薄型不对等流量空气对空气换热的方法和装置制造方法
【专利摘要】薄型不对等流量空气对空气换热的方法和装置，包括首先将换热芯的Z方向厚度设置为Y方向高度的0.5至0.1倍；换热芯的Z方向厚度为80～200mm，Y方向高度为400～800mm；然后将一次风道的板片的间距设置为二次风道的板片的间距的0.5至0.2倍；一次风道的板片的间距为2～4mm，二次风道的板片的间距为6～10mm。本发明在缩减换热芯厚度的同时能够保证较高的换热效率，可使换热芯的形状尺寸设计更为灵活，换热芯的体积更小，更便于安放于狭窄空间，适用范围更为广泛，而且换热效率仅仅略有下降，取得了意想不到的换热效果，使得本发明符合当今产品薄型外观设计的发展趋势。
【专利说明】薄型不对等流量空气对空气换热的方法和装置【技术领域】
[0001]本发明属于热交换领域，具体地说涉及一种交叉流板式气气换热芯，尤其是一种厚度较高度小很多的，适用于狭窄空间的薄型不对等流量空气对空气换热的方法和装置。
【背景技术】
[0002]气气换热芯是通风系统中用于热能交换的核心部件，一种交叉流板式气气换热芯，层叠设置一系列的板片，板片之间形成流道，相邻流道呈十字交叉进出形成相互垂直的一次风道和二次风道，冷气流、热气流分别从两个流道流过时通过板片进行热交换。
[0003]几十年来，现有交叉流板式气气换热芯一般是厚度与高度、宽度基本为1:1:1的立方体结构，即一次风道的流程与二次风道的流程相等。这种等流程结构的交叉流板式气气换热芯，结构简单，因此一次风道与二次风道通常采用相同的板片的间距，即可比较容易保证高达50%左右的换热效率，长久以来，人们认为此种结构是最合理的，是天经地义的最佳结构，由于这种立方体结构所致，相关的机器设备结构设计受此局限而容易使体积变大，从未有人尝试打破这一传统结构。
[0004]对立方体结构其存在体积大、占空间的缺点，尤其是存在无法安置于狭窄空间的缺憾人们持有容忍的态度。
[0005]有一个说法是成立的:若将交叉流板式气气换热芯的厚度进行缩减，虽能减小换热芯的体积，但由于 缩减厚度后薄型换热芯的两个流道的流程存在差异，薄型换热芯的换热效率会随厚度的缩减而大幅下降，导致换热效果极差，无法市场应用。
[0006]然而，薄型的外观设计，除了是为了适应使用空间的用处之外，还跟当今许多产品一样，正是产品外观设计所追求的趋势，比如薄型电视、薄型手机、薄型笔记本电脑等，都是优秀设计师们的孜孜以求，也是广大消费者们的翘首期盼。当然上述产品每变薄一个厘米、一个毫米，则有设计师付出多少杰出的劳动，同时伴有多少新材料新结构的诞生来支持。
[0007]今天，在现有交叉流板式气气换热芯产品这么多年的实际使用中，鲜见薄型产品的身影，更谈不上广泛应用。究其原因，正是因为在对厚度方向进行大幅缩减后，不能满足换热效率仅仅略有下降的要求，尤其是在厚度方向薄到高度三分之一的程度后，再继续每减少一厘米都是相当困难的，需要人们付出极大的努力。所以说一种仍能保证较高换热效率的薄型交叉流板式气气换热芯，将因其灵活的空间适应力以及产品外观发展追求，使其成为交叉流板式气气换热芯未来的趋势，这也正是人们长期以来想要达成而未能实现的目标。
【发明内容】
[0008]本发明要解决的技术问题是克服人们传统观念的误区而提供一种薄型不对等流量空气对空气换热的方法和装置，本发明将原来的立方体结构的厚度缩减为高度的0.5至
0.1的范围内，其换热效率仍可保持在45%至50%，仅仅下降了几个百分点。
[0009]本发明通过采用以下的技术方案来实现:设计制造一种薄型不对等流量空气对空气换热的装置，包括层叠设置的若干板片，所述板片之间形成若干风道，相邻流道呈十字交叉进出形成相互垂直的一次风道和二次风道，所述一次风道顺沿换热芯厚度Z方向，所述二次风道顺沿换热芯高度Y方向，尤其是:换热芯的Z方向厚度为Y方向高度的0.5至0.1倍的范围内；一次风道的板片的间距为二次风道的板片的间距的0.5至0.2倍。
[0010]所述一次风道的板片的间距为2?4mm ;
所述二次风道的板片的间距为6?IOmm ;
所述换热芯的Z方向厚度为80?200mm ；
所述换热芯的Y方向高度为400?800mm。
[0011]在一次风道的一次风道面上，沿着Y轴方向和Z轴方向设置小凸起，Z轴方向为行，Y轴方向为列，在每行和每列的两小凸起之间设置一向二次风道面方向凸起的大凸起。
[0012]二次风道面表面为皱褶形状，沿Y轴方向设置波纹，所述波纹宽度1.2?3.2mm，高
度0.4?0.8臟。
[0013]小凸起在Z轴方向为行，在Y轴方向为列；列与列的间隔为40?60mm，行与行的间隔为40?60mm。
[0014]大凸起的高度为二次风道的板片的间距的1/2 ;小凸起的高度为一次风道的板片的间距的1/2。
[0015]薄型不对等流量空气对空气换热的方法，所述方法包括步骤:
第一首先将换热芯(200)的Z方向厚度设置为Y方向高度的0.5至0.1倍；换热芯的Z方向厚度为80?200mm，Y方向高度为400?800mm ；
第二然后将一次风道的板片的间距设置为二次风道的板片的间距的0.5至0.2倍；一次风道的板片的间距为2?4mm, 二次风道的板片的间距为6?10mm。
[0016]然后在第二步骤所述的一次风道的一次风道面上，沿着Y轴方向和Z轴方向设置小凸起，Z轴方向为行，Y轴方向为列，在每行和每列的两小凸起之间设置一向二次风道面方向凸起的大凸起；设置大凸起的高度为二次风道的板片的间距的1/2 ;设置小凸起的高度为一次风道的板片的间距的1/2。
[0017]接下来，进一步的将所述板片表面设置为皱褶形状，沿Y轴方向设置波纹，设置所述波纹宽度1.2?3.2mm,高度0.4?0.8mm。
[0018]所述小凸起在Z轴方向为行，在Y轴方向为列；设置列与列的间隔为40?60mm，设置行与行的间隔为40?60mm。
[0019]这些皱褶形状可在气流通过流道时，起到扰动气流的作用，使得冷、热气流中的冷气、热气均能到达板片表面并通过板片进行充分的热交换，进一步保证较高的换热效率。
[0020]本发明在缩减换热芯厚度的同时能够保证较高的换热效率，可使换热芯的形状尺寸设计更为灵活，换热芯的体积更小，更便于安放于狭窄空间，适用范围更为广泛，而且换热效率仅仅略有下降，取得了意想不到的换热效果，使得本发明符合当今产品薄型外观设计的发展趋势。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是现有技术立方体结构换热芯100的示意图； 图2是空气对空气换热的装置的一次风道I和二次风道2的示意图；
图3是本发明薄型不对等流量空气对空气换热的方法和装置的换热芯200的示意图；图4是本发明薄型不对等流量空气对空气换热的方法和装置的一次风道板片表面构造的不意图；
图5是本发明薄型不对等流量空气对空气换热的方法和装置的二次风道板片表面构造的不意图；
图6是本发明薄型不对等流量空气对空气换热的方法和装置中的板片10表面大凸起121和小凸起111设置的示意图；
图7是本发明薄型不对等流量空气对空气换热的方法和装置中的大凸起及波纹结构展开15的示意图；
图8是本发明薄型不对等流量空气对空气换热的方法和装置中的小凸起结构展开16的示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明作进一步的详细说明:
参照图1?图8，图1为现有技术的立方体换热芯100的示意图，由图可以看出，X、Y、Z三个方向的尺寸基本相等，是一个四四方方的装置，难免会占用设备内的体积空间。
[0023]设计制造薄型不对等流量空气对空气换热的装置，包括层叠设置的若干板片，所述板片之间形成若干风道，相邻流道呈十字交叉进出形成相互垂直的一次风道I和二次风道2，所述一次风道I顺沿换热芯厚度Z方向，所述二次风道2顺沿换热芯高度Y方向，尤其是:
换热芯200的Z方向厚度为Y方向高度的0.5至0.1倍的范围内；一次风道I的板片的间距为二次风道2的板片的间距的0.5至0.2倍。所述一次风道I的板片的间距为2?4mm ；
所述二次风道2的板片的间距为6?IOmm ;
所述换热芯200的Z方向厚度为80?200mm ；
所述换热芯200的Y方向高度为400?800mm。
[0024]在一次风道I的一次风道面11上，沿着Y轴方向和Z轴方向设置小凸起111，Z轴方向为行，Y轴方向为列，在每行和每列的两小凸起111之间设置一向二次风道面12方向凸起的大凸起121。
[0025]板片表面为皱褶形状，沿Y轴方向设置波纹123，所述波纹123宽度1.2?3.2mm,高度0.4?0.8mm。
[0026]小凸起111在Z轴方向为行，在Y轴方向为列；列与列的间隔为40?60mm，行与行的间隔为40?60mm。
[0027]大凸起121的高度为二次风道2的板片的间距的1/2 ;小凸起111的高度为一次风道I的板片的间距的1/2。
[0028]薄型不对等流量空气对空气换热的方法，所述方法包括步骤:
首先将换热芯200的Z方向厚度设置为Y方向高度的0.5至0.1倍；换热芯200的Z方向厚度为80?200mm, Y方向高度为400?800mm ； 然后将一次风道I的板片的间距设置为二次风道2的板片的间距的0.5至0.2倍；一次风道I的板片的间距为2?4mm, 二次风道2的板片的间距为6?10mm。
[0029]在第二步骤所述的一次风道I的一次风道面11上，沿着Y轴方向和Z轴方向设置小凸起111，Z轴方向为行，Y轴方向为列，在每行和每列的两小凸起111之间设置一向二次风道面12方向凸起的大凸起121 ;设置大凸起121的高度为二次风道2的板片的间距的1/2 ;设置小凸起111的高度为一次风道I的板片的间距的1/2。
[0030]进一步的将所述板片表面设置为皱褶形状，沿Y轴方向设置波纹123，设置所述波纹123宽度1.2?3.2謹,波纹高度0.4?0.8謹。
[0031]所述小凸起111在Z轴方向为行，在Y轴方向为列；设置列与列的间隔为40?60mm,设置行与行的间隔为40?60mm。
[0032]图7中，大凸起121的大凸起高度122为二次风道2的板片的间距的1/2。
[0033]图8中，小凸起111的小凸起高度112为一次风道I的板片的间距的1/2。
[0034]下面提供几个具体的实施例 实施例1:
参看图3?图8，薄型不对等流量空气对空气换热的装置，包括层叠设置的若干板片，板片之间形成若干风道，相邻风道呈十字交叉进出形成相互垂直的一次风道和二次风道，一次风道顺沿换热芯厚度方向，二次风道顺沿换热芯高度方向。
[0035]该薄型不对等流量空气对空气换热的装置，长度为560毫米，高度为500毫米，厚度为200毫米，即厚度为高度的0.4 ;一次风道的板片的间距为2毫米，二次风道的板片的间距为8毫米，即一次风道的板片的间距为二次风道的板片的间距的0.25。
[0036]根据常规使用条件下通风量的一般要求，当一次风道和二次风道的体积流量均为500立方米每小时时，若一次风道中气流初始温度为38°C，二次风道中气流初始温度为26°C，当传热过程到达稳定状态后，一次风道出口温度降至31.7°C，根据单位时间内一次风道中气流实际热量变化与最大可能热量变化比值的换热效率概念，利用实验数据，通过计算可知一次风道中气流的换热效率高达52.9%。
[0037]当一次风道和二次风道的体积流量均为625立方米每小时时，若一次风道中气流初始温度为38°C，二次风道中气流初始温度为26°C，当传热过程到达稳定状态后，一次风道出口温度降至31.8°C，利用实验数据，通过计算可知一次风道中气流的换热效率高达52.1%。
[0038]当一次风道的体积流量为625立方米每小时时，二次风道的体积流量为500立方米每小时时，若一次风道中气流初始温度为38°C，二次风道中气流初始温度为26°C，当传热过程到达稳定状态后，一次风道出口温度降至32.4°C，利用实验数据，通过计算可知一次风道中气流的换热效率高达46.6%。
[0039]实施例2:
与实施例1的区别为:该薄型不对等流量空气对空气换热的装置，长度为560毫米，高度为500毫米，厚度为150毫米，即厚度为高度的0.3 ;一次风道的板片的间距为2毫米，二次风道的板片的间距为5毫米，即一次风道的板片的间距为二次风道的板片的间距的0.4。
[0040]根据常规使用条件下通风量的一般要求，当一次风道和二次风道的体积流量均为500立方米每小时时，若一次风道中气流初始温度为38°C，二次风道中气流初始温度为26°C，当传热过程到达稳定状态后，第一流道出口温度降至31.6°C，利用实验数据，通过计算可知一次风道中气流的换热效率高达53.6%。
[0041]当一次风道和二次风道的体积流量均为625立方米每小时时，若一次风道中气流初始温度为38°C，二次风道中气流初始温度为26°C，当传热过程到达稳定状态后，一次风道出口温度降至31.7°C，利用实验数据，通过计算可知一次风道中气流的换热效率高达52.8%。
[0042]当一次风道的体积流量为625立方米每小时，二次风道的体积流量为500立方米每小时时，若一次风道中气流初始温度为38°C，二次风道中气流初始温度为26°C，当传热过程到达稳定状态后，一次风道出口温度降至32.3°C，利用实验数据，通过计算可知一次风道中气流的换热效率高达47.4%。
[0043]实施例3:
与实施例1、2的区别为:该薄型不对等流量空气对空气换热的装置，长度为560毫米，高度为500毫米，厚度为100毫米，即厚度为高度的0.2 ;一次风道的板片的间距为2毫米，二次风道的板片的间距为4毫米，即一次风道的板片的间距为二次风道的板片的间距的
0.5。
[0044]根据常规使用条件下通风量的一般要求，当第一流道和第二流道的体积流量均为500立方米每小时时，若一次风道中气流初始温度为38°C，二次风道中气流初始温度为26°C，当传热过程到达稳定状态后，一次风道出口温度降至31.9°C，利用实验数据，通过计算可知一次风道中气流的换热效率高达51.1%。
[0045]当一次风道和二次风道的体积流量均为625立方米每小时时，若一次风道中气流初始温度为38°C，二次风道中气流初始温度为26°C，当传热过程到达稳定状态后，一次风道出口温度降至32°C，利用实验数据，通过计算可知一次风道中气流的换热效率高达50.1%。
[0046]当一次风道的体积流量为625立方米每小时，二次风道的体积流量为500立方米每小时时，若一次风道中气流初始温度为38°C，二次风道中气流初始温度为26°C，当传热过程到达稳定状态后，一次风道出口温度降至32.6°C，利用实验数据，通过计算可知一次风道中气流的换热效率高达45.3%。
[0047]现有技术的如图1所示的常规的一种长度、高度、厚度均为560毫米的方形交叉流板式气气换热芯，其一次风道的板片的间距和二次风道的板片的间距均为5毫米，当一次风道和二次风道的体积流量均为500立方米每小时时，若一次风道中气流初始温度为38°C，二次风道中气流初始温度为26°C，当传热过程到达稳定状态后，一次风道出口温度降至31.2°C，利用实验数据，通过计算可知一次风道中气流的换热效率高达56.3% ;当一次风道和二次风道的体积流量均为625立方米每小时时，若一次风道中气流初始温度为38°C，二次风道中气流初始温度为26°C，当传热过程到达稳定状态后，一次风道出口温度降至31.2°C，利用实验数据，通过计算可知一次风道中气流的换热效率高达56.4% ;当一次风道的体积流量为625立方米每小时，二次风道的体积流量为500立方米每小时时，若一次风道中气流初始温度为38°C，二次风道中气流初始温度为26°C，当传热过程到达稳定状态后，一次风道出口温度降至32°C，利用实验数据，通过计算可知一次风道中气流的换热效率高达 50%。[0048]实施例1、2、3中的薄型不对等流量空气对空气换热的装置，厚度大幅缩减，体积明显减小，在三种不同体积流量的使用环境中的换热效率仍可保持在45%~53%，与现有常规立方体交叉流板式气气换热芯50%~56%的换热效率分别进行比较可知，本发明的薄型不对等流量空气对空气换热的装置的换热效率下降幅度只有几个百分点。
[0049]具体数据比较参看下表:
【权利要求】
1.薄型不对等流量空气对空气换热的装置，包括层叠设置的若干板片，所述板片之间形成若干风道，相邻流道呈十字交叉进出形成相互垂直的一次风道(I)和二次风道(2)，所述一次风道(I)顺沿换热芯厚度Z方向，所述二次风道(2 )顺沿换热芯高度Y方向，其特征是: 换热芯(200)的Z方向厚度为Y方向高度的0.5至0.1倍的范围内；一次风道(I)的板片的间距为二次风道(2)的板片的间距的0.5至0.2倍。
2.根据权利要求1所述的薄型不对等流量空气对空气换热的装置，其特征是: 所述一次风道(I)的板片的间距为2~4mm ; 所述二次风道(2)的板片的间距为6~IOmm ; 所述换热芯(200)的Z方向厚度为80~200mm ； 所述换热芯(200)的Y方向高度为400~800mm。
3.根据权利要求1所述的薄型不对等流量空气对空气换热的装置，其特征在于: 在一次风道(I)的一次风道面(11)上，沿着Y轴方向和Z轴方向设置小凸起(111)，Z轴方向为行，Y轴方向为列，在每行和每列的两小凸起(111)之间设置一向二次风道面(12)方向凸起的大凸起(121)。
4.根据权利要求1所述的薄型不对等流量空气对空气换热的装置，其特征在于: 板片表面为皱褶形状，沿Y轴方向设置波纹(123)，所述波纹(123)宽度1.2~3.2mm,高度0.4~0.8臟。
5.根据权利要求3所述的薄型不对等流量空气对空气换热的装置，其特征在于: 小凸起(111)在Z轴方向为行，在Y轴方向为列；列与列的间隔为40~60mm，行与行的间隔为40~60mm。
6.根据权利要求3所述的薄型不对等流量空气对空气换热的装置，其特征在于:大凸起(121)的高度为二次风道(2)的板片的间距的1/2 ;小凸起(111)的高度为一次风道(I)的板片的间距的1/2。
7.薄型不对等流量空气对空气换热的方法，其特征在于，所述方法包括步骤: A、首先将换热芯(200)的Z方向厚度设置为Y方向高度的0.5至0.1倍；换热芯(200)的Z方向厚度为80~200mm，Y方向高度为400~800mm ； B、然后将一次风道(I)的板片的间距设置为二次风道(2)的板片的间距的0.5至0.2倍；一次风道(I)的板片的间距为2~4mm，二次风道(2)的板片的间距为6~10mm。
8.根据权利要求7所述的薄型不对等流量空气对空气换热的方法，其特征在于，在步骤B所述的一次风道(I)的一次风道面(11)上，沿着Y轴方向和Z轴方向设置小凸起(111)，Z轴方向为行，Y轴方向为列，在每行和每列的两小凸起(111)之间设置一向二次风道面(12)方向凸起的大凸起(121);设置大凸起(121)的高度为二次风道(2)的板片的间距的1/2 ;设置小凸起(111)的高度为一次风道(I)的板片的间距的1/2。
9.根据权利要求7所述的薄型不对等流量空气对空气换热的方法，其特征在于，进一步的将所述板片表面设置为皱褶形状，沿Y轴方向设置波纹(123)，设置所述波纹(123)宽度 1.2 ~3.2mm,高度 0.4 ~0.8mm。
10.根据权利要求8所述的薄型不对等流量空气对空气换热的方法，其特征在于，所述小凸起(111)在Z轴方向为行，在Y轴方向为列；设置列与列的间隔为40~60mm,设置行与行的 间隔为40~60mm。
【文档编号】F28F3/08GK104019683SQ201410230013
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】辛军哲, 刘群赐, 张锦玲 申请人:广东蒙特科瑞莱空气处理设备有限公司