CN211119910U - 一种基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，包括能导热和透过水蒸气的流体隔板，所述流体隔板由多个端部垂直连接的板体组成，呈连续的锯齿状，且平行设置多个。在所述流体隔板的外侧设置有壳体，所述壳体为间隔开口固定结构。流体隔板内部的相邻两个流体区域为交替形成的冷流体腔和热流体腔。经过冷流体腔和热流体腔，通实现新风和回风之间显热和潜热的能量交换，可有效实现冬季排风中热量的回收，夏季排风中冷量的回收，从而降低空调设备的能耗。上述流体隔板的分割，实现了对新风和回风的隔离，减少新风和回风之间空气的交叉污染，进而可提高室内空气品质。层间隔板的设置，在强化冷热流体传热传质功能的同时，还可以增强整体结构的强度。
Description
技术领域
本实用新型涉及空气全热能量交换领域，具体为一种基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构。
背景技术
随着人们对室内空气品质要求的提高，越来越多的空调技术应用于室内空气品质的控制上。传统的改变室内空气品质的方法有很多，一般家庭采用开窗的形式来增加室内新风量，这虽可起到通风换气作用，但在冬夏季节会对室内热舒适性产生影响。也有很多家庭采用新风机组来处理引进新风，这虽提高了室内空气品质，但这也增加了大量能耗。因此一种同时解决上述两种问题的空气-空气全热交换机组被用在室外新风处理流程中。全热换热器作为一种重要的空调调节设备，不仅可以实现室内空气品质的提升，同时还可以节省大量新风处理能耗。
室外新风在送入室内前，均需经过空调系统进行处理，而在不同的室外气象条件下，新风处理所需要的负荷约占据空调冷热负荷的30％左右。目前市场上常见的空气全热换热器的显热换热效率约为50％～60％，而全热换热效率则在60％～70％左右。而在夏季，室内外空气温度差和湿度差较大，室内空气中冷量未经充分回收利用即排除室外；同样在冬季，室内外温度差较大，室内空气中的热量也未经充分回收利用则排出室外。上述两种运行工况下，现行的全热换热器未能充分回收回风中的显热和潜热，不仅会对室内空气品质产生影响，同时还会造成大量的热量浪费。
实用新型内容
本发明的目的在于解决上述已有全热换热器中的技术问题，基于场协同理论对全热换热器结构进行优化，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，包括能导热和透过水蒸气的流体隔板，所述流体隔板的外侧设置有壳体，且流体隔板在壳体内平行的设置多个，所述流体隔板呈连续的锯齿状，且隔板由多个端部垂直连接的板体组成，所述流体隔板内相邻两个流体区域之间交替形成冷流体腔和热流体腔腔，且壳体呈方便冷流体腔和热流体腔气体流通出入的网状结构。
如上所述的基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，其中，优选的是，所述壳体呈正方形。
如上所述的基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，其中，优选的是，所述流体隔板沿着壳体的对角方向延伸。
如上所述的基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，其中，优选的是，相邻两个流体隔板上正对平行的两个板体呈矩形分布。
如上所述的基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，其中，优选的是，所述流体隔板为空气分离膜和透湿化学纤维滤纸材料复合而成的隔板。
如上所述的基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，其中，优选的是，所述流体隔板上下设置多层，且上下相邻两层流体隔板之间设置有分割用的层间隔板。
如上所述的基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，其中，优选的是，所述壳体为绝热材料的壳体。
如上所述的基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，其中，优选的是，所述绝热材料为聚氨酯泡沫。
相对于背景技术，本申请提供的基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构：
1、经过冷流体腔和热流体腔，通实现新风和回风之间显热和潜热的能量交换，可有效实现冬季排风中热量的回收，夏季排风中冷量的回收，从而降低空调设备的能耗；
2、流体隔板的分割，通过对新风和回风的隔离，减少新风和回风之间空气的交叉污染，进而可提高室内空气品质；
3、层间隔板的设置，在强化冷热流体传热传质功能的同时，还可以增强整体结构的强度。
附图说明
图1为本实用新型的透视图；
图2为本实用新型的俯视图；
图3为本实用新型的流体与流体隔板的热交换原理图。
图中：1壳体、2流体隔板、21板体、3冷流体腔、4热流体腔、5层间隔板。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1至2，本实用新型提供一种基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构技术方案：一种基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，包括：能导热和透过水蒸气的流体隔板2，流体隔板2由空气分离膜和透湿化学纤维滤纸材料复合而成，具有较好的导热性能和较强的水蒸气渗透功能。
流体隔板2的外侧设置有壳体1，且流体隔板2在壳体1内平行的设置多个。壳体1呈正方形，换热效果更好。流体隔板2沿着壳体1的对角方向延伸，换热效果更好。流体隔板2呈连续的锯齿状，且流体隔板2由多个端部垂直连接的板体21组成，流体隔板2内相邻两个流体区域之间交替形成冷流体腔3和热流体腔4。冷流体腔3和热流体腔4之间通过流体隔板2隔开，形成交替的情况，进行热量交换，流体隔板2的端部抵住壳体1，冷流体腔3和热流体腔4相邻两个流体隔板2上正对平行的两个板体21呈矩形分布，板体21是正对，没有沿着长度方向错开，这样是便于流体的垂直撞击换热，实现换向流动后，再次垂直撞击换热。且壳体1呈方便冷流体腔3和热流体腔4气体流通出入的网状结构，网眼的大小与冷流体腔3以及热流体腔4的尺寸一致，便于进气和出气，壳体1为绝热材料，保温效果好，具体的，绝热材料可以为聚氨酯泡沫，价格低廉，又能保证强度，当然，也可以为别其他的绝热材料。这里是直接的空气对流，当阻力大时，也可以借助外界动力鼓风。
流体隔板2上下设置多层，且上下相邻两层流体隔板2之间设置有分割用的层间隔板5。流体隔板2抵住层间隔板5，上下两个层间隔板5与之间的两个流体隔板2之间形成流体通道，也就是冷流体腔3和热流体腔4。层间隔板5为整块，与壳体1的内腔截面尺寸一致，不固定死，可以拆卸。经过多层叠加，不仅实现了流体之间的强化换热，还可增强芯体的结构强度，抵抗不同风量下的风压，当然间隔板5与上下的流体隔板2，以及壳体1的内壁之间也可以是固定连接的，以增强整体的强度。
该全热换热器在夏季运行工况下，室外新风热流体和室内排风冷流体分别经过分流器后，由流体进口进入芯体，经过充分的传热和传质后，室外新风热流体被处理至满足要求后，再经过合流进入室内，而室内排风冷流体在可直接排至室外。
请参阅图3，全热换热器内冷或热流体流经换热壁面时，上述流体速度为U∞，焓值为H∞，此时会在壁面形成速度边界层和焓值边界层，在上述边界层底部，流体(冷流体或者热流体)速度为Uw，焓值为Hw，在上述边界层顶部，流体速度为U∞，焓值为H∞。对边界层内焓值梯度矢量和速度矢量进行分析，发现当上述两个矢量协同作用时，其之间的夹角βh对冷热流体的换热影响较大，即上述夹角越小，流体与壁面之间换热能力越强；反之，则越弱。
根据上述协同原理，如图2，其中冷热流体在全热换热器芯体内部相向流动，此时流体边界层内部的焓值梯度矢量和速度矢量之间的夹角可以达到最小，局部最小可为0°，换热能力达到最强。当流体由箭头(实线或虚线)进入芯体时，流体遇到芯体内部流体隔板2，通过冲击流体隔板2可实现高效换热，但同时流体流动方向也发生改变，当改变方向后的流体流动一段距离后，会再次遇见流体隔板2，此时流体再次冲击流体隔板2，高效换热后再次改变方向，经过多次的冲击换热后，流体由出口位置处流出。
工作原理：经过冷流体腔3和热流体腔4，通实现新风和回风之间显热和潜热的能量交换，可有效实现冬季排风中热量的回收，夏季排风中冷量的回收，从而降低空调设备的能耗，流体隔板2的分割，通过对新风和回风的隔离，减少新风和回风之间空气的交叉污染，进而可提高室内空气品质，层间隔板5的设置，在强化冷热流体传热传质功能的同时，还可以增强整体结构的强度。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，包括能导热和透过水蒸气的流体隔板(2)，其特征在于：所述流体隔板(2)的外侧设置有壳体(1)，且流体隔板(2)在壳体(1)内平行的设置多个，所述流体隔板(2)呈连续的锯齿状，且流体隔板(2)由多个端部垂直连接的板体(21)组成，所述流体隔板(2)内相邻两个流体区域之间交替形成冷流体腔(3)和热流体腔(4)，且壳体(1)呈方便冷流体腔(3)和热流体腔(4)气体流通出入的网状结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，其特征在于：所述壳体(1)呈正方形。
3.根据权利要求2所述的一种基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，其特征在于：所述流体隔板(2)沿着壳体(1)的对角方向延伸。
4.根据权利要求3所述的一种基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，其特征在于：相邻两个流体隔板(2)上正对平行的两个板体(21)呈矩形分布。
5.根据权利要求4所述的一种基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，其特征在于：所述流体隔板(2)为空气分离膜和透湿化学纤维滤纸材料复合而成的隔板。
6.根据权利要求5所述的一种基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，其特征在于：所述流体隔板(2)上下设置多层，且上下相邻两层流体隔板(2)之间设置有分割用的层间隔板(5)。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的一种基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，其特征在于：所述壳体(1)为绝热材料的壳体。
8.根据权利要求7所述的一种基于场协同理论的空气全热能量交换芯体结构，其特征在于：所述绝热材料为聚氨酯泡沫。
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