專利名稱：熱交換器元件及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱交換器元件。進(jìn)一步，本發(fā)明公開了一種用于生產(chǎn)熱交換器元件的方法。最后，本發(fā)明涉及一種包括創(chuàng)造性的熱交換器元件的熱交換器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)是對(duì)不同的目的使用不同種類的熱交換器。通常，熱交換器被用于將來自一種流體或介質(zhì)的熱能回收到另一種中。這種熱能被稱作顯能。一種流體、通常地空氣的熱能或顯能，被回收到在附近流動(dòng)的另一種流體例如平行流、逆流或橫流中，與第一種流體相比，該流體具有更低的溫度。通過將流體流逆轉(zhuǎn)，兩者的交換會(huì)產(chǎn)生更冷的流體。用于顯能回收的熱交換器通常由金屬或塑料板制成。由于能夠是橫流、平行流或逆流構(gòu)造，所以存在不同類型的熱交換器。在板與板之間限定流動(dòng)通道，使得流體能夠在板之間流動(dòng)。這種裝置用在例如住宅和商業(yè)通風(fēng)設(shè)備(HRV)中。另一種類型的能量交換器涉及所謂的潛能，其為水汽。為了交換潛能，已知的是，使用涂覆有干燥劑的金屬或塑料襯底或由干燥劑浸潰的纖維素或聚合物制成的隔膜。在由纖維素或聚合物制成的板之間，限定或產(chǎn)生了空氣通道，以允許流體沿著板的表面經(jīng)過，從而將水汽從一個(gè)流體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)流體。因?yàn)楦裟ねǔ２痪哂薪Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度，所以已知的是，將框架或格柵與隔膜結(jié)合，這從而限定隔膜之間的間隔。在以上的結(jié)合中，該能量交換器被稱作焓交換器。焓交換器允許顯能和潛能的交換，從而導(dǎo)致總能量的回收。當(dāng)前可用的隔膜材料通過輥輸送。隔膜材料是焓交換器最關(guān)鍵的部分。必須將隔膜固定并且密封到一種格柵或框架，并且在某種程度上將該隔膜布置成允許流體在每個(gè)隔膜層之間流動(dòng)。因此，顯而易見的是，現(xiàn)有技術(shù)中的焓交換器是折衷的。作為當(dāng)前使用隔膜的選擇范圍和特性的結(jié)果，這些焓交換器通常會(huì)損失顯能以獲得潛能。這種熱交換器由例如W002/072242A1中的相應(yīng)的元件構(gòu)成。由纖維制成的相應(yīng)的隔膜被定位在柵格上。格柵是彎曲(stapled)的，從而改變板的方向以產(chǎn)生不同的空氣流方向。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于所提到的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明目的在于提供熱交換器元件和熱交換器以及熱交換器元件的生產(chǎn)方法。發(fā)明的熱交換器元件允許產(chǎn)生焓熱交換器，由此能夠改變和控制、特別地改進(jìn)顯能交換和潛能交換的效率。利用本發(fā)明，以上提到的目的的解決方法由根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)熱交換器元件的方法呈現(xiàn)。關(guān)于熱交換器元件，該目的通過具有權(quán)利要求11的特征的元件解決。在權(quán)利要求18中要求保護(hù)一種熱交換器。在從屬權(quán)利要求中公開了改進(jìn)和其它特征。根據(jù)本發(fā)明，提供一種混合熱交換器元件，一方面，該混合熱交換器元件具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和密度，以便為任何類型的橫流和/或逆流能量交換器產(chǎn)生空氣流通道，從而允許使用對(duì)顯能交換有利的結(jié)構(gòu)堅(jiān)固的材料，另一方面，通過穿孔或開口或孔的尺寸和數(shù)量，可以限定填充有聚合物溶液的區(qū)域，所述聚合物溶液具有潛能交換特性。顯而易見的是，一方面，能夠限定、控制和使顯能交換的效率適于相應(yīng)的環(huán)境(干空氣、濕度、外面溫度等)需求，并且另一方面，能夠限定、控制和使?jié)撃芙粨Q的效率適于相應(yīng)的環(huán)境(干空氣、濕度、外面溫度等)需求。根據(jù)本發(fā)明，板元件能夠由鋁或塑料或鋁和塑料的組合制成。該元件能夠設(shè)有皺褶。皺褶能夠被設(shè)計(jì)成使效率對(duì)壓降的比最優(yōu)化。皺褶能夠被選擇成當(dāng)類似的板被堆疊在一起時(shí)，允許在類似的板之間形成流動(dòng)通道。通過限定皺褶，一個(gè)優(yōu)勢(shì)將會(huì)是增加可用于能量傳遞的表面。這能夠盡可能大地增大，甚至能夠達(dá)到100%或更多的增加。此外，能夠以某種方式設(shè)計(jì)皺褶，例如通過選擇定向的皺褶和改變板的位置，以允許逆流或橫流的構(gòu)造的簡(jiǎn)單布置。板的邊界限定一定區(qū)域，在該區(qū)域處類似的板能夠以適當(dāng)?shù)姆绞焦潭ㄔ谝黄稹＿@能夠是焊接，例如激光焊接、超聲焊接和/或折疊、壓褶等。這使包裝件的剛度穩(wěn)定，以及允許增大期望的流動(dòng)通道。邊界區(qū)域可以為扁平的、舌片/凹槽系統(tǒng)、異形或鑲邊的，以允許在板之間的緊密的可密封連接。能夠在生產(chǎn)板的時(shí)候執(zhí)行穿孔，例如在板被模制或沖壓或壓花或真空成形時(shí)一體地執(zhí)行。聚合物能夠是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)的一種，例如類似產(chǎn)品“艾克微松(Aquivion) “艾克微松(Aquivion) ”是索維(Solvay)的商標(biāo),或“悅克薩(Nexar) 悅克薩(Nexar) ”是克拉通(Kraton)的商標(biāo)。例如，材料能夠是由四氟乙烯、C2F4和乙烷磺酰氟產(chǎn)生的共聚物、1，1，2，2-四氟_2_[ 二氟乙烯基-氧]、C2F3-O-(CF2)2-SO2F、磺化嵌段共聚物形式的尚聚物。然而，聚合物能夠適于期望的特性和特征。根據(jù)本發(fā)明，聚合物作為分散體而被供應(yīng)。通過在板附近以噴射、浸潰、絹印或其它層壓方法用聚合物溶液填充或覆蓋孔或穿孔而將分散體帶到板。顯而易見的是，潛能回收的量或效率取決于由孔或穿孔提供的表面、孔或穿孔的形狀和孔或穿孔的位置。所以可以使熱交換器板適于環(huán)境和功能條件。通過使用高熱傳導(dǎo)材料作為焓隔膜的結(jié)構(gòu)元件，高的顯能效率得到保證。通過限定穿孔和選擇聚合物，高的潛能回收得到保證。板的皺褶成形/壓花顯著地增加了交換表面。每塊板的穿孔或開口部分能夠達(dá)到總表面面積的70%或更多，例如紗窗圖案。在這種情形中，該表面超過根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的扁平隔膜的表面)，并且交換器板的高顯能回收特性的損失最小。在制熱模式中能夠達(dá)到高達(dá)85 %的總能量回收效率，并且在冷卻模式中能夠達(dá)到高達(dá)72%的總能量回收效率。能夠?qū)⒍鄠€(gè)完成的板堆積在一起，以構(gòu)建包裝件，該包裝件在框架或外殼內(nèi)產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的熱交換器。將顯能和潛能合并到較高的總能量回收水平在一些氣候帶中可以消除僅對(duì)顯能熱交換器的需要。聚合物能夠與添加物合并以增多或增大其屬性。聚合物能夠是例如高效抗菌的并且能夠滿足耐火性的需求(UL)。其粘度能夠被調(diào)節(jié)，用以實(shí)現(xiàn)板的最佳可調(diào)諧交換特征，所述板的最佳可調(diào)諧交換特征允許盡可能高的濕交換。顯而易見的是，熱交換器的顯能傳遞和潛能傳遞能力是可調(diào)諧和可調(diào)節(jié)的。通過穿孔的可變鑲嵌幾何形狀，板能夠適于環(huán)境條件。例如能夠僅通過選擇穿孔的正確位置和構(gòu)成的板的正確聚合處理，而將交換器設(shè)計(jì)成在低于凝固點(diǎn)(-10°C )溫度下運(yùn)行而沒有冰堆積。結(jié)構(gòu)元件的剛度可以使板并且因此隔膜能夠?qū)Ω陡哌_(dá)IKpa的壓力差。該優(yōu)勢(shì)為用于商業(yè)應(yīng)用的較大的交換器結(jié)構(gòu)創(chuàng)造條件。本發(fā)明提供一種用于生產(chǎn)能量交換器板的簡(jiǎn)單方法，所述能量交換器板允許顯能以及潛能交換。板的設(shè)計(jì)和可適應(yīng)性允許在技術(shù)要求和/或環(huán)境條件方面最優(yōu)化的熱交換器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)。能夠使用已被證實(shí)的自動(dòng)化技術(shù)制成沖壓、起皺、壓花或真空成形的鋁、不銹鋼、樹脂基板和/或塑料板，以獲得疊置剛性板的包裝件，所述自動(dòng)化技術(shù)包括例如通過真空吸盤的組裝和例如通過激光焊接、超聲焊接和/或折疊、波形皺縮的密封。該板是耐洗、耐火、抗菌、密封例如防泄漏的。他們具有所有對(duì)于形成高效熱交換器而言是必要的有價(jià)值優(yōu)勢(shì)。板的選擇性的穿孔和鑲嵌聚合物微孔隔膜的氣密鑄造允許構(gòu)造結(jié)構(gòu)混合鑲嵌隔膜。也能夠通過預(yù)編程的連續(xù)激光加工，通過類似滾針等的機(jī)械系統(tǒng)或通過化學(xué)蝕刻加工來執(zhí)行板穿孔。


本發(fā)明的進(jìn)一步特征和方面從下面附圖變得明顯。附圖如下:圖1是根據(jù)本發(fā)明的交換器板的實(shí)施例的一個(gè)示例的頂視圖，并且圖2是根據(jù)圖1中的板的側(cè)視圖。在附圖中，使用相同附圖標(biāo)記來指出相同的元件。
具體實(shí)施例交換器板I由結(jié)構(gòu)剛性板2組成，該結(jié)構(gòu)剛性板2由鋁、塑料等制成。板2具有邊緣4，該邊緣4是扁平可密封邊緣并且能夠被變形以用于密封。邊緣4的區(qū)域可被開口或偏離，如附圖標(biāo)記5所示，以限定例如流動(dòng)通道的入口和出口。在邊緣區(qū)域內(nèi)，皺褶3被沖壓或壓花到板2中。當(dāng)類似的板被密封在一起時(shí)，限定了流動(dòng)通道。在該示例中，附圖標(biāo)記6指出帶有穿孔的區(qū)域。為了清楚的目的，僅指出穿孔區(qū)域6中的一些和皺褶區(qū)域3中的一些。熱交換器元件I展現(xiàn)出用于熱交換的大表面，該表面通過皺褶3而被增加，所述皺褶3僅在一個(gè)方向上起皺并且在另一個(gè)表面上敞開。此外，穿孔區(qū)域6限定用于傳遞濕氣的潛能交換區(qū)域。這些板將堆疊以構(gòu)建例如用于通風(fēng)系統(tǒng)的熱交換器，用以將熱從流出空氣交換到流入空氣(或在夏天反過來用于自由冷卻)，以及在冬天將濕氣從流出氣體交換到流入氣體(或在夏天或全年在熱濕氣候帶反過來用于減少濕度)。附圖和描述并不以任何方式限制本發(fā)明，并且僅旨在描述示例。
附圖標(biāo)記:I熱交換器元件2 板3 皺褶4 邊緣5開口的邊緣6 穿孔。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)熱交換器兀件的方法，所述方法包括 a)生產(chǎn)板元件，所述板元件具有限定的外部尺寸和在邊界內(nèi)的區(qū)域中的皺褶， b)在預(yù)先限定的區(qū)域中且以預(yù)先限定的尺寸對(duì)所述板進(jìn)行穿孔， c)用具有潛能回收能力的聚合物填充所述穿孔，和 d)使所述聚合物固化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述板使用了鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述板使用了塑料。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述板被沖壓。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述板被起皺。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述板被模制。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過沖壓對(duì)所述板進(jìn)行穿孔。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在模制期間形成所述穿孔。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述聚合物是磺化共聚物。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述聚合物作為分散體被施加。
11.一種熱交換器元件，所述熱交換器元件包括板元件，所述板元件具有限定的外部尺寸和在邊界內(nèi)的區(qū)域中的皺褶，所述板元件具有穿孔，所述穿孔在預(yù)先限定的區(qū)域中并且具有預(yù)先限定的尺寸，所述穿孔填充有聚合物，所述聚合物具有潛能回收能力。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱交換器元件，其特征在于，所述穿孔是小孔。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求11到12中的任一項(xiàng)所述的熱交換器元件，其特征在于，穿孔的區(qū)域總計(jì)是所述板元件的總表面的70%。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求11到13中的任一項(xiàng)所述的熱交換器元件，其特征在于，所述聚合物是磺化共聚物。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求11到14中的任一項(xiàng)所述的熱交換器元件，其特征在于，所述板元件具有邊界，所述邊界允許氣密地連接到另一個(gè)類似的板元件。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求11到15中的任一項(xiàng)所述的熱交換器元件，其特征在于，所述板元件具有皺褶，所述皺褶使交換表面增加至100%。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求11到16中的任一項(xiàng)所述的熱交換器元件，其特征在于，所述皺裙被定向成用以弓I導(dǎo)流體流。
18.一種熱交換器，所述熱交換器具有至少三塊類似板的熱交換器元件，所述類似板的熱交換器元件以平行定向固定到彼此，以形成允許流體流動(dòng)穿過的兩個(gè)流體通道，其特征在于，所述類似板的熱交換器元件是根據(jù)權(quán)利要求11到17中的任一項(xiàng)所述的元件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱交換器元件，該熱交換器元件允許產(chǎn)生焓熱交換器，由此能夠改變和控制并且特別地改進(jìn)顯能交換和潛能交換的效率。提供了一種用于生產(chǎn)熱交換器元件的方法，該方法包括a)生產(chǎn)板元件，所述板元件具有限定的外部尺寸和在邊界內(nèi)的區(qū)域中的皺褶，b)在預(yù)先規(guī)定的區(qū)域中以預(yù)先規(guī)定的尺寸對(duì)所述板進(jìn)行穿孔，c)用具有潛能回收能力的聚合物填充穿孔，和d)使所述聚合物固化。
文檔編號(hào)F24F3/147GK103217044SQ20121052977
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者馬賽爾·里恩多 申請(qǐng)人:千德銷售管理股份公司