CN208312643U - 一种交换芯骨架及全热交换芯体 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及新风系统中新风机内全热交换器的热交换芯体骨架设计。一种交换芯骨架，其内部具有均匀分布的通孔，包括交换芯骨架外框，所述交换芯骨架外框内设有连接支撑部，所述连接支撑部至少部分是由以多边形框为单元延伸形成的类蜂窝状连接部组成。一种全热交换芯体，主要由单层交换芯体叠加而成，所述单层交换芯体由交换芯骨架和在所述交换芯骨架两侧粘贴隔气透湿膜组成。本实用新型提供的一种交换芯骨架，结构简单，制作方便，该交换芯骨架中设有的蜂窝状连接部结构使得用具有所述结构的单层交换芯骨架制作而成的全热交换芯体在工作时，能够延长冷热空气在全热交换芯体内交换和时间，使冷热空气交换效率提高。

Description

一种交换芯骨架及全热交换芯体

技术领域

本实用新型属于空气净化领域，涉及新风系统中新风机内全热交换器的热交换芯体骨架设计。

背景技术

随着化石能源的广泛使用，导致各种粉尘、固体颗粒以及有毒有害气体排放量不断增加，CO₂量及PM2.5日趋上升，严重影响人类的生活环境。为了营造一个良好的生活环境，新风系统正逐渐被广大公共社区、家居等场所接纳。新风系统是采用智能系统控制、高效过滤模块、能有效去除空气中的颗粒物、臭氧等有害物质的空气净化系统，其噪音低、耗能低、寿命长等优点备受群众喜爱，其具有较强的除霾，除臭，强力排除新房中的甲醛、苯、甲苯等有害气体能力，也具备普通空气净化器不具备的置换新鲜空气功能。

新风系统是由送风系统和排风系统组成的一套独立空气处理系统。在四季分明的夏冬季节环境里，由于室内、外温度差距较大，冷热流体通过送风与回风经新风机内热交换芯进一步热交换后可以大大降低热损。不同热交换芯骨架构造影响热交换芯内部流体流向、流速、压降，导致冷热流体经热交换后换热效率不同。

现有技术中的受交换芯骨架设计的束缚导致的压降小而热交换效率低或者热交换效率高而压降大的不足。

中国专利申请(201320318870.4)公开了一种改进型全热交换芯片及全热交换芯体，包括全热交换纸，设置与全热交换纸边缘的框架、固定于所述全热交换纸上下两面的隔板和多个通风通道。所述框架在全热交换纸的上下两面分别围合形成通风区域；位于全热交换纸同一面的多个隔板平行排列，所述通风通道为S形，由所述框架和隔板围合而成。但该换热芯片的换热效率低，换热不理想。

发明内容

本实用新型的目之一在于提供一种交换芯骨架，该交换芯骨架结构简单，制作方便，通过该交换芯骨架制作而成的全热交换芯体，能有效的提高换热效率。

一种交换芯骨架，其内部具有均匀分布的通孔，包括交换芯骨架外框，所述交换芯骨架外框内设有连接支撑部，所述连接支撑部至少部分是由以多边形框为单元延伸形成的类蜂窝状连接部组成。

优选的，通孔方向与空气进口或空气排出方向一致。

优选的，所述交换芯骨架的通孔的截面形状为长方形，该长方形的长为1～4mm，高1～6mm。

优选的，所述连接支撑部还包括至少一个支撑部，所述支撑部连接支撑所述类蜂窝状连接部，支撑部两端朝交换芯骨架外框相对置的两边延伸。

优选的，所述支撑部与所述交换芯骨架外框之间或所述支撑部之间还设有若干小支撑部。

优选的，所述的小支撑部之间通过圆形骨架支撑。

优选的，所述组成类蜂窝状连接部的多边形形状为平行六边形。

优选的，所述的交换芯骨架外框形状为平行六边形；

优选的，所述组成类蜂窝状连接部的六边形的尺寸由交换芯骨架外框尺寸等比例缩放而成。

本实用新型的目的之二在于提供一种由上述交换芯骨架制作而成的全热交换芯体，该全热交换芯体的换热效率高。

一种全热交换芯体，主要由单层交换芯体叠加而成，所述单层交换芯体由交换芯骨架和在所述交换芯骨架两侧粘贴隔气透湿膜组成；所述交换芯骨架，其内部具有均匀分布的通孔，包括交换芯骨架外框，所述交换芯骨架外框内侧设有连接支撑部，所述连接支撑部至少部分是由多边形框为单元延伸形成的类蜂窝状连接部组成。

优选的，通孔方向与空气进口或空气排出方向一致。

优选的，所述交换芯骨架的通孔的截面形状为长方形，该长方形的长为1～4mm，高1～6mm。

优选的，所述连接支撑部还包括至少一个支撑部，所述支撑部连接支撑所述类蜂窝状连接部，支撑部两端朝交换芯骨架外框相对置的两边延伸。

优选的，所述支撑部与所述交换芯骨架外框之间或所述支撑部之间还设有若干小支撑部。

优选的，所述的小支撑部之间通过圆形骨架支撑。

优选的，所述组成类蜂窝状连接部的多边形形状为平行六边形。

优选的，所述的交换芯骨架外框形状为平行六边形；所述组成类蜂窝状连接部的六边形的尺寸由交换芯骨架外框尺寸等比例缩放而成。

本实用新型的目的之三在于提供了一种制作上述交换芯骨架的方法，该方法操作简单，加工方便。包括如下步骤：1)选取内部具有均匀分布的通孔的中空板，中空板内部的通孔的截面的孔长为1‐4mm，孔高为1～6mm；2)将所述中空板根据上述所述的交换芯骨架经过模具加工制成。

本实用新型在现有技术基础上，通过改进全热交换器的交换芯骨架，以开发一种新型全热交换芯体，旨在空气通过上下各层间的隔气透湿膜进行高效全热交换的同时，有效降低压降。因此，本实用新型即可针对新风机内全热交换芯体作出具体热交换芯骨架设计。

本实用新型提供了一种新型全热交换芯体，包括交换芯骨架和隔气透湿膜；其中，所述全热交换芯体安装在新风机壳中心部位，所述全热交换芯体由交换芯骨架与隔气透湿膜叠加而成。

其中，所述交换芯骨架由特定中空板经过模具切割加工而成。

其中，所述交换芯骨架正反两面由热熔胶涂覆粘贴隔气透湿膜制作成单层交换芯体。

其中，所述全热交换芯体，随着交换芯骨架几何形状及尺寸的变化，内部空气流速、压降以及各层之间全热交换效率随之改变。

本实用新型运用CFD方法做单层交换芯的模拟计算，对比分析六种模型交换芯骨架的空气流向、流速、压降。

本实用新型为新风系统中全热交换芯体的交换芯骨架设计，弥补了受单一交换芯骨架设计的束缚导致的压降小而热交换效率低或者热交换效率高而压降大的不足，通过改变交换芯骨架的几何设计尺寸，进一步降低了交换器压降。在新风系统中全热交换芯体采用本实用新型的设计可以降低新风机压降。

新风系统中的全热交换芯体由交换芯骨架及隔气透湿膜构成，所述交换芯骨架的几何形状及尺寸影响全热交换芯体换热效率及压降。本实用新型为全热交换芯体提供一种交换芯骨架设计方法，上述交换芯骨架由六种几何结构模型。首先取其中某种模型，将中空板按照该模型进一步切割；然后，在成型的交换芯骨架两侧贴特定隔气透湿膜，制作全热交换芯体的单层交换芯；最后多层交换芯叠加制作全热交换芯体应用于新风系统中。

孔长L为3mm，孔高H为1～6mm，通过改变孔高H，即可改变风量、压降等参数

模型一(如图2a—模型一)，交换芯骨架由两侧为四边形、中间为六边形组成，其中六边形为交换芯整体外框等比例缩放得到，同时设计特定的骨架支撑宽度。

模型二(如图2b—模型二)，交换芯骨架由两侧为四边形、其四边形上赋有圆型骨架支撑及中间为六边形组成，其中交换芯骨架内六边形由整体外框缩放得到，同时设计特定的骨架支撑宽度。

模型三(如图2c—模型三)，交换芯骨架由全六边形组成，其中六边形为交换芯整体外框等比例缩放得到，同时设计特定的骨架支撑宽度。

模型四(如图2d—模型四)，交换芯骨架由全六边形组成，其中六边形为交换芯整体外框等比例缩放得到，所述交换芯骨架中间增加骨架支撑，同时设计特定的骨架支撑宽度。

模型五(如图2e—模型五)，交换芯骨架由两侧为六边形、中间为四边形组成，其中六边形为交换芯整体外框等比例缩放得到，同时设计特定的骨架支撑宽度。

模型六(如图2f—模型六)，交换芯骨架由两侧为六边形、中间为四边形组成，同时设计特定的骨架支撑宽度。

所述的交换芯骨架设计，骨架两侧的六边形为蜂窝正六边形。

本实用新型提供了一种全热交换芯体的制备方法，根据空气流体流经全热交换芯体局部阻力压降较高、换热效率较高原则，优化设计交换芯骨架的结构及几何尺寸。该新型全热交换芯体由新型骨架与隔气透湿膜交叉叠加粘贴组合而成。本实用新型的新型全热交换芯体在提高冷热空气交换效率的同时可以减少全热交换芯体的阻力损失。

本实用新型相对于现有技术具有如下优点：

1)本实用新型提供的一种交换芯骨架，结构简单，制作方便，该交换芯骨架中设有的蜂窝状连接部结构使得用具有所述结构的单层交换芯骨架制作而成的全热交换芯体在工作时，能够延长冷热空气在全热交换芯体内交换和时间，使冷热空气交换效率提高；2)本实用新型的交换芯骨架内侧仅由蜂窝状连接部、支撑部和小支撑部这些结构支撑，且这些结构之间大部分是中空的，如蜂窝状连接部是由六边形框架为单元组成的，使冷热空气在进行充分换热的同时，减少了冷热空气与交换芯骨架的阻力损失，进而压降损失减小；3)本实用新型的交换芯骨架内部具有许多均匀通孔，进风量增加，使冷热空气在全热交换芯体内流动阻力减小，从而减小压降损失；4)此外本实用新型的交换芯骨架采用模具加工制作而成，其制作方法简单，操作方便。

附图说明

下面结合附图和实施案例对本实用新型进一步说明。

图1是现有技术中新风机内部结构示意图。

图2是本实用新型具体实施方式中的六种单层交换芯骨架模型的流体域俯视图(a：模型一，b：模型二，c：模型三，d：模型四，e：模型五，f：模型六)。

图3是图2中各个模型所对应的交换芯骨架模型的流体域速度流向及等值线图。

图4是图2中各个模型所对应的交换芯骨架模型的流体域压力等值线图。

图5是由图2中模型五制成的全热交换芯体三维视图。

其中图1中，1-出风口、2-新风口、3-进风口、4-回风口、5-风机、6-过滤器、7-全热交换芯体、8-新风机壳、9-风机、10-过滤器；图2中，11-交换芯骨架支撑(即支撑部)，12—类蜂窝状连接部，13-小支撑部，14-圆形骨架；图5中，H-交换芯空心板孔高、L-交换芯空心板孔长，A-隔气透湿膜层。

具体实施方式

如图1所示，全热交换芯体安装结构示意图，其运用到图1的新风机壳8中，新风机通过新风机壳内外连通：壳外空气通过上述新风机壳8上设置的进风口3，经过滤器6进入全热交换芯体7，空气流出全热交换芯体7后，已是高效换热后的新鲜空气，再经风机作用所形成的负压到达新风口2，而流入室内；室内脏空气经回风口4进入新风机壳8，经过滤器10过滤杂质后，进入全热交换芯体7进行热交换，由风机9形成的负压通过出风口1排出室外。

以下，通过实施例更详细地说明本实用新型，但本实用新型并不限定于这些实施例。【实施例一】

如图2(a)中模型一，单层交换芯骨架外框以500×700mm为例，外框为平行六边形几何结构(本实施例及下述的实施例中，交换芯外框500×700mm是指六边形的长和高)，所述交换芯骨架内部由两侧为四边形、中间为六边形组成，具体的说，交换芯骨架外框内侧设有以六边形为单元向四周方向延伸得到的蜂窝状连接部12和连接部12两侧连接的支撑部11，该支撑部11与交换芯骨架外框的两个边形成四边形形状，所述支撑部11与骨架外框的两斜边之间还通过若干小支撑部13支撑；蜂窝状连接部12、支撑部11、小支撑部13和骨架外框内部均具有均匀分布的通孔，所述通孔方向与空气排出方向相同，其中组成蜂窝状连接部12的六边形为交换芯整体外框(即为单层交换芯骨架外框)等比例缩小0.132倍得到，同时设计特定骨架支撑11(即支撑部11)宽度为20mm。上述模型一由具有通孔的中空板通过模具切割加工而成，其中通孔的截面形状为长方形，又称方孔。制作上述模型一的中空板方孔径L×H为3×3mm。在制作上述交换芯骨架时，首先选择上述中空板，然后按照上述模型的比例尺寸经模具加工制成所述单层交换芯骨架。

将上述交换芯骨架两面分别粘贴隔气透湿膜形成单层交换芯，将所述单层交换芯进行非结构网格划分，运用CFD技术，进行2.86m³/h风量送风计算，同时其他边界条件均一致，得到上述交换芯骨架内流体域风速(如图3a)、风向(如图3a)、压力分布(如图4a)。【实施例二】

如图2(b)中模型二，单层交换芯骨架外框同以500×700mm为例，外框为平行六边形几何结构，所述交换芯骨架内部由两侧为四边形、其四边形上赋有圆型骨架支撑及中间为六边形组成。具体的说，实施例二中所述的模型二与实施例1所述的模型一结构大致相同，所不同的是：小支撑部13之间设有圆形骨架14支撑，组成蜂窝状连接部12的六边形为交换芯整体外框等比例缩小0.257倍得到，同时设计特定骨架支撑11宽度为20mm，制作上述骨架的中空板方孔径L×H为3×3mm。所述交换芯骨架外框、组成连接部12的六边形、支撑骨架11、小支撑部13内部均具有均匀分布的通孔，该通孔方向与空气排出方向相同，该通孔的尺寸即为所述中空板方孔径的尺寸。在制作上述单层交换芯骨架模型二时，首先选取方孔径L×H为3×3mm的中空板，中空板内部均匀分布该通孔，将中空板按照模型二所示的结构尺寸，通过模具切割加工形成模型二所示的单层交换芯骨架。

将上述模型二所示的交换芯骨架制作而成的单层交换芯进行非结构网格划分，运用CFD技术，进行2.86m³/h等风量送风计算，同时其他边界条件均一致，得到上述交换芯骨架内流体域风速(如图3b)、风向(如图3b)、压力分布(如图4b)。

【实施例三】

如图2(c)中模型三，单层交换芯骨架外框同以500×700mm为例，外框为平行六边形几何结构，所述交换芯骨架内部由全六边形形成的蜂窝状连接部12组成，其中组成连接部12的六边形为交换芯整体外框等比例缩小0.16倍得到，同时设计特定骨架连接部12宽度为8mm(即组成蜂窝状连接部12的六边形的宽度是8mm)，制作上述骨架的中空板方孔径L×H为3×3mm。所述单层交换芯骨架内部具有均匀分布的通孔，该通孔方向与空气进入方向相同；在制作模型三所示的单层交换芯骨架时，首先选取方孔径L×H为3×3mm的中空板，按照模型三所示的结构尺寸，经过磨具切割加工形成上述单层交换芯骨架。

将上述模型三所示的交换芯骨架制作而成的单层交换芯进行非结构网格划分，运用CFD技术，进行2.86m³/h等风量送风计算，同时其他边界条件均一致，得到上述交换芯骨架内流体域风速(如图3c)、风向(如图3c)、压力分布(如图4c)。

【实施例四】

如图2(d)中模型四，单层交换芯骨架外框同以500×700mm为例，外框为平行六边形几何结构，所述交换芯骨架内部由全六边形形成的蜂窝状支撑部组成，所述交换芯骨架中间增加骨架支撑11，具体的说，实施例4所示的单层交换芯骨架与实施例三所示的模型三结构大致相同，所不同的是：其中组成连接部12的六边形为交换芯整体外框等比例缩小0.257倍得到，同时外框中间有设计特定的骨架支撑11宽度为5mm连接支撑。该单层交换芯骨架内部具有均匀分布的通孔，所述通孔方向与空气进口方向相同。

制作上述骨架的中空板方孔径L×H为3×3mm，根据模型四所述的结构尺寸，经模具切割加工形成所述模具4的单层交换芯骨架。

将上述模型四所示的交换芯骨架制作而成的单层交换芯进行非结构网格划分，运用CFD技术，进行2.86m³/h等风量送风计算，同时其他边界条件均一致，得到上述交换芯骨架内流体域风速(如图3d)、风向(如图3d)、压力分布(如图4d)。

【实施例五】

如图2(e)中模型五，单层交换芯骨架外框同以500×700mm为例，外框为平行六边形几何结构，所述交换芯骨架内部由两侧为六边形形成的连接部、中间为四边形组成，具体的说，交换芯骨架外框内侧由外框的两个边和支撑骨架11所形成的四边形区域、所述四边形区域两侧的三角形区域组成，所述三角形区域内由以六边形为单元延伸形成的蜂窝状连接部12连接组成，四边形区域还有由小支撑部13为8mm连接支撑，该小连接部13相间隔的分布在四边形区域内。其中组成连接部12的六边形为交换芯整体外框等比例缩小0.257倍得到，同时设计的特定骨架支撑11宽度为5mm。

所述模型五所示的单层交换芯骨架内部具有均匀分布的通孔，所述通孔方向与空气进口方向相同；在制作模型五所示的单层交换芯骨架时，选取方孔径L×H为3×4mm的中空板，按照模型五所示的结构尺寸，经过模具切割加工形成模型五所示的单层交换芯骨架。制作上述骨架的中空板方孔径L×H为3×4mm；

将上述模型五所示的交换芯骨架制作而成的单层交换芯进行非结构网格划分，运用CFD技术，进行2.86m³/h等风量送风计算，同时其他边界条件均一致，得到上述交换芯骨架内流体域风速(如图3e)、风向(如图3e)、压力分布(如图4e)。

【实施例六】

如图2(f)中模型六，单层交换芯骨架外框同以500×700mm为例，外框为非平行六边形几何结构，由于四条斜边均不互相平行，在CFD建模计算中右下角B区(如图2-模型六)属于无流体通过区域，因此在CFD计算时对模型六B区进行简化处理，所述交换芯骨架内部由两侧为六边形、中间为四边形组成，具体的说：所述交换芯骨架框内侧由两侧为三角形区域和中间为四边形区域组成，三角形区域内由以六边形为单元组成的蜂窝状连接部12连接组成，四边形区域为在骨架外框内设有支撑部11与外框的两个边所形成，支撑部11之间还设有小支撑部13，该小支撑部13相间隔的分布在四边形区域内。其中组成蜂窝状连接部12的六边形为边长40.4mm的蜂窝正六边形，同时设计特定的骨架支撑宽度11为10mm，所述单层交换芯骨架内部具有均匀分布的通孔，该通孔方向与空气进口方向相同。

制作上述骨架的中空板方孔径L×H为3×3mm；按照模型六所述的交换芯骨架结构尺寸经过模具切割加工形成模型六所示的交换芯骨架。

将上述模型六所示的交换芯骨架制作而成的单层交换芯进行非结构网格划分，运用CFD技术，进行2.86m³/h等风量送风计算，同时其他边界条件均一致，得到上述交换芯骨架内流体域风速(如图3f)、风向(如图3f)、压力分布(如图4f)。

【实施例七】

上述实施例1-6所述的单层交换芯骨架模型均可以制作成全热交换芯体，将实施例1-6所述的单层交换芯骨架的两面分别粘贴隔气透湿膜，从而形成单层交换芯(体)，将所述单层交换芯(体)进行叠加形成全热交换芯体。通过所述交换芯骨架制作而成的改进型全热交换芯体，可以在新风系统的新风机内针对不同风量要求下，固定热交换芯骨架形状及几何尺寸，降低局部阻力压降，提高新风系统中空气的换热效率。

如图5所示的是实施例五所示的模型五—单层交换芯骨架的两面分别粘贴隔气透湿膜，从而形成单层交换芯(体)，将所述单层交换芯(体)经过叠加形成全热交换芯体结构。

在具体的工作时，以如图2(e)中模型五为例，将图2(e)中的模型五的交换芯骨架制作成为全热交换芯体。全热交换芯体在换热时，如图5(b)所示，冷热空气经过全热交换芯体的第m层与第n层及两层之间的隔气透湿膜(图5a)时，冷(或热)空气由X方向流入至Y方向(其余各边密封)流出通过第m层交换芯骨架，热(或冷)空气由y方向流入至x方向(其余各边密封)流出通过第n层交换芯骨架(所述第n层交换芯骨架可以由第m层翻转180°得到)，冷热空气通过m层与n层之间的隔气透湿膜进行热交换。

Claims (9)

1.一种交换芯骨架，其内部具有通孔，其特征在于：包括交换芯骨架外框，所述交换芯骨架外框内设有连接支撑部，所述连接支撑部至少部分是由以多边形框为单元延伸形成的类蜂窝状连接部组成。

2.根据权利要求1所述的交换芯骨架，其特征在于：所述交换芯骨架的通孔的截面形状为长方形，该长方形的长为1～4mm，高1～6mm。

3.根据权利要求2所述的交换芯骨架，其特征在于：所述连接支撑部还包括至少一个支撑部，所述支撑部连接支撑所述类蜂窝状连接部，支撑部两端朝交换芯骨架外框相对置的两边延伸。

4.根据权利要求3所述的交换芯骨架，其特征在于：所述支撑部与所述交换芯骨架外框之间或所述支撑部之间还设有若干小支撑部。

5.根据权利要求4所述的交换芯骨架，其特征在于：所述的小支撑部之间通过圆形骨架支撑。

6.根据权利要求1-5任一所述的交换芯骨架，其特征在于：所述组成类蜂窝状连接部的多边形形状为平行六边形。

7.根据权利要求6所述的交换芯骨架，其特征在于：所述交换芯骨架外框形状为平行六边形。

8.根据权利要求7所述的交换芯骨架，其特征在于：所述组成类蜂窝状连接部的六边形的尺寸由所述交换芯骨架外框尺寸等比例缩放而成。

9.一种全热交换芯体，主要由单层交换芯体叠加而成，所述单层交换芯体由权利要求1-8任一所述交换芯骨架和在所述交换芯骨架两侧粘贴隔气透湿膜组成。