熱回收裝置與使用它的建築物熱回收系統的製作方法
2023-08-02 18:42:46 2
專利名稱：熱回收裝置與使用它的建築物熱回收系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於有效回收建築物等的換氣所產生的冷暖氣設備的熱量的熱回收裝置和使用它的建築物熱回收系統。
背景技術：
關於環境問題是當前要求緊急解決的問題。特別是在京都議定書批准之後，消減CO2的排放問題的檢查引人注目。為減少CO2，必須在日本全國的所有領域推進節能。因此，對於小型建築物、特別是一般住宅的冷暖氣設備，均要求其節能。
另一方面，在一般住宅中，從健康考慮、對住宅的換氣給予高度關注。但是，如要搞好換氣，在交換設了冷暖氣設備的住宅內空氣時，將其熱能白白地排出到外部。
因此，現在需求在換氣時可有效回收冷暖氣設備的熱的系統。
發明內容
本發明的目的在於，提供換氣時可有效回收冷暖氣設備的熱、在一般住宅也可使用的系統。
為達到上述目的，本發明是對從換氣來的熱的回收裝置，它具有散熱片、與該散熱片相連接的珀爾帖元件、與該珀爾帖元件相連接的媒體、和供電給前述珀爾帖元件的電源，其特徵在於，通過前述珀爾帖元件從換氣將熱[含製冷]移至媒體。
本發明的建築物的熱回收系統的特徵在於，它具有將從前述建築物的各房間來的換氣的排氣集中起來收集的集中換氣扇，將該集中換氣扇排氣的熱量傳給媒體的前述熱回收裝置，用於將前述媒體傳遞的熱排放到各房間的高效傳熱片。
作為前述媒體，使用高效傳熱材料，不使前述媒體移動也可傳熱。由這樣的構成，可消除房間上下間與房間之間的溫度差。
圖1是表示實施例的熱回收裝置的構成的圖。
圖2是表示用於熱回收裝置的熱交換器的詳細構成的圖。
圖3是用來說明用於熱交換器的珀爾帖元件的圖。
圖4是表示將熱回收裝置用於一般住宅的例子的圖。
圖5是表示設置實施例的建築物熱回收系統的住宅的構成的圖。
圖6是表示使用實施例的建築物熱回收系統的散熱板的構成的圖。
圖7是表示建築物熱回收系統的其他實施例的構成的圖。
圖8是用於說明散熱板與高效傳熱材料的連接關係的圖。
具體實施例方式
參照
本發明的實施例。
圖1是將換氣來的熱量傳給媒體的熱回收裝置的整體圖。在圖1的裝置中，以建築物的各房間裝暖氣設備的情況進行說明。另外，實施例的熱回收裝置，用水作為熱的媒體的例子。作為熱回收裝置的熱的媒體，可以是油等的液體、空氣等的氣體、固體或其混合體，如是流動體都可用。另外，如後所述，作為熱的媒體也有不用流動體的情況。
在圖1中，用於換氣而從各房間排出的空氣，通過集中換氣扇110收集。集中換氣扇110，以吸排氣管連接於熱交換器120。收集到集中換氣扇110的空氣，在熱交換器120、回收變熱了的排氣的熱量之後，排出到熱回收裝置的外邊。另一方面，熱交換器120以吸排水管連接於水箱130，將以泵140從水箱130吸上來的水由熱交換器120加熱之後，使水再回到水箱130。
熱交換器120，由珀爾帖元件冷卻從集中換氣扇110來的排氣的同時，加熱水箱130裡的水，整體上將各房間來的空氣的熱量有效地轉移到水中。由於通過珀爾帖元件有效地轉移熱量，可使從熱交換器來的水的溫度比排氣的溫度還高。
在冷氣設備情況下，借使向珀爾帖元件供電的電流反向，可對集中換氣扇110來的排氣加熱，通過熱交換器120冷卻水，可得到冷水。也在這時，該冷水借使用珀爾帖元件，可使該冷水比房間來的排氣還冷。
溫度計154測定進入熱交換器120的水的溫度，溫度計152測定從熱交換器120排出的水的溫度，溫度計156測定水箱130內的水溫。電源160向熱交換器120的珀爾帖元件與泵供電，由功率計162測定其電力。
圖2是詳細表示圖1的熱交換器120的構造的圖，圖2(a)是熱交換器120的正視圖，圖2(b)是其平面圖，圖2(c)是其側視圖。
熱交換器120由散熱片210、珀爾帖元件220、吸排水管250、容器部230構成。從集中換氣扇110排出的氣通過散熱片210內部排出到熱交換器外。這時排氣的熱量傳給散熱片210。通過熱交換器120的水，從水箱130通過吸排水管250的一方進入容器230，從另一方排出，回到水箱130。
珀爾帖元件220，其一方的面接合於散熱片210的平的面上，其另一方的面接合於容器部230的一面上。如在該珀爾帖元件220中通過電流，一方的面成冷卻面，另一方的面成加熱面，如使電流的方向反向，冷卻面和加熱面也顛倒過來。
因此，在以熱交換器回收暖氣設備的熱、而加熱容器部230的水的情況下，如通過電流使珀爾帖元件220的散熱片210側的面成冷卻面，容器230側的面成加熱面，則珀爾帖元件220的散熱片210側冷卻排氣，珀爾帖元件220的容器230側加熱水。反過來，在回收冷氣設備的冷氣來冷卻水的情況下，在珀爾帖元件220中流過與暖氣設備時相反方向的電流，珀爾帖元件220的散熱片210側加熱排氣，而珀爾帖元件220的容器部230側冷卻水。
圖3說明了用於上述熱交換器的珀爾帖元件220的構成例。
圖3(a)是使用於熱交換器的珀爾帖元件220的外觀。圖3(b)是表示珀爾帖元件的內部構成例的圖。圖3(c)是表示圖3(b)的每個珀爾帖元件的工作的圖。
如圖3(b)所示，圖3(a)所示的大面積的珀爾帖元件是將多個小的珀爾帖元件以電串聯、熱並聯的形式連接起來的。圖3(c)是以單個珀爾帖元件的圖，說明珀爾帖元件的工作。如將直流電源320連於珀爾帖元件，電流從N型半導體314的下側通過上部的電極316流向P型半導體312的下側。能量與電子一起沿與電流相反的方向移動。在N型半導體314中，電子為從上部電極316側得到用於從上部電極316移動到N型半導體的能量、和用於在N型半導體314內部移動到下部電極315的能量，其結果為在上部電極316側能量不足、溫度下降。對此，在下部電極315側，電子放出奪取的能量、溫度上升。在P型半導體312中，空穴和電子同樣的工作使能量移動。其結果，在吸熱面318吸收的總熱量合計為相當於總供電力的熱量，在散熱面319散熱。這種加熱(冷卻)效果，與電流的大小和半導體的數量成比例。這時，作為用於珀爾帖元件等的電源可使用太陽能電池，而且，可做成有益於環境的系統。
圖4表示了將圖1的熱回收裝置用於一般住宅的例子。
在圖4中，以管子將熱交換器430與集中換氣扇420連接起來，例如設在頂棚裡，將為從各房間換氣的空氣從換氣管410送到集中換氣扇420，通過熱交換器430，從排氣管460排至室外。另一方面，將泵·預備水箱450設於室外，使吸排水管440通到熱交換器430，例如，在房屋的基礎施工部分(地下加固混凝土部分等)470中配管，再連接到泵·預備水箱450。這樣，借使用基礎工程部分470，可得到大的熱容量，可增多蓄熱的量。
在熱交換器430中，在珀爾帖元件中通以電流、使在使用暖氣設備時對水加熱，而在使用冷氣設備時冷卻水。被加熱或被冷卻的水沿著吸排水管440的配管循環，再回到泵·預備水箱450。
也可以通過本熱回收裝置用蓄存於水中的熱量(冷或熱)制暖(製冷)各房間。這種情況下，如圖4所示，也可以將蓄熱的水以管路482、484送至各房間，由熱交換器輔助各房間的冷暖氣設備。與圖2一樣地，如在熱交換器中使用珀爾帖元件效果會更好。另外，也可以使用地板下暖氣(冷氣)設備。
另外，為建築物內換氣，在集中並吸取外氣的情況下，也可用於制暖(製冷)這種吸入氣。這種情況下所使用的熱交換器，如使用圖2所示那樣的珀爾帖元件熱效率會更好。
在這種系統中，各裝置的設置場所並不局限於上述場所，例如，也可將熱交換器430設於室外。另外，吸排水管440的配置場所也不局限於上述，例如在上述之外也可配管於各房間的地板、牆壁、頂棚的內部等。
圖5是表示設置了本發明的實施例的建築物熱回收系統的高絕熱、高氣密性的板狀住宅的構成。在圖5中，這種住宅，使用絕熱材料達到高絕熱，相對外部住宅的熱量逸散不出去。在該住宅中，例如將外絕熱材料設在地板底下、成高絕熱。
從住宅各房間來的排氣，通過設在各房間的換氣配管512等集中到集中排氣·熱回收裝置。集中排氣·熱回收裝置，由收集從換氣配管512來的排氣的集中換氣扇510與從排氣中將熱量回收到媒體中的熱交換器530構成，在將從排氣來的熱量回收到媒體中的同時，由配管514將排氣排至住宅的外邊。集中排氣·熱回收裝置，不僅回收暖氣設備時的熱，也回收冷氣設備時的製冷。熱交換器530由被操作板操作的控制裝置540控制。控制裝置540，還由吸氣溫度傳感器543、排氣溫度傳感器545、入口水溫傳感器544、出口水溫傳感器547，進行溫度監視。關於熱交換器530後邊詳述。
由集中排氣·熱回收裝置回收的熱(包含製冷)，通過例如水等媒體、熱交換器530，從設於各房間的散熱板(貼附高效傳熱片的板)560再回到住宅內。該散熱板560，如圖5所示，也可設於內壁、頂棚、地板等。散熱板也可與內壁做成一體。散熱板(貼附高效傳熱片的板)560的構成後述。
在集中排氣·熱回收裝置中使用的熱交換器530中，使用了採用上述珀爾帖元件的熱交換器530。在該熱交換器530中，將珀爾帖元件與設於排氣中的散熱片相連，由珀爾帖元件將熱量(製冷)從排氣轉移到媒體。
圖6是表示用於實施例的熱回收系統的散熱板560的構成的圖。
散熱板(貼附高效傳熱片的板)560，是在板562上貼附高效傳熱片(例如，石墨片等)566，在水等媒體間的熱交換器556和高效傳熱片566之間的熱傳導，由同樣的高效傳熱片564實施。熱交換器556內的媒體，由於慢慢移動，可對高效傳熱片564充分傳熱。
由於以高效傳熱片構成散熱板，故可做成重量輕且效率高的散熱板。
而且，該散熱板560，由於是由設置於板面的一部分的高效傳熱片傳熱，故可通過打釘等方式設於任何場所。
圖7是表示本發明的建築物熱回收系統的其他實施例的圖。圖8是用於說明圖4的熱回收系統與散熱板(貼附高效傳熱片的板)560和媒體的連接關係的圖。
在該系統中，如圖7所示，由熱交換器530將來自各房間的換氣的熱傳遞到高效傳熱材料。在熱交換器內，高效傳熱材料與珀爾帖元件直接接觸傳遞換氣的熱。該高效傳熱材料(例如石墨等)內藏於管572內，向各房間傳導換氣的熱。對於該管，可根據其場所選擇傳導高效傳熱材料來的熱、或防止散熱的材料。在各房間中，如圖8所示，由高效傳熱材料片564將熱量從內藏高效傳熱材料的管574傳至散熱板560上的高效傳熱材料片566，由散熱板560散出熱量。這時，在高效傳熱材料片564與管574的接觸處，使用傳熱性能良好的材料(例如銅)。
這樣，在該熱回收系統中，由於使用高效傳熱材料傳熱，就不需要用於媒體移動的動力。
另外，如將散熱板用於房間的頂棚或地板等，不僅是從排氣回收的熱量，而且如房間上下或房間之間存在溫度差的話，其溫度差的熱也由散熱板的高效傳熱片吸收，可通過管中的高效傳熱材料傳導，因此也可起到消除家中的溫度差的作用。這一點在不回收從排氣來的熱時也有效。
之所以能夠實現這一點，是因為對散熱板用的高效傳熱片或管中的高效傳熱材料的傳熱方向是雙向的，可自由傳熱。
工業利用性由使用本發明的熱回收裝置，可低成本高效率運用、且也容易維護。另外，由於消耗電力少，因而有節能效果。另外還有噪音小的優點。
權利要求
1.一種熱回收裝置，它是從換氣中回收熱的裝置，具有散熱片、連接該散熱片的珀爾帖元件、連接該珀爾帖元件的媒體、向前述珀爾帖元件供電的電源；其特徵在於，通過前述珀爾帖元件將熱(含製冷)從換氣移向媒體。
2.一種建築物熱回收系統，其特徵在於，該系統具有集中換氣扇、熱回收裝置及高效傳熱片，前述集中換氣扇用來集中收集從前述建築物的各房間來的換氣中的排氣；前述熱回收裝置是用於將熱(含冷熱)從上述排氣移向媒體的裝置，它具有散熱片、連接該散熱片的珀爾帖元件、和向前述珀爾帖元件供電的電源；前述高效傳熱片用於將從前述媒體傳來的熱(含冷熱)散於各房間。
3.如權利要求1所述的建築物的熱回收系統，其特徵在於，作為前述媒體可使用高效傳熱材料，可不使前述媒體移動而進行傳熱。
全文摘要
本發明的目的在於提供換氣時可有效回收冷暖氣設備的熱的、一般住宅也可使用的系統。因此，集中換氣扇(110)以吸排氣管連接於熱交換器(120)，從集中換氣扇(110)通向熱交換器(120)、將各房間來的變暖了的排氣中的熱量由熱交換器(120)回收之後，排出到裝置外。另一方面，熱交換器(120)以吸排水管連接於水箱(130)，將以泵(140)從水箱(130)抽上來的水由熱交換器(120)加熱，再使水回到水箱(130)。熱交換器(120)，由珀爾帖元件冷卻從集中換氣扇(110)來的排氣，同時加熱水箱(130)中的水，整體上有效地將各房間來的空氣的熱移至水中。由於通過珀爾帖元件有效轉移熱，可使熱交換器來的水的溫度比排氣溫度還高。
文檔編號F24F5/00GK1643312SQ0380746
公開日2005年7月20日 申請日期2003年2月3日 優先權日2002年2月25日
發明者山本英世 申請人:琺姆株式會社, 阿魯得工程株式會社