CN1967081A - 电热交换器及利用电热交换器的换气*** - Google Patents

Abstract

一种电热交换器，包含：热交换元件，它安装于作为室外空气供给到室内的通道的吸气流路，与作为室内空气向外部排出的通道的排气流路交叉的区域上，并使室外空气和室内空气进行热交换；吸气风扇，它连接于吸气流路，吸入室外空气，并将其排出到室内；排气风扇，它连接于排气流路，吸入室内空气，并将其排出到室外，其中，热交换元件的截面形成为其水平或垂直方向的长度比与之垂直的其它方向的长度更长的多角形形状；热交换元件的截面实质上为四角形形状。本发明提高电热交换器的电热效率，通过降低热交换元件中的空气流速，并使其有效进行热交换，通过减少吸气流路和排气流路的流路上的弯曲程度，从而减小通过流路时产生的压力损失。

Description

电热交换器及利用电热交换器的换气***

技术领域

本发明涉及一种电热交换器及利用电热交换器的换气***。

背景技术

当在室内活动的用户进行呼吸等状态下，密闭的室内中的空气将随着时间的推移而逐渐被污染。因此，需要随时将室内污染的空气替换为室外新鲜的空气，为此，一般使用电热交换器及利用电热交换器的换气***。其中，上述电热交换器是一种在保持室内空气的温度的状态下，供给外部的空气并排出室内的空气的装置。

如图1所示，现有的电热交换器中包含有：热交换元件5，它安装于作为室外空气供给到室内的通道的吸气流路10，与作为室内空气向外部排出的通道的排气流路20交叉的区域上，并使上述室外空气和室内空气进行热交换；吸气风扇13，它连接于上述吸气流路10，吸入上述室外空气，并将其排出到室内；排气风扇23，它连接于上述排气流路20，吸入上述室内空气，并将其排出到室外。

上述热交换元件5安装于上述吸气流路10与排气流路20交叉的区域上，上述热交换元件5的内部形成有室内空气通过的流路(未图示)和室外空气通过的流路(未图示)。此时，电热交换器1在构成不同流路的层的热交换膜中，利用温度及湿度差，使室内空气和室外空气进行热交换。

更为详细的说，上述热交换元件5使发生温度差的各个空气通过各不相同的流路，在构成上述不同流路的层的高效率的热交换膜的作用下，通过交换潜热的湿气和交换显热的热量而进行热交换。

此外，上述热交换元件5一般构成截面为四角形的四角柱形状。

并且，上述热交换元件5的一侧可安装有过滤器(未图示)，上述过滤器用于过滤空气中含有的异物质，一般可与上述电热交换器拆装结合。

同时，上述吸气流路10的一端形成有与室外连通的吸气流路流入口11，其另一端形成有与室内连通的吸气流路排出口12。并且，上述排气流路20的一端形成有与室内连通的排气流路流入口21，其另一端形成有与室外连通的排气流路排出口22。

此外，上述吸气流路10上设置有吸气风扇13，上述吸气风扇13用于将室外空气强制吸入，并将其供给到室内。上述排气流路20上设置有排气风扇23，上述排气风扇23用于将室内的污染空气强制吸入，并将其排出到室外。其中，上述吸气风扇13和上述排气风扇23分别设置于吸/排气风扇外壳(housing)的内部。此外，上述吸气风扇外壳及排气风扇外壳的前方侧安装有用于驱动上述风扇的电机(未图示)。

下面，对如上所述结构的换气***的作用进行说明。

首先，当室内空气污染到一定程度的情况下，给排气风扇23接通电源时，室内空气将通过排气流路流入口21流入到排气流路20中，经过上述排气流路20的室内空气，将以对角线方向横穿热交换元件5。接着，通过上述热交换元件5的室内空气，将沿着上述排气流路20流动后，通过排气流路排出口22向室外排出。

与此同时，室外空气通过吸气流路流入口11流入到吸气流入10中，并以对角线方向横穿贯通上述热交换元件5。接着，通过上述热交换元件5的室外空气，将沿着上述吸气流路10流动后，通过吸气流路排出口12供给到室内。

在上述过程中，贯通上述热交换元件5的室内空气和室外空气将相互进行热交换，从而将向室内排出具有适当温度的室外空气。

此外，室内空气大体上将分为两个方向排出到外部，首先，上述排气流路流入口21中流入的空气，经过排气流路第1流入孔24后，将通过上述热交换元件5，与上述吸气流路流入口11中流入的室外空气进行热交换，并向外部排出；或者，室内空气将不经过上述热交换元件5，而是通过上述排气风扇23的强制吸入力，直接排出到室外。

在后者的情况下，为了将室内空气直接排出到排气流路排出口22，而需要设置排气用旁通流路26，通过排气流路流入口21流入的空气，将经过排气流路第2流入孔25在上述排气用旁通流路26中流动。并且，为了使空气流动到上述排气用旁通流路26中，上述排气流路流入口21上可设置气流调节器(damper)。

根据如上所述的结构，当春天、秋天等室内和室外的温度、湿度差较小的情况下，使室内空气不经过热交换元件5而直接排出，可防止通过上述热交换元件5时的压力损失，减少风扇中的负载，并节约消耗的电力。

但是，上述电热交换器存在如下几个问题：

第一，在进行建筑设计时，由于受到顶棚高度的限制，电热交换器的高度将受到限制，并由此使热交换元件的高度也将受到限制，其结果是，热交换元件的高度受限将导致热交换面积的大小受到限制，从而导致电热交换器的电热效率相对降低。

第二，由于通过热交换元件的空气的流速过高，上述热交换元件中将无法有效进行热交换操作，并使电热交换器的效率变低。

第三，由于吸气流路和排气流路的流动方向上弯曲较大，从而导致通过流路的压力损失较大。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有电热交换器存在的上述缺陷，而提供一种电热交换器及利用电热交换器的换气***，在不增加电热交换器的高度的情况下，通过增加热交换面积和流路的长度，而提高电热交换器的电热效率，通过降低热交换元件中的空气流速，并使其有效进行热交换，通过减少吸气流路和排气流路的流路上的弯曲程度，从而减小通过流路时产生的压力损失。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电热交换器，其特征在于，它包含有如下几个部分：热交换元件，它安装于作为室外空气供给到室内的通道的吸气流路，与作为室内空气向外部排出的通道的排气流路交叉的区域上，并使上述室外空气和室内空气进行热交换；吸气风扇，它连接于上述吸气流路，吸入上述室外空气，并将其排出到室内；排气风扇，它连接于上述排气流路，吸入上述室内空气，并将其排出到室外，其中，上述热交换元件的截面形成为其水平或垂直方向的长度比与之垂直的其它方向的长度更长的多角形形状。

前述的电热交换器，其中热交换元件的截面实质上为四角形形状。

前述的电热交换器，其中热交换元件的截面实质上为棱形形状。

前述的电热交换器，其中热交换元件设置有多个，上述各个热交换元件相对于空气的流动方向直线排列设置。

前述的电热交换器，其中吸气流路和排气流路使内部流动的空气以锯齿形状通过上述直线排列的热交换元件。

前述的电热交换器，其中电热交换器中还包含：排气用旁通流路，它与上述排气流路分开设置，使室内空气不经过上述热交换元件，而是通过上述排气风扇的强制吸入力，直接排出到室外。

前述的电热交换器，其中电热交换器中还包含：吸气用旁通流路，它与上述吸气流路分开设置，使室外空气不经过上述热交换元件，而是通过上述吸气风扇的强制吸入力，直接供给到室内。

前述的电热交换器，其中电热交换器中包含：过滤器部，它用于过滤上述吸气流路上的室外空气中含有的异物质。

前述的电热交换器，其中吸气风扇和排气风扇的旋转轴分别相对于室外空气的排出方向及室内空气的排出方向垂直形成。

前述的电热交换器，其中吸气风扇和排气风扇设置有多个，上述多个吸气风扇和多个排气风扇分别通过一个电机进行驱动。

前述的电热交换器，其中吸气风扇侧和排气风扇侧分别设置有用于储存通过上述风扇排出的空气的腔体。

前述的电热交换器，其中它包含：第1风道部和第2风道部；上述第1风道部，它用于连通上述电热交换器的吸气流路和室内，其末端安装有用于供给室外空气的扩散器；上述第2风道部，它用于连通上述电热交换器的排气流路和室内，其末端安装有用于供给室内空气的扩散器。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是现有的电热交换器的内部结构的立体图；

图2是现有的热交换元件以及通过热交换元件的空气的流动的横截面示意图；

图3是本发明第1实施例中的热交换元件以及通过热交换元件的空气的流动的横截面示意图；

图4a是在进行室内冷房操作时流路长度对应的温度变化曲线图；

图4b是在进行室内暖房操作时流路长度对应的温度变化曲线图；

图5是本发明第2实施例中的电热交换器的内部结构的立体图；

图6是本发明第2实施例中的热交换元件以及通过热交换元件的空气的流动的横截面示意图；

图7是本发明第3实施例中的电热交换器的内部结构的立体图；

图8是本发明一实施例中的换气***的状态简示图。

图中标号说明：

10：吸气流路                11：吸气流路流入口

12：吸气流路排出口          13：吸气风扇

17：吸气流路腔体(chamber)   20：排气流路

21：排气流路流入口          22：排气流路排出口

23：排气风扇                24：排气流路第1流入孔

25：排气流路第2流入孔       26：排气用旁通流路(by pass)

27：排气流路腔体            100：电热交换器

130：吸气用风扇-电机组件    131：吸气风扇

132：吸气流路电机           230：排气用风扇-电机组件

231：排气风扇               232：排气流路电机

500：第1风道部              510：第1风道部扩散器(diffuser)

600：第2风道部              610：第2风道部扩散器

具体实施方式

下面，参照附图2至附图4b，对本发明中的电热交换器的第1实施例进行说明。

如图2、图3所示，本发明中的电热交换器第1实施例中的基本结构与图1所示的现有的电热交换器相同。即，其包含有：热交换元件50a，它使室外空气和室内空气进行热交换；吸气风扇13，它连接于上述吸气流路10，吸入上述室外空气，并将其排出到室内；排气风扇23，它连接于上述排气流路20，吸入上述室内空气，并将其排出到室外。只是，上述热交换元件50a的截面形状与现有技术中的不同，形成为水平或垂直方向的长度比与之垂直的另一方向的长度更长的多角形形状。

如上所述，当将电热交换器安装在建筑物的顶棚的情况下，由于受到建筑设计上的限制，上述电热交换器的高度将受到限制。由此，与上述电热交换器的高度相关的热交换元件50a的垂直方向的长度也将受到限定。

此外，电热交换器的电热效率将取决于上述热交换元件50a中的室内空气和室外空气的热交换效率，因此，为了获得既定的电热效率，则需要增加上述热交换元件50a的截面积。但是，由于受到建筑设计上的限制，将很难增加上述热交换元件50a的垂直方向的长度。

即，电热效率的提高，与使上述热交换元件50a的垂直方向长度最小化相互关联，考虑到上述问题，本发明将使上述热交换元件50a的水平方向的长度比垂直方向的长度更长设置，从而在不增加上述热交换元件50a的情况下，将可增加上述热交换元件50a的截面面积。

通过如上所述构成的上述热交换元件50a的截面积，在不增加安装电热交换器的顶棚的高度的情况下，将可增加热交换元件50a的热交换量，并由此提高电热效率。

与此同时，将使上述热交换元件50a的水平方向的长度比垂直方向的长度更大，从而增加上述热交换元件50a中流动的空气的流路长度，同时，可通过减小流动空气的流速，以在上述热交换器50a中更为有效的进行热交换。

下面，将参照图2及图3，对如上所述的本发明的优点进行说明。即，比较图2中的现有技术中的热交换元件5的截面形状和图3中的本发明的热交换元件50a的截面形状时，在上述热交换元件的垂直高度相同的情况下，本发明中的热交换元件50a具有更大的截面面积，并且其流路的长度也将相应增加。

此外，本发明中并非对具有上述技术特征的热交换元件50a的多角形形状进行限定，在目前的电热交换器中一般使用四角形截面，上述热交换元件50a的截面最好呈棱形形状。

此外，在本发明的热交换元件50a的截面中，将使其构成水平方向的长度比垂直方向的长度更长的棱形形状，可减少吸气流路和排气流路的流动方向上的弯曲程度，从而可相对减小流路上的压力损失。

与如上所述的情况不同，当将上述电热交换器安装于建筑物的侧面的情况下，将使上述热交换元件的垂直方向的长度比水平方向的长度更长形成。由此，在使侧面上安装的电热交换器的水平方向的长度不变的情况下，通过增大热交换面积及流路的长度，而提高电热效率。

下面，将参照图4a及图4b，对现有技术中的热交换元件和本发明中的热交换元件的流路长度对应的温度变化进行说明。

首先，假设在夏天进行室内冷房操作时，室内空气的温度比室外空气的温度相对较低。上述室内温度和室外温度差将通过电热交换器的热交换元件50a的热交换操作而减小，其相对温度较高的室外空气，将与向室外排出的室内空气进行热交换，从而以比外部温度更低的状态供给到室内。此时，如图4a所示，在本发明中的截面形状的条件下，将会比现有技术中的截面形状的条件更为有效的进行热交换，其结果是，将可更加缩小向室内供给的室外空气与向室外排出的室内空气的温度差。

并且，假设在冬天进行室内暖房操作时，与上述情况相反，室内空气的温度比室外空气的温度相对较高。在此情况下，如图4b所示，在本发明中的截面形状的条件下，将会比现有技术中的热交换元件的截面形状的条件更为有效的进行热交换，其结果是，将可更加缩小向室内供给的室外空气与向室外排出的室内空气的温度差。

下面，将参照图5及图6，对本发明中的电热交换器的第2实施例进行说明。

本发明中的电热交换器第2实施例的基本结构与上述第1实施例相同，只是，本实施例中的设置有多个热交换元件50b，上述各热交换元件50b将相对于空气的流动方向直线排列。

如上所述，由于在建筑设计上受到顶棚高度的限制，上述热交换元件的垂直方向的长度将受到限制，本发明的实施例中将使上述热交换元件50b相对于空气的流动方向直线排列，从而在不增加上述热交换元件50b的垂直方向的长度的情况下增加热交换量。

如图5所示，上述吸气流路10和排气流路20的内部流动的空气将以锯齿形态通过上述直线排列的热交换元件50b，其结果是，将增加整个热交换面积和流路的长度。并且，在通过上述直线排列的热交换元件50b时，上述空气的流速将逐渐减小，上述流速的减小将有助于提高热交换的效率。其结果是，通过上述整体热交换面积的增加和空气流速的减小，从而提高上述电热交换器的电热效率。

此外，上述热交换元件最好可拆卸于上述电热交换器，以便通过上述拆装结构将热交换元件容易的装配或拆卸于上述电热交换器。

并且，上述电热交换器中包含有排气用旁通流路26，通过上述排气用旁通流路26结构，在春天、秋天等室内和室外的温度、湿度差较小的情况下，空气将不经过上述热交换元件50b，将不发生通过上述热交换元件50b的压力损失，并通过减小上述风扇上的负载而节约消耗的电力。同时，虽未图示，上述电热交换器中最好还包含有吸气用旁通流路。

并且，上述电热交换器中最好还包含有过滤器部(未图示)，上述过滤器部用于过滤上述吸气流路上流动的室外空气中含有的异物质，使室外空气通过上述过滤器部向室内供给清新的空气。

作为上述过滤器部可使用光催化剂空气净化装置，其包含有：用于去除空气内的细菌的抗菌过滤器；为了过滤较大尘埃等粒子较大的物质，而由纤维层(mat)构成的过滤器部；用于去除通过上述过滤器部的细微尘埃及挥发性有机化合物的光催化剂采集器(collector)；用于去除异味的脱臭过滤器；阴离子发生部。

下面，将参照附图7，对本发明中的电热交换器的第3实施例进行说明。

在本实施例的热交换器200中，分别设置有吸气用风扇-电机组件130和排气用风扇-电机组件230，上述吸气风扇131和排气风扇231的旋转轴将相对于室外空气的排出方向及室内空气的排出方向分别垂直构成。并且，上述吸气风扇131和排气风扇231设置有多个，上述多个吸气风扇131和多个排气风扇231将分别通过一个电机132、232进行驱动。同时，上述吸气风扇131侧和排气风扇231侧设置有用于储存通过上述风扇排出的空气的吸气流路腔体17和排气流路腔体27。

一般来说，吸气风扇131和排气风扇231的旋转轴与室外空气的排出方向及室内空气的排出方向形成为相同的方向。但是，在本实施例中，上述吸气风扇131和排气风扇231的旋转轴将相对于室外空气的排出方向及室内空气的排出方向分别垂直构成。

此外，在本实施例中，上述吸气风扇131和排气风扇231设置有多个，上述多个吸气风扇131和多个排气风扇231分别通过一个电机进行驱动，从而可增大上述风扇中产生的风量。在图7中，上述吸气风扇131和排气风扇231分别设置有两个。

并且，上述吸气风扇131侧和排气风扇231侧分别设置有用于储存通过上述风扇排出的空气的吸气流路腔体17和排气流路腔体27，从而可通过上述腔体17、27汇集两个风扇中排出的风量。

下面，将参照图8，对本发明中的换气***的实施例进行说明。

如图8所示，本实施例的换气***中包含有：上述电热交换器1000、第1风道部500、第2风道部600。

其中，上述第1风道部500用于连通上述电热交换器1000的吸气流路和室内，上述第1风道部500上设置有电热交换器1000。此外，上述第1风道部500的末端安装有将室外空气向室内供给的第1风道部扩散器510。同时，上述第2风道部600用于连通上述电热交换器1000的排气流路和室内，上述第2风道部600上设置有电热交换器1000。此外，上述第2风道部600的末端安装有用于吸入室内空气的第2风道部扩散器610。

根据如上所述的结构，在不增加顶棚高度的情况下，室内空气和室外空气将以较高的电热效率进行热交换，可在保持室内空气的温度的状态下，供给外部空气，并排出室内空气。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

本发明中的电热交换器及利用电热交换器的换气***具有如下效果：

第一，本发明中通过改变热交换元件的截面形状，并使多个热交换元件直线排列，从而在不增加电热交换器的高度的情况下，增加其热交换面积和流路的长度，并由此提高电热交换器的电热效率。

第二，本发明中减小通过热交换元件的空气的流速，可在上述热交换元件中更为有效的进行热交换。

第三，本发明中通过减小吸气流路和排气流路的流路上的弯曲程度，可减小通过流路时产生的压力损失，并由此减小电热交换器的消耗电力。

第四，本发明中通过改善风扇-电机组件的结构，可增加风量，并由此增大室内空气和室外空气的热交换量。

Claims (12)

1、一种电热交换器，其特征在于，它包含有如下几个部分：

热交换元件，它安装于作为室外空气供给到室内的通道的吸气流路，与作为室内空气向外部排出的通道的排气流路交叉的区域上，并使上述室外空气和室内空气进行热交换；

吸气风扇，它连接于上述吸气流路，吸入上述室外空气，并将其排出到室内；

排气风扇，它连接于上述排气流路，吸入上述室内空气，并将其排出到室外，

其中，上述热交换元件的截面形成为其水平或垂直方向的长度比与之垂直的其它方向的长度更长的多角形形状。

2、根据权利要求1所述的电热交换器，其特征在于：

上述热交换元件的截面实质上为四角形形状。

3、根据权利要求2所述的电热交换器，其特征在于：

上述热交换元件的截面实质上为棱形形状。

4、根据权利要求1所述的电热交换器，其特征在于：

上述热交换元件设置有多个，上述各个热交换元件相对于空气的流动方向直线排列设置。

5、根据权利要求4所述的电热交换器，其特征在于：

上述吸气流路和排气流路使内部流动的空气以锯齿形状通过上述直线排列的热交换元件。

6、根据权利要求1所述的电热交换器，其特征在于：上述电热交换器中还包含：

排气用旁通流路，它与上述排气流路分开设置，使室内空气不经过上述热交换元件，而是通过上述排气风扇的强制吸入力，直接排出到室外。

7、根据权利要求1所述的电热交换器，其特征在于：上述电热交换器中还包含：

吸气用旁通流路，它与上述吸气流路分开设置，使室外空气不经过上述热交换元件，而是通过上述吸气风扇的强制吸入力，直接供给到室内。

8、根据权利要求1所述的电热交换器，其特征在于：上述电热交换器中包含：

过滤器部，它用于过滤上述吸气流路上的室外空气中含有的异物质。

9、根据权利要求1所述的电热交换器，其特征在于：

上述吸气风扇和排气风扇的旋转轴分别相对于室外空气的排出方向及室内空气的排出方向垂直形成。

10、根据权利要求9所述的电热交换器，其特征在于：

上述吸气风扇和排气风扇设置有多个，上述多个吸气风扇和多个排气风扇分别通过一个电机进行驱动。

11、根据权利要求10所述的电热交换器，其特征在于：

上述吸气风扇侧和排气风扇侧分别设置有用于储存通过上述风扇排出的空气的腔体。

12、根据权利要求1至11中任一项所述的电热交换器，其特征在于，它包含：第1风道部和第2风道部；

上述第1风道部，它用于连通上述电热交换器的吸气流路和室内，其末端安装有用于供给室外空气的扩散器；

上述第2风道部，它用于连通上述电热交换器的排气流路和室内，其末端安装有用于供给室内空气的扩散器。

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