CN101377114A - 具有双向保温换气及空气净化功能的节能窗或门 - Google Patents

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CN101377114A CNA2007101462385A CN200710146238A CN101377114A CN 101377114 A CN101377114 A CN 101377114A CN A2007101462385 A CNA2007101462385 A CN A2007101462385A CN 200710146238 A CN200710146238 A CN 200710146238A CN 101377114 A CN101377114 A CN 101377114A
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Abstract

本发明具有双向保温换气及空气净化功能的节能窗或门,它可以在关闭状态下实现双向保温换气,既实现将室内污染的空气排到房外,同时将房外空气经过净化后引入室内,且在换气过程中,室内空气可以充分与从房外引入的空气在窗框或门框内的空气热交换器中进行了热量和湿度的赎回,从而保证室内的温度和湿度不发生改变。另外,如果遇到流感或SARS流行,本发明还可以从双向换气模式切换为室内空气循环模式,该模式利用设置于第三通风道内的光催化除菌单元所负载的钛磷灰石和可视光线型光半导体催化剂积极地对室内空气进行动态杀菌净化,除菌率达99.9%,从而保障人体的健康。再有,本发明可以使用光伏电池提供动力,因此实现了节能减排。

Description

具有双向保温换气及空气净化功能的节能窗或门
技术领域
本发明涉及一种窗或门,特别是涉及一种在窗或门关闭状态下可以将 室内被污染的空气排到房外、同时将房外空气经过过滤净化后引入室内, 和通过对室内空气进行动态除菌处理的具有双向保温换气及空气净化功能 的节能窗或门。
背景技术
世界卫生组织(WHO)公布的《2002年世界卫生报告》中明确将室内空 气污染列为人类健康的10大威胁之一。人体约有68%的疾病与室内空气污 染有关,室内空气污染威胁人类生命,提高人口死亡率,降低人类预期寿 命近十年。据统计,中国每年约有11.1万人死于室内空气污染。80%的儿 童白血病患者家中,在3年之内进行过装修。每年因为装修污染而引起的 呼吸道感染的儿童有210万人,其中100多万5岁以下儿童的死因与室内 空气污染有关,不计其数的人由于室内空气污染引发呼吸道感染、头痛、 恶心、过敏、精神不集中、记忆力下降等症状,严重影响了正常的工作、 学习和生活。世界卫生组织发布的报告明确指出:室内装修材料中普遍存 在的甲醛为强烈致癌物。可以使人致癌的甲醛存在于亿万个家庭的家具和 其他装修材料中,每天都会源源不断的释放到室内的空气中,且释放期最 长可达15年。然而,室内的空气污染物除了甲醛外,还有苯、氨气、氡气、 二手烟及各种细菌、病菌、霉菌等多达上千种。但是,考虑到建筑的节能, 现代建筑的趋势是将房子做成密封的"盒子",使其尽可能与外界隔绝以便 减少能量的损失,这样,室内受污染的空气就无法排除,尤其是在寒冷的 冬天和炎热的夏天,在这种情况下室内和室外就变成了二个相对不同的环 境,科学家通过研究指出:室内空气污染程度通常是房外的5-10倍,严重 的达100倍。
目前,解决室内空气污染的方法主要有二种, 一是使用室内空气净化 等设备,这种设备主要是通过过滤、分解或吸附室内空气中的有害物质达
到净化室内空气的目的,但是由于室内的空气污染物多达上千种,而这种 空气净化设备中的过滤装置的过滤或吸附的能力是有限的,很容易产生饱 和,随着污染物的沉积,净化效果明显下降,另外,由于室内污染的空气 是随着热空气上升的,因此,污染物一般是停滞在室内三分之二层高的上 部空间,人们的呼吸范围正好是这个区域,但室内空气净化设备一般上放 置在桌上或者地下,很难对这个区域的污染空气进行有效的净化,再者, 这种室内空气净化设备的价格也是昂贵的,不具有普及性。二是通过开窗 通风或采用通风设备进行换气,但是,采用这两种方式通风有以下缺点:(1) 在通风换气过程中不能保证室内原有的温度和湿度,特别是在冬季的暖气 房间和夏季的空调房间更是如此;(2)室内空气的热量未经交换就排到房 外,造成了大量的能源损失,不利于节能减排;(3)在灰尘大或污染严重 的城市这种通风方式反而容易造成室内新的空气污染和噪声污染;(4)通 风设备普遍存在能耗高、噪声大,且安装后影响室内的整体美观。即便是 新型的新风系统,也普遍存在着价格和使用成本过高的缺点,因此,需要 一种低成本的、克服上述缺点、综合解决室内空气污染的技术方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有双向保温换气功能的节能窗或门,它们 可以实现在窗和门关闭(房间封闭)的状态下,将房外经过过滤净化以后 的新鲜空气引入室内同时将室内污染的空气排到房外,并且,在室内和房 外的空气置换过程中,它们之间同时进行显热和潜热(热量和湿度)的交 换,从而保证在换气过程中不改变室内原有的温度和湿度。
本发明的另一个目的是提供一种能够对室内空气进行动态除菌净化处 理的窗或门。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
本发明具有双向保温换气及空气净化功能的节能窗或门可以包括窗框 或门框、窗或门扇框与玻璃组成的窗扇或门扇、和开闭机构等,其中,所 述具有双向保温换气及空气净化功能的节能窗或门还包括至少一个双向空 气置换单元,所述双向空气置换单元可以进一步包括:安装于所述窗框或 门框,或所述窗、门扇框内的至少一个空气热交换器,用于将室内空气排 到房外的第一通风道和用于将房外空气吸入室内的第二通风道,设置在所
述第一通风道的室内侧一端的第一进气口和房外侧一端的第一出气口,设 置在所述第二通风道的房外侧一端的第二进气口和室内侧一端的第二出气 口,设置在所述第一通风道上的用于将室内空气排到房外的排气扇和设置 在所述第二通风道上的用于将房外空气吸到室内的吸气扇,电源,和控制 所述排气扇、吸气扇运转的控制装置。
本技术方案中的所述空气热交换器包括相邻但不相通的供室内空气排 出的第一空气通道和供房外空气进入室内的第二空气通道。
所述第一空气通道与所述窗框或门框,或所述窗、门扇框的部分内壁 和设置其内的隔离物形成的所述第一通风道,所述第二空气通道与所述窗 框或门框,或所述窗、门扇框的部分内壁和设置其内的隔离物形成的所述 第二通风道,欲排出的室内空气先由所述第一进气口进入所述第一通风道 的上游侧,然后进入所述空气热交换器的第一空气通道,再进入第一通风 道的下游侧,并通过所述第一出气口排到房外,欲进入室内的房外空气先 从所述第二进气口进入所述第二通风道的上游侧,然后进入所述空气热交 换器的第二空气通道,再进入第二通风道的下游侧,并通过所述第二出气 口引入室内。流经所述空气热交换器的室内空气和房外空气通过所述空气 热交换器进行显热和潜热交换。
所述空气热交换器的材料可以采用能够传热、传湿的纸质或复合纸质 材料制成,因此,流经所述空气热交换器的室内空气和房外空气之间不仅 可以进行热量的交换,而且同时可以进行湿度的交换,从而保证室内和房 外的空气在置换过程中,室内原有的温度和湿度基本保持不变。为了进一 步提高空气热交换器的交换效率,其结构可以采取板翅式结构(垂直互交 波纹板结构),当然,也可以采用其它结构。
本技术方案所述的空气热交换器采用的能够传热、传湿的纸质或复合
纸质材料可以采用如中国专利号97122545.1专利说明书所公开的纸质材 料,也可以采用中国专利93209878.9、名称为"可拆换式纤维纸膜热换交 换器"的专利文献中所公开的材料,还可以采用中国专利 ZL200520129985. 4、名称为"空气湿热交换装置"中所公开的传热、传湿 的材料。另外,本发明的所述空气热交换器还可以采用由竹质纤维制成的 竹纤维纸材料制成。竹质纤维取材于天然竹,优选3-5年的竹子,经高温 煮成竹浆,然后提取竹纤维制成竹纤维纸。其制造工艺与普通木质纤维的 造纸工艺基本相同。由于竹子的束管纤维是前后相通,左右平行的,竹纤
维横截面上布满大大小小的孔隙,高度中空,可以自由吸收并蒸发水分, 因此,它的传热性、吸湿性、放湿性、透气性比任何其它材质的纤维都好。 同时,竹子中还具有一种独特的抗菌物质-"竹琨",这种物质具有天然的 抗菌和除臭功能,因此,所述竹纤维纸还具有抗菌、抑菌、抗螨和超强的 抗静电性能。这样,由所述竹纤维纸制成的空气热交换器具有以下突出的 优点:(1)可以进一步提高流经所述空气热交换器的室内和房外空气之间 的显热和潜热交换效率;(2)超强的抗静电性可以防止微尘吸附其上;(3) 可以对于吸附其上的细菌和病毒进行杀菌处理,使空气热交换器具有自清 洁功能,保证通过其进入室内的空气质量;(4)由于竹子的生长速度是所 有植物类最快的,因此,可以降低空气热交换器的制造成本,保护环境。
虽然,所述的空气热交换器可以采用上述介绍的材料,但本发明的所 述空气热交换器所采用的纸质材料包括但不仅限于以上材料。
本技术方案中,所述第二通风道的内壁表面可以具有表面加工层,其 中,所述表面加工层可以具有除菌部。所述除菌部可以含有光半导体催化 剂和/或磷灰石。所述磷灰石可以是具有光催化功能的磷灰石。通过照射特 定波长范围的光,所述半导体催化剂和/或磷灰石可以除去空气中的病毒或 病菌中的至少一方。另外,作为向该光半导体催化剂提供光的办法可以考 虑采用以下方法:(1)在其附近设置光源;(2)可以使通风道的一部分透 明,引入房外或室内的光;(3)通过反射板等导入房外或室内的光;或者 (4)通过导光板或光纤导入光等。因此,本发明不仅可以捕集、吸附等, 还可以积极除去病毒或病菌,从而实现本发明的空气净化功能。
本技术方案中,所述第二通风道内还可以配有过滤单元,该过滤单元 可以配有洁净室用高密度过滤器(HEPA过滤器等),或含有活性竹炭的过滤 器,或配有洁净室用高密度过滤器和含有活性竹炭的过滤器的组合物,此 外,还可以配有含有竹纤维的高效过滤膜等,因此,可以有效地防止将房 外空气中的尘埃送入室内,由于尘埃会附着有病毒或病菌等,所以本发明 可以积极地除去尘埃、病毒或病菌等,另外,已知活性竹炭具有超强的吸 附和过滤能力,可以有效地过滤掉房外空气中的臭氧或其他对人体有害的 有机分子,进一步保证进入室内空气中的品质。再有,所述过滤单元最好 是可以是可拆卸的,以便可以清洗和更换。
本技术方案中,所述第二通风道还可以更进一步配有活性物质供给装 置。该活性物质供给装置可以被设置在所述除菌部的空气流动方向的上游
侧。另外,这里所谓的"活性物质供给装置"可以例如是辉光放电器、势 垒放电器、或菱式放电器。再有,这里所谓的"活性物质"可以是例如高 速电子、离子、臭氧、羟基自由基等自由基类物质或其激发的分子等。
本技术方案中,所述活性物质供给装置向所述除菌部提供活性物质。 因此,利用所述除菌部,能通过能量水平高的自由基类物质等活化光半导 体催化剂或者具有光催化功能的磷灰石的光催化功能。这样,可以加速光 半导体催化剂或者具有光催化功能的磷灰石的光催化反应速度,
另外,所述的活性物质供给装置还可以向进入室内的空气中释放负离 子,负离子被称为人体的"空气维生素",可以通过人体皮肤细胞的间隙进 入人体,可以防止皮肤老化并可缓解人体疲劳。同时,负离子与室内空气 中残存的颗粒物和有害的有机分子,例如,苯分子,甲醛分子相撞,使其 带电,这种带电颗粒和有害的有机分子很容易被房间内的墙壁和天花板等 物吸附,从而使室内的空气得到更进一步的净化。
本技术方案中,在所述第一和第二进气口和所述空气热交换器的所述 第一、第二空气通道的室内和房外空气的入口之间还可以配有空气流量分 配装置,所述空气流量分配装置可以是导流板,也可以是带有众多通气孔 的流量分配板,其目的是使室内空气和房外空气能够流量均匀地进入所述 空气热交换器,从而保证两者之间均匀地进行湿热交换,提高交换的效率。
本技术方案中,通过所述第一通气通道的室内空气的流量可以大于通 过所述第二通气通道的房外空气的流量,这样,室内空气中所含的热量和 湿度就可以更加充分地传递给从房外引入室内的空气。
本技术方案中,所述排气扇和吸气扇可以是由一部同轴电机带动,因 此节省了一部电机,简化了本发明换气净化窗或门的结构。
本技术方案中,所述的第二进气口和/或第一进气口可以设置可拆卸清
洗的空气过滤网,还可以是洁净室用高密度过滤器(HEPA过滤器)等,以
便过滤掉房外空气中的灰尘颗粒、异物等和过滤掉室内空气进入空气热交 换器的灰尘颗粒,保证吸入室内空气的质量。另外,在所述第一、第二出 气口也可以设置过滤网或直接采用在所述窗框或门框或所述窗扇或门扇框 上设置众多通气孔的方式阻挡空气中的灰尘或异物的进入。
本技术方案中所述吸气扇和排气扇或其它装置所需的电源可以是普通 电源,也可以是太阳能光伏电池提供的电源,还可以将所述窗扇或门扇上 的玻璃换成光电塑料,然后由光电塑料产生的电能提供。作为本发明的另一种技术方案,它包括:窗、门框,窗、门扇框和玻 璃组成的窗扇或门扇、开闭机构等,另外,它还可以配有双向空气置换单 元和空气净化系统。
所述双向空气置换单元可以进一步包括:安装于所述窗框或门框,或 所述窗、门扇框内的至少一个空气热交换器,用于将室内空气排到房外的 第一通风道和用于将房外空气吸入室内的第二通风道,设置在所述第一通 风道的室内侧一端的第一进气口和房外侧一端的第一出气口,设置在所述 第二通风道的房外侧一端的第二进气口和室内侧一端的第二出气口,设置 在所述第一通风道上的用于将室内空气排到房外的排气扇和设置在所述第 二通风道上的用于将房外空气吸到室内的吸气扇,设置在所述第二进气口 的空气过滤网,和控制所述排气扇、吸气扇运转的控制装置及电源。
所述空气热交换器的材料可以采用能够传热、传湿的纸质或复合纸质 材料制成,为了进一步提高空气热交换器的交换效率,其结构可以采取板 翅式结构(垂直互交波纹板结构),当然,也可以采用其它结构。另外,本 发明的所述空气热交换器还可以采用由竹质纤维制成的竹纤维纸材料制 成。
本技术方案中,所述第二通风道内还可以配有过滤单元,所述过滤单 元优选被配置在所述第二通风道空气流动的上游侧,该过滤单元可以配有
洁净室用高密度过滤器(HEPA过滤器等)和/或可以配有含有活性竹炭的过
滤器,此外,还可以配有含有竹纤维的高效过滤膜等,因此,可以有效地 防止将房外空气中的尘埃送入室内,由于尘埃会附着有病毒或病菌等,所 以本发明可以积极地除去尘埃、病毒或病菌等。
本技术方案中,在所述第一和第二进气口和所述空气热交换器的所述 第一、第二空气通道的室内和房外空气的入口之间还可以配有空气流量分 配装置,所述空气流量分配装置可以是导流板,也可以是带有众多通气孔 的流量分配板,其目的是使室内空气和房外空气能够流量均匀地进入所述 空气热交换器,从而保证两者之间均匀地进行湿热交换,提高交换的效率。
本技术方案中,通过所述第一通气通道的室内空气的流量可以大于通 过所述第二通气通道的房外空气的流量,这样,室内空气中所含的热量和 湿度就可以更加充分地传递给从房外引入室内的空气。
所述空气净化系统可以包括:第三通风道,所述第三通风道可以配有 除菌单元,所述第三通风道的第三进气口连通所述第一通风道,所述第三
通风道的第三出气口连通所述第二通风道,还包括用于开闭所述第一、第 三通风道的第一开闭机构。另外,在本技术方案中,在所述第二通风道内 也可以配有用于开闭所述第二通风道的第二开闭机构。所述第一、第二开 闭机构可以是一个挡板。这样,当所述第一开闭机构打开所述第三进气口 关闭所述第一通风道下游侧,所述第二开闭机构关闭所述第二通风道上游 侧时,室内空气可以由室内进入所述第一通风道并经所述第三进气口进入 所述第三通风道,通过所述除菌单元后,再经所述第三出气口进入所述第 二通风道,由于所述第二开闭机构阻止了室内空气流向所述第二进气口方 向,故室内空气将经所述空气热交换器的第二空气通道返回第二通风道, 最后经所述第二出气口进入室内。另外,由于位于所述第二通风道上游侧 的所述除菌单元对室内空气也具有阻力作用,因此,本技术方案中,即便 取消所述第二开闭机构,流经所述第三通风道的室内空气经过除菌处理后 也将重新返回到室内。因此,本技术方案中的所述第二开闭机构也可以不 被设置。
本技术方案中,所述第一、第二和/或第三通风道的内壁表面可以具有 表面加工层,其中,所述表面加工层可以具有除菌部。所述除菌部可以含 有光半导体催化剂和/或磷灰石。所述磷灰石可以是具有光催化功能的磷灰 石。通过照射特定波长范围的光,所述半导体催化剂和/或磷灰石可以除去 空气中的病毒或病菌中的至少一方。因此,本发明的所述空气净化系统不 仅可以捕集、吸附等,还可以积极除去病毒或病菌,从而实现本发明的空 气净化功能。
在本技术方案中,所述第一开闭机构和所述第二开闭机构可以是联动 的。在所述第一开闭机构打开所述第三进气口关闭所述第二通风道的下游 侧的同时,所述第二开闭机构关闭所述第二通风道的上游侧。反之,在所 述第一开闭机构关闭所述第三进气口打开所述第二通风道的下游侧的同 时,所述第二开闭机构打开所述第二通风道的上游侧。
本技术方案中,所述第三通风道的内壁还可以附加一层保温材料,而 所述除菌部形成在所述保温材料之外表面,这样既可以积极地去除病毒或 病菌还可以流经所述第三通风道的室内空气中热量散发到房外。
本技术方案中,所述第三通风道内设置的所述除菌单元可以配有洁净
室用高密度过滤器(HEPA过滤器等)等,因此,可以除去空气中的尘埃, 由于尘埃会附着有病毒或病菌等,所以本发明的所述空气净化系统可以积
极地除去尘埃、病毒或病菌等,另外,所述除菌单元可以是可拆卸的,以 便可以清洗和更换。
本技术方案中,所述除菌单元还可以具有除菌部,其中,所述除菌部 可以含有光半导体催化剂。通过照射特定波长范围的光,所述半导体催化 剂可以除去空气中的病毒或病菌中的至少一方。另外,这里的所谓"半导 体催化剂"是指以氧化钛、钛酸锶、氧化锌、氧化鸽和氧化铁等为代表的 金属氧化物;以C6。等球壳状碳分子为代表的碳系光半导体催化剂;由过渡 金属形成的氮化物、氧氮化物、具有光催化功能的磷灰石等。另外,作为 向该光半导体催化剂提供光的办法可以考虑采用以下方法:(1)在其附近 设置光源;(2)可以使通风道的一部分透明,引入房外或室内的光;(3) 通过反射板等导入房外或室内的光;或者(4)通过导光板或光纤导入光等。 本技术方案中,所述除菌部还可以包括吸附部,因此,该空气净化系 统可以更加有效地除去病毒或病菌。
本技术方案中,所述吸附部可以进一步含有磷灰石,另外,这里所谓 的"磷灰石"是以化学式为Ax (B0y) zXa(其中,A表示Ca、 Co、 Ni、 Cu、 Al、 La、 Cr、 Fe、 Mg等各种金属原子;B表示P、 S等原子;X表示用羟基 (-0H)或卤原子(例如,F、 Cl等)表示的物质,其代表性物质有羟基磷 灰石、氟磷灰石和氯磷灰石,以及磷酸钙和磷酸氢钙等。其中,用CaiQ (P04) e(0H)2表示的羟基磷灰石钙,因阳离子交换和阴离子交换均容易发生,所以 具有丰富的吸附性,特别是对蛋白质等有机物有优异的吸附能力。另外, 己知的羟基磷灰石钙通过强烈的吸附霉菌、细菌和病毒等,可以抑制这些 菌类和病毒的增殖。
本技术方案中,吸附部含有磷灰石。己知该磷灰石表现出对病毒或病 菌等的高吸附特性。这主要因为磷灰石带有电荷,容易与病毒或病菌等形 成氢键或离子键等。因此,除菌部可以牢固地吸附病毒或病菌等。所以, 利用该空气净化系统,可以进一步提高除去病毒或细菌等的效率。
本技术方案中,所述磷灰石还可以是具有光催化功能的磷灰石。另外, 这里所谓的"具有光催化功能的磷灰石"是例如羟基磷灰石中的部分钙原 子通过离子交换等方法被置换成钛原子的磷灰石等。
通常情况下,作为光半导体催化剂一直使用沸石等吸附剂和二氧化钛 的混合物等。在测定相同比表面积的二氧化钛和钛磷灰石对有机物的分解 性能时,钛磷灰石表现出比二氧化钛更高的分解性能。但是,测定同等重
量的二氧化钛和钛磷灰石对有机物的分解性时,二氧化钛显示出比钛磷灰 石更高的分解能力。其原因原自现有的制造技术不能使钛磷灰石的粒径小 到二氧化钛粒径的程度。也就是说,二氧化钛的比表面积比钛磷灰石的比 表面积更大,所以,受到所述除菌单元可以负载的光半导体催化剂的重量 的限制时,只采用钛磷灰石作为光半导体催化剂的话,对有机物的分解能 力可能会减退。
但是,本技术方案中,所述除菌单元还含有光半导体催化剂,因此, 二氧化钛等粒径小的光半导体催化剂进入钛磷灰石的间隙,可以使光催化 反映的活性更加密集。另外,因为钛磷灰石补充了二氧化钛的低吸附性, 所以可以实现比二氧化钛或磷灰石单体更优异的分解能力,这样,利用该 除菌单元,可以高效地去除病毒或病菌等。
另一方面,已知磷灰石对病毒或病菌的吸附特性高。因此,考虑使用 磷灰石作为吸附剂以提高所述除菌部的作用。但是,即使将这样的磷灰石 混合到光半导体催化剂中,也仅仅是对吸附于发挥光催化功能的二氧化钛 附近的病毒或病菌等有作用,而对于被磷灰石所吸附但附近没有二氧化钛 存在的病毒或病菌来说,这些病毒或病菌不会被除去。但是,本技术方案 中,磷灰石是具有光催化功能的磷灰石。也就是说,吸附位置本身就具有 光催化功能,这样的话,就可以除去几乎所有的被吸附的病毒或病菌等。 所以,利用该除菌单元可以进一步提高除去病毒或病菌等的效率,保证进 入室内空气的净化处理质量。
本技术方案中,所述除菌单元还可以配有带电单元,所述带电单元可 以被设置在所述除菌部的上游侧。另外,该带电单元可以使得病毒或病菌 中的至少一方带电。通常情况下,磷灰石具有对病毒或病菌的吸附能力, 这是因为磷灰石被认为带有电荷,可以与带有弱电荷的病毒或病菌等形成 静电结合的原因,而所述带电单元可以使病毒或病菌在到达磷灰石之前, 在带电单元处被赋予较强的电荷,这样,带电的病毒或病菌在达到磷灰石 时,更容易被磷灰石吸附,从而提高所述除菌单元对病毒或病菌的捕集率, 因此,可以进一步提高本发明的空气净化能力。
本技术方案中,所述第三通风道还可以更进一步配有活性物质供给装 置。该活性物质供给装置可以被设置在所述除菌单元的空气流动方向的上 游侧。另外,这里所谓的"活性物质供给装置"可以例如是辉光放电器、 势垒放电器、或菱式放电器。再有,这里所谓的"活性物质"可以是例如
高速电子、离子、臭氧、羟基自由基等自由基类物质或其激发的分子等。
本技术方案中,所述活性物质供给装置向所述除菌单元提供活性物质。 因此,利用该除菌单元,能通过能量水平高的自由基类物质等活化光半导 体催化剂或者具有光催化功能的磷灰石的光催化功能。这样,可以加速光 半导体催化剂或者具有光催化功能的磷灰石的光催化反应速度,其结果是, 利用所述除菌单元可以高效地去除病毒或病菌等。另外,已知臭氧具有可 观的杀菌等作用,因此,利用所述除菌单元可以更进一步高效地去除病毒 或病菌等,从而达到本发明空气净化的目的。
本技术方案中,为了控制所述活性物质供给装置所分解的过量的活性 物质可能对人体造成的伤害,在所述第二通风道还可以设置一个活性物质 分解单元。此处的活性物质分解单元,可以是例如分解臭氧的活性炭或活 性竹炭过滤单元等。活性物质分解单元可以被设置在所述除菌单元的空气 流动方向的下游侧。另外,该活性物质分解单元可以分解活性物质,这样, 就可以确保对臭氧的安全使用。
另外,本技术方案中,所述的活性物质供给装置还可以向进入室内的 空气中释放负离子,负氧离子被称为人体的"空气维生素",可以通过人体 皮肤细胞的间隙进入人体,可以防止皮肤老化并可缓解人体疲劳。同时, 负离子与室内空气中残存的颗粒物和有害的有机分子,例如,苯分子,甲 醛分子相撞,使其带电,这种带电颗粒和有害的有机分子很容易被房间内 的墙壁和天花板等物吸附,从而使室内的空气得到更进一步的净化。
本技术方案的所述吸气扇、排气扇的运行是分别控制的。本技术方案 与上述技术方案相比,除增加了所述第三通风道、所述第一和第二开闭机 构外,其它结构,如所述第一和第二通风道、所述空气热交换器、所述第 一、第二进气口和所述第一、第二出气口的结构与前述方案基本相同,此 处不再赘述。
综上所述,本发明的技术方案优点主要体现在以下几个方面:l)在不 改变普通窗户和门的功能前提下,实现了在窗或门关闭时,进行室内和房 外的空气双向置换,且在置换过程中,可以保持室内原有的温度和湿度不 变,彻底解决了室内的空气污染问题,保证室内空气的洁净和清新,创造
了既健康又舒适的生活空间;2)由于室内空气在排出时,空气热交换器进 行了热量和湿度的赎回,因此节约了能源,实现了节能减排;3)本发明可 以使房子在密封的状态下引入新鲜空气,满足人们的健康呼吸需要,大大
减少了开窗通风而造成的室内热量的扩散,特别是在冬季供暖和夏季空调 的房间,本发明的节能优势将得到更进一步的体现,同时,本发明也避免
了开窗通风所造成的二次空气污染和房外噪声的干扰;4)本发明可以使用 太阳能光伏电池提供工作动力,另外,即便使用普通电源,由于本发明使 用的均是小功率的排气扇和吸气扇,其能耗也可以忽略不计;5)本发明可 以实现低噪声运行;(6)使用本发明技术方案制造的门窗产品,结构简单, 造价低,便于安装和维修,且不影响室内美观,具有很好的普及性。
本技术方案的优点是可以实现两种运行模式,第一种是室内和房外的 双向空气置换模式,这种模式的优点上面已经描述。第二种是空气室内循 环模式,这种模式是将室内空气引入所述第三通风道,通过设置在所述第 三通风道内的所述除菌单元对室内空气进行杀菌消毒。由于SARS、流感及 其它流行性疾病的流行,有时需要单独针对室内空气进行杀菌、除菌处理, 而本改进技术方案既可以实现室内和房外空气的双向置换,又可以单独对 室内空气进行动态杀菌处理,使人们生活、工作、学习空间的空气处于洁 净状态,进一步保证了人们可以呼吸洁净的空气。
本发明的其它目的、优点和突出的特点将从下面结合附图对本发明实 施方式的详细描述中变得更为明显。由于涉及本发明的窗或门的技术方案 是相同的,为了简化起见,本发明在附图和实施方式的描述中,只对具有 双向保温换气及空气净化功能的节能窗进行描述,略去对具有双向保温换 气及空气净化功能的节能门进行描述。
附图说明
本发明的上述和其它特性及优点将参考附图所示的实施方式进行描 述,因此会变得更加清晰。
图1是本发明第一实施方式具有双向保温换气及空气净化功能的节能 窗的室内侧示意简图;
图2是图1的房外侧示意简图;
图3是本发明第一实施方式涉及双向空气置换单元的示意简图; 图4是本发明第二实施方式涉及双向空气置换单元的示意简图; 图5是本发明第三实施方式涉及空气净化系统及其工作过程的示意简
图;
图6是本发明第三实施方式的一种改进的示意简图; 图7是图5切换为双向空气置换工作时的示意简图;
图8是本发明第四实施方式涉及空气净化系统及其工作过程的示意简
图;
图9是本发明第五实施方式涉及二个双向空气置换单元或二个双向空
气置换单元加空气净化系统的具有双向保温换气及空气净化功能的节能窗
的示意简图;
图io是本发明涉及空气热交换器的结构示意简图。
在附图中,相同的标号代表相同零件、部件和结构。
具体实施方式
在下文中,结合附图对本发明第一至第四典型实施方式的具有双向保 温换气及空气净化功能的节能窗做详细的描述。
如图l、图2、图3所示,本发明第一实施方式具有双向保温换气及空 气净化功能的节能窗5,可以包括:窗框51、窗扇框52与玻璃53组成的 窗扇、和窗户的开闭机构(图中未示出)等,其中,具有双向保温换气及 空气净化功能的节能窗5还包括至少一个双向空气置换单元6(本实施方式 为l个),该双向空气置换单元6,包括:安装于窗框51内的至少一个空气 热交换器61 (本实施方式为1个),用于将室内空气排到房外的第一通风道 55和用于将房外空气吸入室内的第二通风道56,设置在第一通风道55上 的室内侧一端的第一进气口 551和房外侧一端的第一出气口 552,设置在第 二通风道56上的房外侧一端的第二进气口 561和室内侧一端的第二出气口 562,设置在第一通风道55上的用于将室内空气排到房外的排气扇62和设 置在第二通风道56上的用于将房外空气吸到室内的吸气扇63,设置在第二 进气口 561处用于过滤房外空气中的尘埃和阻挡异物的空气过滤网64,电 源(图中未示出),和控制排气扇62、吸气扇63运转的控制装置(图中未 示出)。
本实施方式的第一进气口 551、第二进气口 561和第一出气口 552、第 二出气口 562可以设置在如图1、图2所示的窗框51的位置上,但本发明 的进气口和出气口也可以设置在窗框51的其它位置上。更进一步,还可以 采用配管的形式延伸至窗框51的外侧或外部。第一进气口551、第一出气
口 552和第二进气口 561、第二出气口 562的形状可以是圆形,也可以是方形,但本发明的进气口和出气口的形状不仅限于圆形和方形。
空气热交换器61 (参见图10)包括热交换板611以一定的间隔叠放, 从而依次形成了排到房外的室内空气通过的第一空气通道612和吸入室内 的房外空气通过的第二空气通道613,第一波纹板614置放于第一空气通道 612中,从而获得允许室内空气通过的空间;和第二波纹板615置放于第二 空气通道613中,从而获得允许房外空气通过的空间。第一波纹板614和第二波纹板615所形成的空气通过空间(通道)是垂直交叉的。
空气热交换器61的热交换板611和/或第一波纹板614、第二波纹板 615可以采用能够传热传湿的材料或具有相同功能的复合纸质材料制成,更进一步说,可以采用竹纤维纸或由纸质材料混合竹炭或活性竹炭形成的竹 炭纸制成。
竹质纤维取材于天然竹,优选3-5年的竹子,经高温煮成竹浆,然后 提取竹纤维制成竹纤维纸。其制造工艺与普通木质纤维的造纸工艺基本相 同,这里不再赘述。由于竹纤维横截面上布满大大小小的孔隙,高度中空, 可以自由吸收并蒸发水分,因此,它的传热性、吸湿性、放湿性、透气性 比任何其它材质的纤维都好。同时,竹子中具有一种独特的抗菌物质-"竹 琨",这种物质具有天然的抗菌和除臭功能,因此,该竹纤维纸还具有抗菌、 抑菌、抗螨和超强的抗静电性能。这样,由竹纤维纸制成的空气热交换器 61具有以下优点:(1)可以大大提高显热和潜热的交换效率;(2)超强的 抗静电性可以防止微尘吸附其上;(3)可以对于吸附其上的细菌和病毒进 行杀菌处理,使空气热交换器61具有自清洁功能,进一步保证通过其进入 室内的空气质量;(4)由于竹子的生长速度是所有植物类最快的,因此, 可以降低空气热交换器61的制造成本。另外,已知竹子的束管纤维是前后 相通,左右平行的,因此,碳化后有许多细微小孔沿着束管纤维整齐地散 布着,使其具有很好的传热调湿效果。当含有湿气的空气通过活性竹炭时, 它的许多细微小孔就会吸入湿气,当干燥的空气时,它又会将细微小孔中 吸入的湿气释放给干燥的空气,这样,可使空气热交换器61具有很好的调 湿效果。当室内空气PA和房外空气0A通过空气热交换器61时,室内空气 PA和房外空气OA将进行显热和潜热交换,即空气热交换器61可以将室内 原有空气PA中的热量和湿度传递给房外空气0A,从而保证换气过程中室内 原有的温度和湿度保持不变。同时,又由于竹纤维或活性竹炭具有抗菌、抑菌、抗螨和超强的抗静电功能,因此,使得该空气热交换器61具有自清
洁功能,防止空气中各种菌类附着其上。但本发明的空气热交换器61所采
用的传热传湿材料包含但不仅限于上述材料。
为了提高空气热交换器61的热交换效率,其结构可以采用如图10所 示的垂直互交的波纹板结构(也称板翅式结构),当然也可以采用其它结构。 热交换板611的厚度最好在20um-90um之间,第一、第二波纹板614、 615 的厚度最好在0. lrran-O. 5mm之间。
另外,为了更进一步提高室内空气PA和房外空气0A流经空气热交换 器61时的显热和潜热的交换效率,可以使空气热交换器61的第一空气通 道612的有效通风横截面积大于第二空气通道613的有效通风横截面积, 或在第一、第二空气通道612、 613的有效通风面积相同的情况下,使第二 空气通道613的长度大于第一空气通道612的长度,这样,室内空气PA在 第一空气通道612中的通过速度将快于房外空气0A在第二空气通道613中 的流动速度,因此,进入室内的房外空气OA可以更加充分地吸收室内空气 PA中的热量和湿度,提高显热和潜热的交换效率。
再有,空气热交换器61在窗框51内的摆放可以如图3所示,当然, 本发明还可以有其它的摆放方法。
第一通风道55和第二通风道56分别形成于窗框51内。第一空气通道 612与窗框51的部分内壁和设置其内的隔离物58形成了第一通风道55, 第二空气通道613与窗框51的部分内壁和设置其内的隔离物58形成了第 二通风道56。
本实施方式的上述第一、第二通风道55、 56可以形成于如图1、图2 所示的窗框51的上端框内,但本实施方式的通风道不仅局限于形成在窗框 51的上端框内,例如,还可以形成于窗框51的左侧或右侧框内。另夕卜,还 可以形成在窗框51的上端框+左侧框的组合内,或窗框51的上端框+右侧 框的组合内,或窗框51的上端框+左侧框+下端框内,或窗框51的上端框+ 右侧框+下端框的组合内。另外,还可以形成窗扇框52内,或是它们的上 述窗框的变换组合。另外,第一通风道55和第二通风道56也可以由配管 分别形成(图中未示出)。
本实施方式的第一通风道55和第二通风道56的内壁上可以设置有保 温材料(图中未示出),最好在第二通风道56的房外侧的内壁上设置有保 温材料,这样可以防止房外空气0A在经过热交换后的热量损失。
窗框51的材料可以是铝合金、塑钢、钢质、木质等,但本发明不仅限
于上述材料。
如图2、图3所示,在窗框51的第一进气口 551附近设置一个用于将 室内空气PA引入第一通风道55并将完成热交换后的室内空气PA'排到房 外的排气扇62;在窗框51的第二进气口 561附近设置一个用于将房外空气 0A引入第二通风道56并将热、湿交换后的空气0A'引入室内的吸气扇63。 排气扇62和吸气扇63可以采用如图3所示的各自独立控制运转的设置方 式,也可以将排气扇62设置在与吸气扇63相对应的室内侧第一进气口 551 处,并采用同轴电机带动,这样可以简化本发明的换气净化窗的结构。本 实施方式的排气扇62和吸气扇63可以采用小型轴流风扇,也可以采用小 型离心式风扇,还可以是其它形式的风扇。本实施方式的排气扇62和吸气 扇63可以按照如图3所示的安装方式,但本实施方式的排气扇62和吸气 扇63还可以全部隐藏安装于窗框51内,还可以根据需要安装在与第一进 气口 551和第二进气口 561相对应的窗框51的外部。另外,排气扇62和 吸气扇63的安装位置包括但不仅限于上述位置,还可以安装在其它进气口 或出气口。启动后,通过排气扇62和吸气扇63分别生成的空气流(如图3 所示的空心箭头PA、 0A)。
如图3所示,过滤网64被设置在第二进气口 561处,用于过滤灰尘和 阻挡异物进入,过滤网64最好是可拆卸的,以方便定期清洗或更换。另外, 在第一出气口 552、第一进气口 551处也可以设置一个可以拆卸清洗的空气 过滤网(图中未示出),以阻挡房外和室内的灰尘进入第一和第二通风道55、 56内。当然,这种过滤网也可以通过在窗框51上与第一进气口 551、第一 出气口 552和第二出气口 562的对应位置处设置众多的通气孔(如图1所 示)来实现。
第二通风道56内设置了一个可拆卸清洗的过滤单元57,该过滤单元 57可以是洁净室用的高密度过滤器,例如可以是HEPA过滤器或ULPA过滤 器。这种洁净室用高密度过滤器可以捕集非常小的尘埃。通常情况下,有 机分子、病毒或病菌等大多附着在微尘上,所以使用这种洁净室用高密度 过滤器可以将从房外引入室内的空气0A中的尘埃和附着在尘埃上的有机分 子、病毒或病菌积极地去除。另外,过滤单元57还可以是一个竹炭或活性 竹炭过滤器,己知活性竹炭具有超强的吸附和过滤能力,可以有效地过滤 掉房外空气中的臭氧或其他对人体有害的有机分子,进一步保证进入室内
空气中的品质。当然,本实施方式的过滤单元57也可以是洁净室用高密度 过滤器和活性竹炭过滤器的组合物。
电源(图中未示出)是为排气扇62和吸气扇63或其它装置提供动力 的,它可以是普通的电源,考虑到安全因素,优选采用低压安全电源。另 外,还可以采用绿色环保电源,如利用太阳能光伏电池为排气扇62和吸气 扇63提供动力。再有,还可以将窗扇上的玻璃53 (图l所示)更换为光电 塑料,如,美国Konarka公司生产的塑料光电材料。这种光电塑料透光性 与普通玻璃相差无几,它是通过一层有机半导体材料吸收太阳光或是室内 光源的光,产生空穴电子,所述空穴电子分别由半导体材料本身和其中混 杂的足球烯传递到两个电极,从而将光能转换成电能,这种电能可以为排 气扇62和吸气扇63提供动力电源。
控制装置(图中未示出)可以设置在窗框51上,也可以设置在窗框51 的外部;可以是有线控制,还可以是无线控制。控制装置可以根据需要设 定排气扇62和吸气扇63的多种运行模式,实现排气扇62和吸气扇63的 自动运行,例如,运行2小时后停止1小时,之后再运行2小时,如此循 环下去。也可以设定一个运行时间,到时自动关机等等。另外,也可以完 全是人工手动控制排气扇62和吸气扇63的运转。
上面描述的空气热交换器61、排气扇62和吸气扇63、电源及控制装 置(需要安装在窗框内时)可以通过如图1所示的在窗框51上的非建筑安 装面上开设可拆卸的面板54的方式装入窗框51内,可拆卸的面板54可以 通过螺钉55与窗框51内的凸起上的螺孔(图中未示出)进行固定连接, 或通过面板54镶嵌在窗框51的方式,这样,当需要清理、更换、维修窗 框51内的零部件时,可以拆下面板54进行。当然,本实施方式的上述装 置也可以通过其他方式安装在窗框51内。
本发明第一实施方式工作时,首先通过控制装置启动排气扇62和吸气 扇63,这样,欲排出的室内空气PA先由第一进气口 551进入第一通风道 55的上游侧,然后进入空气热交换器61的第一空气通道612,进行热交换 后成为PA'再进入第一通风道55的下游侧,并通过第一出气口 552排到房 外(参见图3中空心箭头PA、 PA'的沿线方向)。欲进入室内的房外空气 0A先从第二进气口 561进入第二通风道56的上游侧,经过设置于第二通风 道56的上游侧的空气过滤单元57,然后进入空气热交换器61的第二空气 通道613,进行热交换后成为新鲜空气SA再进入第二通风道56的下游侧,
并通过第二出气口 562引入室内(参见图3中空心箭头0A、SA的沿线方向)。 由于空气热交换器61是采用能传递热量和湿度的材料制成的,因此,室内 空气PA和房外空气0A在空气热交换器61的第一空气通道612和第二空气 通道613内呈垂直交叉流动的过程中不仅可以进行显热交换,还可以进行 潜热交换,从而保证在换气过程中室内原有的温度和湿度不发生改变。在 冬季的暖气房间,室内空气PA向房外空气OA传递热气和湿度,在夏季空 调房间,室内空气PA向房外空气0A传递冷气并进行湿度交换,使室内原 有的冷温度和湿度不改变,既保证了室内空气的洁净和环境的舒适,又实 现了节能减排。
图4是本发明第二实施方式涉及双向空气置换单元6a的示意简图,与 第一实施方式相比,本实施方式的空气热交换器61增加为3个,这样,通 过3级热交换,可以进一步提高室内空气PA和房外空气0A之间的湿热交 换效率,其他结构和运行方式与第一实施方式基本相同,这里不再赘述。 当然,本发明设置在窗框51内的空气热交换器61的数量包含但不仅限于3 个。
图5是本发明第三实施方式涉及空气净化系统7及其工作过程的示意 简图,与第一、二实施方式相比,本实施方式增加了一个空气净化系统7, 其它结构与第一、二实施方式基本相同,为了简化起见,与上述第一、二 实施方式相同的内容不再重复描述,这里主要描述空气净化系统7。
空气净化系统7主要包括:配有光催化除菌单元71的第三通风道72, 第三通风道72的第三进气口 73连通第一通风道55的下游侧,第三通风道 72的第三出气口 74连通第二通风道56的上游侧,用于开闭第一通风道55、 第三通风道72的第一开闭机构(挡板)75,第一开闭机构(挡板)75被设 置在第三进气口 73处,用于开闭第二通风道56的第二开闭机构(挡板) 76,第二开闭机构(挡板)76被设置在第二通风道56的上游侧。第一开闭 机构(挡板)75和第二开闭机构(挡板)76可以是联动的。当然,第二开 闭机构(挡板)76也可以不设置,而用设置于第二通风道56内的过滤单元 57的阻力作用阻挡由第三出气口 74进入第二通风道56的室内空气SA1返 回第二通风道56的上游侧。另外,光催化除菌单元71可以从空气净化系 统7上取下,以方便清理和维修。
光催化除菌单元71配有预过滤器、等离子化器和光催化剂过滤器(图 中未示出)。预过滤器是除去较大尘埃的过滤器。等离子化器使通过预过滤
器后的空气中含有的尘埃带上强电荷。光催化剂过滤器负载钛磷灰石和可 视光线型光半导体催化剂,但光催化过滤器也可以只负载钛磷灰石。另外, 光催化剂过滤器还可以负载磷灰石可视光线型光半导体催化剂,这里的所
谓"磷灰石"是以是以化学式为Ax (B0y) zXa(其中,A表示Ca、 Co、 Ni、 Cu、 Al、 La、 Cr、 Fe、 Mg等各种金属原子;B表示P、 S等原子;X表示用 羟基(-0H)或卤原子(例如,F、 Cl等)表示的物质,其代表性物质有羟 基磷灰石、氟磷灰石和氯磷灰石,以及磷酸钙和磷酸氢钙等。其中,用Cau) (P04) 6(0H)2表示的羟基磷灰石钙等。此处所说的钛磷灰石是通过离子交换 等方法用钛原子取代了羟基磷灰石钙的部分钙原子的磷灰石。另外,此处 所说的可视光线型光半导体催化剂是例如对锐钛矿型二氧化钛等进行改 良,即使在可视光线下也可发挥光催化活性的光半导体催化剂。
已知该钛磷灰石表现出对病毒或病菌等的高吸附特性。这主要因为钛 磷灰石带有电荷,容易与病毒或病菌等形成氢键或离子键等,而在钛磷灰 石的上游侧含有等离子化器,因此,尘、埃、病毒和病菌等在到达钛磷灰 石之前,在等离子器中被赋予了强电荷,所以,病毒或病菌更容易被光催 化过滤器所负载的钛磷灰石所吸附,其结果是提高了捕集病毒或病菌的效 率,所以,利用该除菌单元可以进一步提高除去病毒或细菌等的效率。
再有,钛磷灰石和可视光线型光半导体催化剂也可以由形成光催化过 滤器的纤维所负载或者将其涂覆在光催化剂过滤器上。还有,钛磷灰石和 可视光线型光半导体催化剂还可以涂覆在光催化过滤器的一面,也可以涂 覆在光催化过滤器的两面。
该光催化除菌单元71的结构使空气依次通过预过滤器、等离子化器、 光催化剂过滤器,所以,该光催化除菌单元71中的预过滤器被配置在空气 流动方向的上游侧,光催化剂过滤器被配置在空气流动方向的下游侧。这 样,该光催化除菌单元71对通过从第一通风道55送入第三通风道72的室 内空气PA进行除菌净化,生产净化空气SA1。然后,该净化空气SA1通过 第三出气口 74送入第二通风道56,再经第二出气口 562送入室内。该光催 化除菌单元71所对应的窗框51上有一部分安有透明物(图中未示出),将 房外或室外的光导入光催化除菌单元71。
作为本实施方式的变化例,可以采用过滤单元57,例如可以是HEPA 过滤器或ULPA过滤器,或HEPA过滤器加活性竹炭过滤器的组合物,或单 独的活性竹炭过滤器代替光催化除菌单元71。此时,过滤单元57可以捕集 非常小的尘埃,已知活性竹炭过滤器具有超强的吸附能力,通常情况下, 有机分子、病毒或病菌等大多附着在微尘上,所以过滤单元57可以将室内
的空气PA中的尘埃和附着在尘埃上的有机分子、病毒或病菌积极地去除。 因此,也可使空气净化系统7达到除去病毒或病菌的目的。
作为本实施方式的另一个变化例,设置在光催化除菌单元71的预过滤 器和光催化剂过滤器之间的等离子化器可以用在光催化除菌单元71的预过 滤器和光催化剂过滤器之间设置辉光放电器、势垒放电器或菱式放电器等 来替代。这样可以通过能级高的自由基类物质等激活钛磷灰石和可视光线 型光半导体催化剂的光催化功能。所以,可以加速钛磷灰石和可视光线型 光半导体催化剂的光触媒反应速度。另外,这种情况下容易产生臭氧,所 以优选在光催化剂过滤器的空气流向的下游侧设置活性碳过滤器,用来控 制臭氧进入室内空气中的供给量,以防止过量的臭氧进入室内空气中而对 人体造成的伤害。
另外,在本实施方式中,由于辉光放电器、势垒放电器或菱式放电器 还可以向进入室内的空气中释放如负离子的活性物质,因此,送入室内的 空气将变为含有负离子的纯净空气,进一步提升了室内空气的品质。
下面描述钛磷灰石对病菌和病毒的杀灭性能,其主要数据和实验方法 来自日本财团法人日本食品分析中心的实验数据。
钛磷灰石对病菌、病毒和毒素的灭活率见下表。
<table>table see original document page 22</column></row> <table>
上述图标显示了光催化除菌单元71中含有的钛磷灰石具有对空气中的
各种细菌和病菌进行杀菌处理的功效,从而有效地保证进入室内空气的净 化质量。
本实施方式有两种运行模式,第一种是室内空气PA和房外空气OA的 双向置换模式,如图7所示,在第一种运行模式下,第一开闭机构(挡板) 75、第二开闭机构(挡板)76处于图7中的实线位置,即第一开闭机构(挡 板)75关闭第三进气口 73,打开第一通风道55的下游侧,第二开闭机构 (挡板)76打开第二通风道56的上游侧,这时,当排气风扇62和吸气风 扇63启动后,室内被污染的空气通过排气扇62的运转生成空气流PA,由 第一进气口551被送入第一通风道55中,并经过空气热交换器61,同时, 房外空气通过吸气扇63的运转生成空气流OA,通过第二进气口 561被引入 第二通风道56中,也经过空气热交换器61,由于空气热交换器61 (见图 10)是采用能传递热量和湿度的材料制成,因此,室内空气PA和房外空气 0A在空气热交换器61内呈垂直交叉流动的过程中不仅可以进行热量交换, 还可以进行湿度交换,即室内空气PA将其热量和湿度通过热交换板611和 第一波纹板614、第二波纹板615传递给房外进入室内的空气0A,此时室 内空气PA变成PA'被排到房外;房外空气OA经过过滤单元57过滤后变成 洁净的空气SA被引入室内,从而保证在换气过程中室内原有的温度和湿度 不发生改变的同时,室内的空气处于洁净状态。在冬季的暖气房间,室内 空气PA向房外空气OA传递热气和湿度,从而使室内原有的热温度和湿度 不改变,在夏季空调房间,室内空气PA向房外空气OA传递冷气并进行湿 度交换,从而使室内原有的冷温度和湿度不改变。例如,夏季当湿度过高 的房外空气0A进入空气热交换器61中时,热交换板611吸收房外空气0A 中过多的水分,并传递到第一空气通道612的内壁中,这样,室内空气PA 通过第一空气通道612时,将会吸收第一空气通道612中的这些水分并排 到房外,从而使房外空气0A在空气热交换器61中先降湿后在引入室内。 一般在冬季,湿度的交换过程正好相反,即房外空气0A在空气热交换器61 中先增湿后在引入室内,这样就可以使室内原有的湿度不改变。通过这种 双向换气模式的运行,可以有效地将室内的各种污染物,如甲醛苯、氡气、 二手烟等排到室外,保持室内空气的洁净,又可以避免在换气过程中室内 原有温度和湿度变化过大。
如果遇到流感或SARS流行或其它原因需要对室内空气进行杀菌处理 时,本实施方式可以通过控制装置使其切入第二种运行模式,即室内空气
单循环净化模式。如图5所示,在这种模式下,控制装置使第一开闭机构
(挡板)75、第二开闭机构(挡板)76处于图5中的实线位置,即第一开 闭机构(挡板)75打开第三进气口 73,关闭第一通风道55的下游侧,第 二开闭机构(挡板)76关闭第二通风道56的上游侧,这时,当排气风扇 62启动后,室内被污染的空气通过排气扇62的运转生成空气流PA,并由 第一进气口 551经空气热交换器61中被引入第三通风道72中,然后,通 过设置在第三通风道72内的光催化除菌单元71对室内空气PA进行杀菌处 理,生成净化空气SA1,净化空气SA1通过第三出气口 74进入第二通风道 56,由于第二开闭机构(挡板)76阻挡了其向第二通风道56上游方向的流 动,故全部净化空气SA1经空气热交换器61配送到第二通风道56的下游 侧,并经第二出气口 562送入室内,此时,送入室内的空气是经过除菌处 理的洁净空气,因此,保证室内人员可以呼吸到无菌的洁净空气,避免了 病菌或细菌在人员中的传播。
在本实施方式中,第三通风道72的形成构件72a与窗框51最好是可 装卸的连接,这样便于维修和更换。另外,优选将第三通风道72的形成构 件72a安装在窗框51的房外侧,便于室内美观。
因此,本实施方式既可以实现室内空气PA和房外空气0A的双向置换, 又可以单独对室内空气PA进行动态杀菌处理,使人们生活、工作、学习空 间的空气实时处于洁净状态。另外,由于在第一种运行模式下,空气热交 换器进行了高效的热量的赎回,阻止了热量的流失,因此,对节能减排会 有实质性贡献。
图6是本发明第三实施方式一种改进的示意简图,与第三实施方式相 比,该改进方案去掉了第二开闭机构76,其他结构与第三实施方式相同。 在本改进实施方式中,由于第二通风道56的上游侧设置的过滤单元57具 有一定的密度,故其对经由第三出气口 74流出的室内净化空气SA1起到阻 力作用,可使大部分室内净化空气SA1经空气热交换器61配送到第二通风 道56的下游侧,并经第二出气口 562返回室内,故简化了本发明的结构。
图8是本发明第四实施方式涉及空气净化系统7'及其工作过程的示意 简图,与第三实施方式相比,本实施方式采用增加一个紫外灯77来取代窗 框51上透明物的方式为光催化除菌单元71提供光源。因此,在本实施方 式中,光催化除菌单元71进一步配有预过滤器、等离子化器、光催化剂过 滤器(图中未示出)和紫外灯77。预过滤器是除去较大尘埃的过滤器。等
离子化器使通过预过滤器后的空气中含有的尘埃带上强电荷。光催化剂过 滤器负载钛磷灰石。紫外灯77发出用来激活钛磷灰石光的催化反应的规定
波长的光。另外,该光催化除菌单元71使室内空气PA依次通过预过滤器、 等离子化器和光催化剂过滤器。所以,该光催化除菌单元71中,预过滤器 配置在室内空气PA流动方向的上游侧,光催化剂过滤器配置在室内空气PA 流动方向的下游侧。其它结构与第三实施方式基本相同,这里不再赘述。
图9是本发明第五实施方式涉及二个双向空气置换单元6 (6a)或二个 双向空气置换单元6 (6a)和空气净化系统7的具有双向保温换气及空气净 化功能的节能窗5'的示意简图,在本实施方式中,二个带有双向空气置换 单元6 (6a)或二个带有双向空气置换单元6 (6a)和空气净化系统7的窗 框51分别被设置在窗体的左右两侧,由于热空气是在室内的上层空间,故 此时,两个第一进气口 551最好设置在窗体的上端,而两个第二进气口 562 最好设置在窗体的下端,这样便于将室内污染的空气PA排到房外,提高空 气的置换效率。但是,本发明的双向空气置换单元6 (6a)或带有双向空气 置换单元6 (6a)和空气净化系统7在窗框上的排列分布包含但不仅限于上 述的方式。
本发明的实施方式还可以有多种变化例,如,变化例1,在第二和/或 第三通风道内的内壁上也可以形成加工层,该加工层可以包含光半导体催 化剂。变化例2,在本发明的第二、三或四实施方式中,排气扇和吸气扇也 可以全部隐藏安装于窗框内。变化例3,第二通风道内的过滤单元可以移至 第二进气口处,来取代第二进气口处的过滤网。变化例4,本发明的实施方 式中,排气扇和吸气扇还可以设置在相互对应的进气口或出气口处,并且, 在第一和第二实施方式中,排气扇和吸气扇可以使用一部同轴电机带动, 因此节省了一部电机,简化了本发明换气净化窗或门的结构。变化例5,本 发明还可以设置一个室内空气污染物浓度感应器,当该感应器测得室内空 气的污染物达到一个预先设定的数值时,可以自动开启排气扇、吸气扇进 行双向空气置换。变化例6,本发明还可以在房外侧的出气口和/或进气口 处设置有防风弯头,该防风弯头既可以遮雨又可以在刮大风时不会影响出 气口和进气口的工作等等。
综上所述,本发明具有双向保温换气及空气净化功能的节能窗或门可 以低成本地实现将室内污染的空气排到房外,同时将房外空气经过过滤净 化后引入室内,而且,在这个过程中,室内排出的空气可以充分与从房外
引入室内的空气通过空气热交换器进行显热和潜热交换,保证在换气过程
中室内的温度和湿度不发生改变。另外,如果遇到流感或SARS流行,本发
明还可以从双向换气模式切换为室内空气单循环动态杀菌运行模式,该模 式可以积极地去除室内空气中的各种病毒、病菌,为室内提供净化的空气, 保障人们的健康。再有,本发明还可以向引入室内的空气中释放负离子, 负离子被称为人体的"空气维生素",可以通过人体皮肤细胞的间隙进入人 体,从而防止皮肤老化并可缓解人体的疲劳。
上述的实施方式和优点仅仅是典型的例子,它不能视为对本发明的限 制。本发明的技术也可以应用于其它类似的装置。对本发明典型实施方式 的描述是用于说明而不是限制权利要求的范围,对本领域的普通技术人员 来说,很明显,本发明还可做出多种变化和改进。

Claims (11)

1. 一种具有双向保温换气及空气净化功能的节能窗或门,包括:窗、门框,窗、门扇框和玻璃组成的窗扇或门扇、和开闭机构等,其特征在于,它还包括:至少一个双向空气置换单元。
2. 按权利要求1所述的具有双向保温换气及空气净化功能的节能窗或 门,其特征在于,所述双向空气置换单元还包括:安装于所述窗、门框或 所述窗、门扇框内的至少一个空气热交换器,用于将室内空气排到房外的 第一通风道和用于将房外空气吸入室内的第二通风道,设置在所述第一通 风道的室内侧一端的第一进气口和房外侧一端的第一出气口,设置在所述 第二通风道的房外侧一端的第二进气口和室内侧一端的第二出气口,设置 在所述第一通风道上的用于将室内空气排到房外的排气扇和设置在所述第 二通风道上的用于将房外空气吸到室内的吸气扇,设置在所述第二进气口 的空气过滤网,电源,和控制所述排气扇、吸气扇运转的控制装置。
3. 按权利要求2所述的具有双向保温换气及空气净化功能的节能窗或 门,其特征在于,所述空气热交换器由可传热、传湿的材料制成。
4. 按权利要求2所述的具有双向保温换气及空气净化功能的节能窗或 门,其特征在于,所述第二通风道内还配有过滤单元。
5. —种具有双向保温换气及空气净化功能的节能窗或门,包括:窗、 门框,窗、门扇框和玻璃组成的窗扇或门扇、开闭机构等,其特征在于, 它还配有至少一个双向空气置换单元和空气净化系统。
6. 按权利要求5所述的具有双向保温换气及空气净化功能的节能窗或门,其特征在于,所述双向空气置换单元和空气净化系统进一步包括:安 装于所述窗、门框或所述窗、门扇框内的至少一个空气热交换器,用于将 室内空气排到房外的第一通风道和用于将房外空气吸入室内的第二通风 道,设置在所述第一通风道的室内侧一端的第一进气口和房外侧一端的第 一出气口,设置在所述第二通风道的房外侧一端的第二进气口和室内侧一 端的第二出气口,设置在所述第一通风道上的用于将室内空气排到房外的 排气扇和设置在所述第二通风道上的用于将房外空气吸到室内的吸气扇, 设置在所述第二进气口的空气过滤网,电源,和控制所述排气扇、吸气扇 运转的控制装置,所述空气净化系统包括:配有除菌单元的第三通风道, 所述第三通风道的第三进气口连通所述第一通风道,所述第三通风道的第 三出气口连通所述第二通风道,用于开闭所述第一、第三通风道的第一开 闭机构。
7. 按权利要求6所述的具有双向保温换气及空气净化功能的节能窗或门,其特征在于,所述第二通风道内还配有过滤单元。
8. 按权利要求6所述的具有双向保温换气及空气净化功能的节能窗或 门,其特征在于,所述除菌单元具有除菌部,所述除菌部含有光半导体催 化剂。
9. 按权利要求8所述的具有双向保温换气及空气净化功能的节能窗或 门,其特征在于,所述除菌部还含有磷灰石。
10. 按权利要求8或9所述的具有双向保温换气及空气净化功能的节能 窗或门,其特征在于,所述除菌单元还配有带电单元。
11. 按权利要求8或9所述的具有双向保温换气及空气净化功能的节能 窗或门,其特征在于,所述除菌单元还配有活性物质供给装置,所述活性 物质供给装置设置在所述除菌单元的空气流动上游侧,向所述除菌单元提 供活性物质。
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C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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