具有微孔隔膜的能量交换组件的制作方法_3

文档序号:9422361阅读:来源:国知局
,微孔隔膜16的孔隙率可以是在45%和80%之间。更特别地,该孔隙率可以是在50%和75%之间,或者更特别地在55%和70%之间。
[0032]在一种实施方式中,在0.5英寸水柱(inH20)(基于ASTM D737)(约125帕(Pa)),微孔隔膜16可以具有低于50秒/米(sec/m)的隔膜蒸汽扩散阻力(进入空气流为5%相对湿度(RH)和 95% RH,使用 DMPC 方法测定)和低于 0.08ft3/min/ft2(0.041cm3/sec/cm2)的透气性。更特别地,在0.5inH20,隔膜的蒸汽扩散阻力可低于40seC/m,且透气性低于0.06ft3/min/ft2(0.03cm3/sec/cm2)。例如,在0.5inH20,隔膜的蒸汽扩散阻力可低于35sec/m,且透气性低于 0.0574ft3/min/ft2 (0.029cm3/sec/cm2)。
[0033]现在再参照图2,微孔隔膜16的厚度也影响刚性和湿汽传递速率(moisturevapor transfer rate,MVTR),这直接关系到蒸汽扩散阻力。例如,隔膜16的硬度通过选择较厚的材料而增加,该材料具有相同的孔径和孔隙率。然而,增加隔膜16的厚度降低MVTR。因此,厚度可被选择以实现硬度和MVTR之间的平衡。通过在背衬层(未示出)上层叠隔膜16,使得隔膜16的厚度可以被减少,同时保持硬度。例如,隔膜16的厚度可以小于50 μπι,例如,在10 μ??和40 μ??之间。更特别地,隔膜16的厚度可以在15 μm和40 μm之间。当隔膜16被结合到背衬层上时,隔膜面板206的厚度可以在100 μπι和400 μπι之间,例如,在200 μπι和300 μπι之间。背衬层可以具有相对于微孔隔膜16更大的孔尺寸和孔隙率,所以背衬层不显著影响(例如,仅具有可忽略的影响)通过隔膜面板206蒸汽传输和/或空气传输。在至少一种实施方式中,背衬层和隔膜16具有组合刚度(定义为弹性模量和材料厚度的结果)高于15MPa.mm。更具体地,该刚度可以高于25MPa.mm。
[0034]作为一个例子,在空气对空气能量回收芯中使用的微孔隔膜可以由聚丙烯制成,其具有0.06 μπι的孔尺寸、55%的孔隙率和25 μπι的厚度,并且可将它结合到聚乙烯网背衬上。在0.5英寸水柱(inH20)(约125帕(Pa)),所得的隔膜可具有28seC/m的蒸汽扩散阻力、0.0146ft3/min/ft2(0.0074cm3/sec/cm2)的透气性,以及 55MPa.mm 的刚度。在 5inH20的压差下(基于ASHRAE标准84)(约1.244kPa),当所得的隔膜应用在能量交换芯的隔膜面板(具有 21in.X21in.X 18.625in.(53.3cmX53.3cmX47.3cm)的尺寸)和通道(具有3.5mm的厚度)上时,能量交换芯所得的性能是55%的效率和1.07的室外空气量校正系数(Outdoor Air Correct1n Factor)。
[0035]作为另一个例子,应用在空气对空气能量回收芯中的微孔隔膜可以由聚丙烯制成,其具有0.1 μπι的孔尺寸、67%的孔隙率和20 μπι的厚度,并且可将它结合到3.0盎司(ΟΖ.,约85g)聚丙稀纺粘无纺布背衬上。在0.5inH20,所得的隔膜具有17sec/m的蒸汽扩散阻力、0.0382ft3/min/ft2(0.019cm3/sec/cm2)的透气性,以及 27MPa *mm 的刚度。在 2inH20的压差下(基于ASHRAE标准84)(约250Pa),当所得的隔膜应用在相同的能量交换组件的隔膜面板(具有 21in.X21in.X18.625in.(53.3cmX53.3cmX47.3cm)的尺寸)和通道(具有3.5mm的厚度)上时,能量交换组件所得的性能是60%的效率和1.07的室外空气量校正系数(Outdoor Air Correct1n Factor)。
[0036]图5示出了三个隔膜之间的蒸汽扩散阻力相对于平均相对湿度的比较的曲线500图。曲线500比较如本文所述的微孔隔膜502和其它公知的隔膜(包括非多孔吸湿隔膜504和复合聚合物隔膜506)。如图5所示,微孔隔膜502可具有比非多孔吸湿隔膜504和复合聚合物隔膜506都少蒸汽扩散的阻力。此外,微孔隔膜502可对湿度依赖性低(或甚至忽略不计),如对于微孔隔膜502的趋势线中的相对平坦的斜度508所示。其它两个隔膜504,506的蒸汽扩散阻力至少一定程度的取决于湿度。
[0037]如图5所示,非多孔吸湿隔膜504的缺点是:隔膜传递水分能力的高度依赖于空气的相对湿度。在非常湿润的环境中,吸湿性的隔膜具有低的蒸汽扩散阻力,而在低湿度环境中,这种隔膜具有较高的蒸汽扩散阻力。随着湿度的增加,这种特性由图5中的急剧的斜度510示出。
[0038]这一种复合聚合物隔膜506的主要缺点之一是:通过将多个聚合物层添加和结合在一起,通过该隔膜传递水分的阻力增加。因此,如图5所示,蒸汽扩散阻力显著比微孔隔膜502的蒸汽扩散阻力更高。根据在复合隔膜506中使用的聚合物薄隔膜,蒸汽扩散阻力可以也至少一定程度地依赖于空气的相对湿度,如在图5中通过对于复合隔膜506的趋势线的负斜度512可看出。
[0039]此外,虽然围在图5中示出,按照具有支撑背衬层的单层隔膜制造微孔隔膜可能比生产典型的多层隔膜更便宜。典型的多层隔膜包含疏水的或亲水的涂层或者附加的第二隔膜层,以便实现低的水蒸汽扩散阻力和低透气性。在一种典型实施方式中,微孔隔膜不包括任何附加的涂层或层,除了不影响蒸汽扩散或透气性的支撑背衬。
[0040]图6示出了根据本文公开的一种实施方式的能量交换系统300可操作地连接到封闭结构302的简化示意图。能量交换系统300可包括壳体304,例如可以被移动的独立的模块或单元(例如,壳体304可以在多个封闭结构之间移动),可操作地连接到封闭结构302,例如通过连接线306,例如输送管(duct)、管子(tube)、管道(pipe)、导管(conduit)、气道(plenum)或类似物。壳体304可以被配置为可移除地连接到封闭结构302。或者,壳体304可永久地固定到封闭结构302。作为例子,壳体304可以被安装到密封结构302的顶部、夕卜壁或类似的位置。封闭结构302可以是建筑物的房间、商品存储结构或类似的结构。
[0041]壳体304包括连接到供应空气流路径310的供应空气入口 308。该供应空气流路径310可以由输送管、导管、气道、通道、管子或类似物形成,其可以通过金属和/或塑料壁来形成。供应空气流路径310被配置为通过连接到连接线306的供应空气出口 314向封闭结构302输送供应空气312。供应空气312可从大气中(例如,外部环境中)被接收到供应空气流路径310。或者,供应空气312可从封闭结构302作为回收供应空气被接收。
[0042]壳体304还包括连接到再生空气流路径318的再生空气入口 316。再生空气流路径318可以通过输送管、导管、气道、管子或类似物形成,其可以通过金属和/或塑料壁来形成。再生空气流路径318被配置成引导从封闭结构302接收的再生空气320通过排气出口322到大气(例如,外部环境中)。或者,再生空气320可以从大气中接收,且通过排气出口322引导回大气。
[0043]如图6所示,供应空气入口 308和再生空气入口 316可以被纵向排列。例如,供应空气入口 308和再生空气入口 316可以是在管道系统的线性列或线性行的相对端部。分离壁324可以在列或行内分离供应空气流路径310和再生空气流路径318。类似地,供应空气出口 314和排气出口 322可以被纵向排列。例如,供应空气出口 314和排气出口 322可以是在管道系统的线性列或线性行的相对端部。分离壁326可以在列或行内分离供应空气流路径310和回收空气流路径318。
[0044]供应空气入口 308可以位于排气出口 322的上方,且供应空气流路径310可由隔板328与再生空气流路径318分隔。类似地,再生空气入口 316可以位于供应空气出口 314的上方,且供应空气流路径310可由隔板330与再生空气流路径318分隔。因此,供应空气流路径310和再生空气流路径318可彼此交叉地靠近壳体304的中心。当供应空气入口308可以是在壳体304的顶部和左部,供应空气出口 314可以在壳体304的底部
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