專利名稱：空氣全熱回收裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種熱回收技術，特別涉及一種空氣全熱回收裝置。
背景技術：
在空調(diào)負荷的組成中，新風處理所消耗的能量占到20％～40％，因此對新風進行熱回收，成為建筑節(jié)能領域的一項重要課題，引起國內(nèi)外學術界、工業(yè)界的廣泛關注。目前的熱回收方式，主要分為顯熱回收和全熱回收(焓回收)兩大類。顯熱回收采用普通的金屬壁換熱器，新風和室內(nèi)排風在換熱器中交換熱量，在夏天利用排風來降低新風的溫度，而在冬天利用排風提高新風的溫度，這樣充分利用室內(nèi)排風具有的顯熱，達到節(jié)能的目的。這種熱回收方式的優(yōu)點是簡單成熟，缺點是只能回收顯熱，不能回收潛熱，不適用于潛熱負荷占總負荷比重較大的地區(qū)，如中國華南地區(qū)。另外一種熱回收方式為全熱回收，亦稱焓回收，即不僅回收顯熱，同時回收潛熱，或水蒸汽。目前全熱回收技術國際上采用的是全熱轉(zhuǎn)輪(Energy wheel)，也有人嘗試采用以紙為交換媒介的換熱器。這二種技術的優(yōu)點是可以同時回收顯熱和一部分潛熱，提高了回熱效率，但是，轉(zhuǎn)輪造價很高，且含有運動部件，可靠性差，新風和排風容易相互摻雜，而采用紙為媒介的焓回收器不僅回收效率低，而且容易發(fā)生新風和排風之間的混合和泄露，更為致命的是在冷天運行時，凝結水對紙具有破壞性，這些缺點都限制了它們的發(fā)展。在國內(nèi)，1991年7月3日公告的CN2080146U的中國實用新型專利說明書提出采用間壁換熱器，1995年4月12日公告的CN2194473Y的中國實用新型專利說明書提出采用波紋板圓桶形換熱器，2003年12月24日公告的CN1462862A的中國實用新型專利說明書提到采用熱管，實現(xiàn)對新風的熱回收，但它們只能回收顯熱部分，不能進行全熱回收；1997年1月15日公告的CN2245205Y的中國實用新型專利說明書提出采用熱交換薄膜換熱器，熱交換薄膜的材料可采用金屬或非金屬材料(如塑料薄膜)，但這種換熱器的熱回收效果亦同上。1997年7月2日公告的CN2257367Y的中國實用新型專利說明書提出采用具有吸熱吸濕的熱回收芯體作為全熱回收媒介，但原理與轉(zhuǎn)輪類似，要頻繁切換冷熱流體；2003年12月17日公告的CN2593094Y的中國實用新型專利說明書公開的“帶熱回收的空氣除濕冷卻裝置”可以實現(xiàn)熱濕的連續(xù)回收，但它采用吸濕溶液連續(xù)循環(huán)方式，系統(tǒng)復雜，腐蝕問題非常嚴重。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種熱回收效率高、可實現(xiàn)全熱回收的空氣全熱回收裝置。
本實用新型的目的通過下述方案實現(xiàn)本空氣全熱回收裝置包括膜、新風流道、排風流道，所述膜設置在新風流道與排風流道之間。
所述空氣全熱回收裝置(全熱交換器)可設計成各種各樣的結構形式，主要有平板式、螺旋板式、波紋板式、管殼式、套管式等；所述平板式全熱交換器由平行的平板膜構成流道壁，膜二側分別作為新風流道及排風流道；所述波紋板式全熱交換器與平板式全熱交換器相近似，所述管殼式全熱交換器與現(xiàn)有管殼式換熱器結構相類似，所不同的是換熱管采用中空纖維膜，纖維內(nèi)是管程，纖維外是殼程；所述套管式全熱交換器由內(nèi)套管和外套管同軸套接構成，所述內(nèi)套管為膜管，所形成的環(huán)形流道和圓形流道可分別作為新風流道及排風流道；所述內(nèi)套管亦可包括大小不同的多個膜管，將外套管內(nèi)空間劃分為多層環(huán)狀流道，可根據(jù)需要作為新風流道或排風流道。
所述膜為選擇性透過膜，包括高分子聚合物膜、無機分子篩膜、液膜；所述高分子聚合物膜包括三醋酸纖維膜、聚乙烯醇膜、賽璐玢膜、藻酸膜、殼聚糖膜、芳香聚酰亞胺膜、聚丙烯腈膜等；所述無機分子篩膜包括沸石分子篩膜、硅膠膜等；所述液膜可由氯化鋰、溴化鋰、氯化鈣等鹵素鹽溶液或其混合溶液構成，也可以由其它吸濕性有機溶液如三甘醇溶液構成。
所述膜也可為復合支撐液膜，所述復合支撐液膜包括液膜、多孔支撐體、皮層。液膜固定在多孔支撐體中，在固定了液膜的多孔支撐體二側分別通過溶膠-凝膠工藝或氣相沉積法形成皮層(皮層可容水蒸汽透過但不透水)。所述液膜可由氯化鋰、溴化鋰、氯化鈣等鹵素鹽溶液或其混合溶液或三甘醇溶液形成，所述多孔支撐體可為聚四氟乙烯、三醋酸纖維、聚乙烯醇、賽璐玢、藻酸、殼聚糖、芳香聚酰亞胺、聚丙烯腈等，所述皮層材料可為聚偏二氟乙烯、聚胺脂、聚烯烴等憎水膜。
利用上述裝置進行空氣全熱回收方法為利用膜進行空氣全熱交換；所述空氣全熱交換方式可包括順流、逆流、差流或混合流等方式。所述順流是指溫度和含濕量不同的兩股空氣在膜兩側同方向流動；所述逆流是指溫度和含濕量不同的兩股空氣在膜兩側相對方向流動；所述差流是指溫度和含濕量不同的兩股空氣在膜兩側相對流動，兩股空氣的流動方向在空間形成一夾角α(0＜α＜90°)；所述混合流是指前述順流、逆流、差流中任意兩種方式的結合或三者的結合。
本實用新型采用具有選擇性透過功能的膜來充當全熱回收媒介，由于這種膜只有水蒸汽能透過，而空氣中的其它成份難以透過，所以當溫度和水蒸汽含量不同的兩股空氣在膜兩側流動時，通過膜即可進行顯熱和水蒸汽的全熱回收。
前述空氣全熱回收方法及裝置可應用于空調(diào)制冷設備、食品與化工余熱回收領域，如家用空調(diào)、中央空調(diào)中進行能量回收。
本實用新型相對現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果(1)本實用新型利用膜作為全熱回收媒介進行全熱回收，可實現(xiàn)顯熱回收效率0.9以上，潛熱回收效率0.85以上；比傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)輪熱回收方式更簡單，效率更高，且無新風和排風之間的泄漏問題。在空調(diào)的能量回收系統(tǒng)中采用這種方法，在夏天，新風的溫度和含濕量得到降低，在冬天，新風的溫度和含濕量得到提升，從而大大減小了空調(diào)負荷；同時，傳熱和傳濕過程相互獨立，便于實現(xiàn)室內(nèi)濕度的獨立控制。(2)本實用新型的熱回收效率高，同時除風機外，無其它運轉(zhuǎn)部件，系統(tǒng)構造簡單、安全可靠、成本低、噪音低，拆裝與維護簡易方便；而且可應用的具體形式多樣，可根據(jù)需要設計成平板式、波紋板式、管殼式、套管式等形式的熱交換器，適用范圍極其廣泛。


圖1是本實用新型空氣全熱回收裝置的結構示意圖。
圖2是圖1所示空氣全熱回收裝置的工作原理圖。
圖3是圖1所示空氣全熱回收裝置中復合支撐液膜的結構示意圖。
圖4是本實用新型空氣全熱回收裝置另一結構的示意圖。
圖5是本實用新型空氣全熱回收裝置又一結構的示意圖。
圖6是本實用新型空氣全熱回收裝置再一結構的示意圖。
圖7是本實用新型空氣全熱回收裝置第五種結構的示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
實施例1本實用新型的具體結構如圖1所示，為平板式結構形式，由圖1可見，本空氣全熱回收裝置包括新風風機2、排風風機3、新風管1、排風管4、全熱回收器5，新風管1、排風管4分別與全熱回收器5相連接，兩管1、4之間呈90°垂直設置，在新風管1和排風管4上分別設置有新風風機2和排風風機3，用于吸入新風及排風；所述全熱回收器5的內(nèi)部結構如圖2所示，6、7、8是三層相鄰的平板膜，將空間分隔成新風流道與排風流道。所述膜6、7、8為選擇性透過膜或復合支撐液膜，選擇性透過膜可采用高分子聚合物膜(如三醋酸纖維膜)、無機分子篩膜(如沸石分子篩膜)；所述復合支撐液膜的結構如圖3所示，包括液膜9、多孔支撐體10、皮層11，液膜9固定在多孔支撐體10中，在固定了液膜9的多孔支撐體10二側分別通過溶膠—凝膠工藝或氣相沉積法形成皮層11，起固封作用，所述液膜9由氯化鋰、溴化鋰、氯化鈣溶液或三甘醇溶液形成，所述多孔支撐體10為聚四氟乙烯材料，所述皮層11可為聚偏二氟乙烯材料。
利用本空氣全熱回收裝置進行全熱回收的具體工藝步驟是打開新風風機2和排風風機3，驅(qū)動新風和空調(diào)設備的排風呈差流狀流經(jīng)全熱回收器5內(nèi)的新風流道及排風流道，并通過膜6、7、8進行顯熱交換和潛熱(水蒸汽)交換，交換后的新風由新風管1進入空調(diào)設備中，排風則由排風管4排出室外。
實施例2本實用新型的另一具體結構如圖4所示，為管殼式結構形式，由圖4可見，本空氣全熱回收裝置包括管板12、中空纖維13、殼體14、法蘭15等部件，中空纖維13與殼體14兩端的管板12相連接形成管程流道，殼體14設置有出、入口，所述出、入口分別與法蘭15相連接，形成殼程流道；所述中空纖維13是由選擇性透過膜(如聚丙烯腈膜)構成的中空管狀結構膜。
利用本空氣全熱回收裝置進行全熱回收的具體工藝步驟是驅(qū)動新風和排風分別沿管程流道和殼程流道流動，新風和排風通過中空纖維壁(即選擇性透過膜)進行全熱交換。
實施例3本實用新型的又一具體結構如圖5所示，為套管式結構形式，由圖5可見，本空氣全熱回收裝置包括外套管16、內(nèi)套管17；內(nèi)套管17和外套管16同軸套接，所述內(nèi)套管17為膜管，利用金屬網(wǎng)將透濕膜(如三醋酸纖維膜)支撐起來構成，膜管17內(nèi)空間形成新風流道，外套管16與膜管17之間的環(huán)形空間形成排風流道。
利用本空氣全熱回收裝置進行全熱回收的具體工藝步驟是驅(qū)動新風和排風分別沿新風流道和排風流道流動，新風和排風通過膜管17進行全熱交換。
實施例4本實用新型的再一具體結構如圖6所示，為多層同心套管式結構，由圖6可見，本空氣全熱回收裝置由一系列不同內(nèi)徑的同軸膜套管20(材料為硅膠膜)組成，所形成的同心圓環(huán)流道分別間隔流過新風與排風，形成新風流道18和排風流道19。圖中“+”號表示新風背向讀者流動，“-”號表示排風流向讀者。
利用本空氣全熱回收裝置進行全熱回收的具體工藝步驟是驅(qū)動新風和排風分別沿新風流道和排風流道流動，新風和排風通過同軸膜套管20進行全熱交換。
實施例5本實用新型的第五種具體結構如圖7所示，為螺旋板式結構，由圖7可見，本空氣全熱回收裝置由兩條平行的膜21彎曲形成螺旋結構，形成新風流道22和排風流道23。新風和排風在螺旋板膜(復合支撐液膜)21形成的風道中相向流動，交換濕熱。在螺旋板中心處，新風面向讀者流動，而排風背向讀者流動。圖7中“+”號表示排風背向讀者流動，“-”號表示新風流向讀者。
利用本空氣全熱回收裝置進行全熱回收的具體工藝步驟是驅(qū)動新風和排風分別沿新風流道和排風流道流動，新風和排風通過螺旋板膜21進行全熱交換。
權利要求1.一種空氣全熱回收裝置，其特征在于包括膜、新風流道、排風流道，所述膜設置在新風流道與排風流道之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的空氣全熱回收裝置，其特征在于所述新風流道及排風流道為平板式、螺旋板式、波紋板式、管殼式或套管式結構。
3.根據(jù)權利要求2所述的空氣全熱回收裝置，其特征在于所述管殼式結構的換熱管為膜管。
4.根據(jù)權利要求2所述的空氣全熱回收裝置，其特征在于所述套管式流道由內(nèi)套管和外套管同軸套接構成，所述內(nèi)套管為膜管。
5.根據(jù)權利要求1所述的空氣全熱回收裝置，其特征在于所述膜為選擇性透過膜。
6.根據(jù)權利要求5所述的空氣全熱回收裝置，其特征在于所述選擇性透過膜為高分子聚合物膜、無機分子篩膜及液膜。
7.根據(jù)權利要求6所述的空氣全熱回收裝置，其特征在于所述高分子聚合物膜為三醋酸纖維膜、聚乙烯醇膜、賽璐玢膜、藻酸膜、殼聚糖膜、芳香聚酰亞胺膜、聚丙烯腈膜；所述無機分子篩膜為沸石分子篩膜、硅膠膜；所述液膜由鹵素鹽溶液或有機吸濕溶液構成。
8.根據(jù)權利要求1所述的空氣全熱回收裝置，其特征在于所述膜為復合支撐液膜，包括液膜、多孔支撐體、皮層，液膜固定在多孔支撐體中，在固定了液膜的多孔支撐體二側分別形成皮層。
9.根據(jù)權利要求8所述的空氣全熱回收裝置，其特征在于所述液膜由氯化鋰、溴化鋰、氯化鈣等鹵素鹽溶液或其混合溶液或三甘醇溶液形成；所述多孔支撐體為聚四氟乙烯、三醋酸纖維、聚乙烯醇、賽璐玢、藻酸、殼聚糖、芳香聚酰亞胺或聚丙烯腈；所述皮層材料為聚偏二氟乙烯、聚胺脂、聚烯烴。
10.根據(jù)權利要求8所述的空氣全熱回收裝置，其特征在于所述皮層通過溶膠-凝膠工藝或氣相沉積法形成。
專利摘要本實用新型提供一種空氣全熱回收裝置，包括膜、新風流道、排風流道，所述膜設置在新風流道與排風流道之間；所述新風流道及排風流道為平板式、螺旋板式、波紋板式、管殼式或套管式結構，所述膜為選擇性透過膜或復合支撐液膜。本實用新型利用膜作為全熱回收媒介進行全熱回收，可實現(xiàn)顯熱回收效率0.9以上，潛熱回收效率0.85以上；比傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)輪熱回收方法更簡單，效率更高，且無新風和排風之間的泄漏問題；并具有裝置結構簡單、安全可靠、成本低、噪音低，拆裝與維護簡易方便的優(yōu)點，可應用的具體形式多樣，適用范圍廣。
文檔編號F24F12/00GK2689109SQ20042004389
公開日2005年3月30日 申請日期2004年3月25日 優(yōu)先權日2004年3月25日
發(fā)明者張立志 申請人:華南理工大學