CN100529643C - 转轮式全热交换装置 - Google Patents

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Abstract

一种转轮式全热交换装置，包括提供两股不相混合气流的至少一风机、供上述两股气流通过的进气通道及排气通道、设于上述进气通道及排气通道内并在上述两股气流间执行温湿度交换且密布微小风道的全热交换转轮，该装置在上述两股气流到达转轮之前设有第一腔室，该第一腔室对应上述两股气流设有进气口，该转轮的风道朝向该第一腔室的进气口。

Description

转轮式全热交换装置
【技术领域】
本发明是关于一种通风结构，特别是关于一种用于室内外空气品质改善的全热交换装置。
【背景技术】
在日常生活中，为保证室内空气质量，常需要安装空调***，尤其是人员比较集中的场所，以便及时地将室外新鲜空气(进气)补充至室内，同时将室内污浊空气(排气)排出室外，以提供舒适、健康且空气清新的环境，达到人类健康标准需求。
然而，将室内外空气直接进行替换将带来大量的能量损失，以夏季为例，大量运用室外温度很高的热空气替换室内经过空调处理的冷空气将产生较大的能量损失；另一方面，室内外两股气流的湿度条件有时也相差很大，在两股气流进行替换之前，必须考虑对湿度条件进行处理以满足需求，同样以夏季为例，室外空气较室内空气湿度大，因此在与室内空气进行替换时必须降低其湿度。
为同时解决上述室内空气污染、健康维护及节约能源的问题，将全热交换装置应用于空调***上日益受到重视，全热交换装置可在进气与排气两股气流之间执行显热(温度)与潜热(湿度)的全热交换，在夏天将进气预冷及除湿，冬天将进气预热及加湿，达到节约能源及保持良好通风的效果。
目前，利用一旋转的全热交换转轮作为媒介，可使进气与排气两股气流实现温度与湿度的全热交换，图1所示为传统的全热交换转轮的构造示意图，该全热交换转轮1呈蜂窝状设计，其表面附着吸湿性强且渗透性强的材质，该转轮1上密布微小风道2，具较大的热交换面积。转轮1通过一驱动装置3驱动。一软质分隔器4将转轮1主体分隔为位于互不相通的排气区5与进气区6的上下两部分I、II。该转轮1以一低速旋转，在理想状况下室外新鲜空气与室内污浊空气以逆向流(counter flow)方式流过转轮1，与转轮1进行显热与潜热的传递。转动半圈后，转轮1的上下两部分I、II之间作角色互换，使原来位于排气区5与进气区6的上下两部分I、II分别旋转至进气区6与排气区5，并与该区的空气交换热量，达到显热与潜热回收的目的，将新鲜的外部空气由进入室内前的温湿度条件转换至接近于室内的温湿度条件，以达到引进新鲜的外部空气、节省能源及降低室内有害气体浓度的效果。这种既能传递热量，又能传递湿度的能量交换过程则为全热交换。
图2为上述转轮1应用于全热交换装置中的一种实施方式的立体构造示意图，该全热交换装置包括一机壳9及位于机壳9内的风机室10与全热交换室20。该风机室10内设有用于提供进气与排气两股气流的风机11，该全热交换室20以隔板12和风机室10相邻，其内设有垂直于隔板12的转轮纵隔板21与转轮横隔板22。转轮1设置在该纵隔板21上，该横隔板22将全热交换室20分隔为上、下两个不互通气流的空间，分别对应进气区与排气区。风机11提供的两股气流分别借助传输管件13a、13b导引至该全热交换室20的进气区与排气区，然后经由贯穿设于该进气区与排气区的转轮1以逆向流的方式进行全热交换，之后分别进入室内及排出室外，达到高效能全热交换的目的。然而，欲发挥全热交换的诸多优点，在全热交换装置的设计上，仍有以下有待克服的缺点及改善空间：
(1)全热交换装置的结构不紧凑，机身尺寸不易缩小。上述全热交换装置中，全热交换转轮1沿全热交换室20纵向设置，由于该全热交换转轮1的直径较大，使得该全热交换装置的纵向长度较大，增加了该装置所占用的空间；另外，自风机室10导出的两股气流，须通过传输管件13a、13b导引至全热交换室20，该传输管件13a、13b的结构较为复杂，尺寸不易缩小，并增加不必要的成本。
(2)进入全热交换转轮通道的流场较为混乱。由于自风机室10进入全热交换室20的风向与进入全热交换转轮1通道的风向垂直，且由转轮1与机壳9构成的流道末端为一正对主气流的机壳端板8，由于直接冲击该端板8产生的二次气流和进入的主气流的交互作用及转向效应的影响，该空间的流场十分混乱，并导致进入转轮1的大部分流量仅汇聚于部分通道，上述通道间不均匀的风量分布对整体的热交换效率十分不利。
(3)全热交换效率有待提升。由于显热与潜热交换是通过进气与排气时两股气流通过呈蜂窝状结构的转轮1达成，其热交换效率完全由转轮1决定，但该转轮1是以吸湿性强且渗透性强的材料制成，对于显热交换效率的提升往往无法兼顾，因此整体热交换效率仍有很大改善空间。为提升热交换效率，可在转轮1的一侧设置热导管式热交换器，利用热导管的蒸发端与冷凝端间的热量交换来加强显热交换，此种方式中，其中一股气流需先经过转轮1交换部分显热后才能与另一股气流在热导管处交换显热，使热导管处两股气流的温差较小，故，其全热交换效率仍有改善的空间。
【发明内容】
为解决上述转轮式全热交换装置流场比较混乱的问题，在此将以实施例说明一种气流流动更加顺畅的转轮式全热交换装置。
为解决上述转轮式全热交换装置机身尺寸不易缩小的问题，在此将以实施例说明一种结构较为紧凑的转轮式全热交换装置。
为解决上述转轮式全热交换装置全热交换效率有待提升的问题，在此将以实施例说明一种全热交换效率较高的转轮式全热交换装置。
该转轮式全热交换装置，包括提供两股不相混合气流的至少一风机、供上述两股气流通过的进气通道及排气通道、设于上述进气通道及排气通道内并在上述两股气流间执行温湿度交换且密布微小风道的全热交换转轮，该装置在上述两股气流到达转轮之前设有第一腔室，该第一腔室对应上述两股气流设有进气口，该转轮的风道朝向该第一腔室的进气口。
该装置进一步包括一设有气流导引装置的第二腔室，该气流导引装置分别将上述两股气流在经过转轮进行全热交换后导入室内及排出室外。
作为本实施方式的进一步改进，该第一腔室跨越上述进气通道与排气通道还设有流场整流网及显热交换器，该显热交换器包括至少一热导管及若干鳍片。
相较于现有技术，该全热交换装置的转轮朝向第一腔室的进气口，使风机提供的气流与进入转轮的气流间无转向及二次流的问题，令进入转轮的气流更加顺畅。显热交换器与通过的气流进行高效能的显热交换，提高显热交换效率。流场整流网及鳍片具有流场整流的功能，使通过全热交换转轮的风量分部均匀化，达到提升整体热交换效率的功效。该装置不需设置引导气流的传输管件，且气流导引装置的体积较小，使该装置具有缩小机身、降低制造成本的优势。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例作进一步描述：
图1为传统的全热交换转轮的立体构造示意图；
图2为应用该转轮的一全热交换装置的立体构造示意图；
图3及图4为该全热交换装置一较佳实施例的立体构造示意图；
图5为气流隔板的立体构造示意图；
图6及图7为该全热交换装置另一较佳实施例的立体构造示意图；
图8为图6及图7中显热交换器的立体构造示意图。
【具体实施方式】
请参阅图3及图4，该全热交换装置30设置一底座31及套设于该底座31上的机壳32。机壳32上设有吸风口321、进风口322及供气口323、排气口324。该机壳32与底座31间形成一空间33，底座31上设置一垂直于底座31的第一隔板311，将该空间33分隔成相邻的风机室330及全热交换室331。
风机室330设置一固定于底座31上的风机3301，用于提供由室外引进新鲜空气及由室内导出污浊空气的两股气流。该风机3301对应吸风口321与进风口322设有二导风罩3302、3303，将风机3301提供的两股气流导引至全热交换室331。
该全热交换室331通过一与第一隔板311呈一定夹角之第二隔板312及设于该第二隔板312上朝向上述导风罩3302、3303出口之全热交换转轮3311分隔为相邻之第一腔室332及第二腔室333。该转轮3311密布微小风道，其周缘与第二隔板312密接而不透气。本实施例之第二隔板312平行于第一隔板311，使转轮3311正对第一腔室332之进气口(此处为导风罩3302、3303的出口)。
该第一腔室332包括一中隔板3321及设于该中隔板3321上的驱动装置3322。该驱动装置3322可驱动转轮3311旋转，使其与通过的气流交换热量。该中隔板3321垂直设置于第一腔室332内，其一端固定于第一隔板311上，另一端与转轮3311及第二隔板312密接而不透气，将该第一腔室332分隔为左、右两个不互通气流的气流通道。
请继续参阅图5，该第二腔室333设置一气流隔板3331，该气流隔板3331包括一水平设置的第一气流隔板3331a、由第一气流隔板3331a一端分别向上、下两侧倾斜延伸的二第二气流隔板3331b及连接该两个第二气流隔板3331b相对端的第三气流隔板3331c。该气流隔板3331与第二腔室333各壁面密接而不透气，将第二腔室333分隔为连通上述二气流通道的两部分，以分别将上述两股气流在经过转轮3311进行全热交换后导入室内及排出室外。
工作时，室外新鲜空气及室内污浊空气在风机3301的作用下经由风机室330进入第一腔室332，经缓冲后进入转轮3311进行全热交换，然后进入第二腔室333，最后分别由供气口323进入室内及由排气口324排出室外，形成供室外新鲜空气通过的进气通道及供室内污浊空气通过的排气通道。此过程中，该两股气流借助进气通道与排气通道内的转轮3311的角色互换进行高效能的潜热及显热交换。
本实施例中，该全热交换装置30的吸风口321、进风口322及供气口323、排气口324分别设置有滤网部，该滤网部可过滤空气中的浮游微粒及尘埃，有效维护空气品质及保护转轮3311的微小风道不受阻塞。
该全热交换装置30中，全热交换转轮3311朝向第一腔室332的进气口，使自风机室330引入第一腔室332的两股气流直接流向转轮3311，从而使风机3301提供的两股气流在经由转轮3311进行全热交换时无转向及二次流的问题，使进入全热交换转轮3311的气流更加顺畅。该装置不需设置传输管件，且第二腔室333内设置的气流隔板3331体积较小，使该结构具有缩小机身、降低制造成本的优势。
如图6及图7所示，第一腔室332内可增设流场整流网3323及显热交换器3324，以提高整体的热交换效能。其中，流场整流网3323配合其外框大小通过设于上述气流通道壁面的滑轨安装至第一腔室332内。该流场整流网3323跨越中隔板3321，使通过转轮3311的气流达到均匀分布的目的，发挥流场整流的作用。
请一并参阅图8，该显热交换器3324包括至少一热导管3324a及套设于热导管3324a上的若干鳍片3324b。该热导管3324a接近中央处固定且密接于中隔板3321上，使显热交换器3324的两侧分别位于进气通道及排气通道内。该若干鳍片3324b靠近全热交换转轮3311，使进入第一腔室332的两股气流在经过全热交换转轮3311之前先与显热交换器3324交换热量，该两股气流间的温差较大，使其经过显热交换器3324时具较高的显热交换效率，可弥补转轮材质具较低热传导性的缺点，达到提升全热交换效率的功效。同时，该若干鳍片3324b也可发挥流场整流的作用，将由流场整流网3323处通过的气流再次整流，使到达转轮3311的风量均匀地通过转轮3311上密布的微小通道，进行高效能的全热交换。
本实施例中，为使该显热交换器3324便于安装及抽换，可于其***加装外框部或辅助固定部(图未示)，以维持该显热交换器3324的整体性。本实施例使各接触面密接而不透气的方法之一是于接触面上贴附不透气绒毛软垫。
本实施例可采用回路式热管或其它形式的导热元件代替热导管3324a与通过的气流进行显热交换。
本实施例也可采用导风管等气流导引装置将由第一腔室332导出的两股气流经过全热交换转轮3311后导引至室内及排出室外。

Claims (10)

1.一种转轮式全热交换装置，包括提供两股不相混合气流的至少一风机、供上述两股气流通过的进气通道及排气通道、设于上述进气通道及排气通道内并在上述两股气流间执行温湿度交换且密布微小风道的全热交换转轮，该装置在上述两股气流到达转轮之前设有第一腔室，该第一腔室对应上述两股气流设有进气口，其特征在于：该转轮的风道朝向该第一腔室的进气口。
2.如权利要求1所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该装置还包括一可驱动转轮旋转以使其在上述进气通道及排气通道之间作角色互换的驱动装置。
3.如权利要求1所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该两股气流通过导风罩直接导引至第一腔室。
4.如权利要求1所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该转轮的风道正对第一腔室的进气口。
5.如权利要求1所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该第一腔室增设有流场整流网，以使经由转轮的气流更顺畅。
6.如权利要求1所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该第一腔室增设有显热交换器，以加强上述两股气流之间的显热交换。
7.如权利要求6所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该显热交换器包括至少一支热导管，该热导管设有吸热部及放热部。
8.如权利要求7所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该热导管的吸热部与放热部上还设置有若干鳍片。
9.如权利要求1所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该装置进一步包括一设有气流导引装置的第二腔室，以分别将上述两股气流在经过转轮进行全热交换后导入室内及排出室外。
10.如权利要求9所述的转轮式全热交换装置，其特征在于：该气流导引装置包括一第一气流隔板、由第一气流隔板一侧延伸出的二第二气流隔板及连接该两个第二气流隔板相对端的第三气流隔板。
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