

然而，欲发挥全热交换的诸多优点，在全热交换装置的设计上，仍有以下有待克服的缺点及改善空间：

(1)全热交换装置空气过滤的改善。由于全热交换装置长期处在内外交换界面、过滤污染物的关键位置，不良空气的过滤易使其通道内部累积灰尘及孳生细菌，除会降低操作效率外，并有引发内外气流通道交互感染之虑，造成病媒细菌的加速传播，实有加强进排空气过滤品质的必要。

(2)热交换效率有待提升。由于显热与潜热交换是通过进气与排气时两股气流通过呈蜂窝状结构的转轮达成，其热交换效率完全由转轮决定，但转轮是以吸湿性强且渗透性强的材料制成，对于传热效果的提升往往无法兼顾，虽然显热交换占全热交换的比例较低，但就整体热交换效率而言仍有很大改善空间。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种能提升全热交换效能的转轮式全热交换装置。

本发明进一步要解决的技术问题是提供一种具流场整流功能的转轮式全热交换装置。

为解决上述技术问题，本发明提供一种转轮式全热交换装置，包括至少一风机，该风机提供自室内排出空气及自室外引进空气的两股气流，该转轮式全热交换装置还包括不互通气流的进气通道、排气通道及跨越该进气通道及排气通道的显热交换器及一体的转轮式全热交换器，该排气通道及进气通道分别供上述两股气流通过，该两股气流通过该显热交换器及全热交换器交换热量。

该显热交换器包括至少一导热元件及若干鳍片。

本发明转轮式全热交换装置中显热交换器与通过的气流进行高效能的显热交换，提高显热交换效率，鳍片具有流场整流的功能，使通过全热交换器的风量分部均匀化，达到提升热交换整体效率的功效。

【附图说明】

为了更好的理解本发明和展示实施本发明的情况，将结合附图，借助实例进行介绍。附图说明如下：

图1为传统的全热交换转轮的构造示意图；

图2及图3为本发明转轮式全热交换装置第一实施例的立体示意图；

图4为本发明转轮式全热交换装置由图3中自IV-IV截面所视的截面图；

图5及图6为本发明转轮式全热交换装置第二实施例的立体示意图；

图7为本发明转轮式全热交换装置由图6中自VII-VII截面所视的截面图；

图8及图9为本发明转轮式全热交换装置第三实施例的立体示意图；

图10为本发明转轮式全热交换装置第三实施例中热导管式热交换器的立体示意图；

图11及图12为本发明转轮式全热交换装置第四实施例的立体示意图；

图13为本发明转轮式全热交换装置第四实施例中热导管式热交换器的立体示意图。

【具体实施方式】

请参阅图2及图3，本发明转轮式全热交换装置包括由一机壳8分隔而成的一风机室10、一热传增强室20及一全热交换室30。上述三室(10，20，30)共用该机壳8的一室内侧壁面9a与一室外侧壁面9b。

该风机室10设置一固定于机壳8的风机11，该风机11具有位于室内侧及室外侧的两个叶轮，该两个叶轮由一具有双转轴的马达12驱动。该风机11上设有分别对应于该两个叶轮的二导风罩11a，11b，该二导风罩11a，11b分别设有室内侧吸风口15及室外侧吸风口16(如图8)，该二导风罩11a，11b对应室内侧吸风口15与室外侧吸风口16处设有室内侧进风口16a及室外侧进风口16b(如图4)，机壳8的室内侧壁面9a与室外侧壁面9b相对该室内侧吸风口15及室外侧吸风口16设有吸风口15a及进风口15b(如图8)。风机室10与热传增强室20之间设一隔板19，该隔板19上设有二开口，该二开口分别对应风机11的室内侧进风口16a及室外侧进风口16b。该导风罩11a，11b分别以一法兰板13和一连接管件14将该两股气流导引至隔板19上的二开口，使室外的新鲜空气与室内的污浊空气通过该二开口进入热传增强室20。

热传增强室20以隔板19与隔板23分别和风机室10及全热交换室30相邻，隔板23对应隔板19的开口设有二开口29a，29b(如图5)。该热传增强室20中设置至少一跨越该二开口29a，29b的热导管式热交换器21，该热导管式热交换器21包括至少一热导管24、设于该热导管24两端的若干鳍片25及一中隔板26。其中，该热导管24接近中央处固定于中隔板26上。该中隔板26与隔板19和隔板23密接，将热传增强室20分隔为两个不互通气流的空间。

为使该热导管式热交换器21便于安装及抽换，可于其外围加装外框部27，或于该热导管24两端加装辅助固定部28，以维持该热导管式热交换器21的整体性。使中隔板26与隔板19和隔板23密接的方法之一是于中隔板26的接触面贴设一不透气软垫，如果使用外框部27或辅助固定部28则其接触面也可贴设该不透气软垫。

进入热传增强室20的两股气流经过热导管式热交换器21后，由隔板23上的两个开口29a，29b进入全热交换室30。

全热交换室30以隔板23和热传增强室20相邻，包括一竖直设置于全热交换室30内密布微小通道2的全热交换转轮1、一转轮驱动装置3、一转轮纵隔板45及一转轮横隔板46。

该转轮1具高透气和大表面积的特性，可由铝片和各种层状材料制成，如玻璃纤维、陶瓷纤维、活性碳纤维等。转轮1表层附着吸湿性强且渗透性强的材质，室外新鲜空气与室内污浊空气以逆向流方式流过转轮1进行显热与潜热的交换，将室外空气从进入室内前的温湿度条件转变至趋近于室内的温湿度条件，以达到引入新鲜外气、节省能源及降低室内有害气体浓度的效果。

转轮纵隔板45将全热交换室30分隔为左右两室。该转轮纵隔板45中央开设一圆孔，该圆孔周围的转轮纵隔板45与转轮1的轮缘紧密接触而不透气。转轮横隔板46将全热交换室30分隔为排气区6与进气区7，该转轮横隔板46中央开设一长孔，转轮1中部收容于该长孔内。转轮1包括分别位于室内侧及室外侧的两个光滑表面，该长孔周围的转轮横隔板46与转轮1的前后光滑表面密接而不透气。

该转轮纵隔板45与转轮横隔板46垂直结合且分别与机壳8壁面及隔板23固定连接。使该转轮纵隔板45的圆孔与转轮1的轮缘密接而不透气的方法之一是于该圆孔周围的转轮纵隔板45或转轮1的轮缘贴上不透气绒毛软垫，相同的方法，可将不透气绒毛软垫贴附于长孔周围的转轮横隔板46上达到转轮横隔板46与转轮1的二光滑表面的密接而不透气功能，使该两股气流分别通过排气区6与进气区7时，除非经过转轮1上密布的微小通道2，否则无法进行潜热与显热的交换。

机壳8上相对排气区6与进气区7分别开设有排气口31及供气口32，室外新鲜空气经过该供气口32进入室内，室内的污浊空气经由该排气口31排出室外。

工作时，室外新鲜空气及室内污浊空气在风机11的作用下经由风机室10进入热传增强室20，然后进入全热交换室30，最后分别由供气口32进入室内及由排气口31排出室外，形成供室外新鲜空气通过的进气通道及供室内污浊空气通过的排气通道。

设置热传增强室20的目的在于：使分别由室外将新鲜空气引入室内以及由室内将污浊空气排出室外的两股气流在进入全热交换转轮1的流道2前，先进行高效能的显热交换，以弥补转轮1材料具低热传导性的缺点，热导管24两端的若干鳍片25具有流场整流的功能，使通过该通道2的风量分布均匀化，达到提升全热交换整体效率的功效。

设置该全热交换室30的目的在于：使分别自吸风口15a导引至全热交换室30内的污浊空气通过排气区6的全热交换转轮1的通道2，将处理后的废气经排气口31排放到室外，并同时使自进风口15b导引至全热交换室30内的新鲜空气通过进气区7的全热交换转轮1通道2，进行显热与潜热的交换，将处理后的新鲜空气经供气口32输入室内，达到高效能的全热交换功能。

该转轮1也可以水平设置于全热交换室30内，运用上述技术手段于全热交换室30可以达到相同的效果，此时，对应的进气区6、排气区7等的位置需做相应的调整。

本发明中，室外的新鲜空气及室内的污浊空气在进入热传增强室20时，该两股气流可上下及左右互换，可达到相同的效果。如图2至图4所示实施例中，室内的污浊空气被导引至热传增强室20右上方的空间，室外的新鲜空气被导引至热传增强室20左下方的空间。图5至图7所示实施例中，室内的污浊空气被导引至热传增强室20右下方的空间，室外的新鲜空气被导引至热传增强室20左上方的空间。

本发明中，吸风口15a及进风口15b分别设置一滤网部(图未示)以排除自室外引入的新鲜空气及自室内排出的污浊空气中所含的浮游微粒及尘埃，防止全热交换转轮1的微小通道2阻塞而影响全热交换效率及维护空气品质。供气口32及排气口31分别设置一滤网部(图未示)以进一步过滤自全热交换转轮1处通过的空气中所含的浮游微粒及尘埃，进一步提高空气品质。

为尽量使转轮1的潜热吸收达到饱和的高交换效率状态，转轮1常以一低速旋转，每转动半圈将与室外空气及室内空气接触的转轮1角色互换达到显热与潜热交换的目的。该转轮1可由低转速马达驱动，也可由低速运动的轮带驱动，该轮带连接风机11的转轴，并经由减速轮组机构降低转速。

图8至图10为本发明转轮式全热交换装置第三实施例的相关图示。本实施例中，该转轮式全热交换装置包括由一机壳8分隔而成的一风机室10及一全热交换室30’。其中，该全热交换室30’为上述实施例中全热交换室30与热传增强室20的合并。上述风机室10及全热交换室30’共用该机壳8的一室内侧壁面9a与一室外侧壁面9b，且风机室10与全热交换室30’以隔板33相邻，并通过风机室10的吸风口15a及进风口15b使两股气流分别经由设于隔板33上的开口16a进入该全热交换室30’。

本实施例中，热导管式热交换器34设置于全热交换室30’中跨越排气区6与进气区7，并设于转轮1的室内侧光滑表面同侧，该热导管式热交换器34包括至少一热导管35、设于该热导管35两端的若干鳍片36及一转轮横隔板46。其中，该热导管35接近中央处固定且密封于转轮横隔板46，该转轮横隔板46将全热交换室30’分隔为上下两个互不通气的空间。该热导管35两端可加装辅助固定部(图未示)，外围可加装外框部(图未示)，以维持该热导管式热交换器34的整体性。

图11至图13为本发明转轮式全热交换装置第四实施例的相关图示。本实施例与第三实施例的不同之处在于：该热导管式热交换器40装设于转轮1的室外侧光滑表面同侧。本实施例中，转轮横隔板46被分割成左右两部分，其中部设有一开口47，以容置转轮驱动装置3，且该转轮横隔板46左右两部分之间的中心线必须通过转轮1的转轴。该分割为二的转轮横隔板46与该转轮驱动装置3间为密封连接，使该转轮式全热交换装置正常运作。故，本实施例中热导管式热交换器40与第三实施例中热导管式热交换器34可同样达到本发明提升全热交换整体效率的功效。

同样地，该热导管式热交换器可为两个，分别设置于转轮1的室内侧及室外侧。

本发明中，吸风口15a、进风口15b与排气口31及供气口32的功能可以互换，使排气口31作为进风口将室外新鲜空气吸入并经由吸风口15a进入室内，供气口32作为吸风口将室内污浊空气抽出，经由进风口15b排出，可同样实现全热交换功能。

本发明中，采用回路式热管或其它形式的导热元件代替热导管可达到相同的功效。

Claims (11)

1.一种转轮式全热交换装置，包括：

至少一风机，该风机提供自室内排出空气及自室外引进空气的两股气流；

不互通气流的排气通道及进气通道，该排气通道及进气通道供上述两股气流通过；及

跨越该进气通道及排气通道的显热交换器及一体的转轮式全热交换器，该两股气流通过该显热交换器及全热交换器交换热量。

2.如权利要求1所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该全热交换器包括一具有室内侧表面及室外侧表面的全热交换转轮，该全热交换转轮密布微小风道，使该两股气流通过该微小风道时进行全热交换。

3.如权利要求2所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该显热交换器包括至少一导热元件，该导热元件具有位于进气通道与排气通道之一的吸热部及位于进气通道与排气通道另一的放热部。

4.如权利要求3所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该导热元件为热导管，该热导管吸热部及放热部设有若干鳍片。

5.如权利要求4所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该显热交换器加装外框部或辅助固定部以维持该显热交换器的整体性。

6.如权利要求3所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该转轮式全热交换装置设置一风机室及一全热交换室，其中该至少一风机位于该风机室，该显热交换器及全热交换器位于该全热交换室。

7.如权利要求6所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该显热交换器设于该全热交换转轮的室内侧表面及室外侧表面的至少其中之一侧。

8.如权利要求6所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该全热交换室进一步分隔出一热传增强室，该显热交换器位于该热传增强室内。

9.如权利要求8所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该热传增强室内设一中隔板，将该热传增强室分隔成两个不相通的空间，该导热元件的吸热部及放热部分别位于该两空间内。

10.如权利要求1所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该转轮式全热交换装置进一步包括一机壳，该机壳上相对该两股气流设有排气口、供气口及吸风口、进风口，该吸风口、供气口及进风口、排气口分别设置一滤网部。

11.如权利要求1至3中任一项所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该转轮式全热交换器由铝片和设置在铝片表面的层状纤维构成。

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