空調系統配風機的製作方法

2023-08-11 16:40:46 1

專利名稱：空調系統配風機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種給空調系統配送新風的節能裝置。
空調系統是現代大中型建築中的一個重要組成部分。它是改善人們生活環境的重要設施。隨著社會生產力的不斷發展，空調系統的數量還會不斷的增加。空調系統的增加勢必需要耗去大量的能源，其中採用電能製冷(熱)的空調系統則給電力供應造成了重大的負擔，同時也制約了整個國民經濟的發展。例如2000年的夏季，據上海電視新聞播報，上海市的用電功率已經突破了1000萬千瓦，上海市自身的發電能力遠不能滿足本市需求，只能外購電力以彌補不足。其中各種空調設備的電耗則是重要的因素之一，而作為大中型現代建築中的空調系統的能耗中有35-50％是用於新風變溫的。一般情況下，如果空調系統引入的新風量是總風量的15％，那麼這部分新風變溫所需的能耗將為空調系統總能耗的40％左右，如果引入的新風量是總風量的20％，那麼這部分新風的變溫能耗將達到50％以上。以下舉例說明。例1，有一個會議中心，它有650m2的冷負荷面積，每平方米的冷量負荷按150Kcal/m2.h，每平方米的風量按50m3/h.m2配置，採用100,000Kcal/h的制冷機組，製冷輸入功率為40kw，引入的新風量Q新為總風量Q總的15％，室內外溫差取7℃，問引入的新風在空調機中變溫時將耗去多少電能，佔用多大的功率比例。回答以上問題，首先要求出總風量Q總。則有Q總＝50×650＝32500(m3/h)，又得Q新＝0.15Q總＝0.15×32500＝4875(m3/h)，設這股新風在空調機中變溫時所需的功率為P引，則有 ＝15980(w)≈16kw式中0.95為電機製冷效率；1.23為0-50℃時的空氣比重(Kg/m3)1.302為0-100℃時，空氣的比熱容(KJ/Kg.℃)1.163為1kcal/h＝1.163w
4.1868為4.1868KJ＝1kcal15％新風變溫中所需的功率佔空調機功率的比例為16/40×100％＝40％。在實際使用中，很多的使用單位的新風量是取16％，新風能耗的比例還要大一些。空調系統中新風變溫的能耗問題，始終備受人們關注，以往採用的一次迴風、二次迴風的方法，只是將新風和室內迴風的混合方式有所改變而已，並無對新風進行熱交換的處理。為了節能，近來也有人提出減少新風供給標準，例如美國的省能指南中提出了人們最少的新風量為8.5m3/h.人；日本將新風的引入量定為20m3/h.人；我國原定為30m3/h.人(空氣調節一書，清華大學，1991年第1版)，也有人則從二氧化碳的實際產生濃度，採用先進的分析儀器對新風進行引入控制。在新風換熱方面，以往也有人採用熱管來做氣-氣換熱器的，但目前這類熱管換熱器的熱管，還都是橫向安裝的，其中一種採用的是帶液芯的熱管，這種熱管的優點是具有熱傳導的可逆性。一個簡單的橫向安裝的熱管換熱器，在不改變各風口的空氣流向的條件下，可以進行各種季節的換熱工作。但是，這樣的熱管換熱器又很少被人採用，原因是當熱管的長度加長後，工質在熱管的冷凝段變成液相後，要回流到蒸發段的阻力很大，蒸發段中的工質要流到冷凝段的阻力也是較大的。帶液芯熱管全長的換熱效率就降低了，而且這種熱管的價格是很昂貴的。這種熱管一般適用於特殊的場合及小尺寸的範圍內。另一種是目前得到普遍使用的重力熱管氣-氣換熱器。由於這種換熱器的結構仍然很簡單，所以重力熱管安裝的狀態也要橫躺著。隨著季節的改變，重力熱管可以對水平位置作±5°的傾斜，以滿足熱管蒸發段——冷凝段互換的需要。但是重力熱管在橫躺的情況下，其自身的熱傳導性能也受到了影響。
本設計方案從節約新風變溫能耗的方面入手，提出一種以常溫重力熱管為換熱元件，能適應各種季節條件，對空調系統作配送新風的節能裝置，這種裝置可稱之為空調系統的配風機。本設計方案的目的是為了讓這種配風機中的熱管豎立起來工作。因為，只有當熱管處於豎立的狀態下，它的換熱效果才是最好的。同時，為了使用方便，配風機上的四個風口的風向以不變為好，這就需要對配風機的內部結構作進一步的改進，使得因季節不同而改變的風向能在配風機內部得以實現。而配風機各風口與外界相連接的風向則始終不變，這是本設計方案中需要解決的兩個主要問題。
上述空調系統配風機共有4個風口，分別開在配風機箱體兩側的壁面上。一側有通向室外的進風風口和向室外排風的風口；另一側有吸引室內部分迴風的風口，及通向空調機的新風風口。每個風口都有一個較大的風罩，風罩的高度略小於熱管的高度，每個風罩中的風門上有一個風門擋板，它們可以沿著配風機箱體的壁面作上下滑動，使整個壁面上的風口處在半開半閉的狀態。工作中，它們或是遮住了熱管箱上層的風口，或者是遮住了熱管箱下層的風口，其作用是按不同季節的要求改變空氣在熱管箱中流向。具體作用是這樣的，倘若夏季，室外的新風被引進了配風機一側的進風風口後，此時，風罩內的風門擋板是擋在熱管箱的上層位置。室外新風穿過已開啟的熱管箱下層風口進入熱管箱中，將熱量不斷地傳遞給熱管。這股新風沿著對角線方向從另一個風口流出，當然這個風口也有一個風門擋板，遮住了熱管箱上層的半個風口，接著，這股新風被設在那裡的風機吸進，經加壓後，送進空調機的混合段，與室內迴風相混合。與此同時，另一股的室內迴風則從配風機的迴風風口進入熱管箱的上層熱管中(而迴風口的下半部分被風門擋板遮住了)，這股迴風不斷地吸收著熱管的熱量，沿著對角線的方向從另一個風口流出。同樣地，那個風口的下半部分也被風門擋板遮住了。接著，這股迴風被設在那裡的風機吸去，經加壓後送往室外。冬天時，各風口的空氣流動方向並沒有改變，只是原來從風口上層進入熱管箱的，現在改為從下層進入熱管箱；原來從風口下層進入熱管箱的，現在改為從上層進入熱管箱。這些改變，只需各風口的風門擋板同時改變一下上下的位置即可。配風機的4個風門擋板的上下位置改變是由本機中的減速器、圓錐齒輪、鏈輪、鏈條機構的傳動及行程開關實現的。
熱管氣-氣換熱器應用於空調系統，具有很可觀的節能意義。這類換熱器的熱回收效率可達到50-70％。一種結構合理的熱管氣-氣換熱器應該具有以下兩點特點1、充分發揮熱管元件的換熱潛力。
2、換熱器的整體結構應該具有較好的穩定性。尤其是在大功率換熱的場合下，熱管的安裝方向對換熱器的結構及外形尺寸有直接的關係。
本設計與現有的傾斜式重力熱管氣-氣換熱器就以上兩點相比較首先，本設計的熱管是豎立裝的。與重力方向一致，能最大限度地發揮熱管的熱傳導性能。第二，當熱管氣-氣換熱器應用在大功率換熱的場合時，換熱器的迎風面積是很大的。例如，對於1個100,000kcal/h冷量負荷，新風量為5,000m3/h，內部風速為2.5m/s，管排數為6，換熱效率為0.6的重力熱管氣-氣換熱器而言(採暖空調製冷手冊第二章圖表所示，1996年第1版，TU83-62/4853)，換熱器的迎風面積則需3m2，而在實際使用中，很多空調系統的冷量負荷在1,000,000kcal/h以上，新風量在50,000m3/h以上。這時，重力式熱管換熱器的迎風面積將達到30m2以上。如果是採用4m長的熱管，那麼，傳統的傾斜式重力熱管換熱器的高度將超過7.5m。並且在換季時，還要求換熱器作傾斜方向的更換，這樣的換熱器其穩定性就很差了。而且它的外形尺寸高度大，也很難在室內安裝，且很難被用戶接受。本設計方案即使採用高度為3～3.5m的熱管，換熱器的長度在8.5～10m左右，在換季時，無需讓整個換熱器作傾斜方向的更換，提高了設備的穩定性及可靠性。
本設計方案有5個附圖，


圖1是空調系統配風機的主視圖，圖2是左側視圖，圖3是俯視圖，圖4是A-A剖視圖，圖5是電工原理圖。
空調系統配風機(以下簡稱配風機)主要是由一個配風機箱，4個風罩，2個風機以及用於同步啟閉4個風門擋板的減速器，圓錐齒輪，鏈輪，鏈條傳動機構所組成。配風機的箱體中間安裝著一個熱管箱。在配風機與熱管箱之間，留有4個換氣室，它們分布在熱管箱的兩側，同側的兩個換氣室被外延的熱管箱隔板所隔開。附圖中，
圖1至圖4所示的配風機處在冬季工作狀態。這時，室外的新鮮冷空氣從風罩(18)被吸收進來之後，風門擋板(25)處在下方的位置，這股冷空氣只能從已打開的上半個風口(24)進入上層的換氣室(9)，接著通過空氣勻流板(10)流入熱管箱的上層管束。在不斷得到熱管的熱量之後，又流入換氣室(11)，那時風罩(21)內的風門擋板(12)也處在下方的位置，這股已經換熱變暖的室外空氣，接著被那裡的風機(22)吸收過去，經加壓後，送往空調機的混合段與室內迴風相混合。與此同時，室內的部分迴風被風罩(20)所吸引，該風罩內的風門擋板(7)處在上方位置。迴風從下半風口(8)流入下層的換氣室(13)，流過空氣勻流板(14)，進入熱管箱的下層管束，將熱量不斷地傳遞給豎立著的熱管(15)，以後流入換氣室(16)，這時風罩(19)內的風門擋板(26)處在風口的上方位置，這股已經換熱變冷的室內空氣，經過設在那裡的風機(17)加壓後，被排至室外。夏季的工作情況，與上述過程正好相反。當室外新鮮的熱空氣從風罩(18)進來後，那裡的風門擋板(25)正處在風口的上方位置，熱空氣從下半個風口流入換氣室(16)，通過空氣勻流板(10)後，流入熱管箱的下層管束，並且不斷地將熱量傳遞給豎立的熱管，以後流向換氣室(13)，此時，那裡的風門擋板是處在風口的上層位置。這股經過換熱變冷的室外空氣再經過那裡的風機(22)加壓後，被送往空調機的混合段與室內迴風相混合。與此同時，室內的一部分迴風被風罩(20)吸進來後，流過被風門擋板打開的上半個風口，流過換氣室(11)，接著通過空氣勻流板(14)進入熱管箱的上層管束。這股冷空氣不斷地吸收著熱管傳來的熱量，接著進入到換氣室(9)。此時，那裡的風門擋板(26)正處在下方位置，這股迴風被那裡的風機(17)吸收後，經加壓後被排至室外。以上4個風罩內的4個風門擋板的上升與下降動作，都是由配風機中的減速器(23)，圓錐齒輪(2，3，4)，鏈輪(1，5)，鏈條(6)傳動機構實現的。倘我們沿著減速器(23)的圓錐齒輪(3)的軸線方向望去，當圓錐齒輪(3)順時針轉動時，圓錐齒輪(4)也被轉動，它通過鏈輪(5)，鏈條(6)的傳動，將風門擋板(7)提升起來，將風門擋板(25)下降下去。同時另一端的圓錐齒輪(2)通過鏈輪(1)及鏈條的傳動，使風門擋板(12)得以下降，風門擋板(26)得以提升。當圓錐齒輪(3)逆時針轉動時，以上所述的4個風門擋板又可以同步地更換上下位置。
權利要求1.一種給空調系統配送新風的氣-氣換熱裝置，該裝置有4個風口，採用熱管為換熱元件，能適合各個季節的新風換熱需要，其特徵在於所述裝置的箱體與其中間的熱管箱之間配有4個換氣室，分別在熱管箱的兩側，熱管豎立在熱管箱中，同側的兩個換氣室是被熱管箱的外延隔板隔成的上層換氣室及下層換氣室，每個換氣室的長度與熱管箱的長度相同；該裝置箱體上的4個風口，分別開在箱體的兩側，每側有2個風口，沿著換氣室的長度方向分布著，每一個風口都裝有一個風門擋板，可以沿著箱體的壁面上下滑動，當還未安裝風口擋板時，每個風口可以與同側的上、下換氣室接通，安裝了風口擋板之後，每個風口只留下半個風口可以與上、下換氣室中的一個換氣室接通；所述4個風口擋板的工作位置是由該裝置的圓錐齒輪、鏈輪、鏈條傳動機構同時帶動4個風門擋板而實現的。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於使得圓錐齒輪轉動的動力，包括採用電動減速器帶動及直接使用人力使其轉動。
專利摘要本實用新型涉及一種為空調系統配送新風的氣－氣換熱節能設備。當代,各類建築中的空調系統越來越多,能源消耗越來越大,這一趨勢將給生態環境帶來更大的不利。在一般情況下,空調系統中有40%的能量是在新風的變溫中耗去的。以往雖有高效的熱管氣－氣換熱器,但是難以適應當今新風量越來越大的工作要求。本設計的特點是,熱管處於豎立的工作狀態,能更好地提高熱管的換熱效率。隨著新風量不斷增大的趨勢,本設備是以增加橫向長度的方法,增大換熱設備的迎風面積。
文檔編號F24F13/30GK2473511SQ0121053
公開日2002年1月23日 申請日期2001年2月15日 優先權日2001年2月15日
發明者李宏強 申請人:李宏強