熱交換基體的制作方法

熱交換基體的制作方法
【專利摘要】一種熱交換基體包括多個基本上平面的箔(32，34)，該多個基本上平面的箔包括保水材料，布置成間隔開的基本上平行的關系。每個箔(32，34)定義具有流方向(F)和橫向方向(T)的主平面(P)，并且箔(32，34)包括條(36a，36b，36c)，所述條在橫向方向(T)上延伸條長度并且在流方向(F)上與相鄰條(36a，36b，36c)間隔開，并且每個條(36a，36b，36c)與所述主平面(P)偏移開的距離與相鄰條的不同。該基體可以設置在用于待加濕和冷卻的空氣的流通道中。
【專利說明】熱交換基體

【技術領域】
[0001]本發明涉及可用作向流體流引入水分的絕熱加濕器的類型的熱交換基體。本發明進一步涉及制造這樣的裝置的方法。這種類型的基體可以操作來為了家用目的提供絕熱冷卻，還可以與傳統的空調和加熱系統相結合地用于增濕。其還可以用于與干燥劑相結合地從氣流中除去水分。

【背景技術】
[0002]一種形式或另一種形式的熱交換裝置實質上存在于所有的裝置和處理中。工作的性能總是涉及形式為熱量的能量的釋放。如果不需要，則熱量經常經由設置有例如冷卻散熱片(cooling fin)的適當導熱表面釋放到環境中。如果熱量的數量過多，或者如果其可用于有用的目的，則可提供專用的加熱器來將熱量傳送到例如另一個系統。熱交換還可能發生在不同介質之間:氣體、液體和固體介質可以根據所需的性能以各種組合相接合。
[0003]絕熱系統也是已知的，其通過將液體(通常為水)蒸發到空氣流中進行工作。這樣的系統從嚴格意義上來說并不是熱交換器，因為其并不主要使熱量進入或離開系統。實際上，它們用于僅僅改變空氣流的溫度，同時通過添加的水的可感知的熱量提升空氣流的焓。隨著水蒸發到空氣流中，通過空氣流的冷卻提供該水的蒸發的潛在熱量。對于相對熱而干燥的空氣，這種冷卻方法可能是非常有效的。
[0004]在US3792841和US5143658中公開了傳統的絕熱冷卻器。這種裝置通常包括由多堆波紋板形成的基體，這些波紋板放置在彼此頂部上使得相鄰層中的波紋相對于彼此成一定角度。這些板可以由不同材料形成，但是樹脂加強有機或無機纖維材料時最普遍的。這些板由外殼或框架支撐，該外殼或框架可提供用于引導空氣流通過所述堆的入口和出口連接。供水裝置被提供來用于連續地或間歇地將水或另一種易揮發液體施加到板。在操作中，待冷卻的空氣通過堆。假設空氣沒有完全飽和，其將從這些板吸收水蒸汽。因為這些，空氣的溫度朝向所謂的濕球溫度降低，該濕球溫度是理論上的最小值。對于給定操作條件，這種裝置的效率可由驅動空氣流通過所述對所需的輸入能量確定。這實際上僅僅是所需的有效外部能力，并且在很大程度上由所述堆的總流阻和空氣流的速度決定。現有技術的裝置的主要問題是為了使效率最優化，其傾向于變得體積較大。
[0005]除了絕熱冷卻，類似構造的裝置也用于為實現其他目的而加濕空氣流。尤其是，在集成的加熱、通風和空氣調節系統(HVAC)中，經常為了舒適的目的而期望能增加空氣的絕對濕度。尤其是在冬季的月份中，加熱系統易于使空氣變得相對干燥。這可能導致呼吸問題、靜電和其他不適。以有效方式增加濕度而不必增大HVAC裝置的體積是令人期望的。
[0006]以上裝置優于傳統熱交換器的重要區別是它們可以僅僅與一個介質流交互。這避免了復雜的入口和出口歧管，通常幾乎不需要考慮基體的導熱性。傳統的空氣對空氣熱交換器以錯流或逆流方式工作，熱轉移發生在主通道與次通道之間，主通道和次通道必須例如通過熱傳導壁彼此密封。重要的設計考慮因素是為傳導壁實現足夠的熱轉移系數的方式。另一個考慮因素是多個交錯的通道如何連接到入口和出口歧管。
[0007]另一類熱交換器是熱回收輪。這種裝置使用基體形式的顯熱和潛熱交換介質，其提供了通過使用風扇或吹風機使空氣流可以被指引通過的空氣通道。該基體支撐去濕材料，該材料可吸收水分并可采取多種形式，諸如纖維網眼或蜂窩狀物。一種類型的蜂窩狀基體是由多層間隔開的、基本上平行的片狀材料形成的，尤其是由交替層的波紋片狀材料和平的片狀材料形成的。在后一種情況下，波紋是大體上平行的，并且提供了沿輪子的深度延伸的多條軸向延伸的通道。在US 4769053和US 5542968中公開了這樣的裝置。不同的材料被提議來用于基體構造，包括鋁和纖維材料。已經有相當多的注意力放在對去濕涂層的優化使用上。然而，這種輪的一個特有缺點是其整個體積。這通常與有效的熱交換所需的材料體積相關，并與對有效流通過的面積的需求有關，該有效流通過的面積不會導致顯著的壓降和風扇的相關聞功率消耗。
[0008]在過去，為了許多不同的目的，已經提出許多其他形式的熱交換構造。US 4147210公開了網板熱交換器，其包括交替的網板和間隔器。網板由網眼形式的諸如銅或鋁這樣的傳導材料制成。
[0009]因此期望在針對給定性能的基體體積方面和通過裝置的流的能量效率方面改善現有設計。


【發明內容】

[0010]根據本發明，提供了一種熱交換基體，其定義了流通道并包括多個基本上平面的箔，該多個基本上平面的箔包括保水材料，布置成間隔開的基本上平行的關系，每個箔定義具有流方向和橫向方向的主平面，其中該箔包括條，所述條在橫向方向上延伸并且在流方向上與相鄰條間隔開，并且每個條與所述主平面偏移開的距離與相鄰條的不同。產生的基體被認為是實現了每單位體積高出相當多的熱交換能力，并且進一步被認為是在HVAC應用中通常遇到的空氣速度下的流阻力方面具有更高的效率。在本上下文中，間隔開的關系被理解為僅僅是每個箔的主平面與彼此間隔開。相鄰箔的條因此可以彼此接觸，并因此可以有助于實現間隔開的功能。此外，盡管提到了平面的箔，這可以被理解為指的是它們局部的定位，并且并不旨在限制基體的整個形狀，該整個形狀在使用者可調整為任意適當的形狀。但，大體上，箔至少在流方向上是平的，在橫向方向上是平的或彎曲的，如以下描述。
[0011]盡管可考慮條的不同的配置和朝向，不過，大體上，條將位于基本上平行于流方向。并不希望受理論的限制，認為將所有或大部分條定位成位于流的方向在降低熱交換器兩端的壓降方面是有利的。
[0012]根據本發明的，熱交換基體可形成單個流通道。這被理解為表示盡管可存在間隔器，但它們并不將流劃分成隔絕的獨立流束。此外，由基體定義的流通道在橫向方向上的流寬度至少為多倍的條寬度。
[0013]盡管相信原理適用于具有偏移到兩個不同位置的條的箔，但裝置被認為是在條相對于主平面偏移到至少四個不同位置時提供的性能增強。為了避免懷疑，在當前上下文中，零偏移位置也被當作一個位置，代表位于箔的主平面中的條。提供到多個位置的條偏移被認為在蒸發冷卻的情況下是尤其有利的。如以下更詳細地討論的，認為在多個偏移位置提供條會減少在經過條的空氣流內建立層流邊界層。通過減少這樣的層，實現了從條的表面更好地吸收水，這繼而導致更有效的蒸發冷卻。
[0014]優選地，條偏移到主平面上方以及下方的位置允許使材料分布均衡。這在制造過程中可能是很重要的，因為降低了變形。在本文的上下文中，條可以部分偏移到第一位置并且部分偏移到第二位置被發現是便利的。通過這種方式，在給定行的條中條的長度可以被調整成全部彼此相同。在本文的上下文中，要區別條的長度和絕對長度。條的絕對長度被測量為在條被連接到箔的點之間沿條的輪廓的距離。長度可以是這兩個點之間的直接距離。在優選實施例中，每個條的長度為1mm左右，而絕對長度可以是12mm左右。通過形成每一個都具有相同的絕對長度的散熱片，由于在板中形成散熱片而導致的板的變形可以至少被部分避免。
[0015]為了優化流特性，條優選地在流方向上與具有相同偏移的后續條間隔開至少三倍的條寬度，更優選地為至少五倍的這個寬度。盡管不希望受到理論的限制，但可以認為流被每個條重復打斷，并且在流方向上條的有限長度限制了邊界層的建立。根據這個理論，條被布置在基體中，每個條具有相對于其相鄰條精心選擇的位置。在基體內每個條的位置都是在考慮了以下事項才選擇的。
[0016]可以認為由于介質(例如氣體)流經過條，在條的表面處在流內逐漸產生了邊界層，這產生了所謂的層流式流。由于此邊界層內的速度小于外面，其充當了隔熱層，減少了在介質的主體與條之間的熱傳遞。結果是，減少了在介質沿著條的長度流動時的熱傳遞。在蒸發冷卻器的情況下，認為該邊界層在條表面上產生了一層高濕度的空氣。因為濕度高，這一層吸收水的能力減弱。還防止了較少的濕空氣從空氣流主體到達用于進一步的水吸收的條表面。對于熱回收輪和類似裝置，會出現相反的情形。在那種情況下，邊界層可防止空氣流中的水分相當多地接觸基體材料和其去濕涂層。這種邊界層的存在因此是不利的，因為其降低了蒸發冷卻器中的水吸收，并妨礙了去濕裝置中的水分吸收。
[0017]為了減少由于在條表面處產生邊界層而導致的在熱交換器中層流式流的建立，條在流方向上的長度受到限制。理論上，該條不應長于在條表面處邊界層生長到其完全厚度所需的長度。一旦空氣或介質流超過了條，則層流狀流逐漸恢復成湍流。考慮到這一點，在流方向上成直線的條適當地間隔開，使得等到介質到達下游條的前邊緣，由上游條產生的層流狀流已充分恢復成湍流，使得可以再次發生良好的熱傳遞。同樣，這個下游條在流方向上的長度受到限制，并且與另外的下游條充分間隔開，使得在介質到達下一個下游條之前重新建立起湍流。通過這種方式，層流狀、隔熱流被充分避免，并且實現了在介質和條之間的良好的熱傳遞，并且/或者實現了從條表面良好地吸收水。根據本發明的優選形式，條的寬度在Imm至5mm之間，優選地在1.5mm至3.0mm之間。在可行的實施例中，條的寬度為約
2.0mm0通常，所有條都具有相同的寬度，但并不需要是這樣，例如在基體的不同區中可使用不同寬度的條。
[0018]根據進一步的優選實施例，節距，即一個條的前邊緣與緊挨著的條的前邊緣之間的在流方向上的距離是條寬度的至少三倍。優選的，其可以是至少五倍的條寬度。
[0019]除了以上考慮事項外，在相鄰箔中最接近的條應該充分間隔開，以避免這些最接近的條的邊界層之間的過多干擾。通過利用這些考慮事項，具有條的箔的基體可以堆疊在一起，由此多行條在流方向上充分間隔開，一避免層流式流，并且相鄰層中的最接近的條在垂直于流方向的方向上充分間隔開，以避免過多的邊界層干擾。
[0020]在基體的一個實施例中，可將多個間隔器設置在相鄰的箔之間，以維持它們的間隔開的關系。間隔器也可以提供額外的功能性，諸如硬度、各層的相互附接，分離成流通道或區域和液體供應。不過，根據本發明的重要方面，箔可以堆疊在一起或卷在一起，而不使用間隔器。這種情況下，各個條的偏移可以足以保持箔分開。
[0021 ] 在本發明的進一步的實施例中，該條布置在以流方向延伸的多個行中，每個行通過無條區與相鄰行分離開。無條區可將箔的穩定度確保到其定義出既沒有被切割也沒有被以其他方式變形的連續片的箔的程度。無條區也可以用作間隔器的位置。
[0022]根據本發明的重要方面，條優選地在其兩個表面上均配備了保水表面。作為條表面的一部分的保水元件，諸如粗化表面，可以通過對條進行蝕刻或類似的表面處理以使它們本質上更親水來實現。
[0023]保水表面可以可替換地是分離的層，其例如被涂敷或粘附到條。這一方面，用于增濕或絕熱冷卻的條可以與用于非直接蒸發冷卻的條不同。后種情況下，通常認為有必要使熱交換器表面的某些區域沒有任何覆蓋物，以便有助于直接的熱傳遞。在前一種情況下，將條完全覆蓋可能是更優選的。在過去已經發現諸如波特蘭水泥這樣的膠結材料被用作保水層時是令人非常滿意的。可替換地，可使用纖維材料。
[0024]在優選實施例中，柔性保水表面設置在疊層板形式的箔上。通過提供柔性的保水表面，可以在形成之前賦予給箔期望的特性，諸如保水表面的空間分布。然后，條被便利地形成期望的形狀。在令人滿意的實施例中，保水層具有開放結構，使得在使用中，熱交換介質可以通過保水層的開放結構直接接觸條表面。通過這種手段，熱交換器將熱的熱量和潛在熱量傳遞給流過其的流體介質的能力被提高。該開放結構可以包括形成保水層的纖維材料的纖維之間的空間。這樣的纖維材料可以是具有開放結構的編織層或非編織層。
[0025]纖維材料可以通過粘合劑或其它類似方法附著到箔或條。優選地，粘合劑和纖維材料應該使得在將箔形成期望的形狀時不會發生分層。在使用粘合劑之處，粘合劑被選擇成增強條或保水層的性能。因此，粘合劑可以被選擇成具有保水性能或導熱性能，或者具有這兩種性能，并且可以被認為形成了這些層中的任一種層的一部分。
[0026]本發明的優選實施例具有的保水表面包括被印刷到、噴涂到或轉印到條上的材料。這種被印刷的材料可以是親水的以便保留水分，或者可以被設置成圖案，該圖案用于通過表面張力或毛細作用保留水。這樣的圖案例如可以包括材料的隔離區域，該隔離區域可以間隔開允許有持水能力同時使下面的條的多個部分對空氣流開放的距離。為代替或補充材料的隔離區，還可以設置提供了期望的持水能力的互聯區。將材料印刷到條表面上可以通過噴墨印刷來進行。
[0027]根據本發明的一個特定實施例，箔包括一層鋁。實際上，箔可以主要是鋁的，例如其兩個表面上覆蓋有保水層。箔可以具有在50至300微米之間，優選地在75至150微米之間的厚度。對于基于鋁的箔，已經發現70微米左右的箔材料厚度足夠為條提供最理想的強度和穩定性。如果使用鋁，可能期望將其涂敷以適當的漆以防止侵蝕。將理解，盡管鋁提供了制造方面的優勢，但對于熱傳導的目的鋁并不是必要的。例如，也可以采用其他材料形成基體，尤其是塑料和非金屬材料。
[0028]更優選地，根據本發明的熱交換基體包括類似尺寸的多個箔，該多個箔堆疊在一起形成塊狀結構。可替換地，其可以包括卷繞在一起形成圓柱形的或環形的結構的一個或多個箔。恰當的尺寸取決于計劃的用途和制造方面考慮因素，不過，已發現在流方向上10mm左右的尺寸對于大多數HVAC目的而言是足夠的。此外，箔的密度可設置成使得實現了在500m2/m3至800m2/m3之間的基體總表面積,優選地為650m2/m3左右。在這種優選構造中，相鄰的箔之間的間隔在2.0mm左右，但其通常可以在Imm至5mm之間，優選地在1.5mm至3.0mm之間。
[0029]本發明還涉及用于形成這種基體的熱交換箔。該箔包括條，每個條在所述橫向方向上延伸條長度并且在流方向上與相鄰條間隔開，由此每個條與主平面偏移開的距離與相鄰條的不同。已經發現，這樣的箔在形成熱交換基體時可以靈活地形成多種形式和配置。
[0030]本發明進一步涉及制造這樣的熱交換基體或箔的方法，包括:提供對具有保水的第一和第二表面的箔材料的供應；將所述箔材料傳遞通過切割站，以將箔切割成形成多個條，每個條具有定義橫向方向的條長度，并且在流方向上每個條通過切口與每個相鄰的條分離開；以及將切割箔傳遞通過形成站，以使每個條與所述箔的主平面偏移開與相鄰條不同的距離。
[0031]該方法尤其適用于軟退火鋁箔，其呈現必要的穩定性和強度，并可以通過描述的方式容易地被切割和成形。優選地，該箔的厚度在50至300微米之間，優選地在75至150微米之間，包括任意的涂層或保水構造。
[0032]根據本發明的方法，箔在橫向方向上被饋送通過實現切割站和形成站的輥子。之后，可通過將箔的部分分離，并將所述部分堆疊，以形成具有多個層的堆來將處理過得箔形成基體。可替換地，可將箔卷起，以形成具有多個層的輥子。間隔器可以按需要被插入在所述多個層之間，以維持它們各自的間隔或以其他方式增強穩定性。
[0033]根據本發明的又進一步的方面，蒸發冷卻器、絕熱冷卻器或加濕單元可以包括這樣的如上描述的熱交換基體，該熱交換基體保持在外殼中，外殼至少具有空氣入口、空氣出口和用于引導空氣以流方向通過所述基體的風扇裝置。此外，可以提供使基體濕潤的水源。該裝置還可以用于以空氣清洗或以其他方式將氣味、灰塵或其他不需要的物質從空氣流中除去。在被實現為絕熱冷卻器的優選形式中，該絕熱冷卻器包括用于使基體濕潤的水源，條基本上豎直地延伸，并且流通道基本上水平地延伸，水源布置成將水供應到多個箔的上側使得水能夠沿條向下流動。這樣的配置允許適宜地將水分配成降下和通過基體。尤其是，在這種配置中，被提供來維持相鄰箔之間的距離的間隔器不應在流方向上延伸，因為這將妨礙水的向下流動。優選地，通過相鄰箔之間的粘合劑或適當聚合體的小點或滴來提供間隔。該點的最大尺寸可以為Icm左右。
[0034]根據可替換的方面，熱回收輪可包括卷起的箔形式的這種熱交換基體，該輪的軸與流方向對齊，并且輪進一步包括用于使空氣流以軸方向通過基體的風扇裝置，其中條在其表面上設置有去濕材料。在此上下文中，應注意，去濕材料不同于僅為保持水的材料，因為其可以通過額外的吸濕或化學機構保持水。因此需要與非去濕性水保持材料加以區分，非去濕性水保持材料僅通過物理的或表面張力現象保持水。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]通過參考以下多個實施例的附圖將能體會到本發明的特征和優點，在附圖中:
[0036]圖1示出了傳統的絕熱增濕器；
[0037]圖2示出了圖1中的裝置的一部分的特寫視圖；
[0038]圖3示出了根據本發明的熱交換基體的一部分；
[0039]圖3a示出了圖3的基體的部分的具體視圖；
[0040]圖3b示出了在圖3a中的位置IIIb處截取的橫截面圖；
[0041]圖4示出了根據本發明第二實施例的箔；
[0042]圖4a示出了沿箭頭A的方向截取的圖4中的箔的部分視圖；
[0043]圖5示出了熱回收輪形式的本發明的實施例；
[0044]圖5a示出了圖5中的基體的部分視圖；
[0045]圖6示出了作為絕熱冷卻器元件的本發明的實施例；以及
[0046]圖6a示出了圖6中的基體的部分視圖。

【具體實施方式】
[0047]圖1示出了被布置成將水分引入到空氣流S中的傳統絕熱增濕器I的結構。該增濕器包括熱交換基體2，其被外殼4所支撐，該外殼4形成空氣流S的入口 6和出口 8。此夕卜，還提供了控制器10、供水12和風扇14。
[0048]圖2示出了熱交換基體2的截面的特寫視圖。其包括多個波紋材料的層20，該波紋材料包括樹脂浸潰纖維素纖維。這些層20堆疊在一起，由此相鄰層中的波紋22以一定角度橫跨在彼此上，形成流的通道24。波紋的節距(pitch)約為25mm。
[0049]如圖1和圖2中所示的增濕器I可用于將相對干燥、溫暖的空氣冷卻到接近其濕球溫度。在使用中，待冷卻的空氣流被供應到入口 6。在這個階段，空氣可具有溫度Tl，且具有低的相對濕度RH1。水由供水12供應給基體2，導致多個層20的纖維材料吸收水分。在空氣流S經過流通道24時，其從多個層20的表面夾帶走蒸發到空氣流S中的水分。因為這樣，空氣的溫度降低，并且空氣的相對濕度相應增加。空氣流離開基體2時具有溫度T2和相對濕度RH2。如果蒸發出足夠的水蒸氣，則空氣會達到其濕球溫度，并且將完全飽和，具有100%的相對濕度。盡管未示出，但可將液滴消除器設置在基體2的下游，以便除去細微的水滴，否則這些水滴可能被空氣流夾帶。
[0050]以上描述的傳統增濕器相對體積較大。為了實現最大限度的增濕，流方向的長度通常在200mm和300mm之間，取決于典型的入口空氣濕度條件。所需要的正面面積取決于期望的效能(capacity)，每1000m3/h需要約0.14m2。
[0051]圖3示出了根據本發明的熱交換基體30的一部分。該基體包括第一箔32和第二箔34。箔32、34分別定義主平面P，其具有流方向F和橫向方向T。為了以下描述，箔的無形變邊緣區域將被當做主平面P的基準水平面。每個箔被分隔成多個條36，這些條通過切口 38與箔32、34部分分離開，并且這些條與主平面偏移開偏移距離d。
[0052]在圖3中的實施例中，條36設置在以流方向F排列的多個行40中。行40中的連續的條被指定為36a、36b和36c。圖3a示出了沿方向A截取的圖3中的基體30的視圖。可以看到，條36偏移到三個不同的位置，即零位置(位于平面P中)，偏移到平面上方的距離dl和平面下方的距離d2。每個條36在流方向F上與相鄰條分離開，并且與主平面P偏移開與其相鄰條的距離不同的距離。
[0053]在每個條40之間，設置有無條區42，其也在主平面P的水平面中。間隔器44設置在無條區42中，在本情況下設置在基體的中央和邊緣。間隔器44用于使箔32和34彼此分隔開一定距離。在本實施例中，距離dl為2.0mm，距離d2也是。箔32、34之間的間隔為6.0mm。此外,在流方向F中測得的每個條36的寬度w為2.0mm,而條36的長度I為10mm。
[0054]圖3b示出了在圖3中的位置B處截取的箔32的材料的橫截面視圖。盡管描述了箔32，但將會理解箔34是基本相同的。箔32包括軟退火鋁的基礎層46，其厚度為70微米。在每個表面上，基礎層48被涂敷以PVC底涂料或類似物的保護層50。保護層50也是可以熱密封的，并且可用于在需要時在構造期間將箔的多個部分連接到一起或者將箔的多個部分連接到其他元件。箔32的兩個表面上的最外層是保水層52。應注意，這些層的厚度都是示意性示出的，它們實際上可以相對于彼此變化得相當大。
[0055]蒸發冷卻器的有效操作的重要因素是保水層52的性能。盡管提到的是保水層，但很明顯可以理解的是該層實際上是保水和放水層，并沒有化學上對其進行粘接。對這種層的要求是其很容易將其水分放出使得經歷的對蒸發的抵抗最小化。也很重要的是其應將水快速而有效地散布到所有相關表面。因此其應該是親水的，而不必是易吸濕的，優選地主要通過表面張力作用來保水。
[0056]在當前實施例中，保水層52由纖維材料形成。用于形成保水層30的示例性材料是可從荷蘭的Lantor B.V.購得的20g/m2聚酯/粘膠50/50混合物。另一種示例性材料是可從荷蘭的Colbond N.V.購得的名為Colback?的30g/m2的涂敷了聚酯纖維的聚酰胺。還可以使用具有類似性質的其他材料，包括合成和自然纖維，諸如羊毛。必要時，保水層52可以被涂敷或以其他方式處理，以提供抗細菌或其他抗污染的特性。
[0057]通過使用2微米的雙組分聚氨酯粘合劑層，將保水層52粘著性地附接到保護層50。所產生的層壓件已經被認為對于制造的目的是理想的，因為其可以在連續處理中被形成和切割成期望的形狀，而不會有出現大量分層。諸如波特蘭水泥的其他保水層也可以被使用，并且實際上已經被發現提供了良好的性能，但是它們的生產較復雜因為如果在基體形成前被施加則可能發生破裂或剝落。不過，可以認為其他表面拋光和處理，諸如鋁氧化，自身就可能足以提供所需的保水性和毛細作用。
[0058]在使用中，基體30可設置在包括多層的塊料中，并且可以設置在如參考圖1所描述的外殼中，代替傳統的基體2。根據本發明，用于給定的冷卻和空氣流的外殼的總尺寸可以被減小，或者可替換地，對于同樣大小的外殼，可提供大得多的空氣流。
[0059]圖4示出了本發明的第二實施例，其中前面加上100的類似數字用于指示與第一實施例的元件類似的元件。箔132定義了主平面P，具有流方向F和橫向方向T。在此實施例中，箔132被劃分成條136A-J，這些條在流方向F上通過切口 138彼此分離開，并且在橫向方向T上通過無條區142與相鄰的條136分離開。每個條136具有波紋的輪廓，包括偏移到平面P —側的第一部分135A-J和偏移到平面的相反側或處于平面自身中(零偏移)的第二部分137A-J。總之，條部分135、137相對于主平面P偏移到9個不同位置。每個條部分135、137在流方向F上相對于相鄰條部分135、137偏移到不同位置。條材料與相對于圖3描述的材料相同。
[0060]圖4a示出了沿箭頭A的方向截取的圖4中的箔132的一部分的局部視圖，其中可以清楚地看到不同的條部分135A-JU37A-J。由于條部分135、137偏移到不同位置，每個條136具有相同的絕對長度L，該長度是沿其輪廓測量的。這具有以下優點，即當條136被從連續的箔上切割時，箔將發生相對小的總體變形，并且無條區142將位于直線上。
[0061]圖5公開了本發明的實施例，其中箔132被賦予熱回收輪160的形狀。箔132以連續方式卷起，形成輥子形狀的基體130。基體130支撐在外殼104內，以用于由馬達107轉動。在向前FF和相反FR的兩個方向上均有流通過輪。
[0062]圖5a示出了圖5中的基體130的部分視圖。在此實施例中，箔132的連續層位于彼此的頂部上，它們之間沒有間隔器。由于條部分135、137的許多不同偏移，箔132通過相鄰層條部分的交互作用而與彼此有效間隔開。還可以注意到，無條區142并沒有位于彼此上方，由此每個相鄰層中的無條區形成空氣流的部分通道。
[0063]此外，在圖5a的實施例中，保水層(未示出)是通常用于去濕輪地類型的去濕涂層。這一層可以例如是X型或Y型的沸石、硅石、氧化鋁或具有修正等溫行為的以上物質的混合物，或如在US5860284中描述的適合實現此目的的其他材料，該申請的全部內容并入本文中作為參考。在使用中，圖5中的輪160可以以與傳統去濕輪相同的方式進行操作，能夠帶來的優點是對于給定的輪160尺寸和流速壓降相對降低。
[0064]圖6示出了本發明的實施例，絕熱冷卻器元件201包括如上描述的基體230，基體230由外殼204定位。沿著元件201的頂側的水分配通道212供應通過孔213的水，該水沿著條236向下流動。該水可以通過泵或其他適當系統供應到通道212。流方向F上的空氣流幫助將水傳輸通過基體230。此外，覆蓋箔232的保水層的存在促進了通過毛細作用將水帶到基體230的所有區域。箔232通過間隔材料244的多個點(spot)與彼此間隔開，該間隔材料244包括PU粘合劑泡沫。
[0065]實例
[0066]如以上描述的根據圖4的基體被構造出且被測試。對可從Munters AB購得的傳統基體材料CELDEK?5090-15執行了類似測試。應注意,對于兩種材料,每單位體積的材料的表面面積是相當的。該測試是根據澳大利亞標準(AS2913-2000)執行的，由此供應的空氣具有38°C的干球溫度和21°C的濕球溫度(21%相對濕度)。飽和效率是供應空氣的實際溫度降低(T in-T out)相對于達到濕球溫度(T wb in)所需的溫度下降
[0067]飽和效率=(Tin-T out) / (T in-T wb in).
[0068]以下在圖1中給出的結果顯示:
[0069]-對于與示例相同的流速和相同的體積，比較的材料具有降低了9%的濕球效率和升高了 89%的壓降；
[0070]-如果比較的材料的長度增大，以便在與示例相同的流速下實現相同的效率，需要多出44%的材料，并且壓降將增高164% ；
[0071]-對于與示例相同的長度，為了實現相同的壓降，比較的材料的流速必須降低到
1.8m/s左右。為此，需要材料體積增大39%，并且濕球效率降低6% ；
[0072]-如果比較的材料的長度增大，并且流速被調整，使得壓降和濕球效率與示例的相當，則需要材料體積增大122 %。
[0073]表1
[0074]

【權利要求】
1.一種熱交換基體，其定義了流通道并包括多個基本上平面的箔，該多個基本上平面的箔包括保水材料，布置成間隔開的基本上平行的關系，每個箔定義具有流方向和橫向方向的主平面，其中所述箔包括條，所述條在所述橫向方向上延伸條長度并且在流方向上與各相鄰條間隔開，并且每個條與所述主平面偏移開的距離與相鄰條的偏移距離不同。
2.如權利要求1所述的熱交換基體，其中所述條偏移到所述主平面上方和下方的多個位置，優選地偏移到至少四個不同位置。
3.如權利要求1或2所述的熱交換基體，其中所述條基本上平行于所述主平面。
4.如前述權利要求任一項所述的熱交換基體，其中每個條部分偏移到第一位置，部分偏移到第二位置。
5.如前述權利要求任一項所述的熱交換基體，其中每個條具有在所述流方向上的寬度，第一條在所述流方向上與具有相同偏移的后續條間隔開至少三倍的所述寬度，更優選地間隔開至少五倍的所述寬度。
6.如前述權利要求任一項所述的熱交換基體，進一步包括設置在相鄰的箔之間以維持它們間隔開的關系的多個間隔器。
7.如權利要求1-6中任一項所述的熱交換基體,其中所述條布置成在所述流方向延伸的多個行，每個行通過 無條區與相鄰行分離開。
8.如權利要求6和7所述的熱交換基體，其中所述間隔器沿所述無條區延伸。
9.如前述權利要求任一項所述的熱交換基體，其中所述保水材料包括施加到所述條，優選地施加到所述條的兩個表面上的保水層。
10.如前述權利要求任一項所述的熱交換基體，其中所述條的寬度在Imm至5mm之間，優選地在1.5mm至3.0mm之間。
11.如前述權利要求任一項所述的熱交換基體，其中所述箔的厚度在50至300微米之間，優選地在75至150微米之間。
12.如前述權利要求任一項所述的熱交換基體，其中所述箔包括一層鋁。
13.如前述權利要求任一項所述的熱交換基體，包括類似尺寸的多個箔，該多個箔堆疊在一起形成塊狀結構。
14.如權利要求1-12中任一項所述的熱交換基體，包括卷繞在一起形成圓柱形的或環形的結構的一個或多個箔。
15.如前述權利要求任一項所述的熱交換基體，其中相鄰箔之間的間距在Imm至5mm之間，優選地在1.5mm至3.0mm之間。
16.一種用于形成根據前述權利要求任一項的基體的熱交換箔，所述箔定義流方向和橫向方向，其中所述箔包括條，每個條在所述橫向方向上延伸條長度并且在所述流方向上與相鄰條間隔開，并且每個條與所述主平面偏移開的距離與相鄰條的偏移距離不同。
17.—種制造根據權利要求1-16中任一項所述的熱交換基體或箔的方法，包括: 提供對具有保水的第一和第二表面的箔材料的供應； 將所述箔材料傳遞通過切割站，以將箔切割成形成多個條，每個條具有定義橫向方向的條長度，并且在流方向上每個條通過切口與每個相鄰的條分離開； 將所述切割箔傳遞通過形成站，以使每個條與所述箔的主平面偏移開與相鄰條不同的距離。
18.如權利要求17所述的方法，其中所述箔包括鋁。
19.如權利要求17或18所述的方法，其中所述箔的厚度在50至300微米之間，優選地在75至150微米之間。
20.如權利要求17至19中任一項所述的方法，其中所述箔在所述橫向方向上被饋送通過實現所述切割站和所述形成站的輥子。
21.如權利要求17至20中任一項所述的方法，進一步包括將箔的部分分離，并將所述部分堆疊，以形成具有多個層的堆。
22.如權利要求17至20中任一項所述的方法，進一步包括將所述箔卷起，以形成具有多個層的輥子。
23.如權利要求21或22所述的方法，進一步包括將間隔器插入在所述多個層之間，以維持它們各自的間隔。
24.一種包括如權利要求1至15中任一項所述的熱交換基體的蒸發冷卻器或加濕單元，所述熱交換基體保持在外殼中，所述外殼至少具有空氣入口、空氣出口和用于引導空氣以流方向通過所述基體的風扇裝置，所述蒸發冷卻器或加濕單元進一步包括用于使所述基體濕潤的水源。
25.—種包括如權利要求1-15中任一項所述的熱交換基體的熱回收輪,該熱交換基體具有卷起的箔的形式，所述輪的軸與所述流方向對齊，并且所述輪進一步包括用于使空氣流以所述軸方向通過所述基體的風扇裝置，由此所述條在其表面上設置有去濕材料。
26.—種絕熱冷卻器,包括如權利要求1-15中任一項所述的熱交換基體,和用于使所述基體濕潤的水源，其中所述條基本上豎直地延伸，并且所述流通道基本上水平地延伸，所述水源布置成將水供應到所述多個箔的上側使得水能夠沿所述條向下流動。
27.如權利要求26所述的絕熱冷卻器，其中所述箔通過間隔器彼此間隔開，所述間隔器在所述流方向上具有有限尺寸。
28.如權利要求26或27所述的絕熱冷卻器，其中所述間隔器包括聚合體材料的點，該點在所述箔的主平面中的尺寸小于1cm。
【文檔編號】F28D19/04GK104081148SQ201280067671
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年11月21日 優先權日:2011年11月21日
【發明者】M.哈克比杰爾, J.A.M.雷因德斯 申請人:奧克西康比希爾公司