[发明专利]建筑热湿交换机

说明书

交互参考文献

本申请案兹以提述方式纳入下列案号的全文内容作为所有用途：2001年1月30日公告的美国专利第6,178,966号以及2007年7月5日公开的Merkel的美国专利公开号第2007/0151447号。

技术领域

本发明关于一种热交换器，特别是关于一种建筑热湿交换机。

背景技术

在中央加热或冷却的建筑物中，通常将新鲜空气或「补充空气（makeup air）」持续地加入整体循环空气总量中，而使一些先前经加热或冷却的空气自该建筑物空间排出。这会造成自建筑物的非期望的能量与湿度损失。热交换机一般使用在这些系统的排出空气与补充空气路径中，以从该排出空气恢复一些能量并且在加热处理期间引入较暖的补充空气以及在冷却处理期间引入较冷的补充空气。

热交换器所使用的材料一般包括金属箔与片材、塑料膜、纸张等。好的热交换机通常可具有这些材料，但无法轻易执行大量的湿气交换。干燥剂或吸湿材料偶尔用于转移湿气。然而使用此法，仅能以干燥剂锁住湿气。为了有效在气流之间转移湿气，必须将干燥剂自较高湿气含量的气流复位位至较低湿气含量的气流，而需要额外输入机械能。对于许多干燥剂材料而言，仅有藉由输入额外热能而致使干燥剂吸收累积的湿气，方能够实现满意表现。

热湿交换皆可能以纸制的一交换膜进行。然而，该纸交换膜从冷凝、雨水、或空气中存在的湿气所吸收的水可能导致腐蚀、变形、及发霉，而因此使纸交换膜劣化。

一般用途的各种类型的热湿交换机通常内藏于一不透明金属壳体，且位于或邻近该建筑物的屋顶、地下室、或机械室的建筑物空气处理单元。湿气交换的原理需要非常大的与气流接触的表面积，并因此，相较于唯热交换机（heat-only exchanger），所谓的全热交换机（total heat exchanger）的体积往往非常大。位于传统位置的较大交换机需要额外机械室空间及／或在屋顶机的情况中需要屋顶的额外承重能力。

当放在不同能量与湿气状态的气流之间时，多孔聚合物或陶瓷膜能够转移热与湿气二者。在日本公开专利申请号54-145048中提到了使用多孔薄膜的热湿交换系统。日本杂志化学工程学报，1986年第19卷第3号中，Asaeda,M.、L.D.Du及K.Ikeda.的“改进陶瓷膜的空气除湿实验研究”（Experimental Studies of Dehumidification of Air by an Improved Ceramic Membrane）提到了通过多孔薄膜的热湿转换研究。这类多孔复合膜的缺点在于其除了气流之间，同样允许微粒、香烟的烟、烹调气味、对人体有害的烟雾等的大量空气交换。对于建筑室内空气质量，这是不可取的。为避免这种补充空气的污染，多孔膜的孔体积最好不要超过约15%，而这要达到均匀交换是困难且昂贵的。此外，为了改善热交换效率而制成为厚度5至40微米的多孔膜则易于撕裂而难以处理。

Breshears的美国专利第6,178,966号通过提出一种可在建筑结构的加热与空调系统中的补充与排出气流之间进行热湿交换的改进的装置而解决上述缺点。该装置包括一刚性框，供支承一对透光嵌板，框与嵌板共同界定出该装置内的一内腔。该装置可整合于建筑物的外墙内。嵌板的透光性质允许入射的太阳辐射透入嵌板，在邻近嵌板的结构内部中创造较为自然的周遭环境，以及提升气流与水气渗透性屏障的温度以进一步增强通过该屏障的湿气交换。

在习知技术的Breshears装置中，装置内提供一水气渗透性屏障，以将装置的内部分隔成分别供承接补充及排出气流的数个子通通。所述屏障为施加有水气渗透性聚合材料的多孔聚合物薄膜所制成的聚合物膜，从而形成一无孔屏障以阻挡空气或其它气体的流动。

仅管克服既存系统的一些缺点，习知技术的Breshears装置在一些方面受到限制。例如，所揭装置限于经配置而整合于建筑物的外部的透明结构。此外，Breshears所述的聚合物膜限于某些特定的膜材料。

发明内容

缘此，本发明提供一种热湿交换装置，包含：一交换机壳体，包括一外墙，其界定供气流通过的一内部通道；一屏障，为水气渗透性并且为氧气与氮气实质非渗透性，设置于该内部通道内且将该内部通道隔成数个分离的子信道；其中该些子通道中的一第一子信道经配置而承接一第一气流，同时该些子通道中的一第二子信道经配置而承接一第二气流；以及其中该外墙的至少一部分形成一建筑物围护系统的一实质不透明部分。