一種對室內(nèi)空氣凈化制冷的方法及轉(zhuǎn)閥式空調(diào)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種室內(nèi)空氣處理裝置，特別是具有用水蒸發(fā)制冷、室內(nèi)外換氣且回收換氣能量和凈化新風(fēng)多種功能的空氣調(diào)節(jié)裝置。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]隨著人們生活水平的提高，人們對居室內(nèi)的空氣的制冷、室內(nèi)外換氣且回收換氣能量和凈化室內(nèi)空氣的需求越來越迫切，但同時(shí)具備這些功能的空氣處理裝置市場上還從未有過，人們只好用壓縮式空調(diào)器、新風(fēng)換氣機(jī)空氣凈化器等多臺設(shè)備來滿足這些需求，不僅投資高，占地面積大，而且都有一些難于克服的缺點(diǎn)。
[0004]壓縮式空調(diào)器耗電高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、制冷劑為破壞大氣臭氧層的氟里昂，其發(fā)展不符合環(huán)保節(jié)能的世界潮流，在尚無有效代用品的當(dāng)今，它的大量使用只是一種不得已的權(quán)宜之計(jì)。近年許多人試圖用水蒸發(fā)降溫來解決這一問題，利用水直接蒸發(fā)降溫的水蒸發(fā)式冷氣機(jī)(家用型俗稱“空調(diào)扇”，商用型俗稱“環(huán)?？照{(diào)”)，其原理是對室內(nèi)空氣等焓加濕，只能降溫不能制冷。最低溫度不能低于空氣的濕球溫度，對濕度較高的我國大部分地區(qū)都不可能取代壓縮式空調(diào)。專利申請?zhí)枮?01210168743.0、名為“露點(diǎn)間接、直接蒸發(fā)冷卻器模塊化蒸發(fā)冷卻空調(diào)”的創(chuàng)造發(fā)明公開了一種直接蒸發(fā)冷卻和間接蒸發(fā)冷卻相結(jié)合的技術(shù)方案，但其間接蒸發(fā)冷卻是間壁式換熱，效率很低，起主要作用的仍是直接蒸發(fā)冷卻的等焓加濕，其效果比水蒸發(fā)式冷氣機(jī)沒有根本改善，室外空氣經(jīng)處理后全熱降低很少，只能接近其濕球溫度，不可能接近露點(diǎn)，反而結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，成本更高，很難應(yīng)用。
[0005]新風(fēng)換氣機(jī)在國內(nèi)外市場占統(tǒng)治地位的是交叉流板式換熱器，其熱回收率之低、使用壽命之短幾乎使它失去實(shí)際使用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0006]室內(nèi)空氣凈化器在空氣污染成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)的今天很快成為普通家庭必需的家居設(shè)施，但它只能消除室內(nèi)空氣中的固體顆粒，少數(shù)的還可以分解或吸附甲醛、苯等有害氣體，但因其處理風(fēng)量十分有限，使用時(shí)必需關(guān)門閉戶，室內(nèi)二氧化碳、一氧化碳的積蓄、新鮮氧氣的缺乏對人的健康帶來了新的危害，與衛(wèi)生保健的最大法寶——通風(fēng)換氣背道而馳，更不用說其家用配置動輒就是數(shù)千元甚至上萬元，讓普通消費(fèi)者望而止步。
[0007]此外這三類設(shè)備是各司其職，一個(gè)一般的人居空間需要三者齊備，既不經(jīng)濟(jì)，又顯繁雜，甚至成為家庭的累贅。
[0008]消費(fèi)者企盼有一種同時(shí)具有無壓縮機(jī)、無氟里昂的制冷、室內(nèi)外換氣且回收換氣能量和凈化新風(fēng)等多種功能的空氣調(diào)節(jié)裝置出世，但至今仍未見這樣的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)功能單一，不能同時(shí)滿足空氣處理的各方面的需要，且現(xiàn)有空調(diào)耗電高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、污染環(huán)境，現(xiàn)有換氣機(jī)熱回收率低、使用壽命短，現(xiàn)有空氣凈化器不能通風(fēng)換氣的缺點(diǎn)，提供一種同時(shí)具備以上三類設(shè)備的功能且高效率、低成本的空氣處理技術(shù)與設(shè)備。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種對室內(nèi)空氣凈化制冷的方法:用室內(nèi)外換氣的方法凈化更新室內(nèi)空氣，用水蒸發(fā)的方法使空氣降溫，其特征在于:
用兼具換熱和過濾功能的過濾換熱器與進(jìn)入和排出室內(nèi)的空氣換熱，回收排出室外的空氣攜帶的能量同時(shí)凈化進(jìn)入室內(nèi)的新風(fēng)，在排氣過程中用水蒸發(fā)的方法對待排出室外的空氣進(jìn)行等焓加濕使之溫度降低到濕球溫度，用已降溫的空氣對過濾換熱器進(jìn)行接觸換熱降溫；在進(jìn)氣過程中用被降溫的過濾換熱器與進(jìn)入室內(nèi)的新風(fēng)接觸換熱使之等濕降溫而制冷，同時(shí)濾除進(jìn)氣中的固體微粒使之凈化；
所述凈化和制冷過程在靜止不動的過濾換熱器內(nèi)進(jìn)行，工作時(shí)，利用轉(zhuǎn)閥機(jī)構(gòu)使室內(nèi)空氣和室外新風(fēng)周期性地交替地反向透過過濾換熱器，其工作程序如下:
1)、排氣半周:
第一步，加濕:待排出室內(nèi)空氣等焓加濕降溫，排氣半周開始時(shí)，用供水裝置對待排出室外的室內(nèi)空氣和過濾換熱器中排氣透過的區(qū)域供水加濕，使待排空氣等焓降溫到接近其濕球溫度；
第二步，換熱:被降溫的待排空氣在透過過濾換熱器的過程中與過濾換熱器進(jìn)行直接接觸式熱交換，使過濾換熱器冷卻到接近排氣的濕球溫度；
第三步，過濾換熱器風(fēng)干:當(dāng)過濾換熱器被冷卻到接近所述濕球溫度時(shí)停止供水，未加濕的待排空氣在透過過濾換熱器時(shí)對過濾換熱器進(jìn)行風(fēng)干，到過濾換熱器得到的水分又被排氣完全帶走為止，此時(shí)待排空氣含濕量開始降低，溫度開始升高，立即停止排氣，切換到下一個(gè)半周；
在第二、三步的同時(shí)凈化過濾換熱器:在進(jìn)氣半周中，新風(fēng)中所攜帶的固體微粒大部分被阻留在過濾換熱器的濾材的外層，進(jìn)入排氣半周后，待排空氣從反向透過過濾換熱器排出室外，也將過濾換熱器中阻留的這些固體微粒帶走一并排出室外，使過濾換熱器得以反沖凈化；
2)、進(jìn)氣半周:
排氣半周結(jié)束后切換到進(jìn)氣半周，在進(jìn)氣半周內(nèi)進(jìn)行如下過程:
新風(fēng)制冷:進(jìn)氣半周開始，繼續(xù)停止供水加濕，進(jìn)入室內(nèi)的室外新風(fēng)從相反方向透過過濾換熱器在排氣半周內(nèi)已被降溫和風(fēng)干的區(qū)域，與之進(jìn)行直接接觸換熱，將熱量傳遞給過濾換熱器，其自身被等濕制冷降溫，降到接近過濾換熱器的溫度，即接近前半周排出的室內(nèi)空氣的濕球溫度；
新風(fēng)凈化:新風(fēng)在透過過濾換熱器的同時(shí)，其攜帶的固體微粒及有害物質(zhì)被阻留在過濾換熱器中，大多阻留在濾材的外層，新風(fēng)得以凈化；
3)、開始下一個(gè)循環(huán):上述排氣半周和進(jìn)氣半周在過濾換熱器的不同部位交替地進(jìn)行，從室內(nèi)空氣加濕降溫排出室外到經(jīng)制冷和凈化的室外新鮮空氣被送入室內(nèi)，完成一個(gè)進(jìn)排氣循環(huán)；這樣的進(jìn)排氣循環(huán)首尾相接周而復(fù)始不斷進(jìn)行，每次進(jìn)入室內(nèi)的新鮮空氣的溫度低于上次循環(huán)的室內(nèi)溫度，同時(shí)使室內(nèi)污濁空氣不斷地更新；
4)、室內(nèi)空氣狀態(tài)達(dá)到平衡點(diǎn):隨著進(jìn)排氣循環(huán)不斷地交替進(jìn)行，送入室內(nèi)的室外新鮮空氣和與之混合的室內(nèi)空氣的溫度不斷降低，而含濕量基本不變，污染濃度不斷降低，室內(nèi)空氣逐步被凈化和制冷，直到溫度逼近露點(diǎn)而不再降低，等濕制冷過程達(dá)到平衡點(diǎn)。
[0011]上述工作程序中室內(nèi)空氣的制冷過程如下:
1)、起動:室內(nèi)空氣初態(tài)al與室外相同；
2)、排氣半周:狀態(tài)為al的室內(nèi)空氣在過濾換熱器中等焓加濕到濕球溫度，狀態(tài)變?yōu)閎l點(diǎn)時(shí)排出機(jī)外，同時(shí)與之直接接觸換熱的過濾換熱器的溫度也降到接近所述濕球溫度；
3)、進(jìn)氣半周:狀態(tài)為al的室外空氣進(jìn)入過濾換熱器，與過濾換熱器在前半周內(nèi)降溫到接近狀態(tài)bl的空氣的濕球溫度的區(qū)域直接接觸換熱，等濕制冷降溫，溫度降到接近狀態(tài)bl的溫度，進(jìn)入室內(nèi)吸收室內(nèi)的熱負(fù)荷后變?yōu)楹瑵窳肯嗤瑴囟壬愿叩臓顟B(tài)a2 ；
4)、下一排氣半周:狀態(tài)a2的室內(nèi)空氣再經(jīng)過濾換熱器排出室外，在過濾換熱器中等焓加濕到濕球溫度，狀態(tài)變?yōu)榈褥实腷2點(diǎn)；
5)、下一進(jìn)氣半周:狀態(tài)為al的室外空氣進(jìn)入過濾換熱器，與過濾換熱器在前半周內(nèi)降溫到接近狀態(tài)b2的空氣的濕球溫度的區(qū)域直接接觸換熱，等濕制冷降溫，溫度降到接近狀態(tài)b2的溫度，進(jìn)入室內(nèi)吸收室內(nèi)的熱負(fù)荷后變?yōu)楹瑵窳肯嗤瑴囟壬愿叩臓顟B(tài)a3 ；
6)、如此不斷循環(huán)，室內(nèi)空氣不斷地等濕制冷降溫，狀態(tài)點(diǎn)不斷地沿著等濕線下移到a4、a5……點(diǎn)，直至達(dá)到其極限狀態(tài)——露點(diǎn)。
[0012]以上ai點(diǎn)是室內(nèi)空氣在空調(diào)工作時(shí)的狀態(tài)變化軌跡，ai由al開始沿著等濕線下移，直到最后逼近露點(diǎn)。Ai的移動軌跡由大量的密集的離散點(diǎn)構(gòu)成，空調(diào)器的送風(fēng)量越大，每個(gè)循環(huán)降溫越多，離散度越高。例中的幾個(gè)狀態(tài)點(diǎn)是任選的用于分析的過程中的狀態(tài)點(diǎn)。
[0013]所述過濾換熱器是儲熱式過濾換熱器，工作時(shí)過濾換熱器靜止不動，用轉(zhuǎn)閥機(jī)構(gòu)周期性改變氣流方向，使排出室外的室內(nèi)濁氣和進(jìn)入室內(nèi)的室外新鮮空氣交替地從相反方向透過過濾換熱器的不同部位；過濾換熱器由兼具透氣、儲熱、換熱和過濾功能的高表面積率、高空隙率的空氣過濾材料制成，空氣透過時(shí)與空氣進(jìn)行直接接觸式換熱，換熱的同時(shí)對進(jìn)氣進(jìn)行凈化過濾。
[0014]本發(fā)明根據(jù)上述對室內(nèi)空氣凈化制冷的方法所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)閥式空調(diào)器，包括機(jī)殼10、置于機(jī)殼內(nèi)的過濾換熱器20、風(fēng)機(jī)裝置30和配氣機(jī)構(gòu)40，機(jī)殼內(nèi)有換熱腔11和風(fēng)機(jī)腔12，過濾換熱器20置于換熱腔內(nèi)，風(fēng)機(jī)裝置置于風(fēng)機(jī)腔內(nèi)，機(jī)殼外壁上開有新風(fēng)口 14、排風(fēng)口 15、回風(fēng)口 16和送風(fēng)口 17，從新風(fēng)口經(jīng)過濾換熱器到送風(fēng)口形成新風(fēng)通道，從回風(fēng)口經(jīng)過濾換熱器到排風(fēng)口形成排風(fēng)通道；換熱腔11內(nèi)有橫隔板13將其分隔為左換熱腔111和右換熱腔112，過濾換熱器20包括左濾芯21、右濾芯22分別置于左換熱腔和右換熱腔內(nèi)，其特征在于:
所述機(jī)殼的回風(fēng)口 16和新風(fēng)口 14和分別設(shè)置在機(jī)殼前后側(cè)面的堅(jiān)中心線上；送風(fēng)口17和排風(fēng)口 15分別設(shè)置在機(jī)殼前后側(cè)面；
所述風(fēng)機(jī)裝置30包括新風(fēng)風(fēng)輪31、排風(fēng)風(fēng)輪32和風(fēng)輪電機(jī)33，所述風(fēng)機(jī)腔12用風(fēng)機(jī)隔板121分隔為新風(fēng)風(fēng)機(jī)腔122和排風(fēng)風(fēng)機(jī)腔123，新風(fēng)風(fēng)輪31和排風(fēng)風(fēng)輪32分置于新風(fēng)風(fēng)機(jī)腔和排風(fēng)風(fēng)機(jī)腔內(nèi)，新風(fēng)風(fēng)輪的出風(fēng)口直接與送風(fēng)口對接，排風(fēng)風(fēng)輪的出風(fēng)口直接與排風(fēng)口對接；風(fēng)輪電機(jī)為雙軸伸電動機(jī)，固定在風(fēng)機(jī)隔板上，新風(fēng)風(fēng)輪和排風(fēng)風(fēng)輪分別安裝在其兩端的伸出軸上。
[0015]所述配氣機(jī)構(gòu)40用于將左濾芯21和右濾芯22周期性地交替地連接到新風(fēng)通道和排風(fēng)通道，使從新風(fēng)口 14進(jìn)入的室外新風(fēng)和從回風(fēng)口 16進(jìn)入的室內(nèi)空氣周期性地交替地從相反方向透過左濾芯21和右濾芯22，配氣機(jī)構(gòu)40包括轉(zhuǎn)閥組件41、轉(zhuǎn)閥電機(jī)42和傳動構(gòu)件