專(zhuān)利名稱(chēng)：空調(diào)系統(tǒng)配風(fēng)機(jī)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(gè)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(huì)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，空調(diào)系統(tǒng)的數(shù)量還會(huì)不斷的增加?？照{(diào)系統(tǒng)的增加勢(shì)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(fù)擔(dān)，同時(shí)也制約了整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。例如2000年的夏季，據(jù)上海電視新聞播報(bào)，上海市的用電功率已經(jīng)突破了1000萬(wàn)千瓦，上海市自身的發(fā)電能力遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足本市需求，只能外購(gòu)電力以彌補(bǔ)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(dá)到50％以上。以下舉例說(shuō)明。例1，有一個(gè)會(huì)議中心，它有650m2的冷負(fù)荷面積，每平方米的冷量負(fù)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(jī)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(wèn)引入的新風(fēng)在空調(diào)機(jī)中變溫時(shí)將耗去多少電能，占用多大的功率比例。回答以上問(wèn)題，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(jī)中變溫時(shí)所需的功率為P引，則有 ＝15980(w)≈16kw式中0.95為電機(jī)制冷效率；1.23為0-50℃時(shí)的空氣比重(Kg/m3)1.302為0-100℃時(shí)，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(jī)功率的比例為16/40×100％＝40％。在實(shí)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(wèn)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(wú)對(duì)新風(fēng)進(jìn)行熱交換的處理。為了節(jié)能，近來(lái)也有人提出減少新風(fēng)供給標(biāo)準(zhǔn)，例如美國(guó)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(guó)原定為30m3/h.人(空氣調(diào)節(jié)一書(shū)，清華大學(xué)，1991年第1版)，也有人則從二氧化碳的實(shí)際產(chǎn)生濃度，采用先進(jìn)的分析儀器對(duì)新風(fēng)進(jìn)行引入控制。在新風(fēng)換熱方面，以往也有人采用熱管來(lái)做氣-氣換熱器的，但目前這類(lèi)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(diǎn)是具有熱傳導(dǎo)的可逆性。一個(gè)簡(jiǎn)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(jìn)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(dāng)熱管的長(zhǎng)度加長(zhǎng)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(zhǎng)的換熱效率就降低了，而且這種熱管的價(jià)格是很昂貴的。這種熱管一般適用于特殊的場(chǎng)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(jiǎn)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(duì)水平位置作±5°的傾斜，以滿(mǎn)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(jì)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(duì)空調(diào)系統(tǒng)作配送新風(fēng)的節(jié)能裝置，這種裝置可稱(chēng)之為空調(diào)系統(tǒng)的配風(fēng)機(jī)。本設(shè)計(jì)方案的目的是為了讓這種配風(fēng)機(jī)中的熱管豎立起來(lái)工作。因?yàn)椋挥挟?dāng)熱管處于豎立的狀態(tài)下，它的換熱效果才是最好的。同時(shí)，為了使用方便，配風(fēng)機(jī)上的四個(gè)風(fēng)口的風(fēng)向以不變?yōu)楹?，這就需要對(duì)配風(fēng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的改進(jìn)，使得因季節(jié)不同而改變的風(fēng)向能在配風(fēng)機(jī)內(nèi)部得以實(shí)現(xiàn)。而配風(fēng)機(jī)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(jì)方案中需要解決的兩個(gè)主要問(wèn)題。
上述空調(diào)系統(tǒng)配風(fēng)機(jī)共有4個(gè)風(fēng)口，分別開(kāi)在配風(fēng)機(jī)箱體兩側(cè)的壁面上。一側(cè)有通向室外的進(jìn)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(jī)的新風(fēng)風(fēng)口。每個(gè)風(fēng)口都有一個(gè)較大的風(fēng)罩，風(fēng)罩的高度略小于熱管的高度，每個(gè)風(fēng)罩中的風(fēng)門(mén)上有一個(gè)風(fēng)門(mén)擋板，它們可以沿著配風(fēng)機(jī)箱體的壁面作上下滑動(dòng)，使整個(gè)壁面上的風(fēng)口處在半開(kāi)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(jìn)了配風(fēng)機(jī)一側(cè)的進(jìn)風(fēng)風(fēng)口后，此時(shí)，風(fēng)罩內(nèi)的風(fēng)門(mén)擋板是擋在熱管箱的上層位置。室外新風(fēng)穿過(guò)已開(kāi)啟的熱管箱下層風(fēng)口進(jìn)入熱管箱中，將熱量不斷地傳遞給熱管。這股新風(fēng)沿著對(duì)角線方向從另一個(gè)風(fēng)口流出，當(dāng)然這個(gè)風(fēng)口也有一個(gè)風(fēng)門(mén)擋板，遮住了熱管箱上層的半個(gè)風(fēng)口，接著，這股新風(fēng)被設(shè)在那里的風(fēng)機(jī)吸進(jìn)，經(jīng)加壓后，送進(jìn)空調(diào)機(jī)的混合段，與室內(nèi)回風(fēng)相混合。與此同時(shí)，另一股的室內(nèi)回風(fēng)則從配風(fēng)機(jī)的回風(fēng)風(fēng)口進(jìn)入熱管箱的上層熱管中(而回風(fēng)口的下半部分被風(fēng)門(mén)擋板遮住了)，這股回風(fēng)不斷地吸收著熱管的熱量，沿著對(duì)角線的方向從另一個(gè)風(fēng)口流出。同樣地，那個(gè)風(fēng)口的下半部分也被風(fēng)門(mén)擋板遮住了。接著，這股回風(fēng)被設(shè)在那里的風(fēng)機(jī)吸去，經(jīng)加壓后送往室外。冬天時(shí)，各風(fēng)口的空氣流動(dòng)方向并沒(méi)有改變，只是原來(lái)從風(fēng)口上層進(jìn)入熱管箱的，現(xiàn)在改為從下層進(jìn)入熱管箱；原來(lái)從風(fēng)口下層進(jìn)入熱管箱的，現(xiàn)在改為從上層進(jìn)入熱管箱。這些改變，只需各風(fēng)口的風(fēng)門(mén)擋板同時(shí)改變一下上下的位置即可。配風(fēng)機(jī)的4個(gè)風(fēng)門(mén)擋板的上下位置改變是由本機(jī)中的減速器、圓錐齒輪、鏈輪、鏈條機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)及行程開(kāi)關(guān)實(shí)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(lèi)換熱器的熱回收效率可達(dá)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(diǎn)特點(diǎn)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(chǎng)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(jì)與現(xiàn)有的傾斜式重力熱管氣-氣換熱器就以上兩點(diǎn)相比較首先，本設(shè)計(jì)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(dāng)熱管氣-氣換熱器應(yīng)用在大功率換熱的場(chǎng)合時(shí)，換熱器的迎風(fēng)面積是很大的。例如，對(duì)于1個(gè)100,000kcal/h冷量負(fù)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(cè)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(shí)際使用中，很多空調(diào)系統(tǒng)的冷量負(fù)荷在1,000,000kcal/h以上，新風(fēng)量在50,000m3/h以上。這時(shí)，重力式熱管換熱器的迎風(fēng)面積將達(dá)到30m2以上。如果是采用4m長(zhǎng)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(guò)7.5m。并且在換季時(shí)，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(hù)接受。本設(shè)計(jì)方案即使采用高度為3～3.5m的熱管，換熱器的長(zhǎng)度在8.5～10m左右，在換季時(shí)，無(wú)需讓整個(gè)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(jì)方案有5個(gè)附圖，


圖1是空調(diào)系統(tǒng)配風(fēng)機(jī)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(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)配風(fēng)機(jī))主要是由一個(gè)配風(fēng)機(jī)箱，4個(gè)風(fēng)罩，2個(gè)風(fēng)機(jī)以及用于同步啟閉4個(gè)風(fēng)門(mén)擋板的減速器，圓錐齒輪，鏈輪，鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所組成。配風(fēng)機(jī)的箱體中間安裝著一個(gè)熱管箱。在配風(fēng)機(jī)與熱管箱之間，留有4個(gè)換氣室，它們分布在熱管箱的兩側(cè)，同側(cè)的兩個(gè)換氣室被外延的熱管箱隔板所隔開(kāi)。附圖中，
圖1至圖4所示的配風(fēng)機(jī)處在冬季工作狀態(tài)。這時(shí)，室外的新鮮冷空氣從風(fēng)罩(18)被吸收進(jìn)來(lái)之后，風(fēng)門(mén)擋板(25)處在下方的位置，這股冷空氣只能從已打開(kāi)的上半個(gè)風(fēng)口(24)進(jìn)入上層的換氣室(9)，接著通過(guò)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(shí)風(fēng)罩(21)內(nèi)的風(fēng)門(mén)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(jī)(22)吸收過(guò)去，經(jīng)加壓后，送往空調(diào)機(jī)的混合段與室內(nèi)回風(fēng)相混合。與此同時(shí)，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(mén)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(guò)空氣勻流板(14)，進(jìn)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(shí)風(fēng)罩(19)內(nèi)的風(fēng)門(mén)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(guò)設(shè)在那里的風(fēng)機(jī)(17)加壓后，被排至室外。夏季的工作情況，與上述過(guò)程正好相反。當(dāng)室外新鮮的熱空氣從風(fēng)罩(18)進(jìn)來(lái)后，那里的風(fēng)門(mén)擋板(25)正處在風(fēng)口的上方位置，熱空氣從下半個(gè)風(fēng)口流入換氣室(16)，通過(guò)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(shí)，那里的風(fēng)門(mén)擋板是處在風(fēng)口的上層位置。這股經(jīng)過(guò)換熱變冷的室外空氣再經(jīng)過(guò)那里的風(fēng)機(jī)(22)加壓后，被送往空調(diào)機(jī)的混合段與室內(nèi)回風(fēng)相混合。與此同時(shí)，室內(nèi)的一部分回風(fēng)被風(fēng)罩(20)吸進(jìn)來(lái)后，流過(guò)被風(fēng)門(mén)擋板打開(kāi)的上半個(gè)風(fēng)口，流過(guò)換氣室(11)，接著通過(guò)空氣勻流板(14)進(jìn)入熱管箱的上層管束。這股冷空氣不斷地吸收著熱管傳來(lái)的熱量，接著進(jìn)入到換氣室(9)。此時(shí)，那里的風(fēng)門(mén)擋板(26)正處在下方位置，這股回風(fēng)被那里的風(fēng)機(jī)(17)吸收后，經(jīng)加壓后被排至室外。以上4個(gè)風(fēng)罩內(nèi)的4個(gè)風(fēng)門(mén)擋板的上升與下降動(dòng)作，都是由配風(fēng)機(jī)中的減速器(23)，圓錐齒輪(2，3，4)，鏈輪(1，5)，鏈條(6)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)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(dāng)圓錐齒輪(3)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓錐齒輪(4)也被轉(zhuǎn)動(dòng)，它通過(guò)鏈輪(5)，鏈條(6)的傳動(dòng)，將風(fēng)門(mén)擋板(7)提升起來(lái)，將風(fēng)門(mén)擋板(25)下降下去。同時(shí)另一端的圓錐齒輪(2)通過(guò)鏈輪(1)及鏈條的傳動(dòng)，使風(fēng)門(mén)擋板(12)得以下降，風(fēng)門(mén)擋板(26)得以提升。當(dāng)圓錐齒輪(3)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，以上所述的4個(gè)風(fēng)門(mén)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(gè)風(fēng)口，采用熱管為換熱元件，能適合各個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)換氣室的長(zhǎng)度與熱管箱的長(zhǎng)度相同；該裝置箱體上的4個(gè)風(fēng)口，分別開(kāi)在箱體的兩側(cè)，每側(cè)有2個(gè)風(fēng)口，沿著換氣室的長(zhǎng)度方向分布著，每一個(gè)風(fēng)口都裝有一個(gè)風(fēng)門(mén)擋板，可以沿著箱體的壁面上下滑動(dòng)，當(dāng)還未安裝風(fēng)口擋板時(shí)，每個(gè)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(gè)風(fēng)口只留下半個(gè)風(fēng)口可以與上、下?lián)Q氣室中的一個(gè)換氣室接通；所述4個(gè)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(dòng)機(jī)構(gòu)同時(shí)帶動(dòng)4個(gè)風(fēng)門(mén)擋板而實(shí)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(dòng)的動(dòng)力，包括采用電動(dòng)減速器帶動(dòng)及直接使用人力使其轉(zhuǎn)動(dòng)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)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(dāng)代,各類(lèi)建筑中的空調(diào)系統(tǒng)越來(lái)越多,能源消耗越來(lái)越大,這一趨勢(shì)將給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)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(dāng)今新風(fēng)量越來(lái)越大的工作要求。本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)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(shì),本設(shè)備是以增加橫向長(zhǎng)度的方法,增大換熱設(shè)備的迎風(fēng)面積。
文檔編號(hào)F24F13/30GK2473511SQ0121053
公開(kāi)日2002年1月23日 申請(qǐng)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(qiáng) 申請(qǐng)人:李宏強(qiáng)