专利名称：热交换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及热交换装置，并且更具体地涉及蒸发式热交换器。本发明还涉及工作以提供与通风结合的热回收利用的装置。
背景技术：
蒸发式冷却器是使用液体蒸发的潜热以提供冷却的装置。已经已知蒸发式冷却的原理很多世纪。例如，将湿布覆盖在物体上可通过流体从布的蒸发而保持物体的冷却。通过持续地向布添加水分，可无限地保持冷却效果而不用输入电能。通过这样的方式将水分蒸发到气流中可到达最低温度，形成空气的湿球温度。一种间接蒸发式冷却器利用该原理。通过工作气流流经并从热交换器的副湿润表面吸收水分可对流经热交换元件的主表面上的产品气流进行冷却。
根据该原理，如果通过直接蒸发而冷却一些气体，由于水分的蒸发其绝对湿度也升高。由于温度降低，所以相对湿度也上升，直到其中水蒸气饱和的湿球温度。如果将空气冷却而没有直接蒸发，那么其绝对湿度保持不变。随着温度降低，仅相对湿度升高，直到在所谓的露点达到空气的完全饱和。从而露点低于湿球温度，且实际上确定为空气体的温度必须冷却至饱和或者100％相对湿度。这时，空气中的水蒸气凝结。
已经作出通过在蒸发之前冷却或干燥工作气流而进行改进间接蒸发冷却的原理的尝试。一种冷却工作气流的特别方便的方法是返回一部分已冷却的产品空气。由于这样的装置可将产品气体的温度降低至其湿球温度以下并接近露点，所以这样的装置通常称作露点冷却器。通过优化与气流进行热交换的表面，可实现高效的热交换。在从潮湿副表面的热交换的情况下，这特别显著。为了向工作气流提供水分，湿润的副表面可具有一些形式的水分供应，如，以亲水层的形式。然而，这样的层的存在会导致副表面与工作气流的增强的热隔离，从而减少传热。
从PCT/NL03/00153可知露点冷却器的特别有效的形式，在这里结合其全部内容作为参考。虽然不希望被理论约束，但是相信该装置的成功至少部分地基于在主和副表面存在的热交换元件。这些热交换元件可以是散热片的形式，并且相信其改进了从主表面至副表面的热传导。该散热片工作以直接地导热，且断开在气流中形成的各种边界层。其也用以增加相关表面的热交换的有效的总面积。从上述文件，以及从共同待审的英国专利申请0324348.2号可知湿润副表面的其它重要特征，在此还结合英国专利申请0324348.2号的全部内容作为参考。从而，通过对用作水分保持层的材料进行仔细选择，可实现最佳蒸发而不会使副表面与工作气流热隔离。
这样的装置对于冷却特别方便，是由于其制造简单，且不需要致冷剂或压缩机。通过低能耗且较安静的低压风扇将气体循环通过冷却器。这使得露点冷却器对于户内使用非常理想，特别是在晚上。
在蒸发冷却器中冷却的驱动力是湿润热交换表面，流经该表面的工作气体和产品气流之间的温度差。冷却器的效率越高且越接近露点，那么温度差之间的平衡更加重要。对于在周围空气和建筑或汽车内部之间通导的蒸发冷却器，盛行风和压力差可扰乱该良好的平衡。此外，冷却器的性能取决于入口和出口的配置。对于蒸发冷却器的安装，如，安装在建筑中使用导管以提供产品和/或工作气流，需要根据产品和工作气体导管的相对流动阻力而仔细地校正单元以有效地工作。
发明内容
根据本发明，提供了一种蒸发式热交换装置，其包括产品循环和工作循环，这两种循环与是热接触，用于循环间的热传导，但是流体地分隔以基本阻止循环之间的压力传递。这里，循环不需要是闭合的循环，且通常与外部空气连通，然而，在热交换装置中，循环至少在蒸发冷却模式中流体地分隔。
该装置的优选形式包括至少一条工作通道和多条产品通道，其中每条工作通道具有主和副表面，每条产品通道各具有主和副表面。通道设置成产品流体可通过产品通道，且与主表面热交换接触而循环，其中工作通道的主表面与工作通道和产品通道的副表面流动连通，从而工作流体首先流经工作通道的主表面，接着流经副表面。供液装置向副表面提供了蒸发液体。
这样，通过与流经工作通道的副表面的工作流体的热传导，将流经工作通道的主表面的第一工作流体流预冷至接近露点。在预冷空气返回流经副表面时通过蒸发液体蒸发进入预冷却空气的蒸发潜热而驱动热量的传导。根据本发明，已经发现通过预冷却工作空气的单位体积吸收的潜热不仅足够用于预冷相同体积的工作空气，还可冷却至少更多体积的产品空气。通过从产品通道的副表面进行蒸发以类似的方式实现产品空气的冷却。
在蒸发式热交换器的优选结构中，工作通道和产品通道都形成为管状膜，在每种情况下，主表面位于管状膜的内部，并且副表面位于管状膜的外部。管状膜提供了主表面与副表面之间的热传导。优选地，该膜可由诸如铝等的良好导热性材料制成。
优选地，蒸发式热交换器还包括壳体，在该壳体中设置有工作通道和产品通道。这样，壳体与工作和产品通道之间的内部空间限定了工作流体流经副表面的流动区域。优选地，将壳体延长，而工作和产品通道彼此平行地大体纵向穿过壳体。可将工作通道设置成在壳体的第一端具有与外部连通的入口，而在壳体的第二端附近具有与内部空间连通的出口。通过设置排出口与其第一端相邻的壳体，将壳体的内部空间与外部连通，可促使工作流体从第二端经由副表面流回排出口。因此，流经副表面的第二流体流是流经工作通道和产品通道的主表面的流体流动的反向流动。
根据本发明的重要方面，产品通道可通过壳体从入口延伸到出口，该入口和出口都将产品通道的主表面与壳体的外部连通，而不与内部空间流体连接。通过将产品通道的主表面与容纳有工作流体的内部空间密封地分隔，工作流体中作用的压力不会影响产品流体的流动，反之亦然。然而，在工作流体流经产品通道的副表面时，在两种流体之间仍然会产生热交换。
根据本发明的结构的重要结果是蒸发式热交换器也可用作废热回收利用装置，如用于通风的目的。通过设置具有热回收支路的再循环通道，用于将壳体的内部空间与废热源连接，允许热回收流体选择性地进入内部空间从而流经副表面。在这种情况下，通过流经内部空间并从排出口排出的热回收流体的热传导而加热产品流体。在该设置中重要的是产品流体流动在冷却和热回收过程中的方向是相同的，并且流经副表面的流动都流向排出口。这避免了例如可能发生在流体流动的逆转或者如果从副表面流过的流体流进居住空间的污染。虽然一般而言的热回收是已知的，但是相信可提供热回收的蒸发式冷却器的组合是新颖的和有创造性的。提供了装置的多功能性，可从单个单元进行冷却、通风(无需供水)和热回收。
优选地，热回收支管包括阀门，该阀门用于将供应至副表面的流体源在冷却模式的工作通道的主表面与热回收模式的再循环通道之间转换。在通风模式，不需要向副表面提供流体，且再循环通道可用于从建筑排出空气而不需要另外的热交换。
包括再循环通道的其它优点在于可选择性地将再循环流动增加至产品通道或通道。再循环通道可包括混合装置，其用于选择性地将再循环通道与产品通道的入口相连接。从而，在例如建筑的冷却过程中，可调节通过产品通道进入建筑内部的外部空气，也可调节循环通过产品通道的内部空气的量。这在一定情况下对于阻止噪音或气味或其它不良影响进入建筑的内部是有效的。
优选地，蒸发式热交换器还设置有产品流体循环装置和工作流体循环装置，其中产品流体循环装置促使产品流体通过产品通道而循环，而工作流体循环装置促使工作流体通过工作通道并经过副表面而循环。
根据本发明的重要特征，将热交换元件位于副表面，用于将热量从副表面传导至工作流体。这些热传导元件优选地形成为散热片、百叶板或突出，且可通过断开边界层和增加局部湍流而增加热传导。优选地，热传导元件由诸如铝等良好导热性材料制成。相信使用这样的热传导元件可提高装置的效率，从而达到通过单个容量工作流体有效地冷却多个容量的产品流体的程度。
为了将潜热从副表面传导至工作流体，副表面应设置液体保持层，用于保持一些蒸发液体。已经发现液体保持层不应阻止热量从副表面向工作流体的直接传导对于高效工作是很重要的。该“热量”而不是潜热的直接传导对于将工作流体加热远离露点从而可蒸发更多的流体是必要的。因此该液体保持层不应该隔离副表面。因此，如果液体保持层是良好的热导体，那么其可以完全地覆盖表面。然而，在大多情况下，局部覆盖为高效工作的直接热传导和潜热传导之间提供了最佳平衡。液体保持层可例如仅设置在热传导元件上，且优选地仅设置在其一个表面上。
热传导元件还可设置在产品通道和工作通道的主表面上，从而将热量从产品流体和工作流体分别传导至主表面。这些热传导元件可能与副表面的热传导元件特性相同。虽然在作为蒸发式冷却器的操作过程中没有向主表面提供蒸发液体的直接需求，但是为了另外用作热回收装置或加湿器，还需要在主表面包括液体保持层或其它形式的吸液层以用于湿润。该层还可用作将诸如除臭剂、芳香油等产品散布至产品流体中。
根据本发明的另一方面，还公开了一种在蒸发式热交换器中冷却产品流体的方法，其中蒸发式热交换器包括具有主和副表面的工作通道以及具有主和副表面的产品通道。该方法包括向副表面提供蒸发液体，将第一容量的工作流体流经工作通道并与其主表面热交换接触，从而将工作流体从入口温度冷却至接近其露点温度，其后工作流体流经工作通道和产品通道的副表面，从而促使蒸发液体蒸发进入工作流体，且通过从副表面传导热量而加热工作流体，从而从相应主表面将热量传导至相应副表面。同时，第二容量的产品流体流经产品通道并与其主表面热交换接触，从而通过向主表面的热传导而冷却产品流体，而第二容量充分地大于第一容量。通过保证通过从副表面传导而不是蒸发液体的蒸发而加热工作流体，对于指定容量的工作流体可充分地更大容量产品流体。通过副表面上设置的热传导元件，具体地散热片，可增加传导至工作流体的热量。
根据本发明的另一方面，提供了冷却和热回收装置，包括大致如上所述的蒸发式热交换器，其至少具有产品通道和彼此热交换接触的工作流体循环，产品通道提供了从第一环境至第二环境的产品流体流，再循环通道提供了来自第二环境的流体流，及开关装置，其用于将再循环通道与产品通道或工作流体流选择性地连接。
将参考附图以示例的方式对本发明的实施例进行更详细地说明，其中图1是根据本发明的蒸发式热交换器的示意图；图2是用作产品通道的热交换元件的透视图；图3是根据本发明的第二实施例，具有再循环通道的蒸发式热交换器的示意图；图4是本发明的第三和优选实施例的外部透视图；图5是图4的实施例的内部的正视图；图5A是表示通道的上端的图5的细节的局部剖切透视图；图5B是表示通道的下端的图5的细节的放大正视图；图6是图4的实施例的内部沿着方向VI的侧视图；并且图7是本发明的其它实施例的外部透视图。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明的蒸发式热交换器1的示意图。热交换器1包括通常延长的壳体2，其中延伸有工作通道4。多条产品通道6也通过壳体2，产品通道6和工作通道4大体平行并彼此间隔开。工作通道4和产品通道6分别具有设置在通道内部的主表面8、10，和设置在通道外部的副表面12、14。工作通道4和产品通道6设置有多个散热片形式的热传导元件15。
工作通道4具有设置在壳体2外部的入口16，其与第一端18相邻。工作通道4的出口20设置在壳体2中，与第二端22相邻。壳体2还设置有排出口24，其与第一端18相邻。从而形成工作循环，使得工作流体从入口16沿着工作通道4的主表面流动并从出口20流出。接着，工作流体返回通过壳体2的内部，并通过排出口24而排出。由于工作流体返回通过壳体2，其流经工作通道4和产品通道6的副表面12、14。
产品通道6还包括设置在壳体2的第一端18的外部的入口26，和设置在第二端22的外部的出口28。因此，形成产品循环，产品流体从壳体2的外侧流经入口26，沿着产品通道6的主表面10流动并从出口28流出。
壳体2还设置有流体供应装置30，其向副表面12、14提供蒸发液体。
形成工作通道4和产品通道6以促进在纵向传导上的各主表面8、10和副表面12、14之间的横向热传导。这可通过使用低导热性的膜形成通道而实现，且该膜足够薄从而不会阻碍横向热传导。然而优选地，通道由导热良好，特别是在膜的横向到热良好的材料形成。设置在通道4、6上的热传导元件15用于增加这样的横向热传导，也优选地由良好导热性的材料制成。
蒸发式热交换器1的工作如下文所述进行。将工作流体流A1提供至工作通道4的入口16。工作流体A1被引导通过主表面8。热传导元件15将工作流体的热量传导开，从而使得工作流体冷却。如下文中所述，对于作为工作流体A1的空气，在通过主表面8以后会大致冷却至露点温度。在该温度，空气完全饱和，且不能没有水凝结而继续冷却。在通过主表面8之后，冷却的工作流体作为流体A2而流经出口20，且以第一端18的方向返回通过壳体2。通过这样，其通过工作通道4和产品通道6的副表面12、14。
通过流体供应装置30的工作，提供了一些蒸发液体以使得副表面12、14湿润。流经副表面12的工作流体A2通过热传导元件15吸收从主表面8传导的热量。在其开始变暖远离露点时，通过蒸发液体的蒸发而再吸收液体。通过这样，吸收了潜热。通过保证主要从湿润的副表面12蒸发液体，而不从工作流体的水滴蒸发液体，潜热引起从流经主表面8的工作流体A1的部分的附加的热传导。工作流体A2也流经产品通道6的副表面14，并以相同的方式冷却。通过产品通道6并与主表面10接触的产品流B1也被冷却，并且作为与工作流A1在出口20大体相同的温度的流体B2而从出口28排出。工作流体作为完全饱和有水分的流体A3以与在入口大致相同的温度而通过排出口24排出壳体2。
由于流体蒸发的潜热充分地大于其比热，所以在副表面12、14通过流体蒸发进入工作流体所吸收的热量不仅足够冷却第一容量的工作流体A还可冷却至少另外两个容量的产品流B。根据图1，单个工作通道4用于冷却两条相似尺寸的产品通道6。然而，在本发明的范围中，可以其它等效的方式而实现该比例。可使用例如具有工作通道的流动横剖面的两倍的单个产品通道，从而提供了用于热传导的足够的表面面积。此外，由于通过工作通道的液流与从流经产品通道的流体被隔开，所以可利用不同的流速而实现相同的效果。这样的流速差别还可用于调节通道之间的热传导。可选地或另外地，由于通道的分隔，可使用具有不同热容的不同流体。
根据本发明的重要优点，应注意工作流体A围绕从入口16至排出口24的基本闭合的循环而流动。此外，入口16和排出口24彼此相邻地设置。这样，在入口/排出口的压力情况对工作流体A的循环没有或者仅有很小的影响。已发现在入口和排出口的局部压力情况会严重地影响装置的功能的实际情况下，在安装这样的蒸发式热交换器中这是非常重要的考虑。
根据本发明的优选实施例，可如图2所示和如PCT/NL03/00153所说明地构造产品通道6。在该图中，类似的元件采用与图1相同的附图标记指示。根据图2，产品通道6包括形成大致管状结构具有入口26和出口28的膜36。主表面10设置在通道6的内部，而副表面14设置在膜36的外表面。该膜36可由将流经主表面和副表面的流体分隔并可在其间传导热量的任何适当材料制成。优选地，由易于形成所需形状并易于通过熔焊技术结合的软质铝而形成。膜36在主表面10和副表面14上设置有散热片38形式的热传导元件。散热片38增加了表面上可对流体进行热传导的有效表面积。其还提高了向和通过膜36的热传导。因此，其应该由诸如铝的具有良好导热性能的材料制成。通过形成铝制的膜36和散热片38，可优化热传导。
为了进一步提高热传导，散热片38设置有百叶板40，其用于断开流动中的各种分界层，还促进从散热片的一侧向另一侧流动。百叶板40还促进在百叶板方向的热传导并减少在流动的纵向的传导。通过向纵向的传导提供另外的屏障，如通过传导桥或通过交错百叶板40可进一步增强该效果。附加地或可选地，将散热片38设置为条42，通过间隙44而在纵向彼此分隔。
在产品通道6的副表面14上的散热片38设置有液体保持层(未示出)，其可如英国申请第0324348.2号中所述。将液体保持层设置在面朝远离膜36方向的散热片38最外表面上。这样，流经副表面14的第二流体在通过膜38的一侧到另一侧，如通过百叶板40时，反复地暴露在自未覆盖的区域的直接热量和自覆盖区域的蒸发的潜热下。液体保持层可由能够保持一些流体且易于将其释放到部分饱和气流中的任何材料制成。优选地，对于将水用于作为蒸发液体，材料应该是亲水的，但具有一些吸湿性。已知陶瓷类型材料，诸如波特兰(Portland)水泥、氧化铝和纤维材料是理想的，由于它们能够仅通过表面张力效应而保持水分。用于形成水分保持层的示例性材料是20g/m2聚酯/纤维胶50/50混合，可从荷兰的Lantor B.V获得。
尽管未示出，工作通道4可以以与图2所示的产品通道大致相同的方式而设置。在这种情况下，工作通道可与产品通道稍微不同，不同之处在于出口不延伸出壳体所以可以稍短。
图3示出了根据本发明的优选实施例的包括再循环通道的蒸发式热交换器101。该热交换器101与图1所示的装置大致相同，与图1所示相同的元件将以相同的附图标记指示。
根据图3，热交换器101还包括再循环通道150，该再循环通道通过壳体102从第二端122到第一端118。在图3所示的实施例中，仅示出了单条产品通道106。很清楚，如第一实施例所述，可为每条工作通道104设置多条产品通道。再循环通道150设置有热回收支路152，其在与第二端122相邻处将再循环通道150与壳体102内部连接。旁通阀154控制通过再循环通道150和热回收支路152的流体的流动。
再循环通道150还设置有再循环支路156，该再循环支路156设置有再循环阀门158。再循环支路156将再循环通道150与产品通道106在与第一端118相邻处连接。再循环阀门158控制通过再循环支路156和再循环通道150的流体的流动。尽管在各个连接的交接处设置有阀门154和158，然而如下文中所述，很清楚也可设置阀门的其它设置和位置以实现相同的功能。
在使用中，蒸发式热交换器101以与蒸发式热交换器1相同的方式而工作。然而，再循环通道150的存在还允许另外两种功能I.内部空气的再循环设置蒸发式热交换器101以将空气B1从例如建筑的外部E通过产品通道106带入，并将温度TP的空气B2供应至建筑的内部I。再循环通道150允许气体C1作为流体C2而从建筑内部I通风流到外部E。在正常情况下，通风气体C2的流动容积与进入气体B2的流动容积大致相同。然而通过再循环通道150通风的内部空气的温度T1可能比进入产品通道106的入口126的外部空气B1的温度TE低。为了改进蒸发式热交换器101的性能，不是将所有的空气C2通风至外部以外，而是可将该空气的一部分C3通过产品通道106而再循环回到内部。对于再循环的这部分，仅需要温度从TI上升至TP。在该设置中，再循环阀门158用作混合装置，用于将外部空气B1与内部空气C1的两道气流混合，以根据内部I中所需的新鲜空气的量而向产品通道106提供。尽管所示再循环支路156和阀门158与壳体的第一端相邻，但是需要注意其还可设置在沿着产品通道106的中间位置，其中进入的产品空气B1已冷却至温度T1。可选地，其可设置在壳体外侧。
II.热回收在寒冷时期，蒸发式热交换器101可作为热回收和通风单元而工作。来自建筑的内部I的温暖的空气C1可通风至外部E，且外部的新鲜空气B1可通过产品通道106提供至内部。通过将旁通阀154打开以引导从再循环通道向壳体内部流动，使得温暖的内部空气流C4在作为流体C5而通过排出口124排出之前流经产品通道106的副表面114。从通风空气C4经由副表面114向产品通道106的主表面110进行热传导，其中加热了新鲜外部空气B1。接着加热的外部空气B2通过出口128向建筑的内部I供应。这样的热回收在保证向建筑通风提供足够新鲜空气的同时降低了加热成本。在热回收过程中，不需要湿润副表面的液体供应130的操作。然而，已经发现需要向产品通道106的主表面110提供少量的水，以在诸如干燥冬季环境下保持足够的湿度。在这样的情况下，不使用工作通道104。然而，可提供可选的阀门装置以使得工作通道在热回收过程中还可用作产品通道。
对于作为热回收装置的极低温度操作，还可提供进入空气B1的霜冻防护。这可由例如通过再循环支路156和再循环阀门158将少量的通风空气C3再循环进入与入口相邻的产品通道106而实现。还可设置小的电预热器159或者类似装置，从而在产品通道106的入口126(或在排出口124周围)提供霜冻防护。这样的霜冻防护方式可用于阻止排出排出口124的湿润空气凝结。这样的凝结可结冰并增大，严重地阻碍热传导甚至阻塞通过排出口124的流动。
很重要的是应该注意在热回收利用的过程中，通过产品通道106的流过与冷却方向相同。对于再循环通道150也相同。具体地，经过副表面112、114的流动通常发生在排出口124的方向，从而将在壳体102的内部空间中形成的任何污染引出建筑。
根据图4，示出了家用蒸发式热交换器201的优选实施例。该热交换器201大体与图1和图3中所示的装置相似，且类似的元件以相同的附图标记表示。
热交换器201包括大致直立的壳体202，其适于设置在居住空间中，优选地靠着外墙而设置。该壳体202具有下部第一端218和上部第二端222，且包括在正表面的263的输入键260和显示器262，通过其可控制该装置。壳体的正表面263在其上端222还设置有加水口264和出口格栅266。在壳体的后部，导管268具有多条至建筑外部的气体通道。再循环管270用作连接到从居住空间通风的空气源。
图5示出了将外部壳体移开的热交换器201的内部的正视图。在热交换器201的内部，设置有多条产品通道206。产品通道206大致如在图2中所公开，并大致竖直设置。在装置的第一端218，相邻产品通道206的下端在接缝207处卷曲或组合在一起以形成组合的产品入口226，并封闭副表面214以形成与产品通道206分开的第二通道213。将产品通道206的上端通过壳体隔板272连接到与组合的出口228连通，该组合的出口228与壳体的第二端222的出口格栅266连通。
热交换器201还包括与产品通道206类似设计的两条工作通道204，其也通过在其下端的接缝207而封闭，以形成组合的工作入口216，和另外的具有副表面212的第二通道213。在其上端，工作通道204具有出口220，其在隔板272突然停止以与第二通道213的上端连通。
产品流体风扇274设置在紧邻产品入口226的下方。产品流体风扇是轴向流入风扇，其最大能力约300m3每小时，并经由产品入口通道276通过过滤室277和管268而连接以接收从建筑外部供应的气体。过滤室277包括用于过滤进入蒸发式热交换器201的产品空气的合适的过滤器(未示出)。可选地或另外地，过滤器可设置在出口228或设置在流动中其它方便的位置。过滤器还可设置在图1和图3的实施例中。
工作流体风扇278也设置成与壳体202的下端218相邻，并与第二通道213的排出口224连通。工作流体风扇278还通过工作出口管280经过管268而与建筑外部连通。在工作流体循环的入口侧，组合的工作入口216也经由工作入口管281通过管268而与建筑外部连接。尽管在图中未示出，工作入口216还可设置有过滤器或者穿过与产品流动密封地分隔开的过滤室277的部分。
图5还示出再循环通道250，其在上端与再循环管270连接。再循环通道250经由再循环风扇282和再循环出口管283，通过管268而与建筑外部连接。再循环通道250也通过设置有再循环阀门258的再循环支路256而与过滤室277连接。这样，任何流回建筑内部的再循环空气也将被过滤。热回收支路252和旁通阀254(在该图中未示出)选择性地将再循环通道250与第二通道213的上端连接。
在每条第二通道213的上端，设置了水分配器284。水分配器284包括水滴形成出口，其向产品通道206和工作通道204的副表面212、214提供可控制的水滴供应。水分配器284通过泵286从储水器288经由供水系统230而供水。在第二通道的下端，将过量的水收集在水槽285中，并通过排水沟289返回至储水器288。
在图5a中更好地示出了壳体202的上端222的细节，其中示出了通道204、206的连接方式。上歧管271接收通道204、206的上端，并设置有适当的开口以让各种流体通过。接收工作通道204的上歧管271的区域由隔板272而覆盖，从而强迫排出工作通道204的工作流体通过产品和工作流体通道的第二通道213而返回。上歧管271还支持水分配器284。水分配器284配置成在第二通道213的上端水平地喷洒水，其中水会滴下以湿润副表面212、214。水分配器的供水优选间歇地，且可以在可控压力下改变喷洒的长度，从而在第二通道213的宽度上均匀地进行湿润。承滴盘设置在第二通道的上方，以收集自管口的喷水并将其以水滴的形式而分配，从而避免雾化进入第二通道。已经发现限制空气流中的浮质对于保证冷却器的有效工作非常重要并且还降低了细菌形成的可能性。
在图5b中更详细地示出了壳体202的下端218。下歧管273以与上歧管类似的方式接收了通道204、206的下端。下歧管273部分地形成产品入口226、工作入口216和排出口224，且还形成水槽285并用作工作流体风扇278的壳体。
图6是沿着图5的方向VI的侧视图。图6示出了产品流体风扇274和工作流体风扇278，还清楚地示出了产品入口管276、工作入口管281、工作出口管280和再循环出口管283，其中所有的管都穿过管268到达建筑外侧。图6还示出了热回收支路252和旁通阀254，其将再循环通道250与第二通道213的上端连接。
图4至6的蒸发式热交换器201的工作大致与图3的蒸发式热交换器的工作相同。在使用中，在冷却模式下，泵286工作以向水分配器284提供水，水分配器284对第二通道213的副表面212、214进行湿润。如根据图2中所述的水分保持层保持一些水分以用于随后的蒸发。
工作流体风扇278将工作空气流A1从建筑外部通过工作入口管281和工作通道204而吸入。工作空气A1通过从副表面212的水分蒸发而冷却，并在出口220以接近露点的温度而排出工作通道204。接着将工作空气A1在壳体内部分配至全部第二通道213，通过第二通道213空气A1在向下方向作为气流A2返回，驱动副表面212、214的蒸发。接着湿润空气A3通过排出口224和工作流体风扇278经由工作出口管280而排出建筑外部。如上述，工作气流流经大致完整的循环，从工作入口管281至彼此相邻设置的工作出口管280。这样，作用在建筑外部的局部压力情况对循环影响很小或没有影响，而例如通过调节工作流体风扇278可容易地实现气流的调节。
随着工作空气A循环通过蒸发式热交换器201，也使得产品流体风扇工作。通过产品入口管276和过滤管277从建筑外部吸入新鲜空气B1并作为产品空气而提供给组合产品入口226。
接着通过从副表面214的蒸发，在产品空气通过产品通道206时将其冷却。产品空气从产品通道206排出，并通过组合的出口228和出口格栅266以接近露点的温度作为气流B2而向建筑内部提供。
产品空气进入建筑内部必须通过从建筑内部相应地向外气流而平衡。该空气可通过建筑中作为“泄漏”的天然开口而排出。可选地，其可通过再循环风扇282从再循环入口(未示出)吸入空气C1经过再循环通道250并通过再循环出口管283而排出C2的操作而控制。通过调节流经再循环风扇282的气流，可控制“泄漏”与通过再循环出口管283排出的气体C2之间的关系。该控制可用于确定通过蒸发式热交换器201对建筑的冷却程度，由于增加的“泄漏”会与较大的冷却分配相关，而通过再循环出口管283的增加的气流会使产品气流B2的冷却效果保持在局部。
为了在热回收模式下进行工作，旁通阀254经由热回收支路252将再循环通道250与第二通道213的上端连接。温暖的内部空气C1流经第二通道213，对产品空气B1进行加热。在该模式，内部空气C2代替工作空气A3通过排出口224和工作流体风扇278经由工作出口管280而排出至建筑的外部。不需要使用工作通道204和再循环出口管283，但是适当的阀门调节可用于热回收模式的产品流体。对于参考图3而说明的霜冻防护，可经过再循环支路256经由再循环阀门258而将空气流C3供到产品通道206的入口。
图7示出了可选家用蒸发式热交换器301的外部透视图。该热交换器是与图4至6所示的装置201的内部结构相似，所以仅对外部细节进行说明。
热交换器301包括大体直立的壳体302，特别适于设置在儿童的卧室。根据该实施例，将储水器388设置在儿童角色的壳体302的上端322。该储水器388可拆卸用于注水，并且是部分透明地，从而可容易地看到水位。甚至对于家里的年轻成员，补充储水器也是简单而有趣的活动。还可提供储水器的可选形式，且还可包括例如嘴的形式的灌注开口。
虽然上述实例示出了本发明的优选实施例，但是应注意各种其它设置也可作为落入所附权力要求所限制的本发明的实质和范围中。具体地，尽管对所示出的用于建筑内部的蒸发式热交换器进行了说明，然而其也可用于诸如车辆或临时住处的其它结构。其还可设置在外部其中管道穿过建筑的内部。此外，由于工作流体循环的有利的设置，蒸发式热交换器可设置在距外部空气源一定的距离处，如作为通过柔性管连接的移动单元。
该蒸发式热交换器还可具有另外的功能或者与其它单元组合，包括改进的过滤系统，用于例如过敏患者、UV治疗、香料或精油分配和电离装置，以用于将产品空气电离。其还可与计算机装置结合，用于如根据计算机负载而提供适当的冷却。
权利要求
1.一种蒸发式热交换器，包括至少一条工作通道，其包括主和副表面；对于每条工作通道，有多条包括主和副表面的产品通道；和供液装置，其向所述副表面提供蒸发液体；其中产品流体可通过所述产品通道并与其所述主表面热交换接触而循环，且其中所述工作通道的所述主表面与所述工作通道和所述产品通道二者的所述副表面流动连通，从而工作流体可首先流经所述工作通道的主表面，接着流经所述副表面。
2.如权利要求1所述的蒸发式热交换器，其还包括位于所述副表面上的热传导元件，用于从所述副表面向所述工作流体传导热量。
3.如权利要求1或2所述的蒸发式热交换器，还包括位于所述产品通道和所述工作通道的所述主表面上的热传导元件，用于从所述产品流体和所述工作流体分别向所述主表面传导热量。
4.如前述任一权利要求所述的蒸发式热交换器，其中所述工作通道包括管状膜，所述主表面位于所述管状膜的内部，并且所述副表面位于所述管状膜的外部。
5.如前述任一权利要求所述的蒸发式热交换器，其中所述产品通道包括管状膜，所述主表面位于所述管状膜的内部，并且所述副表面位于所述管状膜的外部。
6.如前述任一权利要求所述的蒸发式热交换器，还包括壳体，所述工作通道和所述产品通道位于所述壳体内部，从而所述壳体与所述工作和产品通道之间的内部空间限定了所述工作流体流经所述副表面的流动区域。
7.如权利要求6所述的蒸发式热交换器，其中所述工作通道具有与所述壳体的外部连通的入口，和与内部空间连通的出口。
8.如权利要求6或7所述的蒸发式热交换器，其中所述壳体具有将所述内部空间与所述壳体的外部连通的排出口，用于在所述工作流体流经所述副表面之后将所述工作流体排出。
9.如权利要求6至8中任一权利要求所述的蒸发式热交换器，还包括再循环通道，且其中所述壳体具有热回收支路，用于选择性地允许再循环流体从所述再循环通道进入所述内部空间以流经所述副表面。
10.如权利要求9所述的蒸发式热交换器，其中所述热回收支路包括旁通阀，用于将供应到所述副表面的流体源在冷却模式下的所述工作通道的所述主表面和热回收模式下的所述再循环通道之间进行转换。
11.如权利要求6至10中任一权利要求所述的蒸发式热交换器，其中所述产品通道具有入口和出口，所述入口和出口的每个与所述壳体的外部连通。
12.如权利要求11所述的蒸发式热交换器，其中所述蒸发式热交换器包括再循环通道，还包括用于将所述再循环通道与所述产品通道的所述入口选择性地连接的混合装置。
13.如前述任一权利要求所述的蒸发式热交换器，还包括产品流体循环装置，以促使产品流体通过所述产品通道进行循环。
14.如权利要求12所述的蒸发式热交换器，还包括平衡流动循环装置，用于促使流体的平衡流通过所述再循环通道进行循环，以至少部分地平衡产品流体的流动。
15.如前述任一权利要求所述的蒸发式热交换器，还包括工作流体循环装置，以促使所述工作流体通过所述工作通道且通过所述内部空间进行循环。
16.如前述任一权利要求所述的蒸发式热交换器，其中所述工作通道和所述产品通道大体平行，且所述工作流体和所述产品流体沿第一方向分别流经所述工作通道和所述产品通道，且所述工作流体随后沿与所述第一方向大致相反的第二方向而流经所述副表面。
17.如权利要求16所述的蒸发式热交换器，其中所述再循环通道大致与所述产品通道平行，并且通过所述再循环通道的流动发生在所述第二方向。
18.如前述任一权利要求所述的蒸发式热交换器，还包括至少部分地覆盖所述副表面的液体保持层，所述液体保持层允许在所述副表面和所述工作流体之间发生热传导。
19.一种在蒸发式热交换器中冷却产品流体的方法，所述蒸发式热交换器包括具有主和副表面的工作通道和具有主和副表面的产品通道，所述方法包括向所述副表面提供蒸发液体；使第一容量的工作流体通过所述工作通道且与所述工作通道主表面热交换地接触，以将所述工作流体从入口温度冷却至接近其露点温度；其后，使所述工作流体通过所述工作通道和所述产品通道二者的副表面，以促使蒸发液体蒸发进入所述工作流体，并通过从所述副表面传导而加热所述工作流体，从而将热量从相应主表面传导至相应副表面；并且使第二容量的产品流体通过所述产品通道并与所述产品通道主表面热交换地接触，从而通过向所述主表面热传导而冷却所述产品流体，所述第二容积充分地大于所述第一容积。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述工作流体以与流经所述主表面的反向流动而流经所述副表面，并被加热至大致其入口温度。
21.如权利要求19或20所述的方法，其中所述第二容积是所述第一容积的至少三倍。
22.如权利要求19至21中任一权利要求所述的方法，其中将所述蒸发液体间歇地提供到所述副表面。
23.一种冷却和热回收装置，包括蒸发式热交换装置，其至少具有彼此热交换接触的产品通道和工作通道，所述产品通道提供从第一环境向第二环境的产品流体的流动；再循环通道，其提供了从所述第二环境向所述第一环境的再循环流体的流动；和开关装置，其用于将所述再循环通道与所述工作通道选择性地连接，用于从所述再循环流体的热回收。
24.如权利要求23所述的冷却和热回收装置，包括如权利要求1至18中任一权利要求所述的蒸发式热交换装置。
全文摘要
一种蒸发式热交换装置，包括具有主和副表面的工作通道和具有主和副表面的多条产品通道。供液装置向副表面提供蒸发液体。产品流体循环通过产品通道且与其主表面热交换地接触。工作通道的主表面与工作通道和产品通道的副表面流动连通，从而工作流体可首先流经工作通道的主表面，接着流经副表面，其中工作流体通过蒸发吸收液体。
文档编号F24F1/00GK1985129SQ200580023669
公开日2007年6月20日 申请日期2005年7月12日 优先权日2004年7月12日
发明者J·A·M·赖因德斯, A·J·L·奈森 申请人:奥克斯赛尔控股公司