双流式空气/空气交换器，用于处理空气的设备以及用于保护该交换器免受结冰危害以及用于清洁该交换器的方法

摘要

本发明涉及一种逆流双流式空气/空气交换器(1)，包括沿交换器(1)的纵向轴线(X‑X')定向的通道第一网络，通道第一网络适于使第一空气流(F1)沿第一方向流动，还包括沿交换器(1)的纵向轴线(X‑X')定向的通道第二网络，通道第二网络适于使第二空气流(F2)沿与第一空气流(F1)的方向相反的方向流动。交换器(1)包括用于使第二空气流(F2)在第二通道网络中的流动方向反转的装置(10，12，14)，以这种方式使得第一和第二空气流(F1，F2)沿相反的方向流动，所述装置适于保护交换器(1)免受结冰的危害。

说明书

技术领域

本发明涉及一种逆流双流式空气/空气交换器，以及包括这种交换器的空气处理设备。本发明还涉及一种用于防冰以及清洁这种交换器的方法。

背景技术

在双流式空气/空气热交换器的领域中，尤其在用于服务产业或住宅楼宇的通风设备和空气处理设备的领域中，尤其从FR-A-2961891中已知的是使用逆流多孔(cellular)交换器(或“系统化”运行)来实现分布在板中的通道网，沿交换器的纵向方向流通的空气流在该板中沿第一方向流通。进行热交换的第二空气流在板之间沿交换器的纵向方向和与第一空气流相反的方向流通。这种技术允许高效能的热交换。

这种交换器具有的缺点是对冰比较敏感，这会引起主要的压力下降、发生故障、气流速度的减小和/或停止不再执行主要的通风功能和空气处理功能、或者甚至更加恶化。为避免交换器中结冰，已知的是使用电加热元件来除冰或防止冰的出现，或实施“孤注一掷”(all or nothing)式的控制以能够暂时完全地中止交换器中的热交换。这种技术具有产生能量损失(由于热的不可回收性)或所需能量过多(由于除冰所需的辅助加热)的缺点。

发明内容

本发明旨在通过提出一种新的逆流空气/空气交换器来解决这些缺点，该新的逆流空气/空气交换器的结构允许更有效的除冰管理并提供了更大的控制可能性。

为此，本发明涉及一种逆流双流式空气/空气交换器，包括第一通道网络和第二通道网络，该第一通道网络沿交换器的纵向轴线定向，并适于第一空气流沿第一方向的流通，第二通道网络沿交换器的纵向轴线定向，并适于第二空气流沿与第一空气流的方向相反的方向的流通。该交换器的特征在于，交换器包括用于使第二空气流在第二通道网络中的流动方向反转的构件，以便使第一空气流和第二空气流顺流地流通，所述部件适于保护交换器免受结冰的危害。

由于本发明，交换器的运行可被改变以便以顺流的方式运行(或者“相反方式”运行)，即，热交换在沿相同方向流通的两个空气流之间进行。因此，热源从与冷源相同的一侧进入；产生的结果是，温度曲线因而被改变，这使得冷流体的输出温度低于热流体的输出温度。因此，可避免交换器中形成冰。然而，热交换仍是有效的，这使得能够防止最热的空气流中包含的热能量的总损失，尤其是在空气流是从加热的场所的房间中抽取的情况下。

根据本发明的有利但可选的方面，这种交换器还可包含下述特征中的一个或多个，并可考虑任何技术上可行的组合：

交换器包括用于第二空气流的输入开口以及输出开口，输入开口位于交换器的一个表面的第一侧上，输出开口位于交换器的所述表面的与第一侧相反的一侧上。

-用于使第二空气流在第二通道网络中的流动方向反转的反转部件，包括：

-第一旁通隔室，该第一旁通隔室不包括与第一通道网络的任何热交换表面，并将第二空气流的输入开口与第二空气流的第一输出开口流体连接，第一旁通隔室能够在交换器的旁通构型中使用，

-流动转向部件，该流动转向部件适于选择性地使第二空气流朝向第二通道网络或朝向第一旁通隔室转向，以及

-用于封闭第二空气流的第一输出开口的构件，以使得第二空气流在其经过第一旁通隔室之后行进到第二通道网络中。

-用于封闭用于第二空气流的第一输出开口的构件包括挡板，该挡板相对于交换器的布置有第一输出开口的表面枢转地安装。

-用于第二空气流的转向部件适于在它使第二空气流朝向第二通道网络转向时防止第二空气流经过第一旁通隔室。

-交换器包括第二旁通隔室，该第二旁通隔室包括入口和出口，入口在第二空气流的输入开口一侧上与第二通道网络流体连通，出口在第二空气流的第一输出开口的附近形成第二空气流的第二输出开口。

-交换器包括用于封闭第二空气流的第二输出开口的挡板。

-第二空气流的转向部件适于：在它使第二空气流朝向第一旁通隔室转向时使第二空气流在第二空气流经过第二通道网络之后朝向第二旁通隔室转向，以防止离开第二通道网络的第二空气流通过用于第二空气流的输入开口离开交换器。

-流动转向部件包括分隔构件，该分隔构件在流动转向部件使第二空气流朝向第二通道网络转向时防止第二空气流经过第一旁通隔室。

-流动转向部件为阀，阀能沿与交换器的纵向轴线垂直的轴线旋转。

-交换器包括中央块，中央块包括交换隔室，所述交换隔室中安装有第一通道网络和第二通道网络，中央块包括在中央块中用于第二空气流的、相对于第一空气流在交换隔室中的流通方向位于交换隔室的上游的输入开口和输出开口，中央块还包括在中央块中用于第二空气流的、相对于第一空气流在交换隔室中的流通方向位于交换隔室的下游的输入开口和输出开口，并且，用于使第二空气流的流动方向反转的部件适于打开位于上游的输入开口和位于下游的输出开口，以使得第一空气流和第二空气流顺流地流通。

-反转部件是能平移的挡板，挡板适于选择性地封闭和打开第二空气流在中央块中的输入和输出开口。

本发明还涉及一种空气处理设备，包括上述的交换器，第二空气流为从场所得的空气流。

本发明还涉及一种用于防冰并用于清洁上述交换器的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：对其中流入有最大程度地带有微粒的空气流的通道网络进行清洁，并使该空气流反转，以使得该空气流沿与最少程度地带有微粒的空气流的方向相同的方向流动。

附图说明

参照根据其原理的交换器和空气处理设备的以下说明，本发明将被更好地理解并且本发明的其它优点将更清楚地显现，以下说明仅以非限制性示例的方式完成并且参照附图给出，在附图中：

图1、图2和图3为根据本发明的第一实施例的交换器在第一、第二以及第三运行构型的示意性透视图；

图4、图5和图6为根据本发明的第二实施例的交换器在第一、第二以及第三运行构型的侧视图，这些侧视图的比例小于图1至图3的比例；

图7、图8和图9为根据本发明的第三实施例的交换器在第一、第二以及第三运行构型的侧视图；

图10为图7至图9的交换器的中央部分的透视图；

图11为图10的细节XI的放大视图。

具体实施方式

图1至图3示出了逆流双流式交换器1。交换器1包括交换隔室3，交换隔室3包括第一通道网络31和第二通道网络32，第一通道网络31和第二通道网络32沿交换器1的纵向轴线X-X'定向。第一空气流F1在位于输入开口51和输出开口(未示出)之间的通道网络31中流通，输入开口51布置在交换器1的侧部表面5中，输出开口沿的轴线X-X'被布置在交换器1的与侧部表面5处相反的侧部表面6中。以已知的方式，第一通道网络31由多个叠置的通道列形成。替代性地，第一通道网络31的通道能够以行的方式被水平地集合在一起。优选地，第一通道网络31的通道具有平行四边形形状的横截面，优选具有菱形的横截面。

第二空气流F2在第二通道网络32中流通。可选地，第二空气流F2通过交换器1的上表面8的输入开口81进入交换器1，所述输入开口位于侧部表面6一侧，并且第二空气流通过上表面8的输出开口82离开交换器1，所述输出开口位于侧部表面5一侧。第二通道网络32由第一通道网络31的通道列限定的空间形成。隔室在表面5和表面6的附近包括开口33，开口33分别在第二空气流F2的输出开口82和输入开口81的对面显现，以使得第二空气流F2能够以与垂直于上表面8的轴线Z-Z'平行的方式进入以及离开交换隔室3和交换器1。

通道31和32被布置成允许第一空气流F1和第二空气流F2之间的热交换。在图1所示的交换器1标准运行构型中，第二空气流F2沿与第一空气流F1的方向相反的方向在输入开口81和输出开口82之间流通，以便获得逆流热交换。

为避免交换器1结冰，交换器1包括用于使第二通道网络32中的第二空气流F2反转的构件，该构件适于保护交换器1免受结冰危害。为此，交换器1包括第一旁通隔室10，第一旁通隔室10将输入开口81流体连接至输出开口82，并且不包括与第一通道网络31的任何热交换表面。换句话说，第一旁通隔室10构成交换器1的“旁通”构件，以使得能够消除空气流F1和第二空气流F2之间的热交换。

第一旁通隔室10在输出开口82一侧与第二通道网络32流体连通，以使得第一旁通隔室10在侧部表面5的附近既能够通过输出开口82与交换器1的外部流体流通，又能够通过开口33与第二通道网络32流体流通。

第二空气流F2的输入开口81在侧部表面6一侧与第二通道网络32并且同时与第一旁通隔室10连通。交换器1包括由挡板(flap)12形成的流动转向(steering)部件，动转向部件适于选择性地使穿过输入开口81进入交换器1的空气形成的第二空气流F2朝向第二通道网络32(如处于交换器1的标准构型的图1所示)转向，或朝向第一旁通隔室10转向(如图2和图3所示)。挡板12沿与轴线X-X'垂直的轴线Y12被枢转地安装。

交换器1还包括用于封闭第二空气流F2的输出开口82的构件。这些封闭构件包括挡板14，所述挡板14相对于交换器1的上部壁8沿与轴线X-X'垂直的轴线Y14枢轴地安装。

在图1所示的交换器1的标准运行构型中，挡板12处于第一竖直位置并封闭旁通隔室10。空气流F2通过输入开口81进入交换器1，穿过第二通道网络32并通过输出开口82离开交换器1。交换器1能够以图2所示的“旁通”模式运行，其中，挡板12处于第二倾斜位置，在第二倾斜位置，挡板12使第二空气流F2朝向旁通隔室10转向。在该情况下，挡板12与垂直于侧部表面6的居间隔板15接合并封闭第二通道网络。因此，第二空气流F2不会在第二通道网络32中行进并通过输出开口82直接从交换器1离开，挡板14被打开。以这种方式，交换器1中不会发生热交换。

在图3所示的第三运行模式中，交换器1的结冰的风险被降低，并同时维持空气流F1和F2之间的热交换。在该构型中，挡板12处于其第二位置，以使第二空气流F2朝向第一旁通隔室10转向。在该构型中，挡板14被关闭，以使得：第二空气流F2在第一旁通隔室10处于侧部表面5一侧的出口处被定向成朝向与第一旁通隔室10流体连通的第二通道网络32。因此，第二空气流F2沿与图1所示的第一实施例的方向相反的方向(即，像第一空气流F1一样，以平行于轴线X-X'的方式沿从侧部表面5朝向侧部表面6的方向移动)使用第二通道网络32。因此，第一空气流和第二空气流之间的热交换在同一方向上沿轴线X-X'进行。将第一空气流F1用作冷源并将第二空气流F2用作热源，可取得热源从与冷源相同的一侧进入的这种运行。因此，冷流体的输出温度低于热流体的输出温度，这能够避免交换器1结冰。因此，用于使第二空气流F2在第二通道网络中的流通方向反转的部件适于保护交换器1免受结冰危害。

为了在第二通道网络32的位于侧部表面6一侧的出口处排放第二空气流F2，交换器1包括第二旁通隔室16，有利地，该第二旁通隔室16沿交换器1的纵向表面20布置，该第二旁通隔室形成用于第二空气流F2的排放管道。

第二旁通隔室16包括入口160，入口160由介于表面6一侧的开口33和居间隔板15之间的空间形成，并在输入开口81一侧与第二通道网络32流体连通。第二旁通隔室16设置有出口，该出口形成第二空气流F2的第二输出开口162，第二输出开口162被布置在侧部表面5一侧的输出开口82的附近。第二输出开口162在图1和图2的构型中被沿与轴线X-X'垂直的轴线Y18枢转的挡板18所遮盖。

轴线Y14和Y18在附图中以结合的方式示出，挡板14和18能够被同时操纵。替代性地，挡板14和18能够沿分离的轴线Y14和Y18被分别地操纵。

在第三运行模式下，当第二空气流F2在输入开口81一侧离开第二通道网络32时，挡板12将第二空气流F2定向成朝向入口160。第二空气流F2被防止经由挡板12和居间隔板15通过输入开口81离开。如图3所示，第二空气流F2沿着垂直于轴线X-X'的轨迹朝向第二旁通隔室16行进。

交换器1与空气处理设备形成为一体，并且第二空气流F2是从场所(premises)获得的空气流。第二空气流具有的温度大于第一空气流F1的温度。在交换器1的旁通构型中，自然地抽取的更多地载有微粒的空气流在旁通隔室10中偏离，这使得能够避免第二通道网络32变脏。

在从逆流运行模式转变到顺流模式期间，抽取的最大程度地带有微粒的空气流F2的流动方向的反转使得沉积在第二通道网络32的表面上的微粒表面层能够被清除，抽取的空气流通常更多地被污染而更少地被过滤。因此，第二空气流的流通方向的反转使得交换器1能够进行随着时间的优化操作。

本发明的第二实施例和第三实施例分别在图4、图5和图6以及图7至图11中示出。在这些实施例中，与第一实施例相似的元件具有相同的附图标记并以相同的方式运行。在下文只对相对于第一实施例的区别进行概述。

在图4至图6的实施例中，流动转向部件由圆形的阀12形成。阀12沿垂直于轴线X-X'的轴线Y12枢转地安装并包括中央壁120。阀12包括分隔壁122，该分隔壁122与中央壁120限定出第一通道126。阀12还包括分隔壁124，该分隔壁124关于轴线Y12与壁122相对，分隔壁124与中央壁120限定出第二通道128。通道126和128能够使第二空气流F2朝向第二通道网络或者朝向旁通隔室10转向。

在图4、图5和图6中，空气流F1和F2被示为在同一平面中流通。实际上，空气流F1和F2在偏移的平面中流通。第一空气流通过开口61离开侧部表面6。而且，在该实施例中，交换器1包括旁通隔室16，该旁通隔室16类似于第一实施例的旁通隔室而未被示出，请参见图4、图5和图6的定向。

在图4所示的标准构型中，阀12处于第一位置，在该第一位置，通道126和128使第二空气流F2朝向第二通道网络32转向，并且挡板14被打开以便空气流F2能够从交换器1中排出。

在图4的构型中，分隔壁122关闭第一旁通隔室10，使得第二空气流不能朝向隔室10流动，并且分隔壁124关闭第二旁通隔室16的开口。

在图5和图6的构型中，第一通道126使第二空气流F2朝向第一旁通隔室10转向。

在该实施例中，开口160被布置成抵靠上部壁8和中间隔板15。

在图6的构型中，当第二空气流F2在输入开口81的附近离开第二通道网络32时，阀12的第二通道128防止第二空气流F2离开交换器1，并使第二空气流F2朝向第二旁通隔室16的开口160转向，以使得第二空气流F2通过第二输出开口162从交换器1排出，在这种情况下，通过打开挡板18，第二输出开口162能够被使用。

根据第三实施例的交换器200在图7至图11中示出。在该实施例中，交换器不包括位于交换器的表面的第一侧上的用于第二空气流F2的输入开口以及位于所述表面的与第一侧相反的一侧上的输出开口。交换器200包括两个相反的侧部表面202和204，以及上表面206和下表面208。侧部表面202包括用于交换器1中的第一空气流F1的输入开口202a以及用于交换器1的第二空气流F2的输出开口。侧部表面204包括第二空气流F2的输入开口204a以及用于第一空气流F1的输出开口204b。

交换器200包括中央块210，中央块210包括交换隔室212，交换隔室212由第一通道网络31和第二通道网络32形成，这在图11中可见。中央块210被倾斜地放置在交换器200中，以使得空气流F1和F2沿倾斜的方向在中央块210中流通。在交换隔室212中，通道31和32沿倾斜的方向X200定向。

在交换隔室212的沿方向X200的两侧上，中央块包括两个端部部分214和216，该两个端部部分214和216由互相平行并平行于图7至图9的平面的板218构成。这些板218在入口202a和出口204b一侧限定出开放空间220以形成适于第一空气流F1经由交换隔室212在交换器中流通的路径。

中央块210包括开口210a和210b以用作第二空气流F2在中央块210中的入口，这就允许了端部部分214和216之间与开口204b的连通。在开口204b一侧，板218限定出位于入口204a一侧的开放空间222，以适于第二空气流F2的流通。空间220和222交替，使得空气流F1和F2在偏置的平面中流通。

类似地，中央块210包括第二空气流F2在中央块210中的输出开口210c和210d，这就允许了开口202b的端部部分214和216之间的连通。空间222在开口202b一侧敞开，使得空气流F2能够在其穿过中央块210后离开交换器200。开口210a和210b沿垂直于方向X200的方向与开口210c和210d对准。开口210a和210c相对于第一空气流F1的流通方向位于交换隔室212的上游，而开口210b和210d相对于第一空气流F1的流通方向位于交换隔室212的下游。

空间220仅在开口202a和204b一侧敞开，并在开口204a和202b一侧关闭。

交换器200包括能够使第二空气流F2转向的挡板224和226。挡板224沿方向X200在第一位置和第二位置之间平移，在第一位置，挡板224封闭开口210a，但使开口210b可用，在第二位置，挡板224使开口210a可用并封闭开口210b。挡板226沿方向X200在第一位置和第二位置之间平移，在第一位置，挡板226封闭开口210d，但使开口210c可用，在第二位置，挡板226使开口210d可用并封闭开口210c。

因此，当挡板224和226处于第一位置时，第二空气流F2通过开口210b以垂直于方向X200的方式穿过端部部分216进入中央块，如图7所示。接下来，第二空气流F2在交换隔室212中行进，然后通过开口210c离开中央块210。开口210b处于交换隔室212的下游，而开口210c处于交换隔室212的上游，可获得交换器200的标准运行构型，在该标准运行构型中，空气流F1和F2在交换隔室212中逆流流通以获得较高的热交换性能。

当挡板226处于第二位置并且挡板224保持在第一位置时，即处于如图8所示的所谓的第二“旁通”构型时，第二空气流F2在交换隔室212的外部绕过，并通过开口210d直接离开中央块210而会在交换隔室212中行进。在该构型中，在空间220和222之间，空气流F1和空气流F2之间的较低性能的热交换的端部部分216中发生。

挡板224和226形成用于使第二空气流F2在交换器200中的流通方向反转的部件，该部件适于保护交换器200免受结冰的危害。实际上，在图9的第三构型中，第二空气流F2通过开口210a进入中央块210并通过开口210d离开中央块210。开口210a处于交换隔室212的上游，并且开口210d处于交换隔室212的下游，因此，第二空气流F2沿与第一空气流F1的方向相同的方向或沿“顺流”方向进入交换隔室212，这能够限制空气流F1和F2之间的热交换，以防止空气流中的一个达到过低的温度并引起交换器200结冰。

根据未示出的一个实施例，挡板224和226能够由其他类型的用于使第二空气流F2的流动方向反转的部件来替换，这些部件能够封闭开口210a、210b、210c和210d以及能够使开口210a、210b、210c和210d可用，这些部件诸如旋转挡板、门或节气门(register)或任何其他合适的部件。