CN104870928A - 板式单元、气-气物质交换器和建筑物通风设备 - Google Patents

板式单元、气-气物质交换器和建筑物通风设备 Download PDF

Info

Publication number
CN104870928A
CN104870928A CN201380066028.9A CN201380066028A CN104870928A CN 104870928 A CN104870928 A CN 104870928A CN 201380066028 A CN201380066028 A CN 201380066028A CN 104870928 A CN104870928 A CN 104870928A
Authority
CN
China
Prior art keywords
board
unit
passage
gas
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201380066028.9A
Other languages
English (en)
Inventor
J·凯姆弗勒
D·克罗伊策
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lv Nie Cobalt Thermal Power Co Ltd
Original Assignee
Lv Nie Cobalt Thermal Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lv Nie Cobalt Thermal Power Co Ltd filed Critical Lv Nie Cobalt Thermal Power Co Ltd
Publication of CN104870928A publication Critical patent/CN104870928A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • F24F3/147—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification with both heat and humidity transfer between supplied and exhausted air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0015—Heat and mass exchangers, e.g. with permeable walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0037—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the conduits for the other heat-exchange medium also being formed by paired plates touching each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • F28F21/065—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing plate-like or laminated conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • F24F2003/1435—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification comprising semi-permeable membrane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2225/00—Reinforcing means
    • F28F2225/04—Reinforcing means for conduits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于气-气物质交换器的板式单元(10)，其至少具有：至少一个板(11)，该至少一个板包括至少一个通道结构(12)，该至少一个通道结构构成至少一个用于流体的通道(13)，其中，所述至少一个板(11)由合成材料制成；以及至少一个选择性物质渗透膜(16)，该膜在所述至少一个板(11)上被张紧。本发明还涉及一种气-气物质交换器，其至少具有由多个平行设置的物质交换器板式单元组成的物质交换器组(20)，第一流体和第二流体分别交替地流过物质交换器板式单元的通道(13)，其中，所述物质交换器板式单元被构造为根据本发明的板式单元(10)，本发明还涉及一种被构造为根据本发明的气-气物质交换器的建筑物通风设备。

Description

板式单元、气-气物质交换器和建筑物通风设备
技术领域
本发明涉及一种用于气-气物质交换器的板式单元，以及一种用于在建筑物中的气流之间进行物质交换的气-气物质交换器，该气-气物质交换器具有至少一个由多个平行设置的物质交换器板式单元组成的物质交换器组，第一流体和第二流体分别交替地流过这些板式单元的通道。
本发明还涉及一种用于在建筑物中的气流之间进行物质交换的建筑物通风设备，在此将建筑物通风设备设置在建筑物的气流中。
背景技术
在现有技术中，热交换器和物质交换器、特别是用于由气状介质构成的流体流的热交换器和物质交换器是公知的。通过导入两种温度和/或湿度彼此不同的流体流，可以在这些流体流之间实现温度和/或物质交换。但是在传统的物质交换器中，只有在流体流之间存在较大梯度的情况下才能实现有效的温度和/或物质交换。当这些流体流具有较小的梯度时，例如在用于调节建筑物空气的外部空气和内部空气的空气交换中，传统的物质交换器是无效的。
由专利文献DE 102012008197可知一种用于在两种流体流之间进行物质交换的交换***，其具有流过可穿流的腔室的第一流体，以及流过通道式迷宫的第二流体，在此，通道式迷宫由渗透膜和膜相对件构成。在此，可穿流的通道式迷宫的形状能够使流体尽可能慢而不发生湍流的情况下流动。
专利文献DE 1964635 A进一步描述了一种用于在至少两种液体流之间进行交换的物质交换器，其中，所述液体流经多个彼此分离的腔室。此外，根据该专利文献，液体流动或腔室的分离可以借助膜来实现。
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种气-气物质交换器，以及一种用于气-气物质交换器的板式单元，借助于该物质交换器，即使流体流之间的温度梯度较小，也能够确保实现有效交换或流体流参数的有效平衡。此外，本发明的目的还在于提出一种建筑物通风设备。
本发明的目的通过如独立权利要求所述的特征来实现。本发明的优选的扩展方案由从属权利要求给出。
发明人已然了解：具有成型的新型板式单元的气-气物质交换器即使在温度梯度较小的情况下也能够确保实现有效的温度和/或湿度平衡。在此，板式单元分别包括由合成材料制成的折叠板，该折叠板具有被构造为多个平行延伸的通道的通道结构。在折叠板上张紧有选择性物质渗透膜。这种膜本身是平整的，即未折叠的，并通过板的通道结构加以支撑。在本发明的框架下，术语“选择性物质渗透”是指特定的物质可以渗透通过而其他物质不可渗透通过的膜。例如，选择性物质渗透膜可以渗透通过水蒸气，但不可以渗透通过空气。
这些通道被成型为，流动通过的流体(例如气体)在其边界层上形成轻微的涡流，从而在膜上几乎不构成静止的边界层。即，在通道中是以包括横向流的湍流为主。由此能够确保在气体和膜之间实现更好的接触，并由此确保实现更有效的交换。流体流中的湍流例如通过相应的通道走向(Kanalverlauf)和/或相应的通道形状来实现。例如通道走向为锯齿形的。
通过板的折叠和弯曲的通道走向，使得板在不同的方向上被加固。因此与传统使用的直线折叠(大多为铝板)相比，这种合成材料板的自身刚性被提高。此外，折叠还构成了在物质交换器中用于彼此堆叠的相邻板式单元的支承面或支撑结构。由此使得板式单元上的取决于自重的压力被均匀地分布。此外，彼此相叠放置的、相邻的板式单元的通道也可以局部地彼此错开地设置，从而形成较大的支承面或支撑面。这也可以例如通过通道的梯形横截面来实现，这种横截面既能够实现较大的支撑面积，也能实现较大的开放的膜面积。
此外，彼此相叠放置的板式单元可以分别彼此相对交叠地设置，例如扭转90°或180°。由此可以实现交叉流和逆流。(位于各第一板中 的)第一流体和(位于各第二板中的)第二流体分别流过具有交替变换的通道走向并被堆叠为物质交换器组的板式单元，第一流体和第二流体的主流动方向根据板式单元的设置被调整为交叉流动和/或逆流(Gegenstrom，对流)。在此，流体分别仅通过膜彼此分离。
相应地，发明人提出一种用于在建筑物中的空气流之间进行物质交换的气-气物质交换器的板式单元，该板式单元至少具有：至少一个板，该板具有至少一个通道结构，该通道结构构成至少一个用于流体的通道，在此，该至少一个板由合成材料制成；以及至少一个选择性物质渗透膜，该膜在至少一个板上张紧。优选板式单元刚好包括一个板。在一种实施方式中，板被构造为角形的，例如四角形、特别是矩形或正方形的，或是多角形的，例如六角形的。在其他的实施方式中，板也可以具有其他的形状。在此，板被构造为单部件或多部件的。此外根据本发明，板由合成材料制造。这种类型的材料除了重量轻之外其优点还在于，能够以简单、公知的方法来制造和加工板，例如热成型，特别是深冲、吹气法和/或注塑。此外，合成材料相对于大多数侵蚀性介质而言是耐腐蚀的，由此可以省去成本高昂的涂层。
在板中构造有至少一个通道结构，该通道结构形成多个用于第一流体(例如气体)的通道。优选每个板均正好构成一个通道结构。优选通道结构的通道彼此平行地延伸。
优选将通道构造为位于板的上侧中的凹槽。相应地，通道具有位于低点的低点和位于高点的高点。优选板的高点和板的低点分别构成低平面或高平面。在多个通道之间分别设有中间通道，这些中间通道相对于多个通道对称地但错开一通道宽度地构造在板的下侧上。即，所述多个通道朝向板的上侧开放，而中间通道朝向板的下侧开放。以下所述适用于通道的内容也类似地适用于中间通道。对于区别将作详细说明。
在一种实施方式中，通道具有梯形的横截面。由此有利的是，一方面能够提供尽可能大的、通过膜封闭但朝向相邻的板式单元开放的面，用于进行物质交换，另一方面能够确保有用于其他板式单元的、尽可能大的支承面或支撑面。下面对具有多个彼此堆叠的板式单元、相叠放置的通道和中间通道的物质交换器或物质交换器组进行详细说明。
为了使支撑结构覆盖尽可能小的膜面积并减小物质运输，发明人虽然使支承面尽可能地小，但却足以使基于压力和重力而产生的面压力保持在一定的范围内。
为此，发明者提出了一种梯形通道横截面，其兼有这两个优点，特别是相对于市场上所公知的三角形的横截面而言。具有尖形“高点”和同样为尖形的低点的三角形通道只能提供较小的、相对锋锐的支承面，这种支承面在压力负载较大时可能会损坏或挤压灵敏的膜。由此使得交换器不密封并将引发卫生问题。而在交叉通道的情况下，支承面刚好被减小为针尖数量级的、单个的点。
梯形结构的另一优点体现在逆流的形成中。在此，所有的板的通道在较长的距离上彼此平行地延伸。为了使上板的低点能够位于下板的高点上，优选由该低点和高点提供平整的支承面。在已知的具有尖点形支承边沿的三角形通道结构中，这些板相互挤压，并使得上板沉陷于下板中。
这种挤压危险可以另外通过略微锯齿形的通道走向来避免。两个板的上部通道和下部通道将因此而交叉并不再可能出现下沉。但是在三角形的通道横截面中，会在此产生点状的支承面，并且灵敏的膜存在被挤压的危险，交换器将由此失去其密封性。在根据本发明所选择的梯形形状中，支承面较大，并消除了挤压危险。
优选使至少一个板在至少一个方向上被加固。优选在两个、进一步优选在三个方向上对板进行加固。这种加固可以通过通道结构或相应的通道走向或通道形状来实现。在一种优选的实施方式中，至少一个通道结构被设计为折叠。通过该折叠可以简单的方式将多个通道引入板中，在此，折叠同时还导致板在沿通道的主流动方向上被加固。折叠被设计例如角形的、手风琴形的、锯齿形的、梯形的和/或波浪形的。有鉴于合成材料板简单的可加工性，通道结构、特别是折叠可以轻易地被冲压至合成材料板中。在另一种实施方式中，通道结构被设计为褶皱结构。
在板中，气体沿着主流动方向流过通道。为了能够在相邻的板中的气流之间实现尽可能有效的物质交换，在流体流中安装湍流发生器。在此，气体的边界层在膜上，特别是在开放的膜面上盘旋升起 (aufgewirbelt)，从而使气体与膜更好地接触。由此将有利地避免出现静止的边界面。相应地，至少一个通道具有在流体流中产生湍流(简称为产生湍流)的通道形状和/或通道走向。在一种实施方式中，设有产生湍流的通道形状或者配置有产生湍流的通道走向。在另一种实施方式中，既设有产生湍流的通道形状，也配置有产生湍流的通道走向。产生湍流的通道形状例如为非对称的和/或不均匀的横截面。产生湍流的通道走向例如是非直线的通道走向，即具有至少一次主流动方向的方向变化的通道走向。因此，优选至少一个通道具有至少一个产生湍流的装置。例如在为每个通道仅配置一个产生湍流的装置，简言之，湍流发生器。优选为每个通道配置多个湍流发生器。
优选湍流发生器均匀分布地设置在通道中，以便能够尽可能覆盖表面地改善物质传递和热传递。例如将湍流发生器设计为以下形式：节瘤，边棱，跳台(Schanzen)，坑，螺旋体，波形体，凹槽，非直线的通道走向、特别是锯齿形的通道走向和/或正弦形的通道走向等。特别是气体的边界层还可以通过粗糙或不平坦的通道表面盘旋升起。在一种实施方式中，采用锯齿形的通道走向作为湍流发生器，通道方向与主流动方向的偏差优选为最大20°，进一步优选为最大10°，最优选为约5°。此外，锯齿形的通道走向还使得合成材料板在相对于主流动方向的横向上被加固。
在一种特别优选的实施方式中设有矩形的板，该板具有折叠的通道结构，该通道结构的通道具有锯齿形的通道走向。在此，板主要是通过通道结构的折叠以及锯齿形的通道走向被加固。
在另一种优选的实施方式中描述了具有折叠通道结构的六角形的板，在此，通道至少在中间区域中具有锯齿形的通道走向。
根据本发明，在板上膜被张紧。优选膜在板的上侧被张紧。在此，膜是平整的并受到通道结构、特别是通道的高点、也就是支承面的支撑。因此，膜在此位于通道结构的至少一个位置上。优选将折叠构造为，能够使膜贴放(aufliegt)在多个位置上，即构成尽可能多的支承点或支撑点。由此使得有弹性的、薄且灵敏的膜能够受到充分地支撑，以便承受流经通道的气体的内压。
在一种实施方式中，为了使膜固定在板上，膜至少在板的外部区域中与板相连接。在此，优选膜通过至少一个无通道结构或无通道的外部区域与板相连接，在此，优选通道的流入口和流出口是可变化的(freibleiben)。优选在板的至少两个相对置的侧面上，沿着通道分别设有无通道的区域。如图所示，该区域可以被构造为例如用于粘接的平整的面，或者具有特殊的外形，在这种外形下膜能够被夹住或被机械地固定(无图)。在另一种实施方式中，膜在至少一个位置上与至少一个通道结构相连接。在此，优选膜与通道结构的通道的高点相连接，以便膜能够平面地在板上张紧。在此优选通过焊接、挤压、压接、夹持和/或粘接使膜与板相连接。此外，膜例如可以通过预张紧在板上张紧并与板连接。
根据本发明，膜是选择性物质渗透膜，其对于不同的物质(例如水蒸气)是可渗透的，而对于其他物质(例如空气)是不可渗透的。适用于膜的材料例如为新保适材料(Sympatex-Material)或其他的选择性物质渗透膜。可以根据物质交换器的不同应用领域来选择膜或膜的选择性物质渗透性，例如为了除去建筑物的排气或者为了净化排气。在一种实施方式中，将至少一个膜相应地构造为密封膜。优选密封膜是空气不可渗透且可渗透水蒸气的，或者仅是可渗透水蒸气的。在另一种实施方式中，将至少一个膜设计为多孔性膜。多孔性膜例如对于水和/或水蒸气是可渗透的，或者对于气体中的某种颗粒或物质是可渗透的。
本发明的目的还在于提出一种用于在建筑物的空气流之间进行物质交换的气-气物质交换器，该气-气物质交换器至少具有一个由多个平行设置的物质交换器板式单元组成的物质交换器组，该板式单元具有交替变换的流入口和流出口，第一流体和第二流体并行地分别流过板式单元的通道，在此，物质交换器板式单元被构造为如前所述的根据本发明的板式单元。这种具有新式成型的板式单元的物质交换器即使在温度梯度较小的情况下也能确保实现有效的温度和/或湿度平衡，从而与传统的物质交换器相比明显地提高了效率。因此，根据本发明的物质交换器特别适用于具有较小温度梯度的流体流之间的物质交换，例如在建筑物中的空气除湿和空气加湿。
优选物质交换器具有物质交换器组，物质交换器组由多个平行设置且相互堆叠的、根据本发明的板式单元构造而成。第一流体和第二流体被膜隔离地分别交替地流过板式单元的通道，在此，在通过膜的流体之间分别发生物质交换。优选流体是具有不同参数(例如温度、湿度、压力、组成成分和其分压力和/或杂质)的气体，特别是空气。
板式单元由平整铺开的膜和位于膜下方的膜支撑结构或膜承载结构组成。该膜满足物质交换器的要求。支撑结构赋予膜稳定性，使膜保持伸展，并相对于相邻的膜或板式单元保持恒定的距离。为此，膜同样与优选为通道形式的多个支撑元件平面地压接，而这些通道同时还负责实现更好的流通(Durchflutung，动势)和物质传递。
彼此堆叠的板式单元分别受到位于下方的板式单元的支撑。均匀分布的支撑元件(通道背部)负责使板式单元的自重和气体的流动压力获得尽可能均匀的压力分布。相应地，优选通过板式单元的通道结构分别构成用于位于其上面的相邻板式单元的支撑结构，特别是支撑面。优选板式单元只受到其他板式单元的通道结构的支撑，而没有附加的支撑元件。
在一种实施方式中，设有由金属或合成材料构成的夹持***和/或框架，用以确保堆叠的板式单元不会滑落。除了夹住和粘接外，也可以使用其他公知的方法作为连接和密封方法，例如焊接、粘接、挤压、咬合或以合成树脂浇铸。
通过物质交换器可以实现横向流动和逆流动。在一种实施方式中，根据板式单元的设置，至少局部地形成交叉流动。在另一种实施方式中，至少局部地形成逆流动。在此优选相邻的板式单元被分别彼此交错地设置。在此，交错是指相叠放置的相邻板式单元中的主流动方向彼此不同地、特别是彼此非平行地延伸。优选相邻的板式单元被各自扭转90°或180°地设置。优选矩形的板式单元被分别扭转90°地设置，以便实现交叉流动。在板式单元的不同的实施方式中，交叉流动或逆流动中的各个主流动方向通过附图给出详细的描述。显而易见，在本发明的框架内，板式单元将分别以给定的角度的倍数扭转，以达到设定的效果。
在物质交换器组中，第一板式单元的膜构成第一板式单元的通道的 主动封闭件。设置在第一板式单元下面的第二板式单元的膜构成位于第一板式单元的通道之间的、向下开放的中间通道的被动封闭件。即，对通道的主动封闭分别通过在板上张紧的膜来实现，而被动封闭则分别通过将板式单元放置在另一板式单元的膜上来实现。在两个膜之间，气体分别流过各个通道和中间通道。
在交叉流动交换器中，相邻的板的通道就如同在逆流动的流入区域和流出区域中一样地交叉。低点与通道背部(高点)的交叉点构成支撑点或支撑面。相反，通道在逆流动的中间区域中彼此平行地延伸，或在锯齿形的实施方式中近似于平行地延伸。
为了能够在该区域中在通过膜的气体之间实现最大可能的且有效的物质交换，优选使相邻的板式单元或其通道和中间通道错开地设置。此外，在此可以通过足够大的支撑面来确保对相邻的板式单元实现尽可能良好的支撑。膜的与通道和中间通道相邻接的区域，即位于一板式单元的通道和另一板式单元的中间通道之间的区域，在下文中被称为开放的膜表面。在一种实施方式中，相叠的板式单元的通道这样交错地设置，一通道的低点至少部分地设置在位于其下方的通道的高点上。在这种交错的另一种实施方式中，相叠的板式单元被设置为彼此错开一通道宽度。优选支承面的宽度在相对于主流动方向的横向上大于等于1mm。此外，优选开放的膜表面大于等于支撑面。
本发明的目的还在于提出一种建筑物通风设备，用于在建筑物的空气流之间进行物质交换，在此，该建筑物通风设备被设置在建筑物的空气流中，并被构造为如前所述的根据本发明的气-气物质交换器。在一种优选的实施方式中，该建筑物通风设备被设计为空调设备。
附图说明
下面根据优选实施例借助于附图对本发明作详细说明，在此仅示出了理解本发明所必需的特征。其中：
图1示意性示出了根据第一种实施方式的板的俯视图，
图2示意性示出了如图1所示的板的局部透视图，
图3示意性示出了板式单元的透视图，
图4示意性示出了如图3所示的板式单元的局部横截面图，
图5示意性示出了具有多个如图3所示的板式单元的物质交换器的透视图，
图6示意性示出了如图5所示的物质交换器的局部横截面图，
图7示出了在具有交叉流的、如图5所示的物质交换器组中的主流动方向的示意图，
图8示意性示出了根据另一种实施方式的板的俯视图，
图9示意性示出了如图8所示的板的透视图，
图10示意性示出了板式单元的透视图，
图11示意性示出了具有多个如图8所示的板式单元的物质交换器的透视图，
图12示意性示出了如图11所示的物质交换器的局部横截面图，
图13示意性示出了两个相邻的如图8所示的板式单元的横截面图，
图14示出了在具有交叉流/逆流的、如图11所示的物质交换器组中的主流动方向的示意图。
具体实施方式
图1示意性示出了根据第一种实施方式的板11的俯视图。在该实施方式中，板11被构造为矩形并由合成材料例如通过深冲制成。根据本发明，板11包括被构造为折叠件的通道结构12。该折叠的通道结构12构成多个彼此平行延伸的通道13，在组装状态下，流体(例如气体)流过这些通道(见图5)。例如，通道结构12被冲压成合成材料板11,。通道13分别具有被深化的低点和高点(见图4)。在此，这些低点和这些高点分别构成一个平面。
在此示出的实施方式中，通道13沿着主流动方向V1从板11的一侧延伸至矩形板11的相对置的一侧。通道12的延伸相对于主流动方向V1具有锯齿形的偏移或者说多次的方向变化。锯齿形的通道走向被用作湍流发生器，从而在穿流经过通道13时可以防止形成静止的气体边界层，而横向流动增加了膜与气体的接触次数，并加快了物质交换。主流动方向的偏移在各个通道段中均为约±5°。
通过折叠的通道结构12和锯齿形的通道走向，合成材料板11在三个方向上被加固。折叠导致了沿主流动方向V1的加固，而通道13的锯齿形状则导致了沿主流动方向V1的横向方向以及垂直于板平面的方向加固。因此，与传统使用的直线形的折叠相比，实现了三维的稳固性。
沿通道13，即在通道结构12的两个相对置的外侧上，板11分别具有一无通道的区域15。该区域15用于固定在板11上张紧的膜(见图3)。根据该实施方式，无通道的区域15和通道13的高点位于同一平面上。
在图1的俯视图中示出了板11的基本平整的上侧，在此，通道13的低点沿板11的下侧的方向，即进入标记平面内的方向上构成或被加深。图2还示意性示出了如图1所示的板11的下侧的局部透视图。在此特别可以看到被冲压并加深的通道13。在通道13之间分别设有中间通道14，在此，中间通道14被类似于通道13地构成。通道13和中间通道14被构造为梯形(见图4)，在此，较大的基面分别沿朝向膜的方向取向。
图3示意性示出了板式单元10的透视图，其具有根据图1的实施方式的板11和膜16。膜16设置在板11的平的上侧面上，并在此被张紧。根据本发明，膜16是选择性物质渗透膜。膜16的形状基本上与板11的矩形形状相符。为了进行固定，膜16在无通道的区域15上与板11相连接，例如焊接。为了使膜16稳定，使其恰好位于板11的平的上侧面的通道的高点上。由此使得膜16受到通道结构12的支撑，在此，高点被构造为膜16的支承面(见图4)。
图4示出了如图3所示的板式单元10的局部横截面图。在此，一方面示出了通道13和中间通道14的梯形形状，另一方面还示出了膜16是如何恰好位于由通道结构12所构成的支承面上。在此，膜16主动地封闭板式单元10的通道13。中间通道14在平放时被动地被设置在板式单元下方的膜16封闭(见图6)。
图5示意性示出了具有多个板式单元10的物质交换器组20的透视图。该板式单元10与如图3所示的实施方式相符，因此不再对其作详细说明。相同的构件以相同的附图标记示出。在物质交换器组20中，板式单元10彼此相叠。相邻或者说彼此相叠设置的板式单元10分别彼此扭转90°地设置，从而使相邻的板式单元10中的主流动方向各自交叉(见 图7)。相应地在根据图5的物质交换器组20中实现交叉流动。两种不同的气体交替地流过板式单元10的通道和中间通道。由此实现通过膜16的气体之间的温度和/或湿度交换。
图6再次示出了根据图5的物质交换器20的板式单元10的局部横截面图。这些板式单元10被分别扭转90°地设置，从而使相叠放置的板式单元10的主流动方向交叉。由于板式单元10被扭转90°地设置，因此通道结构的横截面有着各自不同的表现。这些通道被纵向或横向交替地剖切。
图7示出了在根据图5的物质交换器组20中的主流动方向V1和V2的示意图。主流动方向V1以点状线示出，主流动方向V2以虚线示出。V1表示板式单元10中的第一气体的主流动方向，V2表示相邻的、被扭转90°设置的板式单元10中的第二气体的主流动方向。气流从板式单元10的两个相邻的侧面进入板式单元，交叉，并从板式单元10的另外两个相邻的侧面离开板式单元。由此在物质交换器中实现了具有90°交叉的主流动方向V1和V2的交叉流动。在此示出的交叉流动中，气流已倾斜地进入板式单元10，因此在气流进入时在通道中产生湍流。
图8示意性示出了根据另一种实施方式的板11的俯视图。在图1中示出的板11的实施方式基本上与如图8所示的另一种实施方式相符。因此下面主要探讨这两种实施方式之间的区别。根据图8的板11被构造为六角形且微长的，并具有折叠的通道结构12，该通道结构在上侧构成通道13并在下侧构成中间通道(见图9)。板11的六角形的形状定义了三个不同的流动区域，在此，第一流动区域和第三流动区域相同。在两个流动区域I中，通道13在通道13的始端和终端直线地延伸。在位于中间的流动区域II中，通道13呈锯齿形地延伸，这与根据图1的矩形的板11的实施方式相同。主流动方向V1沿板11的长度方向延伸，在此，通道的流入区域和流出区域倾斜、对置地设置。在通道13的侧面分别形成无通道的区域15，膜可以在该区域上与板11相连接。
图9示意性示出了根据图8的板11的上侧的透视图。在板11的下侧示出了中间通道14，该中间通道设置在通道13之间，并与通道13相反地从下侧开放。
图10示意性示出了板式单元10的透视图，在此，板式单元10的板11与如图8所示的六角形的实施方式相符。膜16设置在上侧，并在无通道的区域上与板11相连接，例如夹卡。根据本发明，膜16是选择性物质渗透膜。膜16位于通道13的高点上，并由此主动地封闭通道13。相反，位于下侧的中间通道14是开放的，并在多个板式单元10彼此相叠地构成物质交换器组时(见图11)被动地通过位于下方的板式单元10的膜16被封闭。
图11示意性示出了具有多个根据图8的板式单元10的物质交换器组20的透视图。在这种实施方式中，相叠放置的板式单元10分别彼此扭转180°。由此产生的交叉流/逆流通过图14中的局部交叉并彼此相对延伸的主流动方向示出。
图12示意性示出了根据图11的物质交换器20的局部横截面图。在此示出了多个彼此相叠的板式单元10，借助于被不同截面的通道结构沿纵向或横向可以看到不同的流动区域I和II。
图13示意性示出了两个相邻的如图8所示的板式单元10在具有逆流动的中部流动区域II的横截面图。在该视图中能够特别清楚地看到彼此相叠设置的板式单元10的交错。第一气体(较宽的阴影线)流动通过上部的第一板式单元10a的通道13和中间通道14，而第二气体(较窄的阴影线)流动通过第二板式单元10b的通道13和中间通道14。这两种气体仅利用位于板式单元10a和10b之间的膜16被分离，物质交换通过该膜发生。在这里示出的设置中，通道13被这样地交错设置，使第一板式单元10a的通道13的低点设置在第二板式单元10b的通道13的高点的上方。因此，每个中间通道14恰好分别设置在一通道13的上方并翻转。由此使得位于通道13和中间通道14之间的开放的膜表面最大并与通道宽度b相符。此外，上部的板式单元10的低点被直接设置在下部的板式单元10的高点上，并完全由下部的板式单元的高点支撑。由此使得板式单元10之间的支承面最大。
图14还示出了根据图11的具有交叉流动/逆流动的物质交换器组20中的主流动方向V1和V2的示意图。在两个流动区域I中分别构成交叉流动，在位于其间的流动区域II中通过交错设置的通道形成逆流动。气 流在此也是倾斜地流入板式单元10中，以便在流入时产生轻微的湍流。
虽然通过优选的实施例对本发明进行了详细的解释和说明，但本发明并不受到公开的实施例的限制，本领域技术人员也可以在不超出本发明的保护范围的情况下推导出其他形式的变型。
附图标记列表 
10 板式单元
10a 第一板式单元 
10b 第二板式单元 
11 板
12 通道结构
13 通道
14 中间通道
15 无通道区域 
16 膜
17 低点
18 高点
20 物质交换器组 
a 支承面
b 通道宽度
V1,V2 主流动方向 
I, II 流动区域

Claims (24)

1.一种气-气物质交换器的板式单元(10)，所述气-气物质交换器用于在建筑物中的空气流之间进行物质交换，所述板式单元至少具有：
至少一个板(11)，该至少一个板包括至少一个通道结构(12)，该至少一个通道结构构成至少一个用于流体的通道(13)，其中，所述至少一个板(11)由合成材料制成，和
至少一个选择性物质渗透膜(16)，该膜在所述至少一个板(11)上被张紧。
2.根据权利要求1所述的板式单元(10)，其特征在于，所述至少一个通道(13)具有梯形的横截面。
3.根据权利要求1或2所述的板式单元(10)，其特征在于，所述至少一个板(11)被设计为，通过所述通道结构或者通过相应的通道走向或通道形状在至少一个方向上被加固。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的板式单元(10)，其特征在于，所述至少一个通道结构(12)在所述至少一个板(11)中被压制为折叠。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的板式单元(10)，其特征在于，所述至少一个通道(11)具有在流动中产生湍流的通道形状和/或通道走向。
6.根据权利要求5所述的板式单元(10)，其特征在于，所述至少一个通道(13)具有至少一个在流动中形成湍流的装置。
7.根据权利要求6所述的板式单元(10)，其特征在于，所述至少一个在流动中形成湍流的装置被设计为由下列部分构成的装置：节瘤，边棱，跳台，坑，螺旋体，波形体，凹槽，非直线的通道走向、特别是锯齿形的通道走向和/或正弦形的通道走向。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的板式单元(10)，其特征在于，所述至少一个膜(16)被构造为密封的、特别是不透气的膜(16)。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的板式单元(10)，其特征在于，所述至少一个膜(16)被构造为多孔性的膜(16)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的板式单元(10)，其特征在于，所述至少一个膜(16)被放置在所述至少一个通道结构(12)上的至少一个位置上。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的板式单元(10)，其特征在于，所述至少一个膜(16)至少在所述至少一个板(11)的外部区域中与所述至少一个板(11)相连接。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的板式单元(10)，其特征在于，所述至少一个膜(16)在至少一个位置上与所述至少一个通道结构(12)相连接。
13.根据权利要求11或12所述的板式单元(10)，其特征在于，所述至少一个膜(16)通过焊接、挤压、压接、夹持和/或粘接被连接。
14.一种气-气物质交换器，用于在建筑物中的空气流之间进行物质交换，所述气-气物质交换器至少具有：
物质交换器组(20)，该物质交换器组由多个平行设置的物质交换器板式单元组成，第一流体和第二流体分别交替地流过所述物质交换器板式单元的通道(13)，其特征在于，
所述物质交换器板式单元被构造为根据权利要求1至13中任一项所述的板式单元(10)。
15.根据权利要求14所述的物质交换器，其特征在于，所述通道结构(12)分别构成用于相邻的板式单元(10)的支撑结构。
16.根据权利要求14或15所述的物质交换器，其特征在于，至少局部地形成所述第一流体相对于所述第二流体的交叉流动。
17.根据权利要求14或15所述的物质交换器，其特征在于，至少局部地形成所述第一流体相对于所述第二流体的逆流动。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的物质交换器，其特征在于，相邻的板式单元(10)分别被彼此交错地设置。
19.根据权利要求18所述的物质交换器，其特征在于，所述相邻的板式单元(10)分别被扭转90°地设置。
20.根据权利要求18所述的物质交换器，其特征在于，所述相邻的板式单元(10)分别被扭转180°地设置。
21.根据权利要求14至19中任一项所述的物质交换器，其特征在于，相叠的板式单元(10)的通道(13)的交错被设计为，一通道(13)的低点(17)至少部分地设置在位于该通道下方的通道(13)的高点(18)上。
22.根据权利要求14至19中任一项所述的物质交换器，其特征在于，所述相叠的板式单元(10)被设置为彼此错开一通道宽度(b)。
23.一种用于在建筑物中的空气流之间进行物质交换的建筑物通风设备，其中，所述建筑物通风设备被设置在所述建筑物的空气流中，其特征在于，所述建筑物通风设备被构造为根据权利要求14至22中任一项所述的气-气物质交换器。
24.根据权利要求23所述的建筑物通风设备，其特征在于，所述建筑物通风设备被设计为空调设备。
CN201380066028.9A 2012-12-17 2013-12-05 板式单元、气-气物质交换器和建筑物通风设备 Pending CN104870928A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012024549.1A DE102012024549B4 (de) 2012-12-17 2012-12-17 Platteneinheit und Gas-Gas-Stofftauscher
DE102012024549.1 2012-12-17
PCT/EP2013/003672 WO2014094986A1 (de) 2012-12-17 2013-12-05 Platteneinheit, gas-gas-stofftauscher und gebäudelüftungsanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104870928A true CN104870928A (zh) 2015-08-26

Family

ID=49911446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380066028.9A Pending CN104870928A (zh) 2012-12-17 2013-12-05 板式单元、气-气物质交换器和建筑物通风设备

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2932181B1 (zh)
CN (1) CN104870928A (zh)
DE (1) DE102012024549B4 (zh)
WO (1) WO2014094986A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110207518A (zh) * 2019-06-06 2019-09-06 西安交通大学 一种气气换热***
CN113218060A (zh) * 2021-03-26 2021-08-06 深圳通利机电工程有限公司 节能式中央空调***的多级热回收新风处理装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3024533B1 (fr) * 2014-07-31 2016-08-26 Commissariat Energie Atomique Echangeur enthalpique ameliore
DE102014226355A1 (de) 2014-12-18 2016-07-07 Vaillant Gmbh Lüftungsgerät
JP6659374B2 (ja) * 2016-01-22 2020-03-04 株式会社神戸製鋼所 熱交換器及び熱交換方法
DE102017002500A1 (de) * 2017-03-15 2018-09-20 Klingenburg Gmbh "Plattenwärmetauscher"
FR3071595B1 (fr) * 2017-09-28 2020-05-22 F2A - Fabrication Aeraulique Et Acoustique Echangeur air/air a double flux a contre-courant
US20220153456A1 (en) * 2020-11-13 2022-05-19 Hamilton Sundstrand Corporation Integrated condensing heat exchanger and water separator

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4484938A (en) * 1982-01-28 1984-11-27 Nippon Soken, Inc. Total heat exchanger
CN1607371A (zh) * 2003-10-15 2005-04-20 三菱电机株式会社 全热交换元件
CN1662786A (zh) * 2002-04-26 2005-08-31 奥克斯赛尔控股公司 热交换器及其制造方法
JP2006010302A (ja) * 2004-05-24 2006-01-12 Daikin Ind Ltd 全熱交換器及び加湿装置
JP2008089199A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 全熱交換器
US20110192579A1 (en) * 2010-02-09 2011-08-11 Mitsubishi Electric Corporation Total heat exchange element and total heat exchanger

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3401798A (en) * 1965-01-04 1968-09-17 Dorr Oliver Inc Cylindrically stacked and spirally configured semi-permeable membrane laminate apparatus
US3520803A (en) * 1968-12-24 1970-07-21 Ionics Membrane fluid separation apparatus and process
US3739553A (en) * 1971-06-14 1973-06-19 H Aine Exhaust emission control means for internal combustion apparatus
US5868930A (en) * 1986-11-26 1999-02-09 Kopf; Henry B. Filtration cassette article and filter comprising same
US6835232B2 (en) * 1998-11-10 2004-12-28 Frost Chester B Fluid separation assembly and fluid separation module
JP4826123B2 (ja) * 2005-04-15 2011-11-30 株式会社日立製作所 水素供給装置および水素供給方法
WO2009020679A2 (en) * 2007-05-02 2009-02-12 Creare Inc. Flexible heat/mass exchanger
US20120205081A1 (en) * 2009-11-11 2012-08-16 Mitsubishi Electric Corporation Total heat exchanger and method for producing partition plate used in same
US8919746B2 (en) * 2011-01-13 2014-12-30 Dana Canada Corporation Humidifier for fuel cell systems
DE102012008197B4 (de) 2012-04-26 2018-06-14 Al-Ko Therm Gmbh Austauschsystem zum Austausch von Stoffen zwischen zwei Fluiden

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4484938A (en) * 1982-01-28 1984-11-27 Nippon Soken, Inc. Total heat exchanger
CN1662786A (zh) * 2002-04-26 2005-08-31 奥克斯赛尔控股公司 热交换器及其制造方法
CN1607371A (zh) * 2003-10-15 2005-04-20 三菱电机株式会社 全热交换元件
JP2006010302A (ja) * 2004-05-24 2006-01-12 Daikin Ind Ltd 全熱交換器及び加湿装置
JP2008089199A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 全熱交換器
US20110192579A1 (en) * 2010-02-09 2011-08-11 Mitsubishi Electric Corporation Total heat exchange element and total heat exchanger

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110207518A (zh) * 2019-06-06 2019-09-06 西安交通大学 一种气气换热***
CN113218060A (zh) * 2021-03-26 2021-08-06 深圳通利机电工程有限公司 节能式中央空调***的多级热回收新风处理装置
CN113218060B (zh) * 2021-03-26 2022-04-15 深圳通利机电工程有限公司 节能式中央空调***的多级热回收新风处理装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014094986A1 (de) 2014-06-26
EP2932181A1 (de) 2015-10-21
DE102012024549A1 (de) 2014-06-18
EP2932181B1 (de) 2018-03-14
DE102012024549B4 (de) 2018-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104870928A (zh) 板式单元、气-气物质交换器和建筑物通风设备
US4430218A (en) Separating device for fluids, consisting of support plates and cut sections of a semi-permeable diaphragm
US20160290664A1 (en) Counter-flow energy recovery ventilator (erv) core
CA2880350C (en) Liquid panel assembly
KR20140015325A (ko) 연료 전지 시스템을 위한 가습기
EP2642232B1 (en) Multiple opening counter flow plate exchanger and method of making
CN105226311B (zh) 加湿装置
US11022330B2 (en) Three-way heat exchangers for liquid desiccant air-conditioning systems and methods of manufacture
US20160273841A1 (en) A sheet for exchange of heat or mass transfer between fluid flows, a device comprising such a sheet, and a method of manufacturing the sheet
JP2021168294A (ja) 加湿器
EP3237807A1 (en) Enthalpy heat exchanger
US20200182553A9 (en) Counter-Flow Membrane Plate Exchanger and Method of Making
US9562726B1 (en) Counter-flow membrane plate exchanger and method of making
JP4312624B2 (ja) 温度湿度交換器
US20150325869A1 (en) Humidifier, for Example, for a Fuel Cell
KR20010015811A (ko) 열교환기
JP6126875B2 (ja) 熱交換素子
US9683789B2 (en) Method of producing multiple channels for use in a device for exchange of solutes or heat between fluid flows
AU2010325220B2 (en) A method of producing multiple channels for use in a device for exchange of solutes or heat between fluid flows
CN104121792A (zh) 间接蒸发冷却芯体
KR20170020672A (ko) 브이뱅크 필터
US20190086156A1 (en) Cross-flow plate heat and/or moisture exchanger
KR20100059140A (ko) 환기덕트용 전열교환기 소자
JP2016159212A (ja) 分離器
CN203824387U (zh) 一种间接蒸发冷却芯体

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150826

RJ01 Rejection of invention patent application after publication