CN203295900U

CN203295900U - 全热交换器用热质交换薄膜

Info

Publication number: CN203295900U
Application number: CN2013203499402U
Authority: CN
Inventors: 杨莉萍; 钟秋; 蔡岸; 徐子君; 雒彩云; 奚同庚
Original assignee: Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2023-06-18

Abstract

本实用新型涉及一种全热交换器用热质交换薄膜，所述热质交换薄膜由具有多个贯通孔的吸湿性基材和亲水性高分子溶液膜组成，所述亲水性高分子溶液膜覆盖所述吸湿性基材的实体部分的上下表面并封闭所述吸湿性基材的多个贯通孔，所述多个贯通孔均匀分布且贯穿所述吸湿性基材的上下表面，封闭所述多个贯通孔的亲水性高分子溶液膜部分的厚度小于所述吸湿性基材的实体部分及其上的亲水性高分子溶液膜的厚度之和，从而形成上下表面具有多个凹陷区的热质交换薄膜，本实用新型的薄膜在能够保证使用强度下，增强的吸湿性能，降低平均厚度，降低导热和导湿阻力，同时由于薄膜的非均匀厚度而加强气流扰动，增强空气向薄膜的对流传质能力。

Description

全热交换器用热质交换薄膜

技术领域

本实用新型涉及一种不同温度和湿度的两种气体之间进行全热（包括显热和潜热）交换用的薄膜材料。

背景技术

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VOCs，但是在非过渡季节，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，对新风量更大的医院和工厂等，节能效果更加显著。

作为在全热交换器中使用的全热交换膜材料，除了要求导热性和透湿性好以外，还要求使进气和排气不相混合的气体隔离性。

日本特许第2639303号公报公开一种在聚乙烯或聚四氟乙烯等原材料的多孔质片的一面上形成能够使水蒸气透过的非水溶性亲水性高分子薄膜的复合透湿膜，具有透湿性，然而，当在由聚乙烯等组成的片上形成透湿膜的涂布时，由于该膜本身具有热传导阻力，显热的热传导率下降，并且湿气的透过也不充分，潜热的热传导率的提高也不充分。

CN101631999B公开一种全热交换器用片，其在含有30重量%以上且100重量%以下的亲水性纤维的多孔质片上，通过涂布或含浸来涂覆含有亲水性高分子的水溶液。该实用新型虽然能在多孔质片的表面和内部形成亲水膜，一定程度上提高了热传导率，然而整体涂覆增加了膜的厚度，也增加了导热和导湿的阻力。

实用新型内容

面对现有技术存在的问题，本实用新型旨提供一种与现有的全热交换膜相比，显热和潜热传导率高的薄膜。

在此，本实用新型提供一种全热交换器用热质交换薄膜，所述热质交换薄膜由具有多个贯通孔的吸湿性基材和亲水性高分子溶液膜组成，所述亲水性高分子溶液膜覆盖所述吸湿性基材的实体部分的上下表面并封闭所述吸湿性基材的多个贯通孔，所述多个贯通孔均匀分布且贯穿所述吸湿性基材的上下表面，封闭所述多个贯通孔的亲水性高分子溶液膜部分的厚度小于所述吸湿性基材的实体部分及其上的亲水性高分子溶液膜的厚度之和，从而形成上下表面具有多个凹陷区的热质交换薄膜。

本实用新型提供的全热交换器用热质交换薄膜采用具有多个贯通孔的吸湿性基材表面涂敷封闭多个贯通孔的亲水性高分子溶液膜，可以保证使用强度的条件下，显示出极高的透湿性。封闭多个贯通孔的亲水性高分子溶液膜的厚度小于吸湿性基材的厚度而在所述贯通孔区域形成多个相对吸湿性基材上下表面的凹陷区，一方面降低了导热和导湿的阻力，另一方面，形成的凹凸表面使得空气流动过程中发生扰动，能够增强气流向膜片的传热传质性能。也就是说，该薄膜在能够保证使用强度下，增强薄膜的吸湿性能，降低薄膜材料平均厚度，降低导热和导湿阻力，同时由于薄膜的非均匀厚度而加强气流扰动，增强空气向薄膜材料的对流传质能力。

较佳地，所述吸湿性基材的实体部分的厚度可为40～100μm。较佳地，覆盖所述吸湿性基材的实体部分的上下表面的亲水性高分子溶液膜部分的厚度独立地为所述吸湿性基材的实体部分的厚度的1/10～1/5。本实用新型可以保证使用强度的条件下，减小基材的厚度，降低了导热和导湿的阻力。

较佳地，所述多个贯通孔的直径可为0.5～3mm，所述多个贯通孔中相邻的贯通孔之间的间距可为1～5mm。

较佳地，各个凹陷区可形成为凹球面状。

附图说明

图1是基材表面孔的分布示意图；

图2热质交换薄膜的截面示意图。

具体实施方式

以下，参照附图，并结合下述实施方式进一步说明本实用新型。应理解，附图和/或具体实施方式仅用于说明本实用新型而非限制本实用新型。

本实用新型提供一种热质交换薄膜用于全热交换器，参见图1和图2，热质交换薄膜1包括具有多个孔3的基材2，多个孔3均匀分布在基材2上，且贯通基材2的上下表面形成多个贯通孔3。基材2的实体部分可由具有高湿性的材料组成，例如长纤维组成，这样，即可保证使用强度又可减小基材2的厚度，降低导热和导湿阻力。基材2的的实体部分厚度可为40～100μm，其形成材料的密度可为0.55～0.65g/cm3。可以采用激光或者快速打孔机对基材2进行均匀性的打孔以形成贯通孔3。各个贯通孔的直径可为0.3～3mm，相邻的贯通孔的间距可为1～5mm。

基材2可由高亲水性高分子溶液膜4覆盖同时多个贯通孔3可由高亲水性高分子溶液膜4覆盖（封闭）。例如参见图2，封闭贯通孔3的高亲水性高分子溶液膜4的厚度小于基材2的实体部分及其上的高亲水性高分子溶液膜的厚度之和，例如在贯通孔区域形成相对于基材2的实体部分在上下表面的向中间凹的凹陷区，例如形成凹球面状。这样，一方面可以通过降低膜厚来降低导热和导湿的阻力，另一方面，形成的凹凸表面使得空气流动过程中发生扰动，能够增强气流向膜片的传热传质性能。

高亲水性高分子溶液膜4可由高亲水性高分子溶液通过压辊的方式在基材上涂覆形成。高亲水性高分子溶液可由聚乙烯醇、交联剂和吸湿剂组成。由于聚乙烯醇溶于水，通过添加交联剂，可使交联后膜材料的防水和阻气性能得到了提高。聚乙烯醇的质量百分含量可为2～8%、交联剂可爱用甲苯二异氰酸酯，吸湿剂的质量百分含量可为3～15%的CaF。压辊机涂覆亲水性高分子聚乙烯醇水溶液，可以避免在高亲水性高分子溶液整个基材上涂覆而导致厚度增加。而在孔3的地方聚乙烯醇水溶液由于表面张力和黏度的作用，自拉成膜4，将孔覆盖。因此，无基材处的亲水性高分子的厚度会更小，进一步降低导热和导湿阻力。另外，整个膜片厚度不均，无基材的部分由于表面张力作用形成凹形，凹凸的表面使得空气流动过程中发生扰动，能够增强气流向膜片的传热传质性能。又，覆盖基材2的实体部分的上下表面的高亲水性高分子溶液膜可以是薄的一层膜，其厚度可为覆盖基材2的实体部分的厚度的1/10～1/5。

本实用新型的热质交换薄膜还经过防霉处理和阻燃处理。防霉剂可采用8-羟基喹啉铜，阻燃剂可采用氢氧化镁。但应理解，本领域技术人员可以理解可以使用现有本领域已有的奇特的防霉剂和阻燃剂。

本实用新型进一步示出以下实施例以更好地说明本实用新型。同样应理解，以下实施例只用于对本实用新型进行进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。

实施例1

纸基材厚度90μm，不进行打孔。纸基材料表面涂敷高亲水性高分子溶液，其组成为：聚乙烯醇溶液浓度为3.5%，交联剂采用甲苯二异氰酸酯，吸湿剂采用3%的CaF，防霉剂采用8-羟基喹啉铜，阻燃剂采用氢氧化镁。

实施例2

纸基材厚度90μm，打孔直径3mm，孔间距3mm。纸基材料表面涂敷高亲水性高分子溶液，其组成为：聚乙烯醇溶液浓度为3.5%，交联剂采用甲苯二异氰酸酯，吸湿剂采用3.5%的CaF，防霉剂采用8-羟基喹啉铜，阻燃剂采用氢氧化镁。

实施例3

纸基材厚度90μm，打孔直径5mm，孔间距5mm。纸基材料表面涂敷高亲水性高分子溶液，其组成为：聚乙烯醇溶液浓度为3.5%，交联剂采用甲苯二异氰酸酯，吸湿剂采用3.5%的CaF，防霉剂采用8-羟基喹啉铜，阻燃剂采用氢氧化镁。

实施例4：薄膜材料热、质交换性能测试方法

采用具有两个腔体A、B的箱体进行薄膜材料热、质交换性能检测，其中：腔体A为热湿空气源，包括带有多孔端盖的热水容器（容器内水温度为60℃）、风扇以及热湿传感器；腔体B为目标空气域，包括风扇和热湿传感器；两腔体通过带有所测量薄膜材料的隔板链接。腔体A内热量和湿度通过薄膜材料进行热、质交换进入腔体B内。通过测量腔体B内空气的温度和湿度数值，判断薄膜材料热、质交换性能的优劣。

采用上述薄膜材料热、质交换性能测试方法对上述实施例1～3进行实验测量，所得到腔体A、B中湿空气的温度差和湿度差如表1所示。从表中可以看出，实施例2、3腔体A、B内的温湿度差要小于实施例1腔体A、B内地温湿度差，说明纸基打孔覆膜后的热、质交换性能得到了一定的提升。

表1：实施例1-3腔体A、B内温湿度差

Claims

1.一种全热交换器用热质交换薄膜，其特征在于，所述热质交换薄膜由具有多个贯通孔的吸湿性基材和亲水性高分子溶液膜组成，所述亲水性高分子溶液膜覆盖所述吸湿性基材的实体部分的上下表面并封闭所述吸湿性基材的多个贯通孔，所述多个贯通孔均匀分布且贯穿所述吸湿性基材的上下表面，封闭所述多个贯通孔的亲水性高分子溶液膜部分的厚度小于所述吸湿性基材的实体部分及其上的亲水性高分子溶液膜的厚度之和，从而形成上下表面具有多个凹陷区的热质交换薄膜。

2.根据权利要求1所述的热质交换薄膜，其特征在于，所述吸湿性基材的实体部分的厚度为40～100μm。

3.根据权利要求1或2所述的热质交换薄膜，其特征在于，覆盖所述吸湿性基材的实体部分的上下表面的亲水性高分子溶液膜部分的厚度独立地为所述吸湿性基材的实体部分的厚度的1/10～1/5。

4.根据权利要求1或2所述的热质交换薄膜，其特征在于，所述多个贯通孔的直径为0.5～3mm，所述多个贯通孔中相邻的贯通孔之间的间距为1～5mm。

5.根据权利要求3所述的热质交换薄膜，其特征在于，所述多个贯通孔的直径为0.5～3mm，所述多个贯通孔中相邻的贯通孔之间的间距为1～5mm。

6.根据权利要求1或2所述的热质交换薄膜，其特征在于，各个凹陷区形成为凹球面状。

7.根据权利要求3所述的热质交换薄膜，其特征在于，各个凹陷区形成为凹球面状。

8.根据权利要求4所述的热质交换薄膜，其特征在于，各个凹陷区形成为凹球面状。

9.根据权利要求5所述的热质交换薄膜，其特征在于，各个凹陷区形成为凹球面状。