一种具备空气净化功能的蓄热式全热交换器
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摘要：针对目前全热交换器不具备空气净化功能、换热效率差、换热芯易被污染等问题，文中介绍了一种蓄热式全热交换器的设计，并提供相应试验结果。
关键词：全热交换器、空气过滤、热交换、新风机
中图分类号：C35 文献标识码： A
1.0 引 言：
随着我国经济的高速发展，城市化、工业化进程的不断前进，大中城市的空气污染问题逐渐显现，引发了人们对室内外的空气质量的强烈关注。目前城市建筑物的室内由于通风不畅、装修材料不合格等问题，普遍存在缺氧及甲醛、苯、氨、TVOC等污染物超标，而室外空气由于汽车尾气、工业排放等原因，经常会发生PM10、PM2.5、二氧化硫等污染物超标，造成了人们赖以生存的空气环境“内忧外患”，于是新风机、全热交换器、空气净化器等具有室内空气净化功能设备成为人们关注的焦点。
2.1 设计要求
全热交换器的功能是进行室内外的空气交换，并同时交换室内外空气的热量，市售的一般全热交换器大多数是采用管式热交换器，进入热交换器的冷、热空气最理想状况只能变成相同温度，仍然有大量热量伴随污风排出室外，热量保存有限。而且普通全热交换器不具备新风净化功能，如果想在室外空气存在污染的情况下进行空气交换，需要另配空气净化器，经过实践证明，这样组合使用会带来以下问题：
1. 室外的空气先进入室内循环，再被空气净化器过滤，导致室内洁净空气与被污染空气同时存在，空气净化效率低下；
2. 全热交换器的风路和空气净化器的风路互相干扰，导致室内风循环混乱；
3. 热交换芯易被室外污浊空气污染，清洁困难；
4. 设备成本较高。
本文的目的是为了解决上述问题，设计一种结构简单、热交换效率高、安装方便、适应性强、维护简便、综合成本较低的具有换新风、热交换及空气净化功能的全热交换器。
本设备的设计采用蓄热式换热原理，图1为设备的结构示意图，为了便于在房间吊顶内安装，全热交换器的外壳为长方形扁壳体，壳体上开设了与室外空气相连的新风入口、污风出口和与室内新风管道相连的新风出口、污风入口。壳体内的组件包括：可将室外空气吸入并送入室内的第一离心风机、可抽取室内污浊空气并送出室外的第二离心风机、和新风入口相连通的空气净化滤芯、多层铝箔结构的储热式换热芯、通过挡板切换储热式换热芯内的空气流向的换向机构及对应的换向电机。
图1 蓄热式全热交换器的结构示意图
全热交换器在工作时，两个离心风机同时转动，换向机构在初始状态时，通过切换挡板封闭部分风路，将第一离心风机、下层换热芯与新风出口连接成为一条风路；将第二离心风机、上层换热芯与污风入口连接成为一条风路，两条风路相互隔绝。在室内送风的风路，室外新风经过过滤和加热，成为洁净温暖空气被送入室内；在排风风路，室内污风经过换能处理后排放出室外。经过指定时间间隔后，换向机构将进行切换，通过换向电机转动带动挡板移动，变换遮挡位置，切换两个风路连接的蓄热芯，进而实现两个换热芯的吸/放热功能切换。换向机构每隔指定时间均会进行切换，实现持续的换风、热交换与空气净化功能。关机时，换向机构会切换回初始状态。
图2 换向机构示意图
机内的换向机构由四块挡板、与挡板连接的两个连接杠杆、拨插、传动轴、两个限位框构成。其中每两块挡板经过连接杠杆可在限位框的限位范围内做垂直滑动，一侧的杠杆经过传动轴与换向电机直接连接，电机转动时，挡板的滑动方向与电机同向；另一侧的杠杆通过拨叉与换向电机连接，电机转动时，挡板的滑动方向与电机相反。这样设计的换向机构实现的功能是：在不改变所有风口的条件下，实现储热式换热芯的风道的切换，进而实现储热、放热功能的切换。
图 3 蓄热式换热芯示意图
3 试验结果
经过送检中国空调检测中心，对文中所述设备进行了性能检测，检测结果如表1所示：
表1 全热交换器检测结果
风量、风压、输入功率检验值
4 结 论
本文提出的全热交换器的设计将换新风、热交换与空气净化功能有效的融合在一起，有效避免了分立设备间的效率低下、风路互相干扰等问题；由于加入了空气过滤功能，能够有效去除室外空气中的各种污染物，使得全热交换器可以在室外空气存在污染的情况下提供清洁、富氧的空气，提高了全热交换器的适用性，而且效避免了室外污染物流入储热式换热芯，延长了设备使用寿命；由于采用了储热式换热芯，显著提高了冷热空气的热交换效率，环保节约。
参考文献
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[3] 钟珂，亢燕铭. 室外气候对空气全热交换器运行效率的影响[J]. 暖通空调. 2009（08）
作者简介：张雷（1983.10）男，黑龙江省哈尔滨市，航天科工哈尔滨风华有限公司，本科，工程师，主要从事计算机测控技术研究工作。
梁力元（1985-）女，黑龙江省哈尔滨市，航天科工哈尔滨风华有限公司，硕士，助理工程师，主要从事电气设计工作。
王忠野（1987-）男，黑龙江省哈尔滨市，航天科工哈尔滨风华有限公司，硕士，助理工程师，主要从事机械设计工作。
石常江（1987-）男，黑龙江省哈尔滨市，航天科工哈尔滨风华有限公司，本科，助理工程师，主要从事热能系统设计工作。