CN109869825B - 一种换热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换热领域，特别涉及一种换热系统，包括壳体、设置在壳体内的过滤装置、换热装置、新风进气总管和新风出气总管；壳体上设置有新风进口和新风出口；新风进口与换热装置之间设置有过滤装置；换热装置为多个，且每个换热装置上设置一将其罩套的罩体，所有罩体均通过进风分管与新风进气总管连通；且罩体均通过出风分管与新风出气总管连通；每个进风分管上均设置有气阀；每个出风分管上均设置有测温装置。该系统集过滤、换热、便于单独控制、检修等多重优点为一体，为室内饲养动物过程中恒温环境提供了保障，而且也实现了节能减排，降低能耗的技术效果。

Description

一种换热系统

技术领域

本发明涉及换热领域，具体而言，涉及一种换热系统。

背景技术

新风换气是一种新的换气方式，目前一般都采用双向换气，即把室外新鲜的空气(新风)送入室内，同时也把室外污浊的空气(旧风)排出室外，另外，为了满足室内空气温度的需求，在新风系统中还可以加装换热设备，提高新风温度，以减少维持室内温度所需的能量消耗。

具体到动物养殖过程中，尤其是对于一些实验动物的养殖，饲养环境对保障实验动物正常的生命体征和质量具有至关重要的影响。一般而言，实验动物在饲养的过程中，需全年不间断地通过空调设备全部排出饲养动物产生的有害气体，补充动物生存所必需的新鲜、恒温空气。并且饲养过程中，所饲养动物会散发低温热量，而且会产生大量的粉尘毛屑，毛屑是由有机物组成，室内空气经过换热设备时，这些粉尘、毛屑会阻塞或者腐蚀换热设备，使换热设备达不到应有的效率和使用寿命，最终导致节能效果不良，且换热设备容易出现故障。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种换热系统，已解决现有技术中动物饲养过程中换热设备故障率高，并由此而造成节能效果差的技术问题。

在本发明的实施例中提供换热系统包括：一种换热系统，包括：壳体、设置在所述壳体内的过滤装置、换热装置、新风进气总管和新风出气总管；所述壳体上设置有新风进口和新风出口；所述新风进口与所述换热装置之间设置有所述过滤装置；所述换热装置为多个，且每个所述换热装置上设置一将其罩套的罩体，所有所述罩体均通过进风分管与所述新风进气总管连通；且所述罩体均通过出风分管与所述新风出气总管连通；每个所述进风分管上均设置有气阀；每个所述出风分管上均设置有测温装置；所述过滤装置包括由多个过滤片组成的过滤柱、固定杆以及连接所述过滤片与所述固定杆的伸缩装置；所述固定杆沿着从所述新风进口到所述新风出口方向固定设置在所述壳体内，每个所述过滤片均通过一个所述伸缩装置与所述固定杆连接，且多个过滤片共面并与所述固定杆垂直；所述过滤柱的横截面与所述壳体沿着垂直于从所述新风进口到所述新风出口方向的截面相等；所述壳体上对应设置有供所述过滤片沿着垂直于所述固定杆方向进出的条形孔道。

本发明提供的这种换热系统中，壳体上设置了新风进口和新风出口，同时壳体内还设置了换热装置和过滤装置，在具体使用的过程中，从新风进口进入壳体内的空气先经过过滤装置过滤，这样既可对室外的空气进行净化，进而避免了换热装置被堵塞，从而降低了故障率。另外，为了保证过滤装置顺利清洗，对过滤装置的形状和设置位置进行了特定的限定，具体地，过滤柱由多个过滤片组成，且每个过滤片单独固设伸缩装置，当过滤片需要清洗时，通过控制(手动或者自动)伸缩装置，进而将过滤片从壳体中顶出来(壳体上对应设置有供所述过滤片沿着垂直于所述固定杆方向进出的条形孔道)以实现清洗。清洗完毕后，再控制伸缩装置将过滤片返回至壳体内，该方式避免了需清洗过滤片时需要从壳体内拆卸过滤片的操作，进而极大地提高了操作的便利性，此外，由于过滤柱(由多个过滤片围成，且多个过滤片共面)的横截面与所述壳体沿着垂直于从所述新风进口到所述新风出口方向的截面相等，所以当过滤柱处在壳体内部时，其与整个壳体的内壁是完好贴合的，进而保证过滤效果，避免漏滤的同时也实现了过滤柱的方便清洗。

另一方面，在本发明中，对每个换热装置单独罩套罩体(优选方案中，该罩体为一个内部抽真空的中空罩，以实现更佳的绝热效果，尽可能减低换热损耗)，且通过新风进气总管将过滤后的空气分配至不同的换热装置中进行换热，而且每个罩体相对应的进风分管上设置气阀，同时，出风分管上均设置有测温装置。因此，当其中某个换热装置出现故障时，其对应的出风分管上设置的测温装置对迅速测定换热后空气的温度并提示异常，此时该出现故障的换热装置的气阀关闭，这样就可以避免由该故障换热装置造成的室内温度偏离预期温度而对室内温度造成的影响。更进一步地，该换热系统中，新风进气总管和新风出气总管的设置对壳体内的空间实现了进一步的优化，新风通过总-分-总的形式出新风出口排出，这样非常便于在壳体内形成故障检修空间，便于维修人员在设备出现故障时迅速检修。

综上所述，本申请提供的这种换热系统集过滤、换热、便于单独控制、检修等多重优点为一体，为室内饲养动物过程中恒温环境提供了保障，而且也实现了节能减排，降低能耗的技术效果。此外，对于过滤装置，在其中一个具体实施方式中，还可优选为一板式空气过滤器。

可选的，换热装置为热管换热器；其中，所述热管换热器包括螺旋状热管，套设在所述热管上的多个翅片、以及设置在所述热管中部(长度方向的中部)的密封隔板。

理论上，对于换热装置的选择是多样的，但是在本申请中，从换热效果以及便于控制的角度出发，优选热管换热器或板式显热交换器中的一种；对于热管换热器的应用原理做一下进一步说明：

热管是具有高导热性能传热元件，其导热能力比金属高几百至数千倍。起源于二十世纪六十年代的美国，热管理论一经提出就得到了各国的高度重视，开展了大量研究，使热管技术得以很快发展，有低温式、中温式和高温式。我国自二十世纪七十年代开始研究，八十年代相继开发了热管气-气换热器、热管气-水换热器、热管余热锅炉、热管蒸汽发生器、热管热风炉等各类热管产品。热管是由内壁加工有槽道的两端密封的铝(铜)翅片管真空后注入液态工质制成，由于注入的液态工质成分不同，分为低温、中温和高温三种形式。热管一端受热时管内工质汽化，从热源吸收汽化热，向另一端流动并遇冷凝结，在散热区放出潜热，是通过工质的项变过程进行的。冷凝液借毛细力和重力的作用回流，继续受热汽化，这样往复循环将热量从加热区传递到散热区。热管具有均温特性好、热流密度可调、传热方向可逆等特性。热管式空气换热器是将热管按一定行列间距布置，成束安装在框架的壳体内，中间用隔板将加热段和散热段隔开，构成热管式空气换热器。

鉴于热管式空气换热器具有传热量效率高、温差小、响应迅速等特点，而且还具有安装维修方便简单、使用寿命长、阻力损失小、进排风流道便于隔离、换热不需要动力传动的特点，在本申请中，换热装置优选热管空气换热器，而且更为优选的，将热管设置成螺旋形，以增加其与被换热空气的接触面积，进而提高换热效率10-15％。

更优选的，本申请中的热管换热器在壳体内横向排布(热管与壳体的延伸方向垂直)，且在壳体的高度方向上设置多个排列，以提高换热效率。

可选的，所述新风进气总管包括：集风板和输风端；所述集风板设置在所述过滤装置与所述换热装置之间，并且其边沿与所述壳体的内部相贴合；所述输风端的一端与所述集风板相连通，另一端与所有所述进风分管相通；所述集风板沿由新风进口到所述新风出口的方向凹陷，且其靠近所述过滤装置的一面设置有多个导流槽。

为了便于实现被换热空气的顺利分流，在优选的技术方案中，新风进气总管采用上述结构，集风板边缘与壳体内部紧密贴合，且还设置导流槽，这样新风会顺畅地从输风端进入多个进风分管中，同时由于集风板沿由新风进口到所述新风出口的方向凹陷，该结构更加便于空气的顺畅输送和分流，更为优选的，还可以在集风板的表面和壳体的内表面设置光触媒膜，以实现过滤后空气的进一步杀菌效果，保证室内空气质量。

可选的，还包括控制系统，所述控制系统与所述气阀、所述测温装置电连接，用于控制气阀的开闭状态并显示测温装置所测温度。

本申请中，控制系统设置选择多样，如该系统可以控制面板作为控制终端，并设置在壳体外壁，通过与气阀、测温装置以及伸缩装置点连接的方式实现智能控制，通过所显示数据便于对整个换热系统进行有效控制。

更为具体的，对于控制系统，其可分为两种形式，第一种为箱体式PLC，其包括：CPU板、I/O板、显示面板、内存模块和电源；另一种为模块式PLC，其包括CPU模块、I/O模块、内存模块、电源模块和底板；本申请中，2种控制系统均可选择，优选方案中，选择箱体式PLC。

在含有箱体式PLC的进一步优选方案中，出风分管上设有有害气体浓度检测仪，该有害气体浓度检测仪的检测指标包括CO、NO₂、SO₂、NO、NH₃和H₂S。从出风分管中输出的气体中，有害气体的含量数据会被有害气体浓度检测仪检测后传输至控制系统，如检测数据处于正常的阈值内，系统正常运行，而当所检测有害气体浓度高于设定阈值时，CPU板(或者CPU模块)发出指令，并且控制相应进风分管上设置的气阀(优选为电磁气阀)立即关闭，以保证室内空气安全。此外，对于测温装置，具体可设置为一温度传感器，其所测温度也传输至控制系统并被储存，当所测温度出现异常(超出设定阈值)，CPU板同样会发出控制指定并关闭电磁气阀，以此实现室内所需温度的恒温效果。

可选的，所述伸缩装置为液压杆或者伸缩杆。

无论伸缩装置采用上述何种具体的形式，在本申请中，优选的，对于多个过滤片的外边沿均设置硬质包裹壳，这样可提高伸缩装置对过滤片的控制，同时也便于多个过滤片之间实现密封贴合，以及与壳体的条形孔道实现密封效果。

可选的，所述壳体为圆柱状，且所述过滤柱为与所述壳体横截面相等的圆柱状，且所述过滤柱为由4个等面积且为直角扇形状的过滤片构成。

在上述优选的方案中，壳体和过滤柱均为圆形，且其等径，同时过滤柱由4个等面积且为直角扇形状的过滤片构成，此时，对于伸缩装置，优选采用伸缩杆，与过滤片的直角端呈135°并固设于固定杆(优选内部中空，端部密封结构)，这样，伸缩杆在伸缩的过程中可实现多个过滤片进出壳体内外。另外，对于固定杆，其固定过滤柱的本体部分优选与壳体同轴设置，两个端部通过常规固定元件与壳体内壁固定连接。

更具体的，伸缩装置包括多个同轴套设的伸缩套管，而过滤片靠近所述固定杆的一端设置有一套孔，该套孔的内壁设置环形槽，处于最内侧的伸缩套管外固设一能够沿着垂直于伸缩套管轴线方向伸缩的环形凸起；处于最内测的伸缩套管套入所述套孔内，该环形凸起被压缩，继续套入后，环形凸起可嵌入到环形槽中，进而实现过滤片与伸缩杆的固定连接。当需要将过滤片取下时，在较大外力的作用下，环形凸起从环形槽中被拉出，进而可非常方便地实现过滤片与所伸缩杆的分离。

需要进一步说明的是，为了实现过滤片与固定杆的紧密贴合效果，伸缩杆优选嵌入设置在中空的固定杆内部，这样当伸缩杆处于压缩状态时，过滤片与固定杆相接触的部分是完好贴合的，进而防止空气漏滤。

在上述优选的方案中，当过滤柱由4个等面积且为直角扇形状的过滤片构成时，此时条形孔道实质为一环形孔，因此优选2个固定架对分开的两部分壳体单独进行架设，同时，在壳体的外周边还设置一可以沿着壳体轴向移动的密封套，以保证壳体和过滤柱的密封效果。

优选的，处于环形孔一侧的壳体上均布多个弹簧固定块，另一侧设置有第一锁扣，密封套包括第一侧壁、第二侧壁以及环形底壁，第一侧壁和第二侧壁均设置在环形底壁上；且环形底壁凸出于第二侧壁；环形底壁凸出于第二侧壁的部分设置有能与第一锁扣相配合的第二锁扣；弹簧固定块与第一侧壁之间设置回位弹簧；环形底壁上设置有能够使第二锁扣转动的控制按钮。上述的密封套，其截面类似于“F”状。

在实施密封的过程中，外力作用下使得密封套沿着壳体的轴向方向移动，并且将回位弹簧拉伸，密封套在发生位移的过程中，第一侧壁和第二侧壁跨越环形孔的两端，并罩套环形孔，且第二锁扣与第一锁扣相接触后扣合，实现密封套的固定和环形孔的密封；当需要解除锁扣时，按压控制按钮，使其发生转动，此时第一锁扣和第二锁扣发生错位并解锁，整个密封套在回位弹簧的作用下被拉回至环形孔一侧；进而便于过滤柱从环形孔中伸出以进行更换或者清洗操作。

优选的，第一侧壁和第二侧壁平行设置，且第一侧壁和第二侧壁远离环形底壁的一端均设置密封胶条；第一锁扣和第二锁扣的端部均呈弯钩状，环形底壁的外壁面设置有防滑纹，且第一侧壁和第二侧壁之间设置有填充物。

在可选的方案中，壳体采用金属壳体，而过滤片的弧形边沿则采用磁条固定，以增加密封效果。

可选的，所述过滤柱为层状结构，且沿从所述新风进口到所述新风出口方向依次包括：厚度比为3：3：2：1：1的活性炭过滤棉、合成纤维过滤棉、玻璃纤维过滤棉、微孔陶瓷过滤层和抗菌PP熔喷过滤层；其中，所述过滤柱的外表面均设置有光触媒膜。

为了保证过滤效果，在本申请中，优选对过滤材料进行上述特定的限定，从所述新风进口到所述新风出口方向依次包括厚度比为3：3：2：1：1的活性炭过滤棉、合成纤维过滤棉、玻璃纤维过滤棉、微孔陶瓷过滤层和抗菌PP熔喷过滤层。通过实验测定，该过过滤材料可以实现95％的过滤效果，并且滤菌率可高达90％。

可选的，按照重量份数计，所述微孔陶瓷过滤层主要由以下材料制成：赤泥、钾长石、钠长石、高岭土、红柱石、铝矾土和硼砂制成。

具体的，该微孔陶瓷过滤层可以通过以下优选方法制成：

利用赤泥为主要原料制备轻质陶瓷滤料；

①.原料配料：将原料按以下重量百分数称量配比：赤泥70％、钾长石8％、钠长石7％、高岭土15％；煤粉(成孔剂)的加入量为赤泥总质量的30％；

②.破碎混合：将上述原料以球磨机分别干磨10小时，其中赤泥、钾长石、钠长石和高岭土过300目，煤粉过200目，混料后机中得到坯料，备用；

③.成球干燥：将坯料和水逐步放入成球机中成球：先喷水在成球机的坯料中，形成直径0.1～0.5mm的球核，然后交替放入坯料和水(即坯料、和水交替放入)，坯球逐步长大，形成坯球；水的加入总量为坯料总质量的10％；生产的坯球放入120℃的热风干燥器中干燥10小时；

④.烧成滤料：干燥后的坯球于1250℃烧成(升温速率7-10℃/min，烧制时间15h)，得到直径2～5mm轻质陶瓷滤料。

利用红柱石制备重质陶瓷滤料；

①原料配料：将原料按以下重量百分数称量配比：红柱石60％、钾长石13％、钠长石15％、铝矾土10％、硼砂2％；

②.破碎混合：将上述原料以球磨机分别干磨20小时，过300目，然后在混料机中混合得到坯料，备用；

③.成球干燥：将坯料和水逐步放入成球机中成球：先喷水在成球机的坯料中，形成直径0.1～0.6mm的球核，然后交替放入坯料和水，坯球逐步长大，形成直径1.5～2mm的坯球；水的加入总量为坯料总质量的5％；生产的坯球于120℃的热风干燥器中干燥15小时；

④.烧成滤料：干燥后的坯球放入梭式窑中，于1400℃烧成(升温速率10℃/min，烧制时间20h)。

利用上述两种陶瓷滤料构筑新型陶瓷过滤层；

在颗粒床过滤除尘器中，下层先铺设重质陶瓷滤料(下层)，铺设厚度为总厚度的二分之一；然后铺设轻质陶瓷滤料(上层)，铺设厚度为过滤层总厚度的二分之一，以此构筑微孔陶瓷过滤层。该过滤层对于烟气的去除率可达85％。

可选的，对于活性炭过滤棉，优选采用以下方法制成：所用原料组成包括：活性炭40份、黏胶纤维8份、氧化铝5份、三氧化二铁5份、次磷酸钙5份、甘油5份和沸石粉12份。

活性炭过滤棉的制备方法，包括如下步骤：

将一半量活性炭、次磷酸钙和甘油，于1500转/分钟的转速、70℃温度下搅拌30分钟；将剩余活性炭、氧化铝5份、三氧化二铁粉和沸石粉混合后添加到搅拌后反应物中，于1000转/分钟的转速、40℃温度下搅拌10分钟；再于1500转/分钟的转速、60℃温度下搅拌30分钟，得反应混合物；

在上述的反应混合物中加入黏胶纤维后置于碱金属盐溶液和磷酸的混合液体中静置15-20小时，去除浸泡液体后将所得混合物加热至300-450℃后继续在惰性气体的氛围下加热至800℃；该步骤中当加热温度达到600℃时，通入水蒸气进行活化2-3小时，成型并冷却，即得活性炭过滤棉。

优选的，在本申请中，对于合成纤维过滤棉可优选采用以下方法制成：

所用的原料包括：硅藻土20份、改性煤矸石份5份、粉煤灰5份、四氧化三铁粉4份和合成纤维70份；具体制备方法包括：

将硅藻土、改性煤矸石粉、粉煤灰和四氧化三铁粉混合后粉碎并过300目筛，得到混合粉；将合成纤维于开松后梳理成层，并在该纤维层上均匀植入混合粉后送入250-270℃的烤箱中，保温3-5小时，并风冷后定型切割，即得。

之所以对于活性炭过滤棉和合成纤维过滤棉采用上述特定的方法制成，一方面的原因在于该层状结构的过滤柱的加工成型后的紧实度，热压结合后，可实现1年不开裂，同时也具有结构刚性强，不易变形，易于清洗等优点。更为重要的一方面在于，活性炭过滤棉和合成纤维过滤棉材质的选定是为了起到复合增效效果，经过测定，当合成纤维过滤棉中不含有特定比例的四氧化三铁粉时，所制成的合成纤维过滤棉与活性炭过滤棉复合后对空气中PM10的去除率要比含有四氧化三铁粉的情况下低22％。并且该两种过滤层间隔设置后过滤效果也不理想，对于该发现，申请人推测，原因在于磁性物质在经过特殊的处理后，其理化性质发生改变，相复合后，使得团粒孔隙结构增大，进而极大地提高了过滤效果。因此在本申请中，对于过滤柱的层状优选依次采用上述的层状结构。而对于玻璃纤维过滤棉和抗菌PP熔喷过滤层(PP熔喷滤芯)，经过多次验证，发现制备方法对产品的过滤效果没有过大的影响，因此采用常规购置产品即可。

可选的，所述新风出口的内壁上环绕设置多个紫外灯，且所述紫外灯与所述控制系统电连接。紫外灯的设置在新风出口的内壁上，为进入是室内的空气提供了最后的最后保证，进而以保证室内空气的进一步安全。另外，通过控制系统可以方便实现紫外灯的控制。

可选的，还包括第二壳体：所述第二壳体与所述壳体固定连接，且所述第二壳体上设置有旧风进口、内置过滤芯和旧风出口；所述内置过滤芯设置在所述旧风进口与所述旧风出口之间。

对于该换热系统，在新风进气的过程中，可以采用在壳体内内设抽风装置的形式实现进风，同时也可以在壳体外设置抽风装置并保证进风，而出风的过程可通过多种方式实现，具体的，可在室内设置出风口，以实现空气流动效果。本申请更为优选的方案中，换热系统可以实现一体设置(还包括一个与壳体的内部结构一致，且风向相反的第二壳体，但是内置过滤芯的材质与过滤柱不同，该内置过滤芯也优选限定为层状结构，从旧风进口到旧风出口的方向依次为过滤网、活性炭吸附层、海绵层和无纺布过滤层，其厚度比例依次为1：3：3：1，并且在过滤网靠近旧风出口一面喷涂粘性胶)，即该系统中，还设置第二壳体，所述第二壳体与所述壳体固定连接，且所述第二壳体上设置有旧风进口、内置过滤芯和旧风出口；所述内置过滤芯设置在所述旧风进口与所述旧风出口之间。旧风出口和过滤装置之间同样设置换热设备，以实现节能减排的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明其中一个实施例的换热系统示意图；

图2为图1中过滤装置102的结构示意图；

图3示出了本发明过滤片的层状结构组成图；

图4为本发明一个优选实施例提供的换热系统的结构示意图；

图5为本发明另一优选实施例提供的换热系统的结构示意图；

图6为利用本发明其中一个实施方案的换热效率结果图。

附图标记：壳体-101，过滤柱-102，换热装置-103，集风板-41，输风端-42，新风出气总管-105，新风进口-106，新风出口-107，罩体-31，进风分管-108，气阀-109，出风分管-110，过滤片-201，固定杆-202，活性炭过滤棉-21，合成纤维过滤棉-22，玻璃纤维过滤棉-23，微孔陶瓷过滤层-24，抗菌PP熔喷过滤层-25，旧风进口-303，旧风出口-301，内置过滤芯-302和第二壳体-304。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

请参考图1，本发明的其中一个实施方案中，该换热系统包括：壳体101、设置在壳体101内的过滤装置、换热装置103、新风进气总管和新风出气总管105；壳体101上设置有新风进口106和新风出口107。

新风进口106与换热装置103之间设置有过滤过滤柱102；换热装置103为多个，且每个换热装置103上设置一将其罩套的罩体31，所有罩体31均通过进风分管108与新风进气总管连通；且罩体31均通过出风分管110与新风出气总管105连通；每个进风分管108上均设置有气阀109；每个出风分管110上均设置有测温装置；过滤装置包括由多个过滤片201组成的过滤柱102、固定杆202以及连接过滤片201与固定杆202的伸缩装置；固定杆202沿着从新风进口106到新风出口107方向固定设置在壳体101内，每个过滤片201均通过一个伸缩装置与固定杆202连接，且多个过滤片201共面并与固定杆202垂直；过滤柱102的横截面与壳体101沿着垂直于从新风进口106到新风出口107方向的截面相等；壳体101上对应设置有供过滤片201沿着垂直于固定杆202方向进出的条形孔道。

在上述方案的基础之上，热装置包括热管换热器(热管空气换热器)或板式显热交换器中的一种；其中，热管换热器包括螺旋状热管，套设在热管上的多个翅片、以及设置在热管中部的密封隔板。热管换热器在壳体101内横向排布(热管与壳体101的延伸方向垂直)，且在壳体101的高度方向上设置多个排列，以提高换热效率。

请参考图1或图4，本申请更为优选的技术方案中，新风进气总管包括集风板41和输风端42；集风板41设置在过滤装置与换热装置103之间，并且其边沿与壳体101的内部相贴合；输风端42的一端与集风板41相连通，另一端与所有进风分管108相通；集风板41沿由新风进口106到新风出口107的方向凹陷，且其靠近过滤装置的一面设置有多个导流槽。

本申请的一个具体实施方式中，换热系统包括：壳体101、设置在壳体101内的过滤装置、换热装置103、新风进气总管和新风出气总管105；壳体101上设置有新风进口106和新风出口107；新风进口106与换热装置103之间设置有过滤装置；换热装置103为多个，且每个换热装置103上设置一将其罩套的罩体31，所有罩体31均通过进风分管108与新风进气总管连通；且罩体31均通过出风分管110与新风出气总管105连通；每个进风分管108上均设置有气阀109；每个出风分管110上均设置有测温装置；过滤装置包括由多个过滤片201组成的过滤柱102、固定杆202以及连接过滤片201与固定杆202的伸缩装置；固定杆202沿着从新风进口106到新风出口107方向固定设置在壳体101内，每个过滤片201均通过一个伸缩装置与固定杆202连接，且多个过滤片201共面并与固定杆202垂直；过滤柱102的横截面与壳体101沿着垂直于从新风进口106到新风出口107方向的截面相等；壳体101上对应设置有供过滤片201沿着垂直于固定杆202方向进出的条形孔道；

换热装置103包括热管换热器或板式显热交换器中的一种；其中，热管换热器包括螺旋状热管，套设在热管上的多个翅片、以及设置在热管中部的密封隔板；

新风进气总管包括：集风板41和输风端42；集风板41设置在过滤装置与换热装置103之间，并且其边沿与壳体101的内部相贴合；输风端42的一端与集风板41相连通，另一端与所有进风分管108相通；集风板41沿由新风进口106到新风出口107的方向凹陷，且其靠近过滤装置的一面设置有多个导流槽；另外，该换热系统还包括控制系统，控制系统与气阀109、测温装置(图中未示出)电连接，用于控制气阀109的开闭状态并显示测温装置(图中未示出)所测温度，通过控制系统(优选设置在壳体101的外壁面)所显示出的温度信息，进而对气阀109进行选择性控制。

对于控制系统，其可分为两种形式，第一种为箱体式PLC，其包括：CPU板、I/O板、显示面板、内存模块和电源；另一种为模块式PLC，其包括CPU模块、I/O模块、内存模块、电源模块和底板；本申请中优选箱体式PLC。

在含有箱体式PLC的进一步优选方案中，出风分管110上设有有害气体浓度检测仪(图中未示出)，该有害气体浓度检测仪的检测指标包括CO、NO₂、SO₂、NO、NH₃和H₂S。从出风分管110中输出的气体中，有害气体的含量数据会被有害气体浓度检测仪检测后传输至控制系统，如检测数据处于正常的阈值内，系统正常运行，而当所检测有害气体浓度高于设定阈值时，CPU板(或者CPU模块)发出指令，并且控制相应进风分管108上设置的气阀109(优选为电磁气阀)立即关闭，以保证室内空气安全。此外，对于测温装置，具体可设置为一温度传感器，其所测温度也传输至控制系统并被储存，当所测温度出现异常(超出设定阈值)，CPU板同样会发出控制指定并关闭电磁气阀，以此实现室内所需温度的恒温效果。

伸缩装置为液压杆或者伸缩杆；壳体101为圆柱状。并且，请参考图2-图3，过滤柱102为与壳体101横截面相等的圆柱状，且过滤柱102为由4个等面积且为直角扇形状的过滤片201构成；过滤柱102为层状结构，沿从新风进口106到新风出口107方向依次包括：厚度比为3：3：2：1：1的活性炭过滤棉21、合成纤维过滤棉22、玻璃纤维过滤棉23、微孔陶瓷过滤层24和抗菌PP熔喷过滤层25；其中，过滤柱102的外表面均设置有光触媒膜；微孔陶瓷过滤层24主要由以下材料制成：赤泥、钾长石、钠长石、高岭土、红柱石、铝矾土和硼砂制成；新风出口107的内壁上环绕设置多个紫外灯，且紫外灯与控制系统电连接。

此外，壳体101的外周设置有可以沿着壳体101轴向移动的密封套(图中未示出)；位于环形孔道(图中未示出)的一侧的壳体101上均布多个弹簧固定块(图中未示出)，另一侧设置有第一锁扣；密封套包括第一侧壁、第二侧壁以及环形底壁，第一侧壁和第二侧壁均设置在环形底壁上；且环形底壁凸出于第二侧壁(即环形底壁由从第一侧壁到第二侧壁的方向存在凸出部分)；环形底壁凸出于第二侧壁的部分设置有能与第一锁扣相配合的第二锁扣；弹簧固定块与第一侧壁之间设置回位弹簧；环形底壁上设置有能够使第二锁扣移动的控制按钮；第一侧壁和第二侧壁平行设置，且第一侧壁和第二侧壁远离环形底壁的一端均设置密封胶条；第一锁扣和第二锁扣的端部均呈弯钩状，环形底壁的外壁面设置有防滑纹，且第一侧壁和第二侧壁之间设置有填充物。具有上述结构的密封套可以实现换热系统工作状态时，环形孔(环形孔道)密封；同时也便于通过控制密封套的运动状态，切换环形孔的密封-开放状态，最终便于过滤柱102从环形孔中进出，提高更换或清洗过滤柱102的效率。

更具体的伸缩装置包括多个同轴套设的伸缩套管，而过滤片201靠近固定杆202的一端设置有一套孔，该套孔的内壁设置环形槽，处于最内侧的伸缩套管外固设一能够沿着垂直于伸缩套管轴线方向伸缩的环形凸起；处于最内测的伸缩套管套入套孔内，该环形凸起被压缩，继续套入后，环形凸起可嵌入到环形槽中，进而实现过滤片201与伸缩杆的固定连接。当需要将过滤片201取下时，在较大外力的作用下，环形凸起从环形槽中被拉出，进而可非常方便地实现过滤片201与所伸缩杆的分离。为了实现过滤片201与固定杆202的紧密贴合效果，伸缩杆优选嵌入设置在中空的固定杆202内部，这样当伸缩杆处于压缩状态时，过滤片201与固定杆202相接触的部分是完好贴合的，进而防止空气漏滤。

其中，微孔陶瓷过滤层24可以通过以下优选方法制成：

利用赤泥为主要原料制备轻质陶瓷滤料；

①.原料配料：将原料按以下重量百分数称量配比：赤泥70％、钾长石8％、钠长石7％、高岭土15％；煤粉(成孔剂)的加入量为赤泥总质量的30％；

②.破碎混合：将上述原料以球磨机分别干磨10小时，其中赤泥、钾长石、钠长石和高岭土过300目，煤粉过200目，混料后机中得到坯料，备用；

③.成球干燥：将坯料和水逐步放入成球机中成球：先喷少量的水在成球机的坯料中，形成直径0.1～0.5mm的球核，然后交替放入坯料和水(即坯料、和水交替放入)，坯球逐步长大，形成坯球；水的加入总量为坯料总质量的10％；生产的坯球放入120℃的热风干燥器中干燥10小时；

④.烧成滤料：干燥后的坯球于1250℃烧成(升温速率7-10℃/min，烧制时间15h)，得到直径2～5mm轻质陶瓷滤料。

利用红柱石制备重质陶瓷滤料；

①原料配料：将原料按以下重量百分数称量配比：红柱石60％、钾长石13％、钠长石15％、铝矾土10％、硼砂2％；

②.破碎混合：将上述原料以球磨机分别干磨20小时，过300目，然后在混料机中混合得到坯料，备用；

③.成球干燥：将坯料和水逐步放入成球机中成球：先喷少量的水在成球机的坯料中，形成直径0.1～0.6mm的球核，然后交替放入坯料和水，坯球逐步长大，形成直径1.5～2mm的坯球；水的加入总量为坯料总质量的5％；生产的坯球于120℃的热风干燥器中干燥15小时；

④.烧成滤料：干燥后的坯球放入隧道窑或梭式窑中，于1400℃烧成(升温速率10℃/min，烧制时间20h)。

利用上述两种陶瓷滤料构筑新型陶瓷过滤层；

在颗粒床过滤除尘器中，下层先铺设重质陶瓷滤料(下层)，铺设厚度为过滤层总厚度的二分之一；然后再利用轻质陶瓷滤料(上层)，铺设厚度为过滤层总厚度的二分之一，以此构筑微孔陶瓷过滤层。该过滤层对于烟气的去除率可达85％。

在进一步的技术方案中，对于活性炭过滤棉21，优选采用以下方法制成：所用原料组成包括：活性炭40份、黏胶纤维8份、氧化铝5份、三氧化二铁5份、次磷酸钙5份、甘油5份和沸石粉12份。

活性炭过滤棉21的制备方法包括如下步骤：

将一半量的活性炭、次磷酸钙和甘油，于1500转/分钟、70℃温度下搅拌30分钟；将剩余活性炭、氧化铝5份、三氧化二铁粉和沸石粉混合后添加到搅拌后反应物中，于1000转/分钟的转速、40℃温度下搅拌10分钟；再于1500转/分钟的转速、60℃温度下搅拌30分钟，得反应混合物；

在上述的反应混合物中加入黏胶纤维后置于碱金属盐溶液和磷酸的混合液体中静置15-20小时，去除浸泡液体后将所得混合物加热至300-450℃后继续在惰性气体的氛围下加热至800℃；该步骤中当加热温度达到600℃时，通入水蒸气进行活化2-3小时，成型并冷却，即得活性炭过滤棉21。

对于合成纤维过滤棉22优选采用以下方法制成：

所用的原料包括：硅藻土20份、改性煤矸石份5份、粉煤灰5份、四氧化三铁粉4份和合成纤维70份；具体制备方法包括：

将硅藻土、改性煤矸石粉、粉煤灰和四氧化三铁粉混合后粉碎并过300目筛，得到混合粉；将合成纤维于开松后梳理成层，并在该纤维层上均匀植入混合粉后送入250-270℃的烤箱中，保温3-5小时，并风冷后定型切割，即得。

之所以对于活性炭过滤棉21和合成纤维过滤棉22采用上述特定的方法制成，一方面的原因在于增加该层状结构的过滤柱102加工成型后的紧实度，热压结合后，可实现1年不开裂，同时也具有结构刚性强，不易变形，易于清洗等优点。更为重要的一方面在于，活性炭过滤棉21和合成纤维过滤棉22材质的选定是为了起到复合增效效果，经过测定，当合成纤维过滤棉22中不含有特定比例的四氧化三铁粉时，所制成的合成纤维过滤棉22与活性炭过滤棉21复合后对空气中PM10的去除率要比含有四氧化三铁粉的情况下低22％。并且该两种过滤层间隔设置后过滤效果也不理想。

在上述最为优选方案的基础之上，该换热系统的进风系统和出风系统一体设置。具体的，该结构请参考图4或图5；该系统中，还包括一个与上述壳体101内部结构一致的第二壳体304，但是内置过滤芯302的材质与过滤柱102不同，该内置过滤芯302也优选限定为层状结构，从旧风进口303到旧风出口301的方向依次为过滤网、活性炭吸附层、海绵层和无纺布过滤层，其厚度比例依次为1：3：3：1，并且在过滤网靠近旧风出口301一面喷图粘性胶；该内置过滤芯302的选择主要是为了去除室内的动物毛发等杂质，经过旧风出口301端检测，去除率可达95％，另外，该内置过滤芯302的更换和清洗与过滤柱102一致，均可通过设置伸缩设备实现。该方式实现旧风排出，同时也利于节能减排。需要指出的是，一体设置的系统中，为了方便过滤柱102和内置过滤芯302顺利地从相应的外壳中被伸缩装置顶出壳外并实现清洗效果，两个外壳(壳体101和第二壳体304)错开设置。

本申请的另一实施例中，提供了一种便利且利于检修的换热系统，具体请参考图5，在该一体的换热系统中，旧风通道中还设置了检修段(具体为在旧风进口303内测至内置过滤芯302之间和换热设备至旧风进口303之间)，为故障设备的检修提供了便利。本方案中，根据实验动物设施建设和运行管理要求，和设施运行时造成冬夏季室内外温差大的特点，利用热管式低温空气换热设备对暖通设备进行能量回收和二次利用，达到了降低能耗、节能减排的目的，较好地解决了实验动物设施暖通设备能耗高的问题。而且该设备具有投资少效益高的特点。请参考图6，经测试，某动物饲养室，使用该换热系统，冬季节约能源40％，夏季节约能源30％，对暖通空调设施的节能降耗具有广泛的社会意义。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换热系统，其特征在于，包括：壳体、设置在所述壳体内的过滤装置、换热装置、新风进气总管和新风出气总管；

所述壳体上设置有新风进口和新风出口；所述新风进口与所述换热装置之间设置有所述过滤装置；

所述换热装置为多个，且每个所述换热装置上设置一将其罩套的罩体，所有所述罩体均通过进风分管与所述新风进气总管连通；且所述罩体均通过出风分管与所述新风出气总管连通；每个所述进风分管上均设置有气阀；每个所述出风分管上均设置有测温装置；

所述过滤装置包括由多个过滤片组成的过滤柱、固定杆以及连接所述过滤片与所述固定杆的伸缩装置；所述固定杆沿着从所述新风进口到所述新风出口方向固定设置在所述壳体内，每个所述过滤片均通过一个所述伸缩装置与所述固定杆连接，且多个过滤片共面并与所述固定杆垂直；所述过滤柱的横截面与所述壳体沿着垂直于从所述新风进口到所述新风出口方向的截面相等；所述壳体上对应设置有供所述过滤片沿着垂直于所述固定杆方向进出的条形孔道。

2.根据权利要求1所述的换热系统，其特征在于，所述换热装置为热管换热器；

其中，所述热管换热器包括螺旋状热管，套设在所述热管上的多个翅片、以及设置在所述热管中部的密封隔板。

3.根据权利要求2所述的换热系统，其特征在于，所述新风进气总管包括：集风板和输风端；所述集风板设置在所述过滤装置与所述换热装置之间，并且其边沿与所述壳体的内部相贴合；

所述输风端的一端与所述集风板相连通，另一端与所有所述进风分管相通；所述集风板沿由新风进口到所述新风出口的方向凹陷，且其靠近所述过滤装置的一面设置有多个导流槽。

4.根据权利要求1-3任一项所述的换热系统，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统与所述气阀、所述测温装置电连接，

用于控制气阀的开闭状态并显示测温装置所测温度。

5.根据权利要求4所述的换热系统，其特征在于，所述伸缩装置为伸缩杆。

6.根据权利要求5所述的换热系统，其特征在于，所述壳体为圆柱状，且所述过滤柱为与所述壳体横截面相等的圆柱状，且所述过滤柱为由4个等面积且为直角扇形状的过滤片构成。

7.根据权利要求6所述的换热系统，其特征在于，所述过滤柱为层状结构。

8.根据权利要求7所述的换热系统，其特征在于，壳体的外周设置有密封套；

位于环形孔道的一侧的壳体上均布多个弹簧固定块，另一侧设置有第一锁扣；密封套包括第一侧壁、第二侧壁以及环形底壁，第一侧壁和第二侧壁均设置在环形底壁上；且环形底壁凸出于第二侧壁；环形底壁凸出于第二侧壁的部分设置有能与第一锁扣相配合的第二锁扣；弹簧固定块与第一侧壁之间设置回位弹簧；环形底壁上设置有能够使第二锁扣移动的控制按钮。

9.根据权利要求8所述的换热系统，其特征在于，第一侧壁和第二侧壁平行设置，且第一侧壁和第二侧壁远离环形底壁的一端均设置密封胶条；第一锁扣和第二锁扣的端部均呈弯钩状，环形底壁的外壁面设置有防滑纹，且第一侧壁和第二侧壁之间设置有填充物。

10.根据权利要求1-3任一项所述的换热系统，其特征在于，还包括第二壳体：

所述第二壳体与所述壳体固定连接，且所述第二壳体上设置有旧风进口、内置过滤芯和旧风出口；所述内置过滤芯设置在所述旧风进口与所述旧风出口之间。

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