[发明专利]提高效率的能量回收换气芯

说明书

具有允许从中通过的空气物流间热和湿气交换的芯单元的能量回收系统，所述芯单元具有两个或更多个多层复合材料结构，所述多层复合材料结构由以下组件构成：具有从第一表面通到第二表面的多个孔的多孔刚性或半刚性框架，其可以是起皱的，和包含磺化的嵌段共聚物的聚合物薄膜，其结合到所述框架的所述第一和第二表面中至少之一上并覆盖所述多个孔。

发明领域

本公开涉及用在能量回收换气芯单元中的刚性或半刚性框架。特别地，本公开涉及与由磺化的嵌段共聚物制成的湿气可渗透薄膜结合的框架的应用，以提供空气物流与所述薄膜的更大直接接触。所述磺化的嵌段共聚物具有至少两个含有很少或者不含磺酸或者磺酸酯官能度的聚合物末端嵌段和至少一个含有有效量的磺酸或者磺酸酯官能度的聚合物内部嵌段。所述框架可以是允许气体如空气通过并由此提供与所述湿气可渗透薄膜更直接的接触的多孔片材。本公开还涉及提高效率的能量回收换气单元，其具有采用这样的框架的芯。

发明背景

众所周知，加热和冷却系统被用于建筑物和各种住宅的温度控制。在这样的系统中，新鲜空气将被从所述建筑物或者住宅的外部引入，同时来自所述建筑物或者住宅内部的污浊的空气将被排放到户外。一般地，大量的能量被消耗在这样的冷却和加热系统中。节省这种能量支出的成本的一种方式是通过在所述空气物流正进入和离开所述结构体时在它们之间交换一些热和湿气。

相应地，这样的用于交换所述空气物流的热和湿气的系统被已知为能量回收换气(ERV)系统。ERV涉及用过的内部空气与新鲜的户外空气的显热和潜热的交换。这种交换的基础是所述排气流和所述引入空气流将具有不同的水蒸气压和将处于不同的温度。例如，在夏季，如果所述引入空气流是温暖的和潮湿的，通过与所述冷的和低湿度的排气交换显热和潜热，能量被回收。或者，在冬季，如果所述户外空气是冷的和干燥的，通过使所述干冷的空气与更温暖、更潮湿的排气交换，能量被回收。

ERV系统通常与加热和/或冷却系统一起使用，并且由具有ERV芯单元的装置构成。所述芯单元通常由被某些类型的间隔物分开的各种堆叠的膜组成。将所述引入空气和排气物流输送到所述芯单元，并且使它们彼此在旁边通过(通常呈相互交叉流动模式)而在所述堆叠的板的每侧上都不混合。

显热交换通常更简单地实现，因为薄的层状物可以相当容易地传递热量。另一方面，潜热传递受所述空气物流间湿度变化影响，并提供更有效的热交换。热回收换气(HRV)是指提供显热交换的系统，因为没有在吸入和排出两个空气物流间的湿气交换。然而，ERV系统提供允许湿气在所述两个空气物流间转移的膜，因此利用了显热和潜热交换性能二者。

ERV系统的一个实例被公开在US公布号2012/0073791中。本文中公开的是用于能量回收系统的芯，其采用纤维性微孔支撑基材和层压在其上的磺化的嵌段共聚物。所述磺化的嵌段共聚物对于空气来说是不可渗透的，但是允许有效的水蒸气传输，并因此提供非常有利的热交换性能。所述微孔支撑物允许空气通过，同时还给所述磺化的嵌段共聚物提供机械支撑。采用间隔物，从而使得在所述ERV芯的形成中能够堆叠所述膜和分离空气物流。

如本发明人认识到的，所需要的是实现所述空气物流与所述湿气可渗透膜的更大接触以获得引入和排出物流间更有效的水传递的方式。

发明概述

在一些实施方案中，本文中公开的是具有允许从中通过的空气物流间热和湿气交换的芯单元的能量回收系统，所述芯单元具有两个或更多个多层复合材料结构，所述多层复合材料结构由以下组件构成：

具有从第一表面通到第二表面的多个孔的多孔刚性或半刚性框架，和

包含磺化的嵌段共聚物的聚合物薄膜，其结合到所述框架的所述第一和第二表面中至少之一上并覆盖所述多个孔，

所述磺化的嵌段共聚物具有至少一个末端嵌段A和至少一个内部嵌段B，其中每个A嵌段基本上不含磺酸或磺酸酯官能团，和每个B嵌段是含有约10-约100mol％磺酸或磺酸酯官能团的聚合物嵌段，基于单体单元的数目计。