CN102840657A

CN102840657A - 改变流道提高效率的空气全热交换器

Info

Publication number: CN102840657A
Application number: CN2012103627966A
Authority: CN
Inventors: 杨莉萍; 钟秋
Original assignee: Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: CN102840657B

Abstract

本发明涉及一种新型空气全热交换器，包括：新风流道，新风风机，排风流道，排风风机和全热交换芯体。新风与排风在全热交换芯体中通过热湿交换膜进行全热交换。该全热交换器的新风和排风的进口和出口相对于全热交换芯体为侧向布置；新风进口和排风出口为异侧同端面布置，且在同一个水平面上；新风出口和排风进口为异侧同端面布置，且在同一个水平面上。新风进口和排风进口分别在全热交换芯体同侧的上、下两层（或下、上两层）布置；新风出口和排风进口分别在全热交换芯体的另一同侧的下、上两层（或上、下两层）布置。新风流道和排风流道内设有导流隔板，可将空气均匀的布置在全热交换芯体上，提高全热交换效率，降低空气阻力。

Description

改变流道提高效率的空气全热交换器

技术领域

本发明涉及一种用于室内外空气进行全热（包括显热和潜热）交换的装置。更特别地，本发明涉及一种具有改进流道结构的空气全热交换器，该空气全热交换器能够提高全热交换效率和降低阻力。

背景技术

为了保证室内空气清新，在建筑空调中必须保证足够的新风量。特别是由于化工和材料工业迅速发展，出现了大量的人工合成材料作为建筑材料和装修材料，而这些材料能够释放有害气体如甲醛、苯，甲苯、乙醇、氯仿等。室内空气环境的恶化导致建筑内的人们有不舒适的感觉，头晕、烦躁、恶心甚至产生疾病，已经引发了以下三种病症：病态建筑综合症（SBS）、与建筑有关的疾病（BRI）以及多种化学污染物过敏症（MCS）。通风稀释可以降低室内空气中的挥发性有机物（VOC），但是在非过渡季节(夏季和冬季)，新风量的增加需要消耗大量的能源，尤其是在潮湿的地区。在我国，新风能耗占空调总能耗的30%～40%，因此，节约新风能耗对减少建筑能耗意义重大。

改善室内空气品质和降低空调能耗都是国际空调界最关注的课题，而解决二者之间矛盾的最佳途径是采用全热交换器，可以使排出室内的污浊空气和室外的新鲜空气进行显热和潜热的交换，对空调排风进行最大限度的热/冷回收，能够同时实现环保和节能。

全热交换器不仅适用于使用集中空调系统的办公、宾馆等公共建筑，而且适用于没有集中空调系统的民用建筑，对新风量需求更大的医院和工厂等，节能效果更加显著。具体地，在房屋、大型建筑以及工厂中使用的通风系统一般包括：供气扇、排气扇以及管道，同时也可以包括全热交换器，主要用于回收排气中所包含的部分热能。全热交换器主要包括：由新风进气流道、新风出气流道和新风出气风机构成新风流道；由排风进气流道、排风出气流道和排风出气风机构成排风流道；以及换热芯体三个部分。

现有技术中，大部分全热交换器都如专利文献1中所述，新风和排风进口与全热交换器芯体垂直，流体大幅度扩展，阻力损失大。而且，排风空气与新风空气在全热交换芯体上分布不均匀，无法充分利用全热交换器芯体进行有效的全热交换，从而使得全热交换器换热效率无法得到有效的提高。

针对专利文献1中所述的全热交换器形式所存在的缺点，专利文献2中对全热交换器的进风形式进行了改进，将全热交换器的进风方式由进口与全热交换器芯体垂直改为进口与全热交换器芯体平行。采用这种进风方式，在一定程度上改善了排风空气与新风空气进入全热交换器芯体后分布不均匀的问题，但是，在沿芯体方向仍然存在局部空气分布过于集中或者稀薄的现象。

同时，采用专利文献1和专利文献2中所述的全热交换器时，由于在通道设计中包含多个拐角设计，使得当空气通过通道时容易在局部产生涡流，影响全热交换器的热交换效率，同时使得整个换热过程的压力损耗增加。

专利文献1：公开号CN 101324358A

专利文献2：公开号CN 102308154A

发明内容

为解决现有技术中的上述技术问题，本发明提供一种新型空气全热交换器，其中，全热交换芯体中风量均匀分布、有效降低压力损耗以及避免涡流产生。

本发明提供一种空气全热交换器，所述空气全热交换器包括：新风流道，新风风机，排风流道，排风风机和全热交换芯体；其中，

新风与排风在全热交换芯体中通过热湿交换膜进行全热交换；

在所述空气全热交换器中，新风和排风的进口和出口相对于全热交换芯体为侧向布置；

新风进口和排风出口为异侧同端面布置，且在同一个水平面上；

新风出口和排风进口为异侧同端面布置，且在同一个水平面上；

新风进口和排风进口分别在全热交换芯体一同侧的上、下两层，或下、上两层布置；以及

新风出口和排风进口分别在全热交换芯体的另一同侧的下、上两层，或上、下两层布置。

在优选的实施方式中，新风流道和排风流道内设有导流隔板。

在本发明的一个实施方式中，全热交换芯体中新风进风面和排风进风面分别在全热交换芯体一同侧的上、下两层，或下、上两层的流道内；以及新风出风面和排风出风面分别在全热交换芯体的另一同侧的下、上两层，或上、下两层的流道内。

在本发明的一个实施方式中，新风进风流道和排风进风流道的结构和尺寸相同，方向相反，其流道高度与全热交换芯体进风面高度相同，流道截面随着风量的降低逐渐减小。

在本发明的一个实施方式中，新风出风流道和排风出风流道的结构和尺寸相同，方向相反，其流道高度与全热交换芯体进风面高度相同，流道截面随着风量的增加逐渐增大。

在本发明的一个实施方式中，所述进风流道由水平隔板、侧向导流隔板组成。优选地，所述侧向导流档板采用全通道内弧形或直板设计。

在本发明的一个实施方式中，所述进风风口高度与进风流道高度相同，进风风口宽度与水平隔板的最大宽度相同相同。

在本发明的一个实施方式中，所述出风流道由水平隔板、侧向导流隔板和风机侧隔板组成。优选地，所述侧向导流隔板采用非全通道内弧形或直板设计，其一端与风机隔板相连，位置在两风机之间，优选居中位置。

在本发明的一个实施方式中，风机侧隔板的风机入口处隔板上有开孔，其尺寸大小与风机入口大小相同。

在本发明的一个实施方式中，新风风机和排风风机位于全热交换芯体的出风流道侧布置，两风机之间有风机间隔板。

在本发明的一个实施方式中，全热交换芯体在全热交换器壳体中非居中布置，在除去新风机和排风机以外的空间内，优选居中布置。

在现有技术中，空气全热交换器包括：新风流道，新风风机，排风流道，排风风机和全热交换芯体。为实现以上目的，本发明在此基础上提供一种具有提高全热交换效率和降低阻力的结构的交叉流空气全热交换器设备。该全热交换器的新风和排风的进口和出口相对于全热交换芯体为侧向布置，新风进口和排风出口为异侧同端面布置，且在同一个水平面上，新风出口和排风进口为异侧同端面布置，且在同一个水平面上，新风进口和排风进口分别在全热交换芯体同侧的上、下两层（或下、上两层）布置，新风出口和排风进口分别在全热交换芯体的另一同侧的下、上两层（或上、下两层）布置，流道内设有导流隔板。

全热交换芯体的新风入风面和排风入风面分别在全热交换芯体同侧的上、下两层（或下、上两层）流道，其新风出风面和排风出风面分别在全热交换芯体的另一侧面的下、上两层（或上、下两层）流道。

新风进风流道和排风进风流道由水平隔板、侧向导流板组成，其结构和尺寸相同，方向相反。为防止气体的扩张以及涡流的产生，进风风口高度与进风流道高度相同，进风风口宽度与水平隔板的最大宽度相同相同。为了有组织的使进风均匀地进入全热交换芯体，流道内设有侧向导流隔板，其采用全通道内弧形或直板设计，流道截面随着风量的降低逐渐减小。

新风出风流道和排风出风流道由水平隔板、侧向导流隔板和风机侧隔板组成，其结构和尺寸相同，方向相反，其流道高度与全热交换芯体进风面高度相同。侧向导流隔板采用非全通道内弧形或直板设计，其一端与风机隔板相连，位置在两风机入口之间，优选居中位置相连。风机入口处的隔板上有开孔，其尺寸大小与风机入口大小相同。新风风机和排风风机位于全热交换芯体的出风流道侧布置，两风机之间有风机间隔板。

全热交换芯体在全热交换器壳体中非居中布置，在除去新风机和排风机以外的空间内，优选居中布置。

附图说明

图1是本发明一个实施方式中的全热交换器结构立体透视图；其中，

01.新风风机；

02.排风风机；

03.排风出口；

04.新风进口；

05.排风进口；

06.新风出口；

07.换热芯体；

08.排风出口侧导流通道；

09.新风出口侧导流通道；

10.新风进口侧导流通道；

11.排风进口侧导流通道。

图2是本发明一个实施方式中的全热交换器的爆炸(分解)视图；其中，

01.新风风机；

02.排风风机；

03.排风出口；

04.新风进口；

05.排风进口；

06.新风出口；

07.换热芯体；

07a.排风芯体进风面；

07b.新风芯体出风面；

07c.排风芯体出风面；

07d.新风芯体进风面；

08a.排风出风流道水平隔板；

08b.排风出风流道侧导流隔板；

09a.新风出风流道水平隔板；

09b.新风出风流道侧导流隔板；

10a.新风进风流道水平隔板；

10b.新风进风流道侧导流隔板；

11a.排风进风流道水平隔板；

11b.排风进风流道侧导流隔板；

12.芯体下侧密封定位卡槽；

13.芯体上侧密封定位卡槽；

14.风机间隔板；

15.风机侧隔板；

16.全热交换器上盖板。

图3是本发明一个实施方式中的全热交换器的气流走向立体图。

其中，实线表示新风流道中的气流走向；虚线表示排风流道中的气流走向。

图4是本发明一个实施方式中的全热交换器的气流走向示意图。

其中，虚线表示新风流道中的气流走向；实线表示排风流道中的气流走向。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明。需要注意的是，本发明的内容并不限于这些具体的实施方式。在不背离本发明背景和精神的前提下，本领域技术人员在阅读本发明的内容的基础上可以进行等价替换和修改，其内容也包括在本发明要求保护的范围内。

如图1，2所示，全热交换器按照流道不同，可以划分为新风流道、排风流道以及换热芯体三部分：

1.全热交换器新风流道由新风进口04，新风出风流道水平隔板09a，新风出风流道侧导流隔板09b，新风进风流道水平隔板10a，新风进风流道侧导流隔板10b，新风风机01以及新风出口06组成。

2.全热交换器排风流道由排风进口05，排风进风流道水平隔板11a，排风进风流道侧导流隔板11b，排风出风流道水平隔板08a，排风出风流道侧导流隔板08b，排风风机02以及排风出口03组成。

3.室外新风与室内排风在换热芯体07处进行全热（包括潜热和显热）交换。

如图1，2所示，全热交换器按照结构形式不同，可以划分为风机机箱和换热器主箱体两部分组成，其中换热器主箱体又由换热芯体07分成进口侧和出口侧两部分。

全热交换器的新风风机01和排风风机02放置于全热交换器的同一侧的风机机箱中，中间由风机间隔板14隔开，面向芯体的一侧通过带有两圆孔的风机侧隔板15与换热器主箱体隔开。新风风机01用于吸入室外新风并将所吸入的新风提供给室内空间，排风风机02用于吸入室内空气并将所吸入的室内空气排到室外。新风风机01和排风风机02的出口分别与排风出口03和新风出口06相连，其位置分别位于如图2所示的全热换热芯体同侧异端面下、上两个平面内。

换热芯体07通过芯体下侧密封定位卡槽12和芯体上侧密封定位卡槽13固定于风机箱体外的换热器主箱体中，定位卡槽12和13同时还具有密封作用，防止新风与排风在换热芯体07以外的区域发生混合。室内空气与室外空气在温度差和湿度差作用下，通过换热芯体07内的热交换膜，在换热芯体07内使得室内空气与室外新风完成显热和潜热交换。

排风进口05和新风进口04位于全热交换芯体的同侧，气流方向相反。同时，由于排风和新风需要分别进入全热交换器芯体07同侧的排风芯体进风面07a和新风芯体进风面07d，因此，排风进口05和新风进口04不在同一平面，而是分别位于芯体同侧异端面下、上两个平面内。换热器主箱体的进口侧被新风进风流道水平隔板10a和排风进口侧水平隔板11a分开，分别处于全热交换器芯体07进口侧的上、下两层，使得排风空气和新风空气分别由芯体排风进风面07a和芯体新风进风面07d进入换热芯体07中。

排风进风流道水平隔板11a和排风进口侧导流隔板11b组成排风进口侧导流通道11，排风进口侧导流通道11与排风进口05相连。新风进风流道水平隔板10a和新风进风流道侧导流隔板10b组成新风进口侧导流通道10，新风进口侧导流通道10与新风进口04相连。新风进口04和排风进口05的高度与进风流道高度相同，宽度与水平隔板的最大宽度相同避免了连接处由于通道面积变化而引起的空气涡流。

排风进风流道导流隔板11b和新风进风流道侧导流隔板10b采用全通道弧形设计，导流板弧形面的弧形角度可选50～75°，圆弧半径可选1000～4500mm，或者直板设计。

排风出风流道水平隔板08a和排风出风流道侧导流隔板08b组成的排风出口侧导流通道08与排风芯体出风面07c相连。新风进风流道水平隔板09a和新风出风流道侧导流隔板09b组成的新风出口侧导流通道09与芯体新风出风面07b相连。换热器主箱体出口侧空间被排风出风流道水平隔板08a和新风进风流道水平隔板09a分割上下两部份，使得经过换热芯体07后的排风空气和新风空气，分别经由出口侧导流通道09和08，进入新风风机01和排风风机02中。

排风出风流道侧导流隔板08b和新风出风流道侧导流隔板09b采用非全通道弧形设计，导流隔板08b与09b的一端与风机隔板相连，位置在两风机之间，优选居中位置相连（如图1，2中所示），导流隔板的弧形角度可选20～50°，圆弧半径可选250～1200mm，导流隔板也可采用直板设计。

图3及图4中表示了全热交换器进行热交换实施方式之一，其具体过程为：

首先，需要排出的室内空气在排风风机压力作用下，通过排风管道，由排风进口05进入全热交换器中，如图3中虚线所示或如图4中实线所示；而室外新风在新风风机压力作用下，经过新风管道，由新风进口04进入全热交换器中，如图3中实线所示或者如4中虚线所示；

其次，室内空气在进入全热交换器后，受到排风通道内排风进口侧导流通道11的作用，沿导流通道方向，通过排风芯体进风面07a均匀的进入换热芯体07；同时，室外新风在进入全热交换器后，受到新风进口侧导流通道10的作用，沿导流隔板方向，新风芯体进风面07d，均匀的进入换热芯体07；

然后，进入换热芯体07的室内空气和室外新风在换热芯体内发生全热（包括潜热和显热）交换；

接着，完成全热交换的室内空气在排风风机作用下，经由排风芯体出风面07c，进入排风出口侧导流通道08，并沿导流通道方向进入排风风机02；而完成全热交换的室外新风则在新风风机01作用下，经由新风芯体出风面07b，进入新风出口侧导流通道09，并沿导流通道方向进入新风风机01；

最后，室内空气由排风风机02进入排风管道中并排出室外，如图3中虚线所示或如图4中实线所示；而室外新风则经由新风风机01进入新风管道，如图3中实线所示或者如4中虚线所示，完成整个全热交换过程。

在整个全热交换过程中，由于进风流道侧导流隔板10b，11b和出风流道侧导流隔板08b，09b采用弧形设计，避免了新风流道和排风流道内产生涡流。同时，引入弧形设计的导流隔板后，还可以避免由于新风流道和排风流道内由于拐角的存在而产生的风阻，相应的减少了整个全热交换过程中的压力损失。因此，使用本发明的全热交换器结构，可以提高全热交换器的换热效率，降低阻力。

Claims

1.一种空气全热交换器，所述空气全热交换器包括：新风流道，新风风机，排风流道，排风风机和全热交换芯体；

在所述空气全热交换器中，新风和排风的进口和出口相对于全热交换芯体为侧向端面布置；

新风出口和排风进口分别在全热交换芯体的另一同侧的下、上两层，或上、下两层布置；

新风流道和排风流道内设置导流隔板。

2.如权利要求1所述的空气全热交换器，其特征在于：在全热交换芯体中，新风进风面和排风进风面分别在全热交换芯体一同侧的上、下两层，或下、上两层的流道内；以及新风出风面和排风出风面分别在全热交换芯体的另一同侧的下、上两层，或上、下两层的流道内。

3.如权利要求1所述的空气全热交换器，其特征在于：新风进风流道和排风进风流道的结构和尺寸相同，方向相反，其流道高度与全热交换芯体进风面高度相同，流道截面随着风量的降低逐渐减小。

4.如权利要求1所述的空气全热交换器，其特征在于：新风出风流道和排风出风流道的结构和尺寸相同，方向相反，其流道高度与全热交换芯体出风面高度相同，流道截面随着风量的增加逐渐增大。

5.如权利要求1所述的空气全热交换器，其特征在于：所述进风流道由水平隔板、侧向导流隔板组成。

6.如权利要求5所述的空气全热交换器，其特征在于：所述侧向导流隔板采用全通道内弧形或直板设计。

7.如权利要求1所述的空气全热交换器，其特征在于：所述进风风口高度与进风流道高度相同，进风风口宽度与水平隔板的最大宽度相同。

8.如权利要求1所述的空气全热交换器，其特征在于：所述出风流道由水平隔板、侧向导流隔板和风机侧隔板组成。

9.如权利要求8所述的空气全热交换器，其特征在于：所述侧向导流隔板采用非全通道内弧形或直板设计，其一端与风机侧隔板相连，位置在两风机之间，优选居中位置。

10.如权利要求8所述的空气全热交换器，其特征在于：风机侧隔板的风机入口处隔板上有开孔，其尺寸大小与风机入口大小相同。

11.如权利要求1所述的空气全热交换器，其特征在于：新风风机和排风风机位于全热交换芯体的出风流道侧布置，两风机之间有风机间隔板。