CN101008559A

CN101008559A - 一种气流非接触式的高效能量回收设备

Info

Publication number: CN101008559A
Application number: CN 200710062644
Authority: CN
Inventors: 马国远
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2007-08-01

Abstract

一种气流非接触式的高效能量回收设备，涉及能量回收技术领域。它包括热虹吸管(1)、翅片(2)、隔板(3)、外边框(4)、支座(5)、顶杆(6)和驱动装置(7)等。热虹吸管内密闭有低沸点工质，多个热虹吸管外套多个翅片形成换热芯体，换热芯体被隔板分隔成两部分，与外边框相连接形成换热器，冷、热两股气流分别通过换热芯体的两部分时，通过热虹吸管和翅片的传递热量能够使这两股气流产生热交换；支座支撑换热器，顶杆与驱动装置相联，驱使换热器改变其工作时的姿态，达到容量调解和工况转换的目的。本发明具有避免工作气流交叉污染，效率高，工作姿态自动调整，起动温差小，成本低，可行性高，环保安全，运行工况宽广的特点。

Description

一种气流非接触式的高效能量回收设备

技术领域

本发明涉及能量回收技术领域，特别是带气流非接触式气体-气体换热器的高效能量回收设备。

背景技术

随着社会进步和生活水平的提高，空气调节技术已经广泛应用于各行各业及民用建筑，但随之而来能耗问题也日益突出，工业与民用建筑规模大，换气量也大，比如医院洁净度要求较高的手术室有时要求换气频率每小时40-100次，而对大型建筑，排气所带走的能量约占总负荷的30％～40％左右，如不对这些能源加以有效回收，必然增大空调的能耗。近年来发生的公共卫生问题，如SARS病毒的传播和恐怖袭击中毒气的蔓延，又必须加大公共建筑的换气量，同时还要严格避免回风对新风的污染。另外，生产工艺过程中会产生大量温度较高的气体，对这部分气体中的能量进行回收利用，可以产生较显著的环保节能效益。

针对回收利用建筑物或工艺过程排出废气的能量，近年开发出很多型式的气体能量回收设备，如转轮吸附型、中间热媒型、板式显热型和热泵型，转轮吸附型的换热效率虽然较高，但两股气流有交叉，存在废气污染新鲜空气，不符合公共卫生的要求；中间热媒型是通过两组换热器之间的液体来传递能量，有传动设备，自身消耗动力，虽然避免了交叉污染，但换热效率不高；板式显热型的能量回收设备把排风与新风隔离分别流过不同的流道，结构相对简单，也可避免交叉污染，但效率较低，其结构本身只适合小容量场合使用；热泵型能量回收设备，系统复杂，造价昂贵。传统热管换热器对工质、材料、工艺的要求比较严格，造成其成本较高，限制了热管技术的推广，长期仅应用于航天和有关工业领域；在民用领域中，能量回收的两股气流之间的温度差较小，一般在几度到几十度之间，因此，要求热管换热器的起动温差要小，一般应不大于3度，同时要求效率较高、容量可调、热管工质无毒，以及两股气流相互隔离、不交叉污染；近年来人们开发的民用热管技术，工质多以水或氨为主要成分，其起动温差较大，能量回收效率较低，氨有毒性且对热管的材质有严格要求，这样热管技术在民用领域的应用受到很大限制。

上述技术方案还存在有明显的不足之处，首先上述的能量回收设备都不能同时兼顾高效率和避免交叉污染、成本低、安装灵活的特点；其次现有的民用热管技术起动温差较大，能量回收效率较低，没有容量连续调解机构，有时还使用毒性较大的工质。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中存在的问题，提供一种起动温差较小，能量回收效率较高，保证工作气流相互隔离以避免交叉污染，带有容量连续调解机构，能量回收过程不消耗动力，使用环保无毒的工质，结构简单，成本低，加工安装方便，适合-50℃至60℃环境中使用的非接触式高效气体能量回收设备。

为了实现上述的发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：一种工作流体相互隔离的非接触式高效能量回收设备，它包括热虹吸管、翅片、隔板，外边框，支座、顶杆和驱动装置等。热虹吸管内密闭有一定量的低沸点工质，若干个热虹吸管外套若干个翅片形成换热芯体，换热芯体被其中间的隔板分隔成两部分，热虹吸管横贯隔板，其周围与外边框相连接形成换热器，换热器倾斜或垂直放置且冷、热两股气流分别通过换热芯体的两部分时，通过热虹吸管和翅片的传递热量能够使这两股气流产生热交换、温度趋于一致；换热器下部装有支座和顶杆，支座为换热器的旋转中心，顶杆撑着换热器的外边框，并与驱动装置相联，驱动装置可以根据要求带动顶杆上下运动，驱使换热器连续摆动来改变其工作时的姿态，达到容量调解和工况转换的目的。

本发明由于采用上述结构形式，用低沸点工质的热虹吸管作为热回收的核心元件，可以使其传热效率高、起动温差小；用热虹吸管束组成的换热芯体，来回收排出废气携带的能量，可以回收气流显热和部分潜热，不仅效率高，而且结构简单、加工安装方便、可靠性高、制造成本较低；换热芯体中间的隔板将两股气流分隔开，保证了工作气流相互隔离以避免交叉污染；换热器下部的支座和顶杆，可以改变换热器的工作姿态，实现容量连续调解和工况转换；热虹吸管的低沸点工质，保证整个设备的环保安全和适合宽广的气候区域使用；该设备的能量回收过程不需要消耗动力。

附图说明

图1、是本发明实施例的结构示意图。

图2、是本发明实施例夏季工况的工作姿态。

图3、是本发明实施例冬季工况的工作姿态。

图4、是本发明实施例用于回收工艺废气能量的示意图。

图中标号说明：

1-热虹吸管，2-翅片，3-隔板，4-外边框，5-支座，6-顶杆，7-驱动装置，8-换热芯体，9-新风，10-排风，11-空气，12-工艺废气

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施方式对本发明作进一步说明。

参考图1，工作流体相互隔离的非接触式建筑物换气热高效能量回收设备，它包括热虹吸管1、翅片2、隔板3，外边框4，支座5、顶杆6和驱动装置7。热虹吸管1由两端封闭的铜管、铝管或邦迪管制成。热虹吸管1内密闭有一定量的低沸点工质，可以是一种或几种低沸点物质的混合物，例如甲烷、乙烷的卤代物或醚类、烃类有机物质中的一氯二氟甲烷，二氯三氟乙烷，丙烷，丙烯，氢氟醚或五氟乙烷/三氟乙烷/四氟乙烷的混合物，五氟乙烷/二氟甲烷的混合物等。若干个热虹吸管1外套若干个翅片2形成换热芯体8，翅片2是由冲压成型的铝箔构成，呈平板、波浪或花纹状，其上可以压折痕、开条缝。换热芯体8被其中间的隔板3分隔成两部分，其周围与安装外边框4相连接形成换热器，换热器倾斜或垂直放置且冷、热两股气流分别通过换热芯体8的两部分时，通过热虹吸管1和翅片2的传递热量能够使这两股气流产生热交换、温度趋于一致；换热器下部装有支座5和顶杆6，支座为换热器的旋转中心，顶杆撑着换热器的外边框，并与驱动装置相联，驱动装置7可以根据要求带动顶杆6上下运动，顶杆6和驱动装置7之间采用丝杠丝杆或曲柄连杆机构联接，驱动装置7用动力机器或人力驱动，如采用电动机、手转轮盘、或手摇曲柄等。驱动装置7驱使换热器连续摆动来改变其工作时的姿态，达到容量调解和工况转换的目的。

使用本发明时，使要进入建筑内的新风9通过吸风口、新风管道由送风机强制流过换热芯体的一部分，而排出建筑物的排风10则通过排风口、排风管道由排风机强制流过换热芯体的另一部分。参考图2，对于夏季工况，新风9温度较高，排出建筑物的排风10温度较低，驱动装置7带动顶杆6向上运动，驱使换热器朝新风9通过的部分倾斜。密闭在热虹吸管内的低沸点工质的液体部分靠重力流到热虹吸管1的下部，当温度较高的新风9流经热虹吸管1下部的外表面时，液体工质被新风9加热而蒸发，并靠密度差升腾到热虹吸管的上部，被流经热虹吸管1上部外表面的排风10冷却，凝结为工质液体后靠重力再流回热虹吸管的下部。这样，通过热虹吸管1内的低沸点工质相变，不断地将新风9的热量传递给排风10，使进入建筑物内新风9的温度得到有效降低，从而靠回收排风10的能量减小了新风的冷却负荷、达到建筑物节能的目的。参考图3，对于冬季工况，新风9温度较低，排出建筑物的排风温度较高，驱动装置7带动顶杆6向下运动，驱使换热器朝排风10通过的部分倾斜。通过换热芯体中的热虹吸管1工作，不断地将排风10的热量传递给新风9，使进入建筑物内新风9的温度得到有效升高，靠回收排风10的能量减小了新风的加热负荷，同样达到建筑物节能的目的。

参考图4，本发明也可以回收车间或其他过程的工艺废气12的能量，来加热要使用的空气11，为生产、办公场所提供暖气，或为生产过程提供干热的空气，使排出的废热得到有效利用，既节能又避免或减轻对环境产生的热污染。

Claims

1.一种气流非接触式的高效能量回收设备，其特征在于：它包括热虹吸管(1)、翅片(2)、隔板(3)，外边框(4)，支座(5)、顶杆(6)和驱动装置(7)；热虹吸管内密闭有低沸点工质，若干个热虹吸管(1)外套若干个翅片(2)形成换热芯体(8)，换热芯体被其中间的隔板(3)分隔成两部分，热虹吸管横贯隔板(3)，换热芯体周围与外边框(4)相连接形成换热器；换热器下部装有支座(5)和顶杆(6)，支座(5)为换热器的旋转中心，顶杆(6)撑着换热器的外边框(4)，并与能够带动顶杆(6)上下运动的驱动装置(7)相联。

2.根据权利要求1所述的一种气流非接触式的高效能量回收设备，其特征在于：热虹吸管(1)由两端封闭的铜管、铝管或邦迪管制成。

3.根据权利要求1所述的一种气流非接触式的高效能量回收设备，其特征在于：所述的热虹吸管(1)内的低沸点工质是一种或几种低沸点物质的混合物。

4.根据权利要求3所述的一种气流非接触式的高效能量回收设备，其特征在于：所述的低沸点工质是甲烷、乙烷的卤代物或醚类、烃类有机物质。

5.根据权利要求1所述的一种气流非接触式的高效能量回收设备，其特征在于：所述的翅片(2)是由冲压成型的铝箔构成，呈平板、波浪或花纹状。

6.根据权利要求1所述的一种气流非接触式的高效能量回收设备，其特征在于：顶杆(6)和驱动装置(7)之间采用丝杠丝杆或曲柄连杆机构联接，驱动装置(7)用动力机器或人力驱动。