[发明专利]焓交换器

说明书

本发明涉及一种热和湿气交换器，所述热和湿气交换器包括面板，所述面板由附接在分隔件的任一侧上的膜制成。通道在所述分隔件与所述膜片之间延伸穿过每个面板。所述面板比所述膜片硬得多。所述面板以间隔开关系堆叠以提供ERV芯。相邻面板之间的间距可以小于所述面板的厚度。

技术领域

本发明涉及包括水可渗透膜的热和湿气交换器。示例性实施例提供了包括水可渗透膜的能量回收通风机(ERV)芯和包括这样的芯的ERV系统。本发明可应用于需要热和湿气交换的各种应用中。实例包括建筑物通风系统的热和湿(湿气)回收、在燃料电池中的加湿和传热、气体分隔和水的脱盐处理。

背景技术

热和湿气交换器(有时也被称为加湿器)已经被开发来用于各种应用，包括建筑物通风(HVAC)、医疗和呼吸应用、气体干燥、以及加湿用于发电的燃料电池反应物。

平板型热和湿气交换器使用一般由支撑在分隔件之间的平坦的水可渗透膜(例如，纤维素、或其它聚合物膜)构造的膜板。板典型地被堆叠、密封并构造成适应在交替板对之间以叉流或逆流构型流动的进气流和排气流，使得热和湿气经由膜在流之间进行传递。

热回收通风机(HRV)是将热交换器结合在通风系统中以用于向建筑物中提供受控通风的机械装置。HRV使用排气来加热或冷却进入的新鲜空气。也在进入的新鲜空气与排气之间交换湿气的装置一般称为能量回收通风机(ERV)，有时也被称为焓回收通风机。ERV可以从正在进入建筑物的通风空气中去除多余湿气，或其可能会增加通风空气的湿气。ERV可以用于节能和/或改善建筑物中的室内空气质量。

在空气流之间传递热和湿气的ERV系统的关键部件是ERV芯。通常，ERV芯与上述平板型热和湿气交换器相似地构造。ERV还典型地包括罩壳、用于移动空气流的风扇、管道，以及过滤器、控制电子器件和其它部件。

图1示出了由堆叠的平整膜片3制成的平板型热和湿气交换器的实例，其中刚性皱褶状分隔件6插入膜片之间。分隔件支撑膜并且维持适当的片材间距，并且以叉流布置来限定用于在每个膜片的相对侧上流动的湿流和干流的通道5，分别如由粗箭头1和2指示。膜材料一般是较薄、柔性且非自支撑的。分隔件6支撑膜，并减少或防止膜偏转到通道5中。堆叠装入在刚性框架4内。在一些热和湿气交换器中，使用塑料流场插入件代替皱褶状分隔件来为膜提供支撑，维持间距，并且在膜的任一侧上为流提供流动通道。

美国专利申请公布号US2011/0192579中描述了具有皱褶状分隔件的热和湿气交换器的实例。美国专利号US7331376和US8235093中描述了具有流场插入件的热和湿气交换器的实例。

用于上述热和湿气交换器中的分隔件、诸如皱褶状构件或流场插入件一般提供跨膜表面的受控或定向的气流分布。然而，这样的分隔件的存在可能限制跨膜的流体流动。跨整个设备的所得压降可能很大。例如，即使在有平行、笔直通道的情况下，如果分隔件提供许多紧密间隔开的肋部来支撑膜，那么具有任何显著厚度的肋部也将趋于阻碍流体流动，并还增大压降。肋部还可阻止流体进入膜表面的很大部分。在有更宽地间隔的肋部的情况下，膜片可以偏转到通道中，同时增大压降。在一些情况下，在有流场插入件的情况下，穿过膜的流体流路可能相当曲折，这也趋于阻碍流动并且增大压降。压降还由增大的壁表面积引起，增大的壁表面积产生流拖拽力或摩擦力。由于膜偏转到由分隔件提供的通道中，因此压降也会增大。

发明内容

本发明具有多个方面。这些方面可单独地或以合适的组合进行应用。本发明的方面包括但不限于：

●湿气交换器以及热和湿气交换器；

●用于与燃料电池和类似的装置相关联地使用的加湿器；

●用于湿气交换器以及热和湿气交换器的部件；

●能量回收通风机(ERV)设备；

●用于在建筑物的内部和外部之间交换空气的方法；