CN106662342B - 改进的全热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双空气流交换器，该双空气流交换器使得能够在两个空气流之间进行热传递和湿度传递，并且该双空气流交换器包括由膜片(6)分隔开的多个第一空气流通网络和多个第二空气流通网络(2a，2b)，该膜片对水蒸气是能透过的并且对空气和液态水是不能透过的，第一网络和第二网络(2a，2b)中的每个包括孔道，每个孔道由设有使空气通过的开口的壁限定，孔道壁包括两个相对的边缘(30a)，该孔道壁在该边缘处沿堆叠的方向(4)开放。根据本发明，对第一网络(2a)中的至少一个而言，每个孔道壁的两个相对的边缘中的至少一个边缘(30a)限定出沿直接相继的第二空气流通网络(2b)的方向开放的空腔(32a)，所述空腔(32a)接纳所述第二网络(2b)的一部分。

Description

改进的全热交换器
技术领域
本发明涉及双空气流交换器的领域，该双空气流交换器属于使得能够在穿过交换器的两个空气流之间进行热传递以及湿度传递的类型。这种提供了该双重传递的交换器通常也被称为“全交换”或“全热交换器”。
更优选地，本发明应用于对用于建筑物、住宅或第三类处所(tertiary)的空气进行处理和调节的系统的领域。在该应用中，交换器保证了被污染的空气流与新鲜的空气流之间的热传递，而且保证了这两个流之间从最潮湿的区域到最干燥的区域的湿度传递。
本发明具有在例如低温领域或回收热能领域的其它技术领域中的应用。
背景技术
这种换热器在现有技术中，尤其在文件CA 2 805 541和WO 2013/091099中是众所周知的。文件WO2012/045717也是已知的，该文件涉及一种全热交换器，基本由于对平行于膜片的堆叠(stacking)的方向定向的孔道(cell)的实施以及对整合这些孔道的空气流通网络的实施，所以该全热交换器具有改进的性能。
然而，尤其是在紧凑性和热传递的性能方面，这种交换器必须被进一步地优化。
发明内容
为了满足该需求，本发明的目标在于一种双空气流交换器，该双空气流交换器使得能够在两个空气流之间进行热传递和湿度传递，并且包括多个第一空气流通网络和多个第二空气流通网络，该多个第一空气流通网络和多个第二空气流通网络按照堆叠的方向交替堆叠并且由膜片两两地分隔开，该膜片对水蒸气是能透过的并且对空气和液态水是不能透过的，第一空气流通网络和第二空气流通网络中的每个包括孔道，每个孔道由设有使空气通过的开口的壁限定，所述孔道壁包括两个相对的边缘，所述孔道在该边缘上沿堆叠的方向开放。根据本发明，对第一空气流通网络中的至少一个而言，每个孔道壁的两个相对的边缘中的至少一个边缘限定出沿着直接相继的第二空气流通网络的方向开放的空腔，所述空腔接纳该第二网络的一部分。
像这样，本发明使得能够受益于由在空气流通网络内存在孔道获得的所有优点，同时还提供了改进的紧凑性和热传递性能。有效地，由孔道壁的边缘限定的空腔使得能够沿堆叠的方向将第二网络套叠在第一网络中。实际上，该套叠使得交换器更为紧凑，而且热性能更良好。这后一个优点可通过下述事实来说明：两个空气流之间的交换界面基本不再是平的，而是由于精确(careful)地存在前述的空腔而被结构化。这种结构化使得能够进行下述设计：在该设计中，热传递不再仅在堆叠中的网络的顶部端部和底部端部处执行，而且还侧向地执行。换言之，热交换表面不再是相互平行以及正交于堆叠的方向的平面，而是具有非直的截面的更为复杂的表面。此外，这些热交换表面可具有截面，该截面的形状为三角形标志类型的折线，当该热交换表面被沿堆叠的方向叠置时，该截面使得能够达成被称为棋盘式的、交错式的设计或者相似的设计。有利地，该类型的设计有利于交换表面的范围与交换器的总体体积之间的联系。
此外，要注意的是，在空气流通网络内存在孔道使得能够优化两个空气流之间的热传递。实际上，孔道壁使得能够构成次级交换表面。此外，当这些孔道的某些面保持为无穿孔时，引起了所谓的“散热片”效应的该次级表面被再次增大了。此外，还由于孔道的特定的定向，即，由于孔道的基本正交于空气在网络中流通的主方向的定向，引起了流体的再次流通，这优化了空气流与膜片之间的对流交换。通过仔细地选择待穿孔的孔道的面以及待保持的面，这种再次流通可根据所遇到的需求进行适配。由孔道壁引起的阻碍还防止在流中形成限制层。
本发明还在下述方面是不同寻常的：通过使膜片的一大部分保持生效，本发明使得能够有利于两个空气流之间的湿度传递。实际上，对水蒸气能透过并且对空气和液态水不能透过的每个膜片仅与孔道的边缘接触，这布置了用于水蒸气进行传递的大量保持有用的表面。
此外，由于使用了蜂巢结构以及交换器的孔道的特定的定向，该交换器的机械强度极为符合要求。存在空腔还有助于对膜片和网络相对于彼此进行保持。这种改进的保持提供了更好的密封以及增加了膜片的使用寿命。
此外，本发明具有以下被单独采用或相结合采用的可选特征中的至少一个。
对第二空气流通网络中的至少一个而言，每个孔道壁的两个相对的边缘中的至少一个边缘限定出沿着直接相继的第一空气流通网络的方向开放的空腔，所述空腔接纳该第一网络的一部分。该特性使得能够进一步地增大网络的套叠，以得到更高的紧凑性和更好的热传递性能。
流通网络中的至少一个的每个孔道壁的两个相对的边缘各自限定出下述的空腔：该空腔沿直接相继的网络的方向开放并且接纳该直接相继的网络的一部分。在这种优选的布置中，所涉及的网络使得能够在位于两个网络的两侧上与这两个网络进行套叠。这进一步地增强了紧凑性以及提高了热传递的效果。优选地，对交换器的所有网络保留这种双套叠，当然，除了堆叠的第一个网络和最后一个网络之外。
第一空气流通网络和第二空气流通网络具有相同的结构，并且对堆叠中的至少一个直接相继的第一网络和至少一个直接相继的第二网络而言，第一网络的结构在正交于堆叠的方向的平面中从第二网络的结构平移，以使得第一网络的空腔能够接纳第二网络的一部分，并且反之亦然(reciprocally)。网络的结构同一性使得能够有助于交换器的制造。例如可使用形成网络的两个相同的元件来得到两个直接相继的网络之间所需的平移，其中这两个元件在堆叠中以沿一个方向之后再沿另一个方向的方式被安置。
优选地，使用重复的网格来实现每个第一空气流通网络和每个第二空气流通网络，其中网格包括所述孔道壁，并且优选地，该网格还包括孔道的连接杆。如上文所提及的，优选地，用于第一空气流通网络和第二空气流通网络的网格是相同的，以得到用于这些网络的相同的结构。
每个第一空气流通网络和每个第二空气流通网络具有正交于堆叠的方向的对称平面，即使不然，仍不脱离本发明的范围。
优选地，孔道是筒形的，该筒形具有非圆形的截面以及具有平行于所述堆叠的方向的轴线。
优选地，当按照堆叠的方向对所述孔道壁进行观察时，该孔道壁具有总体上为六边形的形状。在不脱离本发明的范围的情况下，当按照堆叠的方向进行观察时，其它的形状是可能的，尤其是其它的多边形形状。
对于这种总体上为六边形的形状，所述孔道壁具有六个面，这六个面中的两个相对的面被布置为基本平行于通过所涉及的网络的空气流通的主方向，并且两对两个面被空气穿过，其中这两对由所述两个相对的面连接。
因此，孔道的平行于空气流通的主方向的所述相对的面通过相互间隔开而按照该同一方向是接续的。这种沿空气流通的主方向的间断性不仅使得能够确保交换器的结构的机械保持，而且还使得能够通过产生湍流的重复性的作用来实现改善热传递的功能。这种湍流的产生不仅有益于产生再次流通的区域，而且使得能够限制产生限制层的风险，该限制层可能对热交换的效果是不利的。
优选地，每个前述的对包括总体上为三角形形状的两个面，其中这两个面通过其顶点中的一个相互连接。这种布置尤其有益于(conductive)得到被称为棋盘式的或交错式的构型，其中前述的顶点对应于棋盘的领结式结构(bow tie)。
优选地，网格的杆被连接到所述顶点，优选地，该杆在正交于堆叠的方向的平面中从该顶点突出。
优选地，孔道壁的所述两个相对的面是实心的或者是被穿孔的。这些面的实心特性使得能够加强机械强度和热传递。然而，在这些相对的面内实施平行于空气流通的主方向的开口使得能够限制负载损耗。根据所遇到的需求，自然可以寻求折中。
交换器包括与每个流通网络相关联的空气分配器以及空气采集器，所述分配器和采集器按照所述堆叠的方向堆叠。在逆流式设计的情况下，分配器和采集器被交替地堆叠。可使用相同的元件在网络的堆叠的每一侧实现分配器和采集器，该相同的元件在堆叠中以沿一个方向之后再沿另一个方向的方式交替地安置。
如上文所提及的，更优选地，交换器被构造以使得空气在交换器内部实现逆流式或同流式的流通。可考虑交流式的解决方案，但不是优选的。
更优选地，所述膜片由聚合物材料或由纸制成，同时更优选地，所述网络为金属的，但也可由聚合物材料制成。
最后，本发明的目标还在于一种用于对空气进行处理和调节的系统，该系统包括诸如上文所描述的交换器。
附图说明
在下文的非限制性详细说明中，本发明的其它优点和特征将呈现。
将参考附图来提供该说明，在附图之中：
图1示出了用于对空气进行处理和调节的系统的正视示意图，该系统包括根据本发明的双空气流交换器；
图2更详细地示出了图1中示出的交换器的透视图的示意图；
图2′为在前一幅附图中示出的交换器的视图，该交换器被其中心的平面所剖切；
图3为在之前的附图中示出的交换器的透视图，该交换器不包含其盖；
图4为在之前的附图中示出的交换器的外壳体的透视图；
图5示出了空气流通网络和膜片的堆叠的透视图，其中该堆叠被接纳在前一幅附图示出的壳体中；
图6为在前一幅附图中示出的堆叠的视图，该视图是按照该堆叠的长度方向进行观察的；
图7示出了包括第一空气流通网络和第二空气流通网络的组件的透视分解视图，在第一空气流通网络和第二空气流通网络之间布置膜片；
图7′为在前一幅附图中示出的组件的透视图；
图8为在前一幅附图中示出的组件的一部分的更详细的透视图；
图9为用于形成在之前的附图中示出的空气流通网络的网格的透视图；
图10至图12以不同的视角示出了前一幅附图的网格；
图13为俯视图，该俯视图示意地示出了使用在之前的附图中示出的网格的网络的形成；
图14和图15分别以正视图和俯视图更详细地示出了各个空气流通网络之间的协作；
图16a至图16c示出了形成空气流通网络的孔道的壁的某些面的可能的几何结构；
图17示出了与图8的视图相似的视图，其中空气流通网络包括属于在图16a中示出的类型的孔道的面；
图18示出了空气流通网络中的一个的透视图，其中网格设有连接杆，该连接杆的尺寸相比于在之前的附图中示出的尺寸更长；
图19a至图19c示出了孔道壁的可能的不同实施例；
图20为用于形成空气流通网络的网格的透视图，其中网格以另一个优选实施例的形式被呈现；
图21至图23以不同的视角示出了前一幅附图的网格；
图24示出了同一流体流通网络的数个相邻的网格的正视示意图；
图25示出了空气流通网络和膜片的堆叠的透视图，其中使用诸如在图24中示出的网络来实现该堆叠；
图26为在前一幅附图中示出的堆叠的视图，该视图是按照该堆叠的长度方向进行观察的；
图27为用于形成空气流通网络的网格的透视图，其中网格以另一个优选实施例的形式被呈现；
图28至图30以不同的视角示出了前一幅附图的网格；
图31示出了同一流体流通网络的数个相邻的网格的正视示意图；
图32示出了空气流通网络和膜片的堆叠的透视图，其中使用诸如在图31中示出的网络来实现该堆叠；
图33为在前一幅附图中示出的堆叠的视图，该视图是按照该堆叠的长度方向进行观察的；
图34为用于形成空气流通网络的网格的透视图，网格根据又一个优选实施例被呈现；
图35至图37以各个视角示出了前一幅附图的网格；
图38示出了膜片的堆叠和空气流通网络堆叠的透视图，该空气流通网络是使用在图34至图37中示出的网格得到的；
图39和图40按照两个不同的视角示出了空气分配器中的一个空气分配器的透视图，该空气分配器被设置在堆叠的网络中的一个上；
图41为与图40的视图相似的视图，该视图是按照通过空气通路的平面进行剖切的；
图42示出了分配器的组件的透视图，该分配器具有其相关联的网络；
图43为前一幅附图的视图的局部俯视图；
图44和图45按照两个不同的视角示出了堆叠的分配器与空气采集器的透视图，该分配器与该空气采集器分别设有两个堆叠的相继的网络；以及
图46示出了分配器与采集器的组件的透视图，该分配器与采集器具有其相关联的网络。
具体实施方式
首先参照图1，示出了用于对空气进行处理和调节的系统100，该系统被设置在建筑物102中。该系统100尤其包括适于本发明的双空气流交换器1。在这里，交换器1保证了离开建筑物102的被污染的空气流A与进入到该同一建筑物中的新鲜的空气流B之间的热传递。换言之，除了更换建筑物102的空气之外，系统100由于系统的换热器1而使得能够对被从房屋排除的被污染的空气A中所包含的热量或冷量进行回收，并且能够将该热量或冷量供给到流入的新鲜的空气流B。因此，系统100使得能够避免浪费用于建筑物102的空气调节的或者加热的能量。
通过示例的方式，被污染的空气流A可在离开建筑物之前具有22℃的温度，新鲜的空气流B可在进入建筑物之前具有0℃的温度。在交换器中进行热传递之后，流B可在离开交换器并且进入建筑物时达到20℃，流A可在离开交换器和建筑物时被冷却到2℃的温度。在这种情况下，在加热模式下，流入的空气是冷和干燥的，交换器使得能够将该流入的干燥空气加湿和预热到可接受的热舒适状态。同时，被污染的空气被冷却并且其湿气的一部分(onthe one hand)被排放。
然而，其它的运行模式也是可能的。首先，在空气调节模式下，对于流入的热和湿的空气，交换器使得能够将该流入的空气除湿和冷却到可接受的热舒适状态。被污染的空气被加热并且带有湿气。此外，在空气调节模式下，对于流入的热和干的空气，交换器使得能够将流入的空气加湿和冷却到可接受的热舒适状态。实际上，被污染的空气被加热并且在这里其湿气的一部分(on the one hand)被排放。
为了使得流A和B能够流通，系统100增补有两个风扇104，在图1中示意地示出了这两个风扇。
如上文所提及的，因此，交换器1还被设计为在这两个流A与B之间从最潮湿的区域到最干燥的区域提供湿度传递。因此，这种交换器1被描述为全交换器或全热交换器。
在图2至图4中，示出了交换器1，该交换器包括由盖108封闭的外壳体106，这两个元件形成了空间，交换器的芯被接纳在该空间中。如将在后文所详述的，该芯由空气流通网络和膜片的堆叠110组成。另外，在堆叠110的两侧，以下述的方式设置与网络协作的空气分配器和采集器：确保两个空气流A和B的分配和采集。分配器和采集器在图2和图3中带有附图标记112、114，该分配器和采集器的设计细节将在后续给出。
参照图5至图8，详述了形成交换器的芯的堆叠110的设计。该堆叠110包括多个第一空气流通网络和多个第二空气流通网络2a、2b，该多个第一空气流通网络和多个第二空气流通网络按照堆叠的方向4以一个在另一个的顶部上的方式堆叠。网络2a、2b按照方向4交替地布置，并且该网络分别被设置用于使被污染的流A的流通和流入的新鲜的流B的流通如由图7'中的箭头所示意的。交换器为逆流式的，即，网络2a内的流A的流动方向基本与网络2b内的流B的流动方向相反。
在直接相继的网络2a与2b之间沿方向4设置聚合物膜片6，该膜片对水蒸气是能透过的并且对空气和液态水是不能透过的。因此，通过这些将网络两两地分隔的膜片6，在两个流A与B之间产生湿度传递。这种膜片6也被称为“不透气膜片”。
因此，被置于网络2a、2b之间的膜片6由该网络承载。如上文所指出的，堆叠110被插入到交换器的壳体106中，以使得能够保持该堆叠，并且将传统的密封件安置于堆叠110的周缘处，以提供密封并且阻止网络2a与网络2b之间的连通。
在该优选实施例中，每个膜片6具有一致的横向截面，该横向截面限定出三角形标志类型的折线。换言之，因为按照与堆叠110的长度“L”正交的剖切平面的截面，每个膜片6按照该堆叠的宽度“I”交替地具有呈三角形形式的突出部和空腔。
另外，如在图6中完全可见地，堆叠中的两个直接相继的膜片6以下述的方式按照宽度“I”平移半个周期：使得三角形的顶点定位成按照堆叠的方向4两两地相对。在这里，顶点相互非常接近，这使得这种类型的设计形成为棋盘。在这种类型的设计中，因为按照与堆叠110的长度“L”正交的平面的横截面，堆叠的膜片6限定出菱形的通道，该膜片与该通道一起形成了一种棋盘。
更准确地，每个第一网络2a具有菱形形状的通道2a'，其中这些通道通过由其顶点进行连接而被按照方向“I”端部对端部地布置。相似地，每个第二网络2b具有菱形形状的通道2b'，其中这些通道通过由其顶点进行连接而也被按照方向“I”端部对端部地布置。这种棋盘类型的构型的优点之一在于下述事实：每个通道2a'在其四条边处与四个通道2b'相接触，这四个通道中的两个通道2b'属于堆叠中的正上部的网络2b，这四个通道中的另两个通道2b'属于堆叠中的正下部的网络2b。显然对任何通道2b'而言都是同样地在其四条边处与四个通道2a'相接触。由于这种布置，增大了交换表面，并且改善了紧凑性。此外要注意的是，不在同一网络的各个通道之间专门地进行密封，因为实际上空气可通过穿过膜片彼此非常接近的位置(即，在通道的形成棋盘的领结式结构的顶点处)而从一个通道穿过到另一个通道。
要注意的是，当按着诸如图6的方向“L”进行观察时，也可观察到这种棋盘类型的设计，其中方向“L”还与空气流通过网络的主方向以及通道2a'和2b'的延伸方向相对应。
网络2a、2b具有相同的结构，这是通过使用在每个所涉及的网络的平面中重复的相同的网格来实现的。如在图5至图8中可见的，网络2a、2b的结构主要由孔道12a、12b构成，该孔道具有平行于堆叠的方向4的轴线14a、14b。这些孔道为筒形的，该筒形具有非圆形的截面，该孔道沿堆叠的方向4在两侧开放。更准确地，当按照堆叠的方向4对孔道进行观察时，每个孔道12a、12b在这里具有总体上为六边形的形状。然而，如现将参照图9至图12进行说明的，孔道按照方向4的厚度不是一致的，这是为了使得能够适配膜片6的三角形突出部和空腔的复杂的形状。
实际上，这些附图示出了网格16a，该网格使得能够制造第一网络2a。如上文所指出的，用于制造第二网络2b的网格是相同的，该网格具有相同的结构。而且，在后文将仅对网格16a进行描述。此外，要注意的是，在说明书的所有其余部分中以及在附图中，带有以字母“b”结尾的附图标记的元件对应于网络2b的网格的下述的元件：该元件与网络2a的网格的带有同一附图标记并且跟随有字母“a”的元件相同。
网格16a具有对称平面17a，该对称平面正交于方向4，并且因此还正交于轴线14a。因此，在网格16a进行重复之后，该对称平面17a构成了整个网络2a的对称平面。
网格16a包括孔道壁18a，该孔道壁限定出前述的孔道12a。为了达成大体六边形的形状，孔道壁18a包括六个平行于方向4的平坦的面。首先，两个相对的面20a被布置为基本平行于空气穿过所涉及的网络进行流通的主方向，即，按照方向“L”，通道也按照该方向延伸。这则引起两对两个面22a被空气穿过，并且因此该两对两个面被尽可能多地穿孔，以限制负载损耗。当然，两对面22a被两个相对的面20a连接到彼此。
面22a各自为大致三角形的，该面通过其顶点24a中的一个两两地连接。这样，为了得到三角形的形状和穿孔的特性，每个面22a具有基底和两个直的加强部，该基底对应于相邻的面20的边缘，该两个直的加强部分别形成三角形的与一对中的另一个面22a一起朝向顶点24a会聚的两条边。两个顶点24a则在棋盘的未来的领结式结构上位于对称平面17a中。支架(armature)使得能够限定用于使空气通过的开口26a，该开口在孔道沿方向“L”的入口处，以及在孔道沿该同一方向的出口处。
孔道壁18a具有两个相对的边缘30a，孔道在该边缘上沿堆叠的方向4开放。这些边缘30a也被称为棱边或侧边。本发明的特征之一在于以下述的方式使这些边缘结构化：该边缘不再如现有技术中分别处于(inscribe)两个平行的平面中。
更准确地，每个边缘30a在孔道壁18a中限定出空腔32a，该空腔沿方向4、沿堆叠中的正对的网络的方向开放。如将在后文中所详述的，存在这些空腔32a使得第一网络和第二网络2a、2b能够进行套叠，并且因此得到棋盘式构型。
此外，网格16a包括连接杆28a，该连接杆基本沿方向“L”并且在对称平面17a中(即，正交于堆叠的方向4)从顶点24a中的一个突出地延伸。
参照图13，网格16a被按所需的次数进行重复，以得到网络2a。为此，沿方向“I”，孔道壁18a的每个面20a被叠置在相邻的网格的面20a上。另一方面，沿另一个方向“L”，连接杆28a的端部在没有杆的顶点24a上被连接到相邻的网格。
此外，为了制造网络2a、2b，要注意的是，所考虑的材料为聚合物和金属材料，而优选地，膜片6由聚合物材料或纸制成。
为了制造网络2a、2b，虽然机加工工艺是可行的，但不是优选的。另两种制造工艺是有利的。在两种情况下，尤其如果最终的网络的尺寸较大，则可考虑将该最终的网络分割的选择。
第一种工艺为注塑工艺，更优选地为塑料注塑。根据空气流通网络的结构复杂性，一方面可沿方向“L”和“I”执行分割，而且尤其是沿与方向4相对应的高度方向执行分割。这样，完成的网络可以是数个部分例如通过机械紧固或通过热焊接的组装件。
也可考虑例如使用翻砂模进行金属注塑，尤其是对铝进行注塑。而且在这里，对得到最终的网络而言，分割是优选的，以在堆叠中的两个直接相继的膜片之间形成分隔部。
另一种有利的工艺为所谓的增材制造工艺，或3D打印工艺。该工艺对得到金属网络或得到聚合物材料的网络同等适用。而且在这里，可在达成最终的网络之前考虑分割。出于参考的目的，这可以是一种对直接由不可透气的聚合物材料制成的部分的部件或组件进行3D打印的方法，其中，膜片和空气流通网络将仅构成一个部件。
参照图14和图15，当得到了膜片6和网络2a、2b时，该膜片和网络按照方向4堆叠。如上文所提及的，以下述的方式执行该堆叠：由于在孔道壁的端部处存在空腔32a，网络2a、2b以一个在另一个内部的方式套叠。对两个直接相继的网络2a、2b而言，通过按照宽度方向“I”以网格的半中心距(half-pitch)对两个相同的结构进行平移来得到所需的套叠。通过考虑到一方面两个网络2a、2b的结构按照方向“I”具有相同的宽度，另一方面如图7所示，该网络中的每个具有由整个网格组成的侧端部以及由半网格组成的相对的侧端部，可容易地通过将第一网络2a沿一个方向安置并且将第二网络2b沿另一个方向安置来得到所需的平移。换言之，足以简单地在堆叠中将一个网络变换为两个，以得到该堆叠中的每级之间的所需的平移。
通过像这样继续进行，在第一网络的网格16a的边缘30a上，空腔32a被相邻的网络2b的网格16b占据了一大部分。更准确地，第一网络2a的每个空腔32a接纳第二网络2b的两个相邻的孔道的两个壁半部，其中这两个壁半部也相对地被属于堆叠中的下一个网络2a的空腔32a接纳。同样的情况适用于第二网络2b的每个空腔32b，该空腔接纳第一网络2a的两个相邻的孔道的两个壁半部，其中这两个壁半部也相对地被属于堆叠中的下一个网络2b的空腔32b接纳。
这是源自于网络2b的每个通道2b'被界定在两个系列的空腔32a之间，该通道中的一个通道在图14和图15中被标为灰色，这两个系列的空腔沿彼此的方向开放，并且该通道的机械强度按照方向“I”由两个相邻的半网格16b来提供。因此，每个通道2b'总体地由两个直接相继的网格16b的顶点24b侧向地界定，并且该通道沿高度方向由在堆叠中以一个处于另一个的顶部上的方式定位的两个网格16a的顶点24a界定。因此，对于这种布置，再次发现通道2b'的形状为菱形，该菱形的四个角分别对应于四个前述的顶点24b、24b、24a、24a。当然，对第一空气流通网络2a的每个通道2a'而言，也观察到了相似的几何结构。
另一方面，要注意的是，诸如在图15中更好地可见的，在两个直接相继的网络2a、2b之间不按照方向“L”执行平移。因此，面20a按照方向4相互对齐，并且在每个通道2a'中按照方向“L”彼此间隔开。同样的情况适用于面20b，该面按照方向4相互对齐，并且在每个通道2b'中按照方向“L”彼此间隔开。这些面20a、20b中的每一个面的平行于空气在通道中的流通方向的上游边缘使得流体进行再次流通，这优化了空气流与膜片之间的对流交换。
可以用上文所描述的元件对形状进行多重布置。这例如可以是面20a，在图16a至图16c中示出了该面的三个替代性实施例。在这些实施例中，面20a不再是实心的，而是被穿孔，以限制负载损耗。在图16a中，中心孔由形成面20a的框架界定。在图16b和图16c中，框架配备有形状为十字形的内部机械加强部，以改善支撑相邻的膜片的网络的机械强度。
对第二网络2b的孔道壁的面20b而言，相同的或相似的解决方案也是可能的。
在图17中示出了两个网络2a、2b的组件，该组件整合了如图16a中的穿孔的面20a、20b。在该组件中，还设置减小了连接杆28a的长度。如在图18的网络2a上示出的，实际上，该杆长度是可根据所遇到的需求调节的，因此，如果需要，该杆长度也可被增大。
图19a至图19c还示出了在顶点24a上的按照方向4的不同可能的视角，该顶点在杆28a与一对面22a之间提供了连接。优选地，角度α1和角度α2总是相同的，而一对的两个面22a之间的角度α3可变化。对于图19a的第一解决方案，角度α1、α2和α3是相等的，该第一解决方案使得当从堆叠的方向4进行观察时是正六边形的形状。然而，如图19b所示，角度α3可大于角度α1、α2，以同样的方式，如在图19c中所示，角度α3可小于这些相同的角度α1、α2。
参照图20至图26，示出了本发明的另一个优选的实施例，其中，使用不同的网格来得到空气流通网络2a、2b。网格16a与上文所描述的网格的不同之处在于成对的面22a的形状。实际上，当沿长度方向“L”进行观察时，穿孔的面22a各自具有直角等腰三角形的形状，其中直角位于连接顶点24a处。
这样，当网格16a以相邻的方式按照方向“I”进行布置时，两个直接相继的半网格16a形成了具有正方形截面的通道2a'。如在图26中可见的，这使得通道2a'、2b'的总体形状为棋盘状。
参照图27至图33，示出了又一个优选的实施例，其中，使用不同的网格来得到空气流通网络2a、2b。网格16a与上文所描述的网格的不同之处在于成对的面22a的形状。实际上，当沿长度方向“L”进行观察时，三角形的面22a具有下边，该下边位于相对的面20a的下边缘的平面中。连接这两个面的顶点24a也被布置在该同一平面上，意味着网格16a不再具有正交于方向4的对称平面。这还意味着每个网络仅在其下表面或上表面中的一个表面上被结构化，而不再在该网络的两个相对的表面上被结构化。换言之，空腔32a仅存在于网格的上部部分中，而不再存在于下部部分中。
如图31所示，对于这种构型，以下述的方式布置：当网格16a以相邻的方式按照方向“I”进行布置时，两个直接相继的半网格16a形成了具有三角形截面的通道2a'，更准确地，该通道呈等边三角形的形状。如在图33中可见的，这不再使得通道2a'、2b'的总体形状为棋盘状的，而是使两个直接相继的网络2a、2b的通道2a'、2b'为交错式的布置。在这种情况下，网络几乎整体地进行套叠，并且因此是两两地执行套叠的。这意味着在每对套叠的网络之间，膜片6保持为平坦的。
图34至图38进一步示出了另一个实施例，其中，使用不同的网格来得到空气流通网络2a、2b，这使得能够得到按照方向“L”的波浪状的通道2a'、2b'。因此，按照上文的实施例中的该最后的方向，通道不再是直的，而是波浪形的，以这种方式，使得进一步地增大了交换表面。自然，被布置在网络2a、2b之间的膜片6沿堆叠的方向4也具有这种波浪形。
为此，如在图37中更好地可见的，每个网格16a按照方向4也是波浪形的。该网格具有圆拱的连接杆28a，以及在该网格的边缘30a处也具有曲率的相对的面20a。对于每个面20a，源自于其的凹入的边缘30a以及相对的凹入的边缘30a限定出空腔32a。在同一网络内，网格16a全被沿同一方向(例如图34的方向)安置，其中凹入的边缘30a总是被定向为向上。
无论是否保留设计，要注意的是，堆叠例如具有二十个叠置的网络2a、2b，和十九个被插入在这些网络之间的膜片6。通道2a'、2b'的最大高度可大约为5mm，而面20a、22a的厚度和杆28a的厚度可大约为0.5mm。
如上文参照图1所提及的，交换器1在堆叠110的两侧包括与网络协作的空气分配器和采集器，以这种方式来确保两个空气流A和B的分配和采集。在堆叠110按照方向“L”的每一侧设置另一堆叠，其中，按照方向4交替地布置分配器和采集器。实际上，保持这种交替以确保在交换器的芯内进行逆流流通。
仅对网络2a、2b而言，在这些网络的堆叠的每一侧，分配器112和采集器114具有相同的结构，并且该分配器和采集器被沿一个方向之后沿另一个方向交替地堆叠，以得到使其能够进行套叠的半中心距的平移。另一方面，对每个网络而言，与该网络相关联的分配器和采集器不相同。实际上，分配器的矩形的空气入口121a和采集器的矩形的空气出口121b是关于交换器的中轴线对称相对的，该空气入口和该空气出口将在后文中进行描述。这使得能够平衡气动路径，以对每个通道进行良好的充注。
图39至图41示出了空气分配器112中的一个的实施例，该空气分配器具有总体上为三角形的形状。该分配器112具有三角形的中空主体120a，该中空主体在其边中的一个边上具有矩形的空气入口121a，用以吸入流A，并且该中空主体具有内部容积122a。在三角形的中空主体120a的另一个边上，设置了一排通向内部容积122a中的空气通路124a，其中每个通路124a由具有菱形或正方形形状的壁126a限定，该壁的菱形或正方形形状与存在于网络2a内的通道2a'的形状是互补的。
如在图42和图43中示出的，当沿着堆叠的方向4进行观察时，壁126a的远端是锯齿状的，更优选地，为三角形的，以这种方式来与相关联的网络2a的结构正确地套叠，以及以这种方式使得每个通道2a'定位成面对通路124a中的一个。可通过在壁126a的外表面上行进的密封件(未示出)来提供密封，该密封件具有三角形标志类型的截面。之后密封件被安置于覆盖壁126a的排的该外表面的膜片6的下方或上方。
参照图44和图45，示出了采集器114中的一个，该采集器具有与分配器112的设计相同的设计，但是被翻转，以这种方式来与该分配器进行套叠。这样，空气采集器114具有总体上为三角形的形状，该空气采集器具有三角形的中空主体120b，该中空主体在其边中的一个边上具有矩形的空气出口121b，用以排出流B，并且该中空主体具有内部容积122b。在三角形的中空主体120b的另一个边上，设置了一排通向内部容积122a中的空气通路124b，每个通路124b由具有菱形或正方形形状的壁126b限定，该壁的菱形或正方形形状与存在于网络2b内的通道2b'的形状是互补的。
由于采集器相对于分配器112的翻转的位置，该采集器114的为菱形/正方形的壁126b被套叠在下述的空腔中：该空腔被限定在分配器112的为菱形/正方形的壁126a之间。如图46所示，这使得每个通道2b'能够定位成面对由壁126a限定的空气通路中的一个。另外，采集器114和分配器112进行的套叠使得能够确保将前述的密封件压紧在面对壁126a、126b的外表面之间。
当然，本领域技术人员可对已仅通过非限制性示例的方式进行了说明的本发明进行各种修改。

Claims (21)

1.双空气流交换器(1)，所述双空气流交换器使得能够在两个空气流之间进行热传递和湿度传递，并且所述双空气流交换器包括多个第一空气流通网络(2a)和多个第二空气流通网络(2b)，所述多个第一空气流通网络和多个第二空气流通网络按照堆叠的方向(4)交替地堆叠并且由膜片(6)两两地分隔开，所述膜片对水蒸气是能透过的并且对空气和液态水是不能透过的，所述第一空气流通网络(2a)和所述第二空气流通网络(2b)中的每一个包括孔道(12a，12b)，每个所述孔道由设有使空气通过的开口的孔道壁(18a，18b)限定，所述孔道壁包括两个相对的边缘(30a，30b)，所述孔道在所述边缘上沿所述堆叠的方向(4)开放，
其特征在于，对所述第一空气流通网络(2a)中的至少一个而言，每个孔道壁的两个相对的边缘中的至少一个边缘(30a)限定出沿直接相继的第二空气流通网络(2b)的方向开放的空腔(32a)，所述空腔(32a)接纳该第二空气流通网络(2b)的一部分。
2.根据权利要求1所述的交换器，其特征在于，对所述第二空气流通网络(2b)中的至少一个而言，每个孔道壁的两个相对的边缘中的至少一个边缘(30b)限定出沿直接相继的第一空气流通网络(2a)的方向开放的空腔(32b)，所述空腔(32b)接纳该第一空气流通网络(2a)的一部分。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的交换器，其特征在于，所述第一空气流通网络(2a)和所述第二空气流通网络(2b)中的至少一个的每个孔道壁(18a，18b)的所述两个相对的边缘(30a，30b)各自限定出下述的空腔(32a，32b)：该空腔沿直接相继的网络的方向开放并且接纳该直接相继的网络的一部分。
4.根据权利要求1所述的交换器，其特征在于，所述第一空气流通网络(2a)和所述第二空气流通网络(2b)各自具有相同的结构，以及，对所述堆叠中的至少一个直接相继的第一空气流通网络(2a)和至少一个直接相继的第二空气流通网络(2b)而言，所述第一空气流通网络(2a)的结构在正交于所述堆叠的方向(4)的平面中从所述第二空气流通网络(2b)的结构平移，以使得所述第一空气流通网络(2a)的空腔(32a)能够接纳所述第二空气流通网络(2b)的一部分，并且反之亦然。
5.根据权利要求1所述的交换器，其特征在于，使用重复的网格(16a，16b)来实现第一空气流通网络(2a)和第二空气流通网络(2b)中的每个，所述网格包括所述孔道壁(18a，18b)。
6.根据权利要求5所述的交换器，其特征在于，所述网格(16a，16b)还包括所述孔道的连接杆(28a，28b)。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的交换器，其特征在于，用于所述第一空气流通网络(2a)和所述第二空气流通网络(2b)的所述网格(16a，16b)是相同的。
8.根据权利要求1所述的交换器，其特征在于，第一空气流通网络(2a)和第二空气流通网络(2b)中的每个具有正交于所述堆叠的方向(4)的对称平面(17a)。
9.根据权利要求1所述的交换器，其特征在于，所述孔道(12a，12b)是筒形的，所述筒形具有非圆形的截面以及具有平行于所述堆叠的方向(4)的轴线(14a，14b)。
10.根据权利要求1所述的交换器，其特征在于，当按照所述堆叠的方向(4)对所述孔道壁(18a，18b)进行观察时，所述孔道壁具有总体上为六边形的形状。
11.根据权利要求10所述的交换器，其特征在于，所述孔道壁(18a，18b)具有六个面，所述六个面中的两个相对的面(20a，20b)被布置为基本平行于通过所涉及的网络的空气流通的主方向，并且两对两个面(22a，22b)穿过空气，其中所述两对由所述两个相对的面(20a，20b)连接。
12.根据权利要求11所述的交换器，其特征在于，每对包括总体上为三角形形状的两个面(22a，22b)，其中所述两个面通过其顶点(24a，24b)中的一个顶点相互连接。
13.根据权利要求12所述的交换器，其特征在于，使用重复的网格(16a，16b)来实现每个第一空气流通网络(2a)和每个第二空气流通网络(2b)，所述网格(16a，16b)还包括所述孔道的连接杆(28a，28b)，所述连接杆(28a，28b)被连接到所述顶点(24a，24b)。
14.根据权利要求11所述的交换器，其特征在于，所述孔道壁(18a，18b)的所述两个相对的面(20a，20b)是实心的或者是被穿孔的。
15.根据权利要求1所述的交换器，其特征在于，所述交换器包括与所述第一空气流通网络(2a)和所述第二空气流通网络(2b)中的每个相关联的空气分配器(112)以及空气采集器(114)，其中所述分配器和采集器按照所述堆叠的方向(4)堆叠。
16.根据权利要求1所述的交换器，其特征在于，所述交换器被构造成使得空气在所述交换器内部实现流通。
17.根据权利要求1所述的交换器，其特征在于，所述膜片(6)由聚合物材料或由纸制成。
18.根据权利要求1所述的交换器，其特征在于，所述第一空气流通网络(2a)和所述第二空气流通网络(2b)为金属的或者由聚合物材料制成。
19.根据权利要求13所述的交换器，其特征在于，所述连接杆在正交于所述堆叠的方向(4)的平面中从所述顶点突出。
20.根据权利要求16所述的交换器，其特征在于，所述流通是逆流式或同流式的。
21.用于对空气进行处理和调节的系统(100)，所述系统包括根据权利要求1所述的交换器(1)。
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