CN105651098B - 一种全热换热器功能层材料的改进方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全热换热器功能层材料的改进方法，属于室内空调全热回收和空气除湿领域，在现有全热换热器功能层材料表面和内部进行亲水盐复合处理，简便低成本改进功能层材料。该亲水盐处理方法可通过直接在前期制作基材的浆液中加入一定质量分数的干燥吸湿盐颗粒，或对成型的基材表面进行反复地喷涂处理来实现。通过该处理方法，制得的高效透湿功能层材料能高效选择性地透过水蒸气，可在室内空调新风全热回收，空气除湿，全热换热设备中使用。本发明制备方法具有简便，可靠，低成本等特点，对制备工艺要求低，显著节约了生产成本。

Description

一种全热换热器功能层材料的改进方法

技术领域

本发明涉及室内空调全热回收和空气除湿领域，具体涉及热质交换材料的改进方法，尤其涉及一种全热换热器芯体功能层材料的改进方法。

背景技术

随着经济的发展，人们对于生活品质的追求逐渐提高，对于工作、生活在舒适环境中的愿望日益迫切，增大装有空调机组房间的新风量是改善室内空气品质最有效的方法之一。空调新风***能够将新鲜空气不断送入室内，保持室内空气的新鲜度，还可以将空气的湿度调节到舒适的范围内。但新风的引入增大了空调机组的负荷，而室内较舒适的回风的排放又造成了能量的浪费，因此在新风***中需要引入全热换热器来实现新风和排风的热量和湿度交换，热量交换可以降低新风的显热负荷，而湿度交换则可以降低潜热负荷，从而实现新风的全热负荷的降低，达到节能效果。

全热换热器是一种较为有效的节能设备，得到了广泛地应用和推广，《民用建筑热工设计规范》规定:凡是空调面积300m²以上的建筑，应选用匹配的全热回收装置。全热换热器的一般工作过程和原理如图1所示，与传统换热器不同，全热换热器不仅要实现传热过程，也要完成不同湿度之间的传递。因而，在一般结构中新风和回风以叉流交错的方式流过换热器，即新风通道和回风通道之间有一定的夹角，一般成90度布置。在此过程中，两侧的温差气体通过中间层进行热量交换，同时高湿气流的水蒸气附着在中间层表面，通过渗透过程到达另一侧，继而被低湿气体带走，因此全热换热器通过中间功能层实现传热传质的过程，其中间功能层性能是其技术的关键。目前大多数全热换热器使用透湿膜作为功能层材料，其易于加工，但水蒸气透过性能受较多因素限制，导致换热器的潜热效率较低，从而阻碍了全热换热器的推广和应用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种全热换热器功能层材料的改进方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种改进现有功能层热质交换材料的方法：在常用的纸质等功能层材料的表面和内部加入一定量的亲水盐。使得亲水盐颗粒在处理之后附着在材料的表面以及材料内部空隙。

利用盐的亲水性，材料表面附着亲水盐之后能够显著增强功能层材料表面对于高湿来流中的水分的捕捉，使得更多高湿来流中的水分聚集在材料表面。同时材料内部的亲水盐能够作为传递载体强化水分在材料内部的传导，使得更多高湿侧水分向低湿侧渗透。如附图2所示，通过两个方面的改进，水蒸气从高湿气流向低湿气流的传递显著增强。

本发明提供了一种全热换热器功能层材料的改进方法，其特征在于，在所述全热换热器功能层材料表面和内部进行亲水盐复合处理。

优选地，所述在所全热换热器功能层材料表面和内部进行亲水盐复合处理的具体步骤如下：

步骤A、在制备功能层材料的浆液中加入一定量的亲水盐；或

步骤B、在成型的功能层材料的表面通过反复地喷涂亲水盐后烘干。

优选地，所述亲水盐包括氯化钙、氯化锂中的一种。

优选地，所述功能层材料为纸质材料或其它可以用作热质交换的薄膜材料，厚度为30um～100um。

优选地，步骤A中，所述亲水盐在浆液中的质量分数为3％～15％。亲水盐过多加入影响材料的机械性能和加工性能。

更优选地，步骤A中，在添加了亲水盐的纸浆经初步烘干之后，在纸质的一侧再涂一层很薄的未添加亲水盐的纸浆。

优选地，步骤B中，所述亲水盐的质量分数为10％～40％。亲水盐的质量分数过高时，所得的材料的机械性能会发生比较明显的改变，导致韧性降低。

优选地，步骤B中，所述反复地喷涂亲水盐后烘干的步骤具体为：进行3～5次喷涂，每一次表面喷涂之后都要烘干，烘干温度为70℃～100℃。

通过本发明的方法对于功能层材料改进之后，材料的厚度并没有增加，由于厚度显著影响材料的透水性，这种改进方法能够充分保障材料的其它影响透水性的因素不被削弱。

通过本发明的方法，所述改进的纸质材料主要用于湿度和热量交换层，通过切割，上胶，最后粘结于垂直交错的两侧瓦楞结构之间，使得上下瓦楞通道内的气体通过中间的改进材料实现交换。多个瓦楞层和改进材料重叠构成全热换热器换热芯体，实现对回风中热量和湿度的回收。

采用本发明的全热换热器换热芯体功能层材料，可实现对回风中热量和湿度的回收。

采用本发明的全热换热器换热芯体功能层材料，作为全热换热芯体中两股气流之间的热量和水分交换层，能显著提高全热换热器中功能层材料的透水性能，芯体的湿度效率或潜热效率增大，全热效率得到提高。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)能显著提高材料的透水性能和全热换热器的湿度效率。

(2)可在现有功能层材料的基础上直接进行改进，操作简便，方法可靠，对于现有加工流程的改进成本小，对制备工艺要求低，显著节约了生产成本，具有很强的推广性和实际应用前景。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明中所述全热换热器中中间功能层材料和瓦楞层结构示意图；

图2为本发明使用亲水盐改进材料原理示意图；

图3为本发明实例一测试材料透水性装置原理示意图；

图4为本发明实例一测试材料透水性测试结果；

图5为本发明实例二测试材料透水性测试结果；

图6为本发明实例二测试换热芯体效率装置示意图；

图7为本发明实例二测试换热芯体夏季工况的湿度效率测试结果图；

图8为本发明实例二测试换热芯体夏季工况的焓效率测试结果图；

图9为本发明实例二测试换热芯体冬季工况的湿度效率测试结果图；

图10为本发明实例二测试换热芯体冬季工况的焓效率测试结果图；

图11为本发明实例二测试换热芯体夏季工况的压降损失测试结果图；

图12为本发明实例二测试换热芯体冬季工况的压降损失测试结果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明中的全热换热器中间功能层材料和瓦楞层结构如图1所示；一种全热换热器功能层材料的改进方法，在所述全热换热器功能层材料表面和内部进行亲水盐复合处理。

具体步骤如下：

步骤A、在制备功能层材料的浆液中加入一定量的亲水盐；或

步骤B、在成型的功能层材料的表面通过反复地喷涂亲水盐后烘干。

所述亲水盐包括氯化钙、氯化锂中的一种。

所述功能层材料为纸质材料，厚度为30um～100um。

步骤A中，所述亲水盐在浆液中的质量分数为3％～15％。在添加了亲水盐的纸浆经初步烘干之后，在纸质的一侧再涂一层很薄的未添加亲水盐的纸浆。

步骤B中，所述亲水盐的质量分数为10％～40％。

步骤B中，所述反复地喷涂亲水盐后烘干的步骤具体为：进行3～5次喷涂，每一次表面喷涂之后都要烘干，烘干温度为70℃～100℃。

实施例1

使用本发明步骤A的方法对纸质功能层材料进行处理，在制备纸质功能层材料的纸浆中加入一定量氯化钙颗粒，使氯化钙在纸浆中的质量分数分别为3％、4％、8％、10％、12％、15％。所得纸质功能层厚度为60um，在如图3所示的装置中测量，材料两侧是湿度不同的空气，其中材料外侧是高湿气体，湿度为85％，材料内侧是低湿气体，湿度为35％。所测材料面积为r＝34mm圆形面积。对所得纸质功能层材料测试其24h透过水蒸汽的质量。

测试结果如图4所示：随着所制得功能层材料中氯化钙含量的增加，其在24h内水蒸气透过材料的质量也随之增加，同没有处理的材料相比，其水蒸气的透过性能明显改善。

实施例2

使用本发明步骤B的方法对成型纸质功能层材料进行处理，分别使用20％，30％，40％氯化钙溶液处理，所得成型纸厚度为50um，对所得成型纸测试其24h透过水蒸汽的质量。在如图3所示的装置中测量，材料两侧是湿度不同的空气，其中材料外侧是高湿气体，湿度为85％，材料内侧是低湿气体，湿度为35％。所测材料面积为r＝34mm圆形面积。测定在一段时间(24h)内水蒸气透过材料的质量来表明材料的透水性能。

如图5所示为材料水蒸气透过性的测试结果，随着处理溶液浓度的增大，水蒸气透过材料的质量增加，也即经过处理的材料的透水性能增强。但在处理溶液浓度为40％时，所得的材料的机械性能发生比较明显的改变，韧性有所降低。

实施例3

使用本发明步骤B的方法对成型纸质功能层材料进行处理。所使用的氯化钙溶液浓度为30％，对成型纸表面共计喷涂三次，喷涂后烘干温度为90℃，烘干时间为15min。每层功能层材料的面积为180mm×180mm，每层瓦楞层材料尺寸为180mm×180mm，高度为1.4mm。通过功能层材料和瓦楞层材料粘接叠加所制作的全热换热芯体的尺寸为180mm×180mm×210mm。共计处理和使用150层功能层材料和150层瓦楞层材料。换热芯体制作完成后在图6所示的装置中进行测试，其中焓差室的两个房间分别模拟室内侧环境和室外侧环境，分别将室外侧空气和室内侧空气送入换热芯体进行交换回收处理。同时也对相同尺寸使用未处理功能层材料进行测试，以便比较。测试条件为(参照GB/T 21087-2007)如表一所示：

表格1全热换热芯体测试条件

测试条件	夏季工况	冬季工况
			风量/m3/h	50	50
新风进口干球温度/℃	35	5
			新风进口湿球温度/℃	28	2
排风进口干球温度/℃	27	21
			排风进口湿球温度/℃	19.5	13

注：入口风速为0.1m/s～0.5m/s，其中0.3m/s对应的入口风量为50m/h

如图7、8、9、10所示，同未处理换热芯体相比，使用30％氯化钙溶液处理的换热芯体的湿度效率有明显地改善，在夏季工况中相比与未处理芯体提高22％，相应的全热换热效率(焓效率)提升23％。在冬季工况，相比与未处理芯体提高19％，相应的全热换热效率(焓效率)提升19％。在使用亲水盐对功能层材料表面和内部处理之后，材料的透水性能显著提高，相应的湿度效率和全热换热效率也得到改善，能够提高全热换热器的性能。

由于压降损失也是全热换热芯体测试的重要指标，如图11、12分别为夏季和冬季工况下对未处理换热芯体和使用30％氯化钙溶液处理的换热芯体在不同风速下的压降损失的测试结果图。由图可知，随着风速增大，流经换热芯体的气流的压降损失也迅速增大，在标准风速0.3m/s条件下，夏季工况处理芯体压降损失比未处理芯体增大5Pa，冬季工况处理芯体压降损失比未处理芯体增大3Pa。因此，相比于未处理芯体，亲水盐处理之后的芯体的气流阻力并没有明显的增大，因此不需要再对全热换热器芯体进行结构调整。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (2)

1.一种全热换热器功能层材料的改进方法，其特征在于，在所述全热换热器功能层材料表面和内部进行亲水盐复合处理；所述功能层材料为纸质材料；

具体步骤如下：

步骤A、在制备功能层材料的浆液中加入一定量的亲水盐；

所述亲水盐包括氯化钙、氯化锂中的一种；

步骤A中，所述亲水盐在浆液中的质量分数为3％～15％；

步骤A中，在添加了亲水盐的纸浆经初步烘干之后，在纸质的一侧再涂一层很薄的未添加亲水盐的纸浆。

2.根据权利要求1所述的全热换热器功能层材料的改进方法，其特征在于，所述功能层材料厚度为30um～100um。