CN104676784B - 一种对室内空气净化制冷的方法及转轮式空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对室内空气净化制冷的方法，用过滤换热器进行室内外换气并回收排气的能量，用水蒸发的方法使空气降温，其特征在于：室内空气排出室外前在过滤换热器中等焓加湿降温到接近湿球温度，同时冷却过滤换热器，进入室内的新风与被冷却的过滤换热器直接接触换热而降温，实现等湿制冷，同时被过滤换热器过滤净化；根据此方法设计的转轮式空调器包括工作时不断旋转的转轮式过滤换热器、供水系统、风机装置，室内外空气交替地从相反方向透过过滤换热器与之直接接触换热。这种空调器同时具有制冷、净化功能，无压缩机、无氟里昂、结构简单、耗电少，在很多场合可以取代现有的压缩式空调、新风换气机、空气净化器、空调扇、加温器等专业空气处理设备，可广泛应用于家庭及公用场所，具有很高的技术经济价值。

Description

一种对室内空气净化制冷的方法及转轮式空调器

技术领域：

本发明涉及一种室内空气处理装置，特别是具有用水蒸发制冷、室内外换气且回收换气能量和净化新风多种功能的空气调节装置。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，人们对居室内的空气的制冷、室内外换气且回收换气能量和净化室内空气的需求越来越迫切，但同时具备这些功能的空气处理装置市场上还从未有过，人们只好用压缩式空调器、新风换气机空气净化器等多台设备来满足这些需求，不仅投资高，占地面积大，而且都有一些难于克服的缺点。

压缩式空调器耗电高、结构复杂、制造成本高、制冷剂为破坏大气臭氧层的氯里昂，其发展不符合环保节能的世界潮流，在尚无有效代用品的当今，它的大量使用只是一种不得已的权宜之计。近年许多人试图用水蒸发降温来解决这一问题，利用水直接蒸发降温的水蒸发式冷气机家用型俗称“空调扇”，商用型俗称“环保空调”，但其原理是空气等焓加湿，只能降温不能制冷，对湿度较高的我国大部分地区都不可能取代压缩式空调。专利申请号为201210168743.0、名为“露点间接、直接蒸发冷却器模块化蒸发冷却空调”的创造发明公开了一种直接蒸发冷却和间接蒸发冷却相结合的技术方案，但其间接蒸发冷却是间壁式换热，效率很低，起主要作用的仍是直接蒸发冷却的等焓加湿，其效果比水蒸发式冷气机没有根本改善，室外空气经处理后全热降低很少，只能接近其湿球温度，不可能接近露点，反而结构更复杂，成本更高，很难应用。

为克服现有压缩式空调的缺点，业界进行了大量的尝试，主要在吸收式空调和除湿空调等方面。吸收式空调除了设备投资比压缩式高以外，还存在吸湿剂的腐蚀性、系统密封性及需要热源、节电不节能的难题，业界认为这是该空调发展不可逾越的鸿沟。除湿空调同样存在热源问题，利太阳能及其它低品位热源虽可节能但设备投资及家庭用户的局限性制约了它的推广应用，它们的综合技术经济性远远不能与压缩式空调相比拟。

从制冷原理上看，以上各种技术方案均未突破单一的蒸发式制冷或除湿制冷的局限，所以它们的技术经济指标也难有突破性改进。

新风换气机在国内外市场占统治地位的是交叉流式板式换热器，其热回收率之低、使用寿命之短几乎使它失去实际使用的经济价值。

室内空气净化器在空气污染成为人们关注的焦点的今天很快成为普通家庭必需的家居设施，但它只能消除室内空气中的固体颗粒，少数的还可以分解或吸附甲醛、苯等有害气体，但因其处理风量十分有限，使用时必需关门闭户，室内二氧化碳、一氧化碳的积蓄、新鲜氧气的缺乏对人的健康带来了新的危害，与卫生保健的最大法宝——通风换气背道而驰，更不用说其家用配置动辄就是数千元甚至上万元，让普通消费者望而止步。

此外这三类设备是各司其职，一个一般的人居空间需要三者齐备，既不经济，又显繁杂，甚至成为家庭的累赘。

消费者企盼有一种同时具有无压缩机、无氟里昂的制冷、室内外换气且回收换气能量和净化新风等多种功能的空气调节装置出世，但至今仍未见这样的技术方案。

发明内容：

本发明的目的是克服现有技术功能单一，不能同时满足空气处理的各方面的需要，且现有空调耗电高、结构复杂、制造成本高、污染环境，现有换气机热回收率低、使用寿命短，现有空气净化器不能通风换气的缺点，提供一种同时具备以上三类设备的功能且高效率、低成本的空气处理技术与设备。

为实现上述目的，本发明提出了一种对室内空气净化制冷的方法：

用换气机进行室内外换气，用水蒸发的方法使空气降温，其特征在于：

在换气机中设置储热部件，换气时对进入换气机的待排室内空气加湿使之降温，然后与储热部件进行热交换使之冷却降温，被加湿和换热后的室内空气最后排出室外；室外新风在进入换气机后与被冷却降温的储热部件换热而降温，然后被送入室内。

所述待排室内空气加湿降温是等焓加湿降温；所述室外新风与被冷却降温的储热部件换热降温是等湿制冷降温；

所述储热部件是一种兼具过滤和换热功能的过滤换热装置，包括用固定不动的隔板分隔成的排风通道和新风通道以及一个工作时不断旋转的过滤换热器，过滤换热器旋转时被隔板分隔为连续变动的等焓加湿的排风区和等湿制冷的新风区；在排风区内，室内污浊空气透过过滤换热器的排风区排出室外，排出之前在其中等焓加湿降温到湿球温度，用接触换热的方式与过滤换热器的排风区交换热量使之也降温到接近湿球温度；在新风区内，室外新风进入后从反向透过过滤换热器的新风区，与之进行接触换热而等湿制冷降温，同时其所携带的固体微粒被阻留在过滤换热器内，被具有过滤功能的过滤换热器过滤净化；其工作循环如下：

1)、排气半周：

待排出空气等焓降温：用供水装置对待排出室外的室内空气和/或过滤换热器供水加湿，使待排空气等焓降温到接近其湿球温度；

换热：在被降温的待排空气透过过滤换热器的过程中与过滤换热器进行直接接触式热交换，使过滤换热器被冷却到也接近所述湿球温度；

过滤换热器风干：当过滤换热器被冷却到接近所述湿球温度时停止供水，未加湿的待排空气在透过过滤换热器时对过滤换热器进行风干，到过滤换热器得到的水分又被排气完全蒸发为止，此时待排空气含湿量开始降低，温度开始升高，立即切换到下一个半周以便停止排气；

过滤换热器净化：排气透过过滤换热器排出室外的同时，也将过滤换热器中阻留的固体微粒带走一并排出室外，使过滤换热器自动得以净化；

2)、进气半周：

进气制冷：进气半周开始，继续停止供水加湿，待进入室内的室外新鲜空气从相反方向透过在排气半周内已被降温和风干的过滤换热器，与之进行直接接触换热，将热量传递给过滤换热器，其自身被等湿降温，降到接近过滤换热器的温度，即接近前半周排出的室内空气的湿球温度；

进气净化：进气在透过过滤换热器的同时，其携带的固体微粒及有害物质被阻留在过滤换热器中，自身得以净化；

经制冷和净化的室外新鲜空气最后被送入室内，完成一个进排气循环；

3)、继续不断循环：这样的进排气循环周而复始不断进行，每次进入室内的新鲜空气的温度接近此次循环前室内空气的湿球温度，而含湿量接近室内外的空气，同时使室内污浊空气部分地更新；

4)、室内空气状达到平衡点：随着进排气循环不断地交替进行，送入室内的室外新鲜空气和与之混合的室内空气含湿量基本不变，而温度不断降低，直到逼近露点，温度不再降低，这一等湿制冷过程达到平衡点，同时室内空气的污染浓度不断降低，逐步被净化。

所述工作时不断旋转的过滤换热器为换热转轮，它由兼具透气、储热、换热、耐水和过滤功能的高表面积率、高空隙率的空气过滤材料制成，空气透过时与空气进行直接接触式换热，换热的同时对空气进行净化过滤；

根据上述对室内空气净化制冷的方法设计的转轮式空调器，包括机壳10和置于机壳内的过滤换热器20、供水系统50。机壳10内设有换热腔，换热腔用横隔板16分隔为新风腔和排风腔，又用纵隔板15分隔为新风前腔101、新风后腔102和排风前腔103、排风后腔104；新风前腔机壳壁上有连通室内的送风口12，排风前腔机壳壁上有连通室内的回风口11，新风后腔机壳壁上有连通室外的新风口13，排风后腔机壳壁上有连通室外的排风口14。

过滤换热器20为转轮式储热过滤换热器，包括中心轴21、绕其转动的圆盘状换热转轮22和驱动换热转轮转动的转轮电机23，纵隔板15上开有容纳换热转轮的圆孔，以便将换热转轮置于纵隔板15平面内，其中心轴的轴线置于横隔板16平面内，换热转轮22被横隔板16分隔为不断转移的新风区221和排风区222，落入新风腔的为新风区，落入排风腔的为排风区，换热转轮转动时，其各区域连续不断地出入新风腔和排风腔，则其各个区域也连续地周期性地在新风区和排风区之间转换。

所述排风前腔103内设有小隔板1031和分流管1033，小隔板从排风前腔的未端分隔出一个风干扇区1032，分流管两端分别连接回风口11和风干扇区，使部分回风从回风口直接通到风干扇区。

所述过滤换热器20的圆盘状换热转轮22由空气过滤材料或其它兼具透气、耐水、储热、换热和过滤功能的高表面积率、高空隙率的材料制成，空气透过时与空气进行直接接触式换热，换热的同时对空气进行净化过滤。

所述转轮电机23为可调速交、直流减速电动机或伺服电机，通过联轴器或传动机构与所述中心轴21同轴联接或通过小齿轮与固定在换热转轮22外周的大齿轮啮合，驱动其转动。

在新风后腔102和排风前腔103内，分别固定安装有半圆环状空气密封环片224，空气密封环片用薄片状柔性耐磨材料制成，固定在纵隔板15上，其自由边覆盖在换热转轮的边缘上。

所述供水系统50用于对进入排风前腔103内的待排空气和/或换热转轮的排风区222供水加湿，它包括置于机壳10底部的水箱51、水泵52或补水阀53、供水器54和连接水泵或补水阀与供水器的水管55，供水器54设置在排风前腔103内。

水泵52为置入水箱51内的潜水泵，补水阀53为与自来水管连通的电控水开关，供水器54包括一个或多个置于排风前腔内的喷雾咀或开有多个洒水孔的布水管。

所述机壳10内还设有电控系统40，用于控制所述转轮式空调器内各电气元件的工作，它包括电路板41、水位传感器42和湿度传感器43或温度传感器44。

电路板41内有转轮电机23的调速和控制模块、水箱水位控制模块。

水位传感器为浮子式传感器，设置于水箱51内，当水箱水面达到设定的水位上限时，传感器发出“水满”电信号，指令电控系统40关闭补水阀53，当水箱水面达到设定的水位下限时，传感器发出“缺水”电信号，指令电控系统40关闭水泵52并开启补水阀53。

湿度传感器或温度传感器设置于排风后腔104内，当透过换热转轮22即将排出室外的室内空气的湿度或温度开始变化的时候通过电控系统40发出改变换热转轮22转速的指令。

本空调器工作时室内空气在气压差作用下从回风口11进入排风前腔103内，供水器54对其供水加湿，然后透过换热转轮排风区222，最后从排风口14排出室外；室外空气在气压差作用下从新风口13进入透过换热转轮的新风区221与之换热等湿降温后从送风口14送入室内。

所述净化制冷空调器工作时，为获得机内空气流动所需的气压差，送风口12外接室内离心风机的进风口，室内离心风机的出风口向室内送风，排风口14外接室外离心风机的进风口，室外离心风机的出风口向室外排风；该离心风机可选用市售的通风用离心风机。

在不需制冷的春、秋、冬季节室内不需降温的条件下，本机还可用做单纯的换气和净化设备，此时只需将供水系统50停止工作。

本机在干燥季节室内需要加湿的条件下使用时，供水系统50仍照常工作，但驱动换热转轮转动的转轮电机和换热转轮按与制冷工况下相反的方向旋转，使大部份水分进入新风腔内蒸发，从而适度提高新风的湿度，一般供水量需适当调小。

供家庭和小型公共场所如办公室、会议室、教室、宾馆客房等使用的转轮式空调器，换气所需负压可由设置在机内的风机装置来提供。为此，在机壳10内还设有风机组件30，风机组件包括新风风轮31、排风风轮32和驱动它们旋转的风轮电动机33，新风风轮和排风风轮同轴固定在风轮电动机的输出轴上，它们均为离心式风轮；新风前腔101壁上设有新风孔13A与新风风轮31的进风口相连通，排风后腔104壁上设有排风孔14A与排风风轮32的进风口相连通；新风风轮的出风口与送风口12相连通，排风风轮的出风口与排风口14相连通。

为便于挂装在室内墙上，该空调器的新风口13和排风口14的横截面还可做成半圆形，互相对接为一圆形管口，在室内墙上安装时插入墙孔内。

一种更紧凑的结构中，风机组件30的新风风轮31和排风风轮32与换热转轮22同轴且分居于其两侧，所述风机组件30的风轮电动机33为输出轴从两端伸出的长轴状，其外壳与转轮的中心轴21合二而一，换热转轮以风轮电动机的外壳为支承，绕其旋转；新风风轮31置于新风前腔101和排风前腔103内，其进风口处于排风前腔内的半圆用锥面隔板311与排风前腔隔开；排风风轮32置于新风后腔102和排风后腔104内，其进风口处于新风后腔内的半圆用锥面隔板321与新风后腔隔开，且两风轮均同轴安装在风轮电动机两端伸出的输出轴上。

所述驱动换热转轮转动的转轮电机23和风轮电动机33合二而一，风轮电动机的输出轴与换热转轮22之间用减速机构34传动。

在密封性良好的房间内使用的空调器，机内可以只用新风风轮而不用排风风轮，由于没有排风风轮主动排出室内空气，由新风风轮引入的室外新风在室内建立起一定的正气压，而形成室内外的气压差，室内空气在这气压差的作用下进入机内、透过换热转轮排出本外，形成进出等量的空气交换。这种转轮式空调器的风机组件30A包括新风风轮31A和驱动它旋转的风轮电动机33A，新风风轮为离心式风轮，固定在风轮电动机的输出轴上且置于新风前腔101和排风前腔103内，其进风口处于排风前腔内的半圆用前锥面隔板311与排风前腔隔开；新风风轮31A的进风口与新风前腔101相连通，其出风口与送风口12相连通；

所述风轮电动机33A和驱动换热转轮转动的转轮电机23合二而一，且与转轮的中心轴21同轴安装，风轮电动机的输出轴与换热转轮22之间用减速机构34传动；

所述机壳10内新风后腔102和排风后腔104为薄型空腔结构；换热转轮的排风区222的两侧分别直接与回风口11、排风口14相连通，室内空气在室内外气压差驱动下从回风口11进入排风前腔，供水系统50对其供水加湿，然后透过换热转轮的排风区，最后从排风口14排出室外。

为满足对空气洁净度的更高要求，可在换热转轮20的新风区的新风出口处和新风风轮31的进风口之间设置高效空气过滤器24，用于对被换热转轮初步过滤净化的新风进一步精细过滤。高效空气过滤器表面可以附着光触媒、冷触媒、活性碳等吸附或杀灭病菌的净化材料。

发明的有益效果是：

本发明提供了一种对室内空气净化制冷的方法，根据这一方法可以设计出很多不同结构的净化制冷空调装置，包括本发明设计的转轮式空调器，这种空调器同时具有制冷、净化功能，无压缩机、无氟里昂、结构简单、耗电少，克服了现有技术的各种弊端，在很多场合可以取代现有的压缩式空调、新风换气机、空气净化器、空调扇、加温器等专业空气处理设备，可广泛应用于家庭及公用场所，具有很高的技术经济价值。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明：

图1是实施例1的正视纵截面示意图，

图2是实施例1的俯视水平横截面示意图，

图3是实施例1的通过排风腔的坚向横截面示意图，

图4是实施例2的正视纵截面示意图，

图5是实施例2的通过排风腔的坚向横截面示意图，

图6是实施例2的通过新风腔的坚向横截面示意图，

图7是实施例2的后视示意图，

图8是实施例3的正视局部纵截面示意图

图9是实施例4的俯视水平横截面示意图，

图10是实施例1的制冷过程焓-湿图，

图11是实施例4的通过新风腔的坚向横截面示意图，

图12是实施例5的俯视水平横截面示意图

具体实施方式

实施例1

本发明实施例1是一种转轮式空调器，如图1、2、3、10所示。

本例是根据上述对室内空气净化制冷的方法设计的一种转轮式空调器，包括机壳10和置于机壳内的过滤换热器20、供水系统50。机壳10内设有换热腔，换热腔用横隔板16分隔为新风腔和排风腔，又用纵隔板15分隔为新风前腔101、新风后腔102和排风前腔103、排风后腔104；新风前腔机壳壁上有连通室内的送风口12，排风前腔机壳壁上有连通室内的回风口11，新风后腔机壳壁上有连通室外的新风口13，排风后腔机壳壁上有连通室外的排风口14。

过滤换热器20为转轮式储热过滤换热器，包括中心轴21、绕其转动的圆盘状换热转轮22和驱动换热转轮转动的转轮电机23，换热转轮置于纵隔板15平面内，其中心轴的轴线置于横隔板16平面内，换热转轮22被横隔板16分隔为不断转移的新风区221和排风区222，落入新风腔的为新风区，落入排风腔的为排风区，换热转轮转动时，其各区域连续不断地出入新风腔和排风腔，则其各个区域也连续地周期性地在新风区和排风区之间转换。

所述排风前腔103内设有小隔板1031和分流管1033，小隔板从排风前腔的未端分隔出一个风干扇区1032，分流管两端分别连接回风口11和风干扇区，使部分回风从回风口直接通到风干扇区。

所述过滤换热器20的圆盘状换热转轮22由空气过滤材料如空气过滤棉或其它兼具透气、储热、换热和过滤功能的高表面积率、高空隙率的材料制成，空气透过时与空气进行直接接触式换热，换热的同时对空气进行净化过滤。

所述转轮电机23为可调速交、直流减速电动机或伺服电机，通过联轴器或传动机构与所述中心轴21同轴联接或通过小齿轮与固定在换热转轮22外周的大齿轮啮合外，驱动其转动。

在新风后腔102和排风前腔103内，分别固定安装有半圆环状空气密封环片224，空气密封环片用薄片状柔性耐磨材料制成，固定在纵隔板15上，其自由边覆盖在换热转轮的边缘上。

所述供水系统50用于对进入排风前腔103内的待排空气和/或换热转轮的排风区222供水加湿，所述供水系统50包括置于机壳10底部的水箱51、水泵52或补水阀53、供水器54和连接水泵或补水阀与供水器的水管55，供水器54设置在排风前腔103内。

水泵52为置入水箱51内的潜水泵，补水阀53为与自来水管连通的电控水开关，供水器54包括一个或多个置于排风前腔内的喷雾咀或开有多个洒水孔的布水管。

所述机壳10内还设有电控系统40，用于控制所述转轮式空调器内各电气元件的工作，它包括电路板41、水位传感器42和湿度传感器43或温度传感器44。

电路板41内有转轮电机23的调速和控制模块、水箱水位控制模块。

水位传感器为浮子式传感器，设置于水箱51内，当水箱水面达到设定的水位上限时，传感器发出“水满”电信号，指令电控系统40关闭补水阀53，当水箱水面达到设定的水位下限时，传感器发出“缺水”电信号，指令电控系统40关闭水泵52并开启补水阀53。

湿度传感器或温度传感器设置于排风后腔104内，当透过换热转轮22即将排出室外的室内空气的湿度或温度开始变化的时候通过电控系统40发出改变换热转轮22转速的指令。如排气的湿度将开始降低，温度将开始升高，说明换热转轮排风区222己被完全风干，换热转轮的转速需适当提高。

本空调器工作时室内空气在气压差作用下从回风口11进入排风前腔103内，供水器54对其供水加湿，然后透过换热转轮排风区222，最后从排风口14排出室外；室外空气在气压差作用下从新风口13进入，透过换热转轮的新风区221后从送风口14送入室内。为获得机内空气流动所需的气压差，送风口12外接室内具有负压的风道，排风口14外接室外具有负压的风道，送风口外接的负压风道连接室内送风离心风机的进风口，风机出口向室内送风，排风口外接的负压风道连接室外排风离心风机的进风口，风机出口向室外排风，送风和排风离心风机可采用现有市售的风机产品。

本机工作时，换热转轮22不断地顺时针旋转，在排风区与被加湿降温的排风换热降温，接着被未加湿的排风风干，然后越过横隔板16进入新风区，与来自新风口的室外新风换热使其等湿降温后再越过横隔板16进入排风区，如此不断循环。

室内外空气在气压差作用下不断地对流交换。

室外新风从新风口13进入新风后腔102，首先透过换热转轮的新风区221与之换热等湿降温，然后从送风口14送入室内。

室内空气从回风口11进入排风前腔103，供水器54对其喷洒水雾使之等焓降温到湿球温度，同时透过换热转轮的排风区222与之换热使其冷却到接近该湿球温度，部分未加湿的室内空气将降温后排风区风干，最后一并进入排风后腔104，从排风口14排出室外。

为获得机内空气流动所需的气压差，送风口12外接室内离心风机的进风口，室内离心风机的出风口向室内送风，排风口14外接室外离心风机的进风口，室外离心风机的出风口向室外排风；

在不需制冷的春、秋、冬季节室内不需降温的条件下，本机还可用做单纯的换气和净化设备，此时只需将供水系统50停止工作。

本机在干燥季节室内需要加湿的条件下使用时，供水系统50仍照常工作，但驱动换热转轮转动的转轮电机和换热转轮按与制冷工况下相反的方向旋转，使大部份水分进入新风腔内蒸发，从而适度提高新风的湿度，一般供水量需适当调小。

本机在制冷工况工作时，室内空气的状态变化过程如图10所示。图10为一个典型工况下空气的制冷过程的焓-湿图，图中，状态点ai为室内空气状态，bi为ai状态的室内空气在本空调器内加湿到湿球温度相对湿度95％的状态。室内空气制冷过程如下：

1)、状态点a1为开机前室内空气状况，与室外相同，其干球温度、焓、含湿量分别为45.0℃、76.4kJ/kg、12.0g/kg。

2)、开机后，状态为a1的待排出的室内空气在过滤换热器中等焓加湿到湿球温度，状态变为b1点，其干球温度、相对湿度、焓、含湿量分别25.7℃、95％、76.4kJ/kg、19.8g/kg。同时与之直接接触的过滤换热器的温度也接近25.7℃；

3)、状态为a1的室外空气进入过滤换热器，与其直接接触换热等湿制冷，温度降到接近25.7℃，进入室内吸收室内的热负荷后变为状态a2，温度约31℃、焓为62.0kJ/kg、含湿量不变为12.0g/kg；

4)、状态a2的室内空气再经过滤换热器排出室外，在过滤换热器中等焓加湿到湿球温度，状态变为b2点，排气与过滤换热器的温度降到约21.9℃；

5)、状态为a1的室外空气进入过滤换热器，与其直接接触换热等湿制冷，温度降到接近21.9℃，进入室内吸收室内的热负荷后变为状态a3，温度约25℃、焓为55.8kJ/kg、含湿量不变为12.0g/kg；

6)、如此不断循环，室内空气不断地等湿降温，状态点不断地沿着等湿线下移到a4、a5……点，直至达到其极限状态——露点。

以上ai点是室内空气在空调工作时的状态变化轨迹，ai由a1开始沿着等湿线下移，直到最后逼近露点。ai的移动轨迹由大量的密集的离散点构成，空调器的送风量越大，每个循环降温越多，离散度越高。例中的几个状态点是任选的用于分析的过程中的状态点。

由于相对湿度超过70％人将开始感觉不适，所以状态a4可取为理想的工作点。此工况初始状态温度己达45.0℃的极高点，但因含湿量只有12.0g/kg，经本机处理后仍能达到很理想的状态。

一般地说来，凡露点低于22℃或含湿量低于17.0g/kg的气侯条件，使用本机都可得到温度26℃、相对湿度70％左右的空调效果，可取代压缩式空调，在我国绝大多数地区最高温季节都可满足这个条件。

实施例2

本发明实施例2如图4、5、6、7所示。

本例是一种主要用于家庭和小型公共场所如办公室、会议室、教室、宾馆客房等使用的转轮式空调器，工作时所需空气负压可由设置在机壳内的风机装置来提供。为此，本例在例1的基础上再增加风机组件30，在机壳内延伸出一个风机腔17，风机组件安装在风机腔内。风机组件包括新风风轮31、排风风轮32和驱动它们旋转的风轮电动机33，新风风轮和排风风轮同轴固定在风轮电动机的输出轴上，它们均为离心式风轮；新风前腔101壁上设有新风孔13A与新风风轮31的进风口相连通，排风后腔104壁上设有排风孔14A与排风风轮32的进风口相连通；新风风轮的出风口与送风口12相连通，排风风轮的出风口与排风口14相连通。

工作时，在新风风轮的驱动下，室外新风从新风口13进入新风后腔，透过换热转轮进入新风前腔，再通过新风孔13A进人新风风轮31的进风口，最后由新风风轮通过送风口送入室内；在排风风轮的驱动下，室内空气从回风口11进入排风前腔，在排风前腔被供水器54喷水加湿降温到湿球温度，冬后透过换热转轮进入排风后腔，再通过排风孔14A进人排风风轮32的进风口，最后由排风风轮通过排风口排出室外。

为便于挂装在室内墙上，该空调器的新风口13和排风口14的横截面还可做成半圆形，互相对接为一圆形管口，在室内墙上安装时插入墙孔内，如图7所示。

实施例3

本发明实施例3如图8所示。本例与实施例1基本相同，不同点仅在于所述转轮电机23安装在换热转轮的周边旁，其输出轴上固定一小齿轮25，换热转轮外周固定有大齿轮223，电机通过大小齿轮的啮合驱动换热转轮22转动。

实施例4

本发明实施例4如图9、11所示。

本例是一种结构十分紧凑的转轮式空调器，它与实施例1、2相同处是同样具有机壳10和置于机壳内的过滤换热器20、风机组件30、供水系统50等。机壳10内设有换热腔，换热腔用横隔板16分隔为新风腔和排风腔，又用纵隔板15分隔为新风前腔101、新风后腔102和排风前腔103、排风后腔104；新风前腔机壳壁上有连通室内的送风口12，排风前腔机壳壁上有连通室内的回风口11，新风后腔机壳壁上有连通室外的新风口13，排风后腔机壳壁上有连通室外的排风口14。为便于壁挂式安装，设计机壳时，可让新风口和排风口尽可能靠近，或用扁平通道延申到互相靠近位置，以便安装时从同一个墙孔通向室外。

过滤换热器20为转轮式储热过滤换热器，包括中心轴21、绕其转动的圆盘状换热转轮22和驱动换热转轮转动的转轮电机23，换热转轮置于纵隔板15平面内，其中心轴的轴线置于横隔板16平面内，换热转轮22被横隔板16分隔为不断转移的新风区221和排风区222。

供水系统50的供水器54为一个置于排风前腔内的开有多个洒水孔的布水管。

本例的特点在于：所述风机组件30的新风风轮31置于新风前腔101和排风前腔103内，其进风口处于排风前腔内的半圆用锥面隔板311与排风前腔隔开；排风风轮32置于新风后腔102和排风后腔104内，其进风口处于新风后腔内的半圆用锥面隔板321与新风后腔隔开，新风风轮31的进风口与新风前腔连通，出风口与送风口12相连通，排风风轮32的进风口与排风后腔连通，其出风口与排风口14相连通。

所述风机组件30的新风风轮31和排风风轮32与换热转轮22同轴安装且分居于其两侧，所述风轮电动机33为输出轴从两端伸出的长轴电机33B，两个风轮分别安装在两端输出轴上，且风轮电动机的外壳与中心轴21合二而一，换热转轮以风轮电动机的外壳为支承，绕其旋转。本例转轮电机23也和风轮电动机合二而一，因而，形成了长轴电机33B、中心轴21、转轮电机23三合一的结构，由风轮电机输出轴带动一个减速机构34驱动换热转轮旋转。减速机构34可用多种现有技术，如多级齿轮减速器、谐波减速器、蜗轮蜗杆减速器，本例为多级齿轮减速器，见图9，包括固定在风轮电动机输出轴上的主动齿轮341、固定在同一中间轴上的从动齿轮342、后级主动齿轮343和固定在换热转轮侧面中心的内齿轮344。

为满足对空气洁净度的更高要求，在新风风轮31的进风口与过滤换热器20之间还可设置高效空气过滤器24。高效空气过滤器简称HEPA，可将0.3μm的灰尘滤除99.9％以上，其表面还可以附着光触媒、冷触媒、活性碳等杀灭病菌或吸附、分解异味的的净化材料。

工作时，风轮电动机起动，带动两风轮同时旋转，通过减速机构带动换热转轮低速旋转，室内空气从回风口进入排风前腔，被供水装置加湿降温到湿球温度，然后透过换热转轮排风区与之接触换热使之降温到接近湿球温度，最后经排风风轮从排风口排出室外；室外新风从新风口吸入，透过换热转轮的新风区与之接触换热降温到接近前半周排气的湿球温度，最后经新风风轮送入室内。

实施例5

本发明实施例5如图12所示。

本例是结构更为紧凑的转轮式空调器，用于密封性良好的房间内，机内只有新风风轮而不用排风风轮，由于没有排风风轮主动排出室内空气，由新风风轮引入的室外新风在室内建立起一定的正气压，而形成室内外的气压差，室内空气在这种气压差的作用下进入机内、透过换热转轮排出室外，形成进出等量的空气交换。这种转轮式空调器的风机组件30A包括新风风轮31A和驱动它旋转的风轮电动机33A，新风风轮为离心式风轮，固定在风轮电动机的输出轴上且置于新风前腔101和排风前腔103内，其进风口处于排风前腔内的半圆用前锥面隔板311与排风前腔隔开；新风风轮31A的进风口与新风前腔101相连通，其出风口与送风口12相连通；

所述风轮电动机33A和驱动换热转轮转动的转轮电机23合二而一，且与转轮的中心轴21同轴安装，风轮电动机的输出轴与换热转轮22之间用减速机构34传动，减速机构341与实施例4的减速机构相同。

所述机壳10内新风后腔102和排风后腔104为薄型空腔结构；换热转轮的排风区222的两侧分别直接与回风口11、排风口14相连通，室内空气在室内外气压差驱动下从回风口11进入排风前腔，供水系统50的供水器54对其供水加湿，然后透过换热转轮的排风区，最后从排风口14排出室外。

实施例4和实施例5的结构适合于使用大直径风轮，对降低风轮转速和噪声十分有利。

以上各例都可作窗式或壁挂式、台地式安装，若吊顶上有足够空间，安装于吊顶内也是一个很好的选择。如果在新风口和排风口接上波纹管作移动式安装则更适合欧美等国的习惯。

Claims (9)

1.一种对室内空气净化制冷的方法，用换气机进行室内外换气，在换气机中设置储热部件，用水蒸发的方法使空气降温，其特征在于：

换气时对进入换气机的待排室内空气加湿使之降温，然后与储热部件进行热交换使之冷却降温，被加湿和换热后的室内空气最后排出室外；室外新风在进入换气机后与被冷却降温的储热部件换热而降温，然后被送入室内；

所述待排室内空气加湿降温是等焓加湿降温；所述室外新风与被冷却降温的储热部件换热降温是等湿制冷降温。

2.根据权利要求1所述的对室内空气净化制冷的方法，其特征在于：

所述储热部件是一种兼具过滤和换热功能的过滤换热装置，包括用固定不动的隔板分隔成的排风通道和新风通道以及一个工作时不断旋转的过滤换热器，过滤换热器旋转时被隔板分隔为连续变动的等焓加湿的排风区和等湿制冷的新风区；在排风区内，室内污浊空气透过过滤换热器的排风区排出室外，排出之前在其中等焓加湿降温到湿球温度，用接触换热的方式与过滤换热器的排风区交换热量使之也降温到接近湿球温度；在新风区内，室外新风进入后从反向透过过滤换热器的新风区，与之进行接触换热而等湿制冷降温，同时被具有过滤功能的过滤换热器过滤净化；其工作循环如下：

1)、排气半周：

待排出空气等焓降温：用供水装置对待排出室外的室内空气和/或过滤换热器供水加湿，使待排空气等焓降温到接近其湿球温度；

换热：在被降温的待排空气透过过滤换热器的过程中与过滤换热器进行直接接触式热交换，使过滤换热器被冷却到也接近所述湿球温度；

过滤换热器风干：当过滤换热器被冷却到接近所述湿球温度时停止供水，未加湿的待排空气在透过过滤换热器时对过滤换热器进行风干，到过滤换热器得到的水分又被排气完全带走为止，此时待排空气含湿量开始降低，温度开始升高，立即切换到下一个半周以便停止排气；

过滤换热器净化：排气透过过滤换热器排出室外的同时，也将过滤换热器中阻留的固体微粒带走一并排出室外，使过滤换热器自动得以反冲净化；

2)、进气半周：

进气制冷：进气半周开始，继续停止供水加湿，待进入室内的室外新鲜空气从相反方向透过在排气半周内已被降温和风干的过滤换热器，与之进行直接接触换热，将热量传递给过滤换热器，其自身被等湿降温，降到接近过滤换热器的温度，即接近前半周排出的室内空气的湿球温度；

进气净化：进气在透过过滤换热器的同时，其携带的固体微粒及有害物质被阻留在过滤换热器中，自身得以净化；

经制冷和净化的室外新鲜空气最后被送入室内，完成一个进排气循环；

3)、继续不断循环：这样的进排气循环周而复始不断进行，每次进入室内的新鲜空气的温度接近此次循环前室内空气的湿球温度，而含湿量接近室内外的空气，同时使室内污浊空气部分地更新；

4)、室内空气状达到平衡点：随着进排气循环不断地交替进行，送入室内的室外新鲜空气和与之混合的室内空气含湿量基本不变，而温度不断降低，直到逼近露点，温度不再降低，这一等湿制冷过程达到平衡点，同时室内空气的污染浓度不断降低，逐步被净化。

3.一种根据权利要求1所述的对室内空气净化制冷的方法设计的转轮式空调器，包括机壳(10)、置于机壳内的过滤换热器(20)，其特征在于：

所述空调器还包括供水系统(50)；

所述机壳(10)内设有换热腔，换热腔用横隔板(16)分隔为新风腔和排风腔，又用纵隔板(15)分隔为新风前腔(101)、新风后腔(102)和排风前腔(103)、排风后腔(104)；新风前腔机壳壁上有连通室内的送风口(12)，排风前腔机壳壁上有连通室内的回风口(11)，新风后腔机壳壁上有连通室外的新风口(13)，排风后腔机壳壁上有连通室外的排风口(14)；

所述过滤换热器(20)为转轮式储热过滤换热器，包括中心轴(21)、绕其转动的圆盘状换热转轮(22)和驱动换热转轮转动的转轮电机(23)，换热转轮置于纵隔板(15)平面内，其中心轴的轴线置于横隔板(16)平面内，换热转轮(22)被横隔板(16)分隔为不断转移的新风区(221)和排风区(222)，换热转轮转动时，其各区域连续不断地出入新风腔和排风腔，则其各个区域也连续地周期性地在新风区和排风区之间转换；

所述供水系统(50)用于对进入排风前腔(103)内的待排空气和/或换热转轮排风区(222)供水加湿；

所述空调器工作时室内空气在气压差作用下从回风口(11)进入排风前腔(103)内，供水系统(50)对其供水加湿，然后透过换热转轮排风区(222)，最后从排风口(14)排出室外；室外空气在气压差作用下从新风口(13)进入透过换热转轮的新风区(221)与之换热等湿降温后从送风口(14)送入室内。

4.根据权利要求3所述的转轮式空调器，其特征在于：

所述转轮式空调器工作时，为获得机内空气流动所需的气压差，送风口(12)外接室内离心风机的进风口，室内离心风机的出风口向室内送风，排风口(14)外接室外离心风机的进风口，室外离心风机的出风口向室外排风；

所述排风前腔(103)内设有小隔板(1031)和分流管(1033)，小隔板从排风前腔的未端分隔出一个风干扇区(1032)，分流管两端分别连接回风口(11)和风干扇区，使部分回风从回风口直接通到风干扇区。

5.根据权利要求3所述的转轮式空调器，其特征在于：

所述过滤换热器(20)的圆盘状换热转轮(22)由空气过滤材料或兼具透气、耐水、储热、换热和过滤功能的高表面积率、高空隙率的材料制成，空气透过时与空气进行直接接触式换热，换热的同时对空气进行净化过滤；

所述转轮电机(23)为可调速交、直流减速电动机或伺服电机，通过联轴器或传动机构与所述中心轴(21)同轴联接或通过小齿轮与固定在换热转轮(22)外周的大齿轮啮合，驱动其转动；

在新风后腔(102)和排风前腔(103)内，分别固定安装有半圆环状空气密封环片(224)，空气密封环片用薄片状柔性耐磨材料制成，固定在纵隔板(15)上，其自由边覆盖在换热转轮的边缘上。

6.根据权利要求3所述的转轮式空调器，其特征在于：

所述供水系统(50)包括置于机壳(10)底部的水箱(51)、水泵(52)或补水阀(53)、供水器(54)和连接水泵或补水阀与供水器的水管(55)，供水器(54)设置在排风前腔(103)内；

水泵(52)为置入水箱(51)内的潜水泵，补水阀(53)为与自来水管连通的电控水开关，供水器(54)置于排风前腔内，包括一个或多个喷雾咀或开有多个洒水孔的布水管。

7.根据权利要求3所述的转轮式空调器，其特征在于：

所述过滤换热器(20)为转轮式储热过滤换热器，包括带中心轴(21)的转轮；

所述转轮式空调器还包括风机组件(30)，风机组件包括新风风轮(31)、排风风轮(32)和驱动它们旋转的风轮电动机(33)，新风风轮和排风风轮同轴固定在风轮电动机的输出轴上，它们均为离心式风轮；新风前腔(101)与新风风轮(31)的进风口相连通，排风后腔(104)与排风风轮(32)的进风口相连通；新风风轮的出风口与送风口(12)相连通，排风风轮的出风口与排风口(14)相连通。

8.根据权利要求7所述的转轮式空调器，其特征在于：

所述风机组件(30)的风轮电动机(33)为输出轴从两端伸出的长轴状，其外壳与转轮的中心轴(21)合二而一，换热转轮以风轮电动机的外壳为支承，绕其旋转；新风风轮(31)置于新风前腔(101)和排风前腔(103)内，其进风口处于排风前腔内的半圆用前锥面隔板(311)与排风前腔隔开；排风风轮(32)置于新风后腔(102)和排风后腔(104)内，其进风口处于新风后腔内的半圆用后锥面隔板(321)与新风后腔隔开，且两风轮均同轴安装在风轮电动机两端伸出的输出轴上；

所述驱动换热转轮转动的转轮电机(23)和风轮电动机(33)合二而一，风轮电动机的输出轴与换热转轮(22)之间用减速机构(34)传动。

9.根据权利要求3所述的转轮式空调器，其特征在于：

所述转轮式空调器还包括风机组件(30A)，风机组件(30A)包括新风风轮(31A)和驱动它旋转的风轮电动机(33A)，新风风轮为离心式风轮，固定在风轮电动机的输出轴上且置于新风前腔(101)和排风前腔(103)内，其进风口处于排风前腔内的半圆用前锥面隔板(311)与排风前腔隔开；新风风轮(31A)的进风口与新风前腔(101)相连通，其出风口与送风口(12)相连通；

所述风轮电动机(33A)和驱动换热转轮转动的转轮电机(23)合二而一，且与转轮的中心轴(21)同轴安装，风轮电动机的输出轴与换热转轮(22)之间用减速机构(34)传动；

所述机壳(10)内新风后腔(102)和排风后腔(104)为薄型空腔结构；换热转轮的排风区(222)的两侧分别直接与回风口(11)、排风口(14)相连通，室内空气在室内外气压差驱动下从回风口(11)进入排风前腔，供水系统(50)对其供水加湿，然后透过换热转轮的排风区，最后从排风口(14)排出室外。