CN102243026A - 微孔式空气换热器结构及典型采暖空调应用形式 - Google Patents

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Abstract

微孔式空气换热器结构及典型采暖空调应用形式，微孔式空气换热器结构特征是：至少在一个方向上带有大量微孔(1)的换热板(或块)(2)、设置在换热板(或块)(2)中或者是与换热板紧密接触的冷热媒通道(或者是冷热源)(3)；全部或部分微孔(1)与外环境空气相连通，微孔(1)内的空气流动可以通过换热板(或块)(2)带走冷热媒通道(或者是冷热源)(3)中的冷热量；换热板(或块)(2)为非金属材料或金属与非金属的复合材料，其一种典型材料是：材料中至少包含石墨、导热炭黑两者至一，且质量份数在5％-95％范围内；包含高铝水泥，且质量份数在0-50％范围内。典型采暖空调应用形式：一是微孔换热高级空调末端；二是微孔换热型散热器。三是微孔式新风换气机。

Description

微孔式空气换热器结构及典型采暖空调应用形式
技术领域
本发明为微孔式空气换热器结构及典型采暖空调应用形式，属于能源、材料和空调技术领域。 
背景技术
在目前的民用及工业领域，换热器基本以金属材料为主，按结构分类可分为：板式换热器、管壳式换热器(容积式换热器)、翅片式换热器、热管式换热器以。非金属的换热器，化工应用的石墨块孔式换热器。而空气换热器按结构分类，只有：板式换热器、管壳式换热器(容积式换热器)、翅片式换热器、热管式换热器。此外空气换热器的应用形式，包括以加热或冷却空气为目的各种设备形式，包括翅片空气冷却器、散热器、风机盘管等。 
目前空气换热器的应用则以翅片式板式为主，因其对空气的换热面积大，可以制作的紧凑高效。 
目前空气换热器都是采用金属材料，价格昂贵，生产能耗大。能否找到一种非金属材料空气换热器？从理论上说，由于强度和导热性能的原因，除石墨外很难找到一个体积适当而又能达到金属空气换热器的换热性能的材料，但传统的石墨换热器通常应在化工有腐蚀液体的换热方面，价格昂贵、体块巨大，很难应用在空气换热方面，更不用说普通民用的空气换热器。因此非金属空气换热器难以做为一种设备存在。本发明微孔式空气换热器结构及典型采暖空调应用形式，即从换热结构上创新出可以采用非金属材料的空气换热器，并创新出几种典型的暖通空调用换热设备。 
发明内容及具体实施方式 
微孔式空气换热器结构及典型采暖空调应用形式，主要在于以下几个方面： 
第一，微孔式空气换热器结构，其结构的主要组成部分包含：至少在一个方向上带有大量微孔(1)的换热板(或块)(2)、设置在换热板(或块)(2)中或者是与换热板(或块)(2)紧密接触的冷热媒通道(或者是冷热源)(3)。全部或部分微孔(1)与外环境空气相连通，微孔(1)内的空气流动可以通过换热板(或块)(2)带走冷热媒通道(或者是冷热源)(3)中的冷热量。 
第二，换热板(或块)(2)采用非金属材料、或者金属与非金属的复合材料，非金属材料的一种典型材料组份是：材料中至少包含石墨、导热炭黑两者至一，且质量份数在5％--95％范围内；包含高铝水泥或其它高金属含量的水泥，且质量份数在0--50％范围内。 
第三，典型采暖空调应用形式之一是：微孔换热高级空调末端。微孔换热高级空调末端组成主要包括：风机(4)、电控系统、带微孔(1)的换热板(或块)(2)、冷热媒管道(3)、面板外壳(5)、进出风口(6)、空气过滤装置和其它配套装置。其它配套装置包括：加湿减湿装置、空气净化装置和其它空气优化处理装置。带微孔(1)的换热板(或块)(2)、风机(4)、空气过滤装置和其它配套装置安装在面板外壳(5)内，面板外壳(5)的两侧安装进出风口(6)。进出风口(6)通过面板外壳(5)与换热板(或块)(2)内的微孔(1)组成一个与环境空气交换的通道，由风机(4)驱动或者热压作用形成空气流动，并进行空气调节。 
第四，典型采暖空调应用形式之二是：微孔换热型散热器。微孔换热型散热器组成主要包括：带微孔(1)的换热板(或块)(2)、冷热媒管道(3)、面板外壳(5)、进出风口(6)。带微孔(1)的换热板(或块)(2)安装在面板外壳(5)内，面板外壳(5)的两侧安装进出风口(6)。进出风口(6)通过面板外壳(5)与换热板(或块)(2)内的微孔(1)组成一个与环境空气 交换的通道，由热压作用形成空气流动，并进行散热。 
第五，典型采暖空调应用形式之三是：微孔式新风换气机。微孔式新风换气机主要包括：换热板(或块)(2)、换热板(或块)(2)中的室外新风通道微孔(1)群、换热板(或块)(2)中的室内排风通道微孔[相当于冷热媒通道(或者是冷热源)(3)]群、室外新风风机(7)、室内排风风机(8)、面板外壳(5)。当室外新风风机(7)的运行时，室外新风流经室外新风通道微孔(1)进入室内；当室内排风风机(8)运行，室内空气流经室内排风通道微孔[相当于冷热媒通道(或者是冷热源)(3)]排出室外；当室外新风风机(7)和室内排风风机(8)同时运行时，新风与排风通过换热板(或块)(2)进行热交换或者热湿交换。 
基于以上主要发明特征，发明内容还有以下具体特征： 
微孔式空气换热器结构中微孔(1)的断面形式可以为圆形、方形或其他几何形状及多种几何形状的组合，也可以为不规则形状。微孔的内侧可以设置更小尺寸的微槽。微孔的直径或当量直径在0.5-100mm范围内；微槽尺寸在0.1--10mm范围内。 
微孔式空气换热器结构中，换热板(或块)(2)的一种典型材料更具体为：材料中至少包含石墨、导热炭黑两者至一，且质量份数在50％--95％范围内；包含高铝水泥或其它高金属含量的水泥、其它材质水泥至少一种，且质量份数在0--50％范围内；包含水状胶水，且质量份数在0--20％范围内；包含碳纤维、金属纤维、其它材质纤维至少其中一种，且质量份数在0--20％范围内。 
微孔换热高级空调末端和微孔换热型散热器，其中的换热板(或块)(2)，可做成板状或条块形状。换热板(或块)(2)做成板状时，换热板(或块)(2)的微孔(1)与面板外壳(5)上的微孔连通并构成进出风口(6)，换热板(或 块)(2)与面板外壳(5)之间在内侧设置风道；换热板(或块)(2)及面板外壳(5)可以是单块板也可以是多块板的组合。换热板(或块)(2)做成条块状时，块与块之间可以组合，两块之间设置风道；面板外壳(5)也可以随同换热板(或块)(2)一起制作成组合形式。 
微孔换热高级空调末端和微孔换热型散热器，当其中的换热板(或块)(2)做成板状时，可以水平安装，也可以竖直安装。 
微孔换热高级空调末端和微孔换热型散热器，其中的换热板(或块)(2)及微孔(1)的一种典型尺寸搭配为：在沿微孔(1)方向上的换热板(或块)(2)厚度在20-150mm；微孔(1)孔径或当量孔径为1.5-4.5mm；微孔(1)孔间距为0.5-9mm。 
微孔式新风换气机的换热板(块)(2)的一种典型材料配方为：石墨或者导热炭黑两者至一，且质量份数在5％--95％范围内；调湿材料，且质量份数在0％--95％范围内；高铝水泥或其它高金属含量的水泥、其它材质水泥至少有一种，且质量份数在0--50％范围内；包含碳纤维、金属纤维其它材质纤维两者至少有一种，且质量份数在0--20％范围内。 
原理 
根据传热学原理，减小过流断面直径可以提高换热系数，是一种强化换热的手段。微孔式空气换热器结构，就是利用这种强化换热的方式，另外大量微孔能够成数量级地增加了换热面积，再加上采用石墨等高导热系数材料，能够实现换热量与金属质换热器相媲美的高效空气换热器。应用在暖通空调末端等上面，能够成为高效的设备。 
另外，这种换热器结构的材质还可以混合调湿材料，对空调新风热湿回收有利，是金属空气换热器所无法比的。 
用这种结构的空气换热器，其材料是廉价的、不腐蚀、寿命长，而且生产过程能耗极低，是一种经济型低碳环保产品。 
微孔式空气换热器结构与石墨块孔式换热器结构的区别：1、换热对象及材质不同：前者是针对敞开的空气的换热，材质不局限于石墨；后者针对闭式腐蚀性液体的换热，材质局限于石墨。2、结构形式不同：前者以微孔(应用中以1.5-10mm孔径为主)应用；后者过流管孔直径不小于12mm。前者为非承压结构(微孔流通的是敞开式空气，无承压要求，或微承压，材料自足满足要求)，孔壁可以很薄，孔间距小，可以做得体积小巧；后者为承压结构，要求管孔有足够的承压强度，孔壁厚，孔间距大，体块庞大。3、成型工艺及造价不同：前者可以采用石墨及其它材料的粉末混合胶结固化成型，工艺简单，周期短，造价低廉；后者要求纯石墨体整块成型，工艺复杂，周期长、造价相当高昂。前者的生产成本可比金属质空气换热器要低，而后者则必金属空气换热器的成本要高。 
附图说明
附图1、微孔式空气换热器结构示意图； 
附图2、微孔换热高级空调末端示意图； 
附图3、微孔换热型散热器示意图； 
附图4、微孔式新风换气机示意图。 
附图标记：1-微孔  2-换热板(或块)  3-冷热媒通道(或者是冷热源)  4-风机  5-面板外壳  6-进出风口  7-室外新风风机8-室内排风风机。 

Claims (7)

1.微孔式空气换热器结构及典型采暖空调应用形式，其特征在于：
第一，微孔式空气换热器结构，其结构的主要组成部分包含：至少在一个方向上带有大量微孔(1)的换热板(或块)(2)、设置在换热板(或块)(2)中或者是与换热板(或块)(2)紧密接触的冷热媒通道(或者是冷热源)(3)。全部或部分微孔(1)与外环境空气相连通，微孔(1)内的空气流动可以通过换热板(或块)(2)带走冷热媒通道(或者是冷热源)(3)中的冷热量。
第二，换热板(或块)(2)采用非金属材料、或者金属与非金属的复合材料，非金属材料的一种典型材料组份是：材料中至少包含石墨、导热炭黑两者至一，且质量份数在5％--95％范围内；包含高铝水泥或其它高金属含量的水泥，且质量份数在0--50％范围内。
第三，典型采暖空调应用形式之一是：微孔换热高级空调末端。微孔换热高级空调末端组成主要包括：风机(4)、电控系统、带微孔(1)的换热板(或块)(2)、冷热媒管道(3)、面板外壳(5)、进出风口(6)、空气过滤装置和其它配套装置。其它配套装置包括：加湿减湿装置、空气净化装置和其它空气优化处理装置。带微孔(1)的换热板(或块)(2)、风机(4)、空气过滤装置和其它配套装置安装在面板外壳(5)内，面板外壳(5)的两侧安装进出风口(6)。进出风口(6)通过面板外壳(5)与换热板(或块)(2)内的微孔(1)组成一个与环境空气交换的通道，由风机(4)驱动或者热压作用形成空气流动，并进行空气调节。
第四，典型采暖空调应用形式之二是：微孔换热型散热器。微孔换热型散热器组成主要包括：带微孔(1)的换热板(或块)(2)、冷热媒管道(3)、面板外壳(5)、进出风口(6)。带微孔(1)的换热板(或块)(2)安装在面板外壳(5)内，面板外壳(5)的两侧安装进出风口(6)。进出风口(6)通过面板外壳(5)与换热板(或块)(2)内的微孔(1)组成一个与环境空气交换的通道，由热压作用形成空气流动，并进行散热。
第五，典型采暖空调应用形式之三是：微孔式新风换气机。微孔式新风换气机主要包括：换热板(或块)(2)、换热板(或块)(2)中的室外新风通道微孔(1)群、换热板(或块)(2)中的室内排风通道微孔[相当于冷热媒通道(或者是冷热源)(3)]群、室外新风风机(7)、室内排风风机(8)、面板外壳(5)。当室外新风风机(7)的运行时，室外新风流经室外新风通道微孔(1)进入室内；当室内排风风机(8)运行，室内空气流经室内排风通道微孔[相当于冷热媒通道(或者是冷热源)(3)]排出室外；当室外新风风机(7)和室内排风风机(8)同时运行时，新风与排风通过换热板(或块)(2)进行热交换或者热湿交换。
2.根据权利要求1所述的微孔式空气换热器结构及典型采暖空调应用形式，微孔式空气换热器结构中微孔(1)的断面形式可以为圆形、方形或其他几何形状及多种几何形状的组合，也可以为不规则形状。微孔的内侧可以设置更小尺寸的微槽。微孔的直径或当量直径在0.5-100mm范围内；微槽尺寸在0.1--10mm范围内。
3.根据权利要求1所述的微孔式空气换热器结构及典型采暖空调应用形式，微孔式空气换热器结构中，换热板(或块)(2)的一种典型材料更具体为：材料中至少包含石墨、导热炭黑两者至一，且质量份数在50％--95％范围内；包含高铝水泥或其它高金属含量的水泥、其它材质水泥至少一种，且质量份数在0--50％范围内；包含流动性良好的胶水，且质量份数在0--20％范围内；包含碳纤维、金属纤维、其它材质纤维至少其中一种，且质量份数在0--20％范围内。
4.根据权利要求1所述的微孔式空气换热器结构及典型采暖空调应用形式，微孔换热高级空调末端和微孔换热型散热器，其中的换热板(或块)(2)，可做成板状或条块形状。换热板(或块)(2)做成板状时，换热板(或块)(2)的微孔(1)与面板外壳(5)上的微孔连通并构成进出风口(6)，换热板(或块)(2)与面板外壳(5)之间在内侧设置风道；换热板(或块)(2)及面板外壳(5)可以是单块板也可以是多块板的组合。换热板(或块)(2)做成条块状时，块与块之间可以组合，两块之间设置风道；面板外壳(5)也可以随同换热板(或块)(2)一起制作成组合形式。
5.根据权利要求1所述的微孔式空气换热器结构及典型采暖空调应用形式，微孔换热高级空调末端和微孔换热型散热器，当其中的换热板(或块)(2)做成条块状时，可以水平安装，也可以竖直安装。
6.根据权利要求1所述的微孔式空气换热器结构及典型采暖空调应用形式，微孔换热高级空调末端和微孔换热型散热器，其中的换热板(或块)(2)及微孔(1)的一种典型尺寸搭配为：在沿微孔(1)方向上的换热板(或块)(2)厚度在20-150mm；微孔(1)孔径或当量孔径为1.5-4.5mm；微孔(1)孔间距为0.5-9mm。
7.根据权利要求1所述的微孔式空气换热器结构及典型采暖空调应用形式，微孔式新风换气机的换热板(块)(2)的一种典型材料配方为：石墨或者导热炭黑两者至一，且质量份数在5％--95％范围内；调湿材料，且质量份数在0％--95％范围内；高铝水泥或其它高金属含量的水泥、其它材质水泥至少有一种，且质量份数在0--50％范围内；包含碳纤维、金属纤维其它材质纤维两者至少有一种，且质量份数在0--20％范围内。
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