CN1320320C - 一种能量置换通风系统及螺旋式能量置换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能量置换通风系统，包括进风管道、排风管道和螺旋式能量置换器，进风管道和排风管道分别与螺旋式能量置换器的进风口和出风口连通，在进风管道、排风管道上分别设有循环驱动装置，所述螺旋式能量置换器包括筒状外壳和双旋涡内芯，双旋涡内芯两端通过中心直径分成上、下两个半圆，其一端上、下半圆的通气道入口交错封闭，另一端的封闭方式与之相反，从而在两端分别形成一个半圆形进口和一个半圆形出口，两端的半圆形进口和半圆形出口交叉连通。本发明可将排出气体的能量转换到输入空气上，可大大减少对新鲜空气进行加热或冷却的能源消耗，具有显著的节能效果。

Description

一种能量置换通风系统及螺旋式能量置换器

技术领域

本发明涉及一种通风系统，尤其涉及一种浊气在排出过程中可将自身能量转换到进来的新鲜空气上的能量置换通风系统及螺旋式能量置换器。

背景技术

空气是人类生存的基本要素之一，空气质量的好坏已经直接影响人们的日常生活，清洁度不够、氧气量不足的空气会直接导致我们的身体机能出现问题，如抵抗力下降、易疲劳等，从而引发各种疾病，因此，在写字楼、酒店、餐厅、游泳馆、体育馆、大会堂、舞厅、健身房、工厂车间、食堂、澡堂、商店、电影院等场所都配备有通风换气系统，传统的通风换气系统(如图1所示)大都包括供气单元41和排气单元42，供气单元41将室外的空气经加热或冷却处理后输入到室内，排气单元42将室内的浊气直接向外排出，从而形成一个循环系统，不断更新室内的空气，并使其保持合适的温度，而简单一些的通风换气系统则只包括排气单元42(如图2所示)，这些通风换气系统存在一个令人头疼的问题，那就是能耗大，在系统的运行过程中，由于室内外温差较大，因此在室内浊气(冬天是热气、夏天是冷气)被排出室外的同时，大量的能量也被排了出去，反之，为了让输入室内的新鲜空气达到适宜的温度，还要额外对其进行加热或冷却，这样的一进一出，造成很大的能源浪费。

发明内容

针对现有通风系统存在的不足，本发明的目的在于提供一种在换气过程中可将排出气体的能量转换到输入空气上的能量置换通风系统及螺旋式能量置换器，该系统及其螺旋式能量置换器可大大减少对新鲜空气进行加热或冷却的能源消耗，具有显著的节能效果。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种能量置换通风系统，包括进风管道、排风管道和螺旋式能量置换器，进风管道和排风管道分别与螺旋式能量置换器的进风口和出风口连通，在进风管道、排风管道上分别设有循环驱动装置，所述螺旋式能量置换器包括筒状外壳和双旋涡内芯，双旋涡内芯由两层保持固定间距的薄板以外壳中心为轴外卷成断面为双旋涡状的柱状体，柱状体内形成多层筒状、展开为平面的通气道，双旋涡内芯两端通过中心直径分成上、下两个半圆，其一端上、下半圆的通气道入口交错封闭，另一端的封闭方式与之相反，从而形成两个进口和两个出口，两端各有一个半圆形进口和一个半圆形出口，其一端的上半圆形进口和下半圆形出口分别与另一端的下半圆形出口和上半圆形进口对应连通，即两端的进口和出口交叉连通。

所述两层薄板之间通过支架保持固定的距离，两者之间通过隔离介质相互隔开。

所述螺旋式能量置换器的两端设有附属空仓，双旋涡内芯的中心直径处设有隔离上、下两个半圆形进出口的隔离板，从而形成四个分别与各半圆形进出口相连通的进风仓和排风仓，进风仓和排风仓分别与进风管道、排风管道相连通。

所述附属空仓呈三通结构，其垂直入口与双旋涡内芯两端相连通，隔离板形状与其内腔相配呈半圆形。

所述螺旋式能量置换器两端的进风仓分别为浊气进风仓和新气进风仓，其中在靠近浊气进风仓入口处设置有一个附加仓，附加仓内设置有至少一个水流雾化喷嘴。

所述进风管道和排风管道上设置有空气过滤器。

所述循环驱动装置为电风机。

所述进风管道和排风管道均经过保暖处理。

一种螺旋式能量置换器，包括筒状外壳和双旋涡内芯，双旋涡内芯由两层保持固定间距的薄板以外壳中心为轴外卷成断面为双旋涡状的柱状体，柱状体内形成多层筒状、展开为平面的通气道，双旋涡内芯两端通过中心直径分成上、下两个半圆，其一端上、下半圆的通气道入口交错封闭，另一端的封闭方式与之相反，从而形成两个进口和两个出口，两端各有一个半圆形进口和一个半圆形出口，其一端的上半圆形进口和下半圆形出口分别与另一端的下半圆形出口和上半圆形进口对应连通，即两端的进口和出口交叉连通。

在本发明中，双旋涡内芯两端的进出口通道一半被封闭，形成两个进口和两个出口，两端各有一个半圆形进口和一个半圆形出口，空气从一侧未封闭的上半圆层面进入并充分扩散到自己的完整桶状通道，由于同侧下半圆自己的通道被封闭，所以该通道内的空气只能从另一侧的下半圆出口流出，这种结构能使不同的空气在双旋涡内芯中密封隔离、各行其道、逆向交叉流动，多层桶状通道使两种空气能更充分的换热，使能量置换达到最理想的程度，置换率可达95％，进入室内的新风温度与室内原有温度相差无几，在寒冷的冬季，能保证要进入室内的冷空气在不需要额外加热的条件下，入室后的温度能迅速达到与原室温接近的程度，反之，在炎热的夏季，要进入室内的新鲜热空气无需额外制冷也可迅速降到与原室内温度接近的程度，从而大大降低制冷或制热设备的能源消耗。此外，本发明还具有如下优点：

1、使用时不会对密封性能好的建筑有任何影响，不用通过开窗开门方式通风换气，这也大大地降低了室外噪音的骚扰，保证室内空气新鲜、清洁、安静；

2、能让室内浊气尽快排出室外，室内不会有油烟味和烧菜做饭的异味；

3、保持空气湿度稳定，使室内不干、不潮；

4、加强室内空气的流通，减小了疾病传播的可能性；

5、对皮肤具有季节性通过空气过敏的人，还可以通过净化空气的装置，保证其免受其苦；

6、能让室内各个房间的温度达到平衡。

附图说明

图1为现在通风系统安装在屋顶时的结构示意图；

图2为只有排气装置的通风系统安装在屋顶时的结构示意图；

图3为本发明的通风系统安装在屋顶时的结构示意图；

图4为立式螺旋式能量置换器的剖视示意图；

图5为图4的C-C视图；

图6为螺旋式能量置换器的工作原理示意图；

图7为卧式螺旋式能量置换器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步详细的描述。

如图3所示，本发明能量置换通风系统主要由进风管道21、排风管道23和螺旋式能量置换器22组成，进风管道21和排风管道23分别与螺旋式能量置换器22的进风口和出风口连通，在进风管道21和排风管道23上分别安装有电风机，以驱动气流循环换气。

如图4、图5所示，螺旋式能量置换器22主要由筒状外壳2和双旋涡内芯4组成，双旋涡内芯4由两层薄板1通过隔离介质3隔开并卷成双旋涡状圆柱体，两层薄板1卷成旋涡状圆柱体后被坚固的桶状外壳2固定，从而将外壳2内的空间分隔成多层筒状、展开为平面的通气道，双旋涡内芯4的两端通过中心直径分成上、下两个半圆，中心直径处设有隔离上、下两个半圆形进出口的隔离板8，其一端上、下半圆的通气道入口用很严实的密封材料7交错封闭，另一端的封闭方式与之相反，从而形成两个进口和两个出口，两端各有一个半圆形进口和一个半圆形出口，其一端的上半圆形进口8A和下半圆形出口8B′分别与另一端的下半圆形出口8A′和上半圆形进口8B对应连通，即两端的进口和出口交叉连通(如图6所示)，双层薄板隔开的通风路径5是新风A进入的通道，路径6是浊风B从室内向外排出的通道，在双旋涡内芯4的一端，进入能量置换器入口8A的是室外新风A，新风A从被隔离板8隔开的多层半圆形通风路径5进入能量置换器，在其同一侧的另半圆新风A的路径被7封闭，成为浊气B的出口8B′，在双旋涡内芯4的另一端，新风入口8A这半圆的对面是室内浊气B的入口8B，另半圆是新风A通过能量置换器后进入室内的入口8A′，与8B′属于同一侧的半圆，在能量置换器的两端，都是由隔离板8将两端圆口平均分成两半，这样室外的新风A从半圆入口8A进入多层半圆形通风路径5就无法从同端出来，只能从另一端的出口8A′出来，室内的浊气B从8B进入多层半圆形通风路径6就只能从出口8B′出来，新风A和浊气B各行其道，双旋涡内芯4中的空气被隔成薄层，一层新风一层浊气，新风A和浊气B两种气体本身的能量能充分融合，从入口8A进入的新风A到了出口8A′后，其温度已经接近室内浊气B的温度，相反，从入口8B排出的室内浊气到达出口8B′后，其温度已经接近室外气体的温度。

螺旋式能量置换器的两端配置有附属空仓2A，附属空仓2A呈三通结构，其垂直入口与双旋涡内芯4两端相连通，隔离板8形状与其内腔相配呈半圆形，隔离板8和置换器外壳2及附属空仓2A构成了封闭的进风仓9A、9B和排风仓9A′、9B′，进风仓9A、9B的进风管道是10A、10B，排风仓9A′、9B′的排风管是10A′、10B′，进风管道10A、10B和排风管道10A′、10B′均经过保暖处理，排风管10A′、10B′上设有电风机13，进风管道10A、10B上设置有空气过滤器12，进风管道10B在靠近浊气进风仓9B的入口处设置有一个附加仓14，附加仓14安装有水流雾化喷嘴，当然，空气过滤器12和电风机13也可以单独安装在其他合适的地方。

螺旋式能量置换器结构简单，制造容易、稳固坚定，设备工作时的稳定性能好，半圆隔板8的设计，起到了很好的防止不同空气混淆污染的可能性，坚硬的外壳2对双旋涡内芯4起到了很好的加固保护作用，不扭曲、不变形。

本系统在冬天使用时，通过螺旋式能量置换器可以让室外的冷空气在不用额外加热的条件下变成接近室内温度的新气：被加热的室内空气B通过空气过滤器12，进入到能量置换器中并同逆向进入的室外冷空气A隔板交叉相遇，冷热空气进行能量置换，热气B逐渐变凉最终被电动风机13排出室外，冷气A逐渐吸收热气B的热量而变成热气最终通过电风机送入室内的通风管道或直接进入室内。

附加仓14可使本系统具有制冷功效：在炎热的夏天，特别是在干燥炎热的中国北方地区，室内干燥热气流B经过附加仓14后进入置换器前仓9B，附加仓14内的气流喷嘴喷出的水雾吸收空气中的热量，导致气流B的温度下降，大部分水雾会随气流B进入能量置换器内，一边向出口8B′流动一边继续冷却气流B，在螺旋式置换器内同温度更高的室外新风A逆行相遇，气流B温度上升、新风A温度下降，通过这种方式，用最小的能耗就可以解决室内夏天空调制冷问题。

本发明的螺旋式能量置换器还可以同其他设备相连，一机多用，效果更佳，如：加热器、制冷设备、干燥空气设备、加湿设备、空气温度和湿度的感应设备、中心自动控制等等，其构造也可采用如图7所示的卧式结构，双旋涡内芯外部壳体2的两端设有气仓31，气仓31的端面上设有进、出风口，各进、出风口分别与进风管道10A、10B和排风管道10A′、10B′相连通。

在实际应用当中，能量置换器的大小是根据被安装的建筑设施的体积、空气置换大额次数、室内室外温差、室内产生热量的多少来决定的，即根据单位时间内需要置换的空气量来确定，能量置换器的形状为长筒型，直径可在40CM～300CM的范围内任意选择，其制作材料可采用特种高效传感器复合金属薄板。

下面以两例具体的实验数据对本发明的节能效果加以说明：

1、在一25×30M体积为15000立方米，水温为28度、室温为30度的游泳池内，按国际标准室内要保持足够的新风供氧和一定的湿度，在寒冷的冬季，室外温度为-10℃，一般情况下，月耗能源费用合计为：3000$，安装本发明系统后，月能耗费用降为：1300$，节约了56.7％。

2、一栋500平方米的别墅，保持室内温度为24℃，一般在冬季用于供暖的电费为：650$，安装本发明通风系统后，仅用1200W的燃气炉就足以供暖，月能源费用为：320$，可节约能源50％以上。

Claims (9)

1、一种能量置换通风系统，包括进风管道、排风管道和螺旋式能量置换器，进风管道和排风管道分别与螺旋式能量置换器的进风口和出风口连通，在进风管道、排风管道上分别设有循环驱动装置，其特征在于，所述螺旋式能量置换器包括筒状外壳和双旋涡内芯，双旋涡内芯由两层保持固定间距的薄板以外壳中心为轴外卷成断面为双旋涡状的柱状体，柱状体内形成多层筒状、展开为平面的通气道，双旋涡内芯两端通过中心直径分成上、下两个半圆，其一端上、下半圆的通气道入口交错封闭，另一端的封闭方式与之相反，从而形成两个进口和两个出口，两端各有一个半圆形进口和一个半圆形出口，其一端的上半圆形进口和下半圆形出口分别与另一端的下半圆形出口和上半圆形进口对应连通，即两端的进口和出口交叉连通。

2、根据权利要求1所述的能量置换通风系统，其特征在于，所述两层薄板之间通过隔离介质相互隔开。

3、根据权利要求2所述的能量置换通风系统，其特征在于，所述螺旋式能量置换器的两端设有附属空仓，双旋涡内芯的中心直径处设有隔离上、下两个半圆形进出口的隔离板，从而形成四个分别与各半圆形进出口相连通的进风仓和排风仓，进风仓和排风仓分别与进风管道、排风管道相连通。

4、根据权利要求3所述的能量置换通风系统，其特征在于，所述附属空仓呈三通结构，其垂直入口与双旋涡内芯两端相连通，隔离板形状与其内腔相配呈半圆形。

5、根据权利要求4所述的能量置换通风系统，其特征在于，所述螺旋式能量置换器两端的进风仓分别为浊气进风仓和新气进风仓，其中在靠近浊气进风仓入口处设置有一个附加仓，附加仓内设置有至少一个水流雾化喷嘴。

6、根据权利要求1-5任一所述的能量置换通风系统，其特征在于，所述进风管道和排风管道上设置有空气过滤器。

7、根据权利要求1-5任一所述的能量置换通风系统，其特征在于，所述循环驱动装置为电风机。

8、根据权利要求1-5任一所述的能量置换通风系统，其特征在于，所述进风管道和排风管道均经过保暖处理。

9、一种螺旋式能量置换器，其特征在于，包括筒状外壳和双旋涡内芯，双旋涡内芯由两层保持固定间距的薄板以外壳中心为轴外卷成断面为双旋涡状的柱状体，柱状体内形成多层筒状、展开为平面的通气道，双旋涡内芯两端通过中心直径分成上、下两个半圆，其一端上、下半圆的通气道入口交错封闭，另一端的封闭方式与之相反，从而形成两个进口和两个出口，两端各有一个半圆形进口和一个半圆形出口，其一端的上半圆形进口和下半圆形出口分别与另一端的下半圆形出口和上半圆形进口对应连通，即两端的进口和出口交叉连通。

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