專利名稱：空調(diào)系統(tǒng)配風(fēng)機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種給空調(diào)系統(tǒng)配送新風(fēng)的節(jié)能裝置。
空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代大中型建筑中的一個重要組成部分。它是改善人們生活環(huán)境的重要設(shè)施。隨著社會生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，空調(diào)系統(tǒng)的數(shù)量還會不斷的增加?？照{(diào)系統(tǒng)的增加勢必需要耗去大量的能源，其中采用電能制冷(熱)的空調(diào)系統(tǒng)則給電力供應(yīng)造成了重大的負擔(dān)，同時也制約了整個國民經(jīng)濟的發(fā)展。例如2000年的夏季，據(jù)上海電視新聞播報，上海市的用電功率已經(jīng)突破了1000萬千瓦，上海市自身的發(fā)電能力遠不能滿足本市需求，只能外購電力以彌補不足。其中各種空調(diào)設(shè)備的電耗則是重要的因素之一，而作為大中型現(xiàn)代建筑中的空調(diào)系統(tǒng)的能耗中有35-50％是用于新風(fēng)變溫的。一般情況下，如果空調(diào)系統(tǒng)引入的新風(fēng)量是總風(fēng)量的15％，那么這部分新風(fēng)變溫所需的能耗將為空調(diào)系統(tǒng)總能耗的40％左右，如果引入的新風(fēng)量是總風(fēng)量的20％，那么這部分新風(fēng)的變溫能耗將達到50％以上。以下舉例說明。例1，有一個會議中心，它有650m2的冷負荷面積，每平方米的冷量負荷按150Kcal/m2.h，每平方米的風(fēng)量按50m3/h.m2配置，采用100,000Kcal/h的制冷機組，制冷輸入功率為40kw，引入的新風(fēng)量Q新為總風(fēng)量Q總的15％，室內(nèi)外溫差取7℃，問引入的新風(fēng)在空調(diào)機中變溫時將耗去多少電能，占用多大的功率比例?；卮鹨陨蠁栴}，首先要求出總風(fēng)量Q總。則有Q總＝50×650＝32500(m3/h)，又得Q新＝0.15Q總＝0.15×32500＝4875(m3/h)，設(shè)這股新風(fēng)在空調(diào)機中變溫時所需的功率為P引，則有 ＝15980(w)≈16kw式中0.95為電機制冷效率；1.23為0-50℃時的空氣比重(Kg/m3)1.302為0-100℃時，空氣的比熱容(KJ/Kg.℃)1.163為1kcal/h＝1.163w
4.1868為4.1868KJ＝1kcal15％新風(fēng)變溫中所需的功率占空調(diào)機功率的比例為16/40×100％＝40％。在實際使用中，很多的使用單位的新風(fēng)量是取16％，新風(fēng)能耗的比例還要大一些?？照{(diào)系統(tǒng)中新風(fēng)變溫的能耗問題，始終備受人們關(guān)注，以往采用的一次回風(fēng)、二次回風(fēng)的方法，只是將新風(fēng)和室內(nèi)回風(fēng)的混合方式有所改變而已，并無對新風(fēng)進行熱交換的處理。為了節(jié)能，近來也有人提出減少新風(fēng)供給標準，例如美國的省能指南中提出了人們最少的新風(fēng)量為8.5m3/h.人；日本將新風(fēng)的引入量定為20m3/h.人；我國原定為30m3/h.人(空氣調(diào)節(jié)一書，清華大學(xué)，1991年第1版)，也有人則從二氧化碳的實際產(chǎn)生濃度，采用先進的分析儀器對新風(fēng)進行引入控制。在新風(fēng)換熱方面，以往也有人采用熱管來做氣-氣換熱器的，但目前這類熱管換熱器的熱管，還都是橫向安裝的，其中一種采用的是帶液芯的熱管，這種熱管的優(yōu)點是具有熱傳導(dǎo)的可逆性。一個簡單的橫向安裝的熱管換熱器，在不改變各風(fēng)口的空氣流向的條件下，可以進行各種季節(jié)的換熱工作。但是，這樣的熱管換熱器又很少被人采用，原因是當熱管的長度加長后，工質(zhì)在熱管的冷凝段變成液相后，要回流到蒸發(fā)段的阻力很大，蒸發(fā)段中的工質(zhì)要流到冷凝段的阻力也是較大的。帶液芯熱管全長的換熱效率就降低了，而且這種熱管的價格是很昂貴的。這種熱管一般適用于特殊的場合及小尺寸的范圍內(nèi)。另一種是目前得到普遍使用的重力熱管氣-氣換熱器。由于這種換熱器的結(jié)構(gòu)仍然很簡單，所以重力熱管安裝的狀態(tài)也要橫躺著。隨著季節(jié)的改變，重力熱管可以對水平位置作±5°的傾斜，以滿足熱管蒸發(fā)段——冷凝段互換的需要。但是重力熱管在橫躺的情況下，其自身的熱傳導(dǎo)性能也受到了影響。
本設(shè)計方案從節(jié)約新風(fēng)變溫能耗的方面入手，提出一種以常溫重力熱管為換熱元件，能適應(yīng)各種季節(jié)條件，對空調(diào)系統(tǒng)作配送新風(fēng)的節(jié)能裝置，這種裝置可稱之為空調(diào)系統(tǒng)的配風(fēng)機。本設(shè)計方案的目的是為了讓這種配風(fēng)機中的熱管豎立起來工作。因為，只有當熱管處于豎立的狀態(tài)下，它的換熱效果才是最好的。同時，為了使用方便，配風(fēng)機上的四個風(fēng)口的風(fēng)向以不變?yōu)楹?，這就需要對配風(fēng)機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)作進一步的改進，使得因季節(jié)不同而改變的風(fēng)向能在配風(fēng)機內(nèi)部得以實現(xiàn)。而配風(fēng)機各風(fēng)口與外界相連接的風(fēng)向則始終不變，這是本設(shè)計方案中需要解決的兩個主要問題。
上述空調(diào)系統(tǒng)配風(fēng)機共有4個風(fēng)口，分別開在配風(fēng)機箱體兩側(cè)的壁面上。一側(cè)有通向室外的進風(fēng)風(fēng)口和向室外排風(fēng)的風(fēng)口；另一側(cè)有吸引室內(nèi)部分回風(fēng)的風(fēng)口，及通向空調(diào)機的新風(fēng)風(fēng)口。每個風(fēng)口都有一個較大的風(fēng)罩，風(fēng)罩的高度略小于熱管的高度，每個風(fēng)罩中的風(fēng)門上有一個風(fēng)門擋板，它們可以沿著配風(fēng)機箱體的壁面作上下滑動，使整個壁面上的風(fēng)口處在半開半閉的狀態(tài)。工作中，它們或是遮住了熱管箱上層的風(fēng)口，或者是遮住了熱管箱下層的風(fēng)口，其作用是按不同季節(jié)的要求改變空氣在熱管箱中流向。具體作用是這樣的，倘若夏季，室外的新風(fēng)被引進了配風(fēng)機一側(cè)的進風(fēng)風(fēng)口后，此時，風(fēng)罩內(nèi)的風(fēng)門擋板是擋在熱管箱的上層位置。室外新風(fēng)穿過已開啟的熱管箱下層風(fēng)口進入熱管箱中，將熱量不斷地傳遞給熱管。這股新風(fēng)沿著對角線方向從另一個風(fēng)口流出，當然這個風(fēng)口也有一個風(fēng)門擋板，遮住了熱管箱上層的半個風(fēng)口，接著，這股新風(fēng)被設(shè)在那里的風(fēng)機吸進，經(jīng)加壓后，送進空調(diào)機的混合段，與室內(nèi)回風(fēng)相混合。與此同時，另一股的室內(nèi)回風(fēng)則從配風(fēng)機的回風(fēng)風(fēng)口進入熱管箱的上層熱管中(而回風(fēng)口的下半部分被風(fēng)門擋板遮住了)，這股回風(fēng)不斷地吸收著熱管的熱量，沿著對角線的方向從另一個風(fēng)口流出。同樣地，那個風(fēng)口的下半部分也被風(fēng)門擋板遮住了。接著，這股回風(fēng)被設(shè)在那里的風(fēng)機吸去，經(jīng)加壓后送往室外。冬天時，各風(fēng)口的空氣流動方向并沒有改變，只是原來從風(fēng)口上層進入熱管箱的，現(xiàn)在改為從下層進入熱管箱；原來從風(fēng)口下層進入熱管箱的，現(xiàn)在改為從上層進入熱管箱。這些改變，只需各風(fēng)口的風(fēng)門擋板同時改變一下上下的位置即可。配風(fēng)機的4個風(fēng)門擋板的上下位置改變是由本機中的減速器、圓錐齒輪、鏈輪、鏈條機構(gòu)的傳動及行程開關(guān)實現(xiàn)的。
熱管氣-氣換熱器應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)，具有很可觀的節(jié)能意義。這類換熱器的熱回收效率可達到50-70％。一種結(jié)構(gòu)合理的熱管氣-氣換熱器應(yīng)該具有以下兩點特點1、充分發(fā)揮熱管元件的換熱潛力。
2、換熱器的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有較好的穩(wěn)定性。尤其是在大功率換熱的場合下，熱管的安裝方向?qū)Q熱器的結(jié)構(gòu)及外形尺寸有直接的關(guān)系。
本設(shè)計與現(xiàn)有的傾斜式重力熱管氣-氣換熱器就以上兩點相比較首先，本設(shè)計的熱管是豎立裝的。與重力方向一致，能最大限度地發(fā)揮熱管的熱傳導(dǎo)性能。第二，當熱管氣-氣換熱器應(yīng)用在大功率換熱的場合時，換熱器的迎風(fēng)面積是很大的。例如，對于1個100,000kcal/h冷量負荷，新風(fēng)量為5,000m3/h，內(nèi)部風(fēng)速為2.5m/s，管排數(shù)為6，換熱效率為0.6的重力熱管氣-氣換熱器而言(采暖空調(diào)制冷手冊第二章圖表所示，1996年第1版，TU83-62/4853)，換熱器的迎風(fēng)面積則需3m2，而在實際使用中，很多空調(diào)系統(tǒng)的冷量負荷在1,000,000kcal/h以上，新風(fēng)量在50,000m3/h以上。這時，重力式熱管換熱器的迎風(fēng)面積將達到30m2以上。如果是采用4m長的熱管，那么，傳統(tǒng)的傾斜式重力熱管換熱器的高度將超過7.5m。并且在換季時，還要求換熱器作傾斜方向的更換，這樣的換熱器其穩(wěn)定性就很差了。而且它的外形尺寸高度大，也很難在室內(nèi)安裝，且很難被用戶接受。本設(shè)計方案即使采用高度為3～3.5m的熱管，換熱器的長度在8.5～10m左右，在換季時，無需讓整個換熱器作傾斜方向的更換，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性及可靠性。
本設(shè)計方案有5個附圖，


圖1是空調(diào)系統(tǒng)配風(fēng)機的主視圖，圖2是左側(cè)視圖，圖3是俯視圖，圖4是A-A剖視圖，圖5是電工原理圖。
空調(diào)系統(tǒng)配風(fēng)機(以下簡稱配風(fēng)機)主要是由一個配風(fēng)機箱，4個風(fēng)罩，2個風(fēng)機以及用于同步啟閉4個風(fēng)門擋板的減速器，圓錐齒輪，鏈輪，鏈條傳動機構(gòu)所組成。配風(fēng)機的箱體中間安裝著一個熱管箱。在配風(fēng)機與熱管箱之間，留有4個換氣室，它們分布在熱管箱的兩側(cè)，同側(cè)的兩個換氣室被外延的熱管箱隔板所隔開。附圖中，
圖1至圖4所示的配風(fēng)機處在冬季工作狀態(tài)。這時，室外的新鮮冷空氣從風(fēng)罩(18)被吸收進來之后，風(fēng)門擋板(25)處在下方的位置，這股冷空氣只能從已打開的上半個風(fēng)口(24)進入上層的換氣室(9)，接著通過空氣勻流板(10)流入熱管箱的上層管束。在不斷得到熱管的熱量之后，又流入換氣室(11)，那時風(fēng)罩(21)內(nèi)的風(fēng)門擋板(12)也處在下方的位置，這股已經(jīng)換熱變暖的室外空氣，接著被那里的風(fēng)機(22)吸收過去，經(jīng)加壓后，送往空調(diào)機的混合段與室內(nèi)回風(fēng)相混合。與此同時，室內(nèi)的部分回風(fēng)被風(fēng)罩(20)所吸引，該風(fēng)罩內(nèi)的風(fēng)門擋板(7)處在上方位置?；仫L(fēng)從下半風(fēng)口(8)流入下層的換氣室(13)，流過空氣勻流板(14)，進入熱管箱的下層管束，將熱量不斷地傳遞給豎立著的熱管(15)，以后流入換氣室(16)，這時風(fēng)罩(19)內(nèi)的風(fēng)門擋板(26)處在風(fēng)口的上方位置，這股已經(jīng)換熱變冷的室內(nèi)空氣，經(jīng)過設(shè)在那里的風(fēng)機(17)加壓后，被排至室外。夏季的工作情況，與上述過程正好相反。當室外新鮮的熱空氣從風(fēng)罩(18)進來后，那里的風(fēng)門擋板(25)正處在風(fēng)口的上方位置，熱空氣從下半個風(fēng)口流入換氣室(16)，通過空氣勻流板(10)后，流入熱管箱的下層管束，并且不斷地將熱量傳遞給豎立的熱管，以后流向換氣室(13)，此時，那里的風(fēng)門擋板是處在風(fēng)口的上層位置。這股經(jīng)過換熱變冷的室外空氣再經(jīng)過那里的風(fēng)機(22)加壓后，被送往空調(diào)機的混合段與室內(nèi)回風(fēng)相混合。與此同時，室內(nèi)的一部分回風(fēng)被風(fēng)罩(20)吸進來后，流過被風(fēng)門擋板打開的上半個風(fēng)口，流過換氣室(11)，接著通過空氣勻流板(14)進入熱管箱的上層管束。這股冷空氣不斷地吸收著熱管傳來的熱量，接著進入到換氣室(9)。此時，那里的風(fēng)門擋板(26)正處在下方位置，這股回風(fēng)被那里的風(fēng)機(17)吸收后，經(jīng)加壓后被排至室外。以上4個風(fēng)罩內(nèi)的4個風(fēng)門擋板的上升與下降動作，都是由配風(fēng)機中的減速器(23)，圓錐齒輪(2，3，4)，鏈輪(1，5)，鏈條(6)傳動機構(gòu)實現(xiàn)的。倘我們沿著減速器(23)的圓錐齒輪(3)的軸線方向望去，當圓錐齒輪(3)順時針轉(zhuǎn)動時，圓錐齒輪(4)也被轉(zhuǎn)動，它通過鏈輪(5)，鏈條(6)的傳動，將風(fēng)門擋板(7)提升起來，將風(fēng)門擋板(25)下降下去。同時另一端的圓錐齒輪(2)通過鏈輪(1)及鏈條的傳動，使風(fēng)門擋板(12)得以下降，風(fēng)門擋板(26)得以提升。當圓錐齒輪(3)逆時針轉(zhuǎn)動時，以上所述的4個風(fēng)門擋板又可以同步地更換上下位置。
權(quán)利要求1.一種給空調(diào)系統(tǒng)配送新風(fēng)的氣-氣換熱裝置，該裝置有4個風(fēng)口，采用熱管為換熱元件，能適合各個季節(jié)的新風(fēng)換熱需要，其特征在于所述裝置的箱體與其中間的熱管箱之間配有4個換氣室，分別在熱管箱的兩側(cè)，熱管豎立在熱管箱中，同側(cè)的兩個換氣室是被熱管箱的外延隔板隔成的上層換氣室及下層換氣室，每個換氣室的長度與熱管箱的長度相同；該裝置箱體上的4個風(fēng)口，分別開在箱體的兩側(cè)，每側(cè)有2個風(fēng)口，沿著換氣室的長度方向分布著，每一個風(fēng)口都裝有一個風(fēng)門擋板，可以沿著箱體的壁面上下滑動，當還未安裝風(fēng)口擋板時，每個風(fēng)口可以與同側(cè)的上、下?lián)Q氣室接通，安裝了風(fēng)口擋板之后，每個風(fēng)口只留下半個風(fēng)口可以與上、下?lián)Q氣室中的一個換氣室接通；所述4個風(fēng)口擋板的工作位置是由該裝置的圓錐齒輪、鏈輪、鏈條傳動機構(gòu)同時帶動4個風(fēng)門擋板而實現(xiàn)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于使得圓錐齒輪轉(zhuǎn)動的動力，包括采用電動減速器帶動及直接使用人力使其轉(zhuǎn)動。
專利摘要本實用新型涉及一種為空調(diào)系統(tǒng)配送新風(fēng)的氣－氣換熱節(jié)能設(shè)備。當代,各類建筑中的空調(diào)系統(tǒng)越來越多,能源消耗越來越大,這一趨勢將給生態(tài)環(huán)境帶來更大的不利。在一般情況下,空調(diào)系統(tǒng)中有40%的能量是在新風(fēng)的變溫中耗去的。以往雖有高效的熱管氣－氣換熱器,但是難以適應(yīng)當今新風(fēng)量越來越大的工作要求。本設(shè)計的特點是,熱管處于豎立的工作狀態(tài),能更好地提高熱管的換熱效率。隨著新風(fēng)量不斷增大的趨勢,本設(shè)備是以增加橫向長度的方法,增大換熱設(shè)備的迎風(fēng)面積。
文檔編號F24F13/30GK2473511SQ0121053
公開日2002年1月23日 申請日期2001年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月15日
發(fā)明者李宏強 申請人:李宏強