[发明专利]全热交换器元件、包含此类元件的全热交换器和其生产方法

说明书

本发明提供全热交换器元件(E、E')和包含此类元件的全热交换器。此外，本发明公开一种生产此类全热交换器元件和全热交换器的方法，其包含以下步骤：a)提供可透气薄片元件(1)；b)用具有水蒸气穿透特征的薄聚合物膜(3、4)层压所述薄片元件(1)的至少一侧(1a、1b)；和c)将所述层压薄片元件(1)形成为展现3D波纹图案(5、5、…)的所需形状。

本发明涉及全热交换器元件和包含此类元件的全热交换器。此外，本发明公开生产此类全热交换器元件和全热交换器的方法。

众所周知的是出于不同目的使用不同种类的热交换器。通常，热交换器用于将热能从一种流体或介质回收至另一种中。这种热能被称作显能。一种流体(通常空气)的热能或显能回收至与第一流体(其中流体处于较低温度下)运行相邻，例如并流、逆流或交叉流动的另一流体中。通过逆转流体流动，两种之间的交换将产生较冷流体。用于显能回收的热交换器通常由金属或聚合物元件制成。存在不同类型，因为可存在交叉流动、并流或逆流配置。元件在其自身之间界定流道，以使得流体可在元件之间流动。此类装置例如用于住宅和商业通风(HRV)。

另一类型的能量交换器是指所谓的潜能，其包括空气中的湿气。为了交换潜能，已知使用由干燥剂浸渍的纤维素或聚合物制得的干燥剂涂布的金属或聚合物衬底或膜。在由纤维素或聚合物制得的板之间，界定或产生空气通道以允许流体沿板的表面穿过，进而将湿气从一种流体转移至另一流体。由于膜通常不具有结构强度，已知组合膜与框架或网格，其进而界定膜之间的间距。

在以上(即热交换和湿气交换)的组合的情况下，能量交换器被称作全热交换器。那些全热交换器允许显能和潜能的交换，导致总能量回收。

当前可用的膜材料是通过滚筒传递。膜材料是全热交换器的最重要部分。膜必须经固定和密封到一种网格或框架且以允许流体在每一膜层之间流动的方式配置。因此，显而易见的是已知技术的全热交换器为折衷。由于当前使用的膜的选择范围和特征，其将通常在显能交换中损失以在潜能交换中增益。

构建自对应元件的此类全热交换器为例如WO 02/072242A1。在网格上安置由纤维制成的对应膜。含有膜或相邻膜之间的间隔物(即间隔物和膜呈交替顺序)的网格经钉住或堆叠，进而更改板的方向以产生不同气流方向。

考虑到提及的现有技术水平，本发明的目标之一为提供全热交换器元件和全热交换器以及其生产方法，允许产生其中每一全热交换器元件中的显能交换和潜能交换两项的效率增加且其中全热交换器元件和由此类元件制成的全热交换器的制造成本减少的全热交换器。

本发明的另一目标为提供对于水蒸气具有高比交换面积的全热交换器元件和全热交换器，以及其生产方法。

为了达成此目标，本发明提供一种生产全热交换器元件的方法，其包含以下步骤：

a)提供透气薄片元件；

b)用具有水蒸气穿透特征的薄聚合物膜层压薄片元件的至少一侧；和

c)将层压薄片元件形成为展现3D波纹图案的所需形状。

因此，获得全热交换器元件，其允许热量和水分子(呈水蒸气形式)跨越元件从元件的一侧向元件的另一侧几乎在元件的整个表面积中转移，所述元件现在具有相比于先前技术中的此类元件更高的比交换面积。相比之下，比水分子更大或极性更小的分子，如二氧化碳和气味相关分子被禁止穿过元件。另外，薄片元件和层合到薄片元件的至少一侧的选择性地水蒸气可穿透的屏障材料仅使用一个成形步骤形成为所需波纹形状(“一步成形”)。因此，在根据本发明的全热交换器元件中，一方面增加总能量(即显能加上潜能)转移效率，同时另一方面降低制造成本。

或者，方法中的步骤b)和c)的顺序可转换，即将(尚未层压的)薄片元件形成为展现3D波纹图案的所需形状且接着用具有水蒸气穿透特征的薄聚合物膜层压形成的薄片元件的至少一侧(“两步成形”)。