具体实施方式

本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。为了使本发明的以下说明更容易理解，部分术语做如下说明：

“换热芯”指在热回收通风系统中，用于与流通的气流进行显热和潜热交换的部件。热回收通风系统工作时，通常气流周期性地往复流动，这时换热芯周期性地进行蓄热/放热过程，从而阻隔室内外由于空气流动导致的能量损失。

换热、热交换、换热芯等中的“热”，在本发明所涉及的语境条件下，这里的热指显热和潜热的总称，等同于焓。

本发明的换热芯具有基材及功能材料，所述功能材料中含有相变储热材料。

前述的基材可以采用通常使用的陶瓷、硅藻土、金属、合金以及塑料等，没有特别的限定，优选地，前述的基材为选自氧化物、碳化物、氮化物、合金中的至少一种。作为氧化物材料，可以列举出例如氧化铝、氧化镁、氧化硅、氧化铁等；作为碳化物材料，可以列举出例如碳化钛、碳化硅等；作为氮化物材料，可以列举出例如氮化硅、氮化钛等；作为合金，可以列举出例如不锈钢、铜合金、铝合金等；作为塑料材料，可以列举出例如PP塑料、PE塑料、PC塑料等等。

前述的相变储热材料具有能够在温度不变的情况下改变物质状态并能提供潜热的性质，改变物质状态的过程称为相变储热过程，相变储热过程中吸收或释放大量的潜热。作为能够在换热芯中利用的相变储热材料，有例如有机相变储热材料、无机相变储热材料。作为前述的有机相变储热材料，可以列举出例如石蜡、十八醇、硬脂酸、甲酸、乙酸、月桂酸等。作为前述的无机相变储热材料，可以列举出例如前述的水合盐。优选使用无机相变储热材料。

相变储热材料的潜热能够大幅度提高换热芯的热容。例如，LiClO₄·3H₂O相变潜热为253kJ/kg,KF·4H₂O相变潜热为330kJ/kg,CaCl₂·6H₂O相变潜热为180kJ/kg。相变材料的作用一方面是提高换热芯的热惯性。换热芯热惯性大，换热芯的厚度就可以降低，从而气流流经换热芯的阻力就可以降低，进而降低单位换气量的电耗，提高新风装置的效率。另一方面，相变材料在发生相变过程中会吸热/放热，而温度不变，这对于换热芯在发挥调湿作用时，有助于提高换热芯的调湿功能。比如，换热芯吸湿时，气流携带的水蒸气被换热芯吸收会放热。这时，换热芯因热容大，所以温升变化小，如果换热芯正好处于所含相变材料的相变温度，那么换热芯温度将维持不变，这有利于换热芯进一步吸收水蒸气。反之，如果换热芯热容小，水蒸气被换热芯吸收时释放的潜热会使换热芯温度升高，从而降低气流的相对湿度，不利于湿度调节，也不利于显热回收。

本发明的换热芯中，优选地，前述相变储热材料是相变温度为5～50℃的能够形成水合盐的化合物。

前述本发明人等发现，在相变储热材料中，相变温度为5～50℃的能够形成水合盐的化合物由于相变储热温度介于通常的大气温度与建筑室内温度之间，因此，尤其适合用于新风系统的换热芯材料。对于相变温度为5～50℃的能够形成水合盐的化合物，由于相变温度为5～50℃，处于大气温度范围内，并接近于建筑室内温度，因此相变过程正好能在通风装置通风的过程中发生，这有利于提高换热芯的热回收效率，或者在相同热回收效率情况下，换热芯几何尺寸可以更小，从而增加通风装置的通风量。

优选地，前述相变温度为5～50℃的能够形成水合盐的化合物为选自LiCl、CaCl₂、LiBr、CaBr₂、FeBr₃、LiNO₃、Mg(NO₃)₂、Ca(NO₃)₂、Zn(NO₃)₂、CH₃COONa、CaCl₂、Na₂CO₃、Na₂SO₄、MgSO₄、K₂HPO₄以及它们的水合物中的至少一种。

LiCl、CaCl₂、LiBr、CaBr₂、FeBr₃、LiNO₃、Mg(NO₃)₂、Ca(NO₃)₂、Zn(NO₃)₂、CH₃COONa、CaCl₂、Na₂CO₃、Na₂SO₄、MgSO₄、K₂HPO₄均为能够形成水合物的盐。这些盐以不含水的状态存在时，能够吸水，具有吸湿功能，在形成为水合盐的形式后，在水合盐中流过相对干燥的气流的时候，水合盐能够失去其水合水，具有放湿的功能。由此，前述的这些盐及它们的水合盐除了能够作为相变材料发挥储热的功能之外，还能够调节气流的湿度。对于建筑通风所涉及的热回收过程，调湿的过程相当于潜热能量回收。

前述的水合盐还包含部分水合盐在内。例如，作为MgSO₄的水合盐，有MgSO₄·1H₂O、MgSO₄·2H₂O、MgSO₄·3H₂O、MgSO₄·4H₂O、MgSO₄·5H₂O、MgSO₄·6H₂O、MgSO₄·7H₂O等含有不同水含量的水合盐。

人体舒适的湿度范围是相对湿度30-60％，而建筑室外的相对湿度常常与人体舒适的湿度范围有较大的差别。比如，中国南方的夏天，常常有湿度很高的桑拿天气，而北方的冬天，也常常有相对湿度很低的干燥天气。这种情况下对建筑进行通风，就需要对空气湿度进行调节。

通过采用前述的选自LiCl、CaCl₂、LiBr、CaBr₂、FeBr₃、LiNO₃、Mg(NO₃)₂、Ca(NO₃)₂、Zn(NO₃)₂、CH₃COONa、CaCl₂、Na₂CO₃、Na₂SO₄、MgSO₄、K₂HPO₄以及它们的水合物的至少一种作为相变储热材料，在通过这些材料进行热回收的同时，还能够对流过的气流的湿度进行调节。从而，使得本发明的换热芯同时具有热回收和湿度调节的功能，从这个角度考虑，是更优选的。

本发明的一些实施方式中，本发明的换热芯中，前述相变储热材料中还任选可以含有选自烷烃、脂肪酸中的至少一种。作为这样的相变储热材料，例如可以列举出十七烷、十八烷、二十烷、石蜡、十八醇、硬脂酸、甲酸、乙酸、月桂酸等。

进一步，为了实现对流过换热芯的气流的湿度调节，前述的功能材料中，除了含有前述的能够形成水合物的盐之外，还可以进一步含有其他的具有调湿功能的材料。作为这样的调湿材料，例如可以列举出天然粘土、天然蛭石等。通过含有这些调湿材料，能够进一步对流过换热芯的气流的湿度进行调节。

以下，对本发明的换热芯用于热回收新风装置的情况下的温度调节及湿度调节的方式进行说明。

在室外温度高、湿度大时，室内需要降低温度、湿度以满足人体舒适的温湿度环境。将本发明的换热芯在用于建筑通风的设备中使用时，通过风机给室内送入的空气流过本发明的换热芯的过程中，换热芯中的功能材料吸收气流携带的热量和水蒸气，使得空气流的温度、湿度降低，这样流到室内的气流的温度和相对湿度都更接近满足人体舒适度要求的温度和湿度。反之，向室外排风时，浑浊的气体流经换热芯的过程中，之前吸收到换热芯的热量和水蒸气被从室内流出的气流带走。通过这样的送风、排风的过程的交替、周期地进行，浑浊的气体排出室外、新鲜空气进入室内，同时能够利用换热芯对室内空气的温度、湿度进行调节。

另一方面，在室外温度低、湿度小的时候，建筑室内需要供暖、加湿以满足人体舒适的温湿度环境。这样的情况下，给室内送风时，气流流经本发明的换热芯的过程中，气流从换热芯吸收热量和水蒸气，流到室内时气流的温度和相对湿度都更接近于满足人体舒适度要求的温度和湿度。反之，向室外排风时，浑浊的气体流经换热芯的过程中，气流携带的热量和水蒸气传给换热芯。送风和排风的过程同样交替、周期地进行，达到浑浊的气体排出室外、新鲜空气进入室内，同时也能够利用换热芯对室内空气的温度、湿度进行调节。

前述的功能材料中，除了前述的相变储热材料、调湿材料之外，在不影响相变储热材料、调湿材料的热回收、调湿功能的前提下，还可以含有其他的成分。

作为这样的成分，例如可以列举出例如用于涂布到基材上的粘结剂等。作为粘结剂，可以列举出例如水玻璃、膨润土、硅溶胶等。

本发明的换热芯中，对于基材及功能材料的配比，优选地，前述基材占换热芯总重量的40～99.5％，前述功能材料占换热芯总重量的0.5～60％。

前述功能材料可以例如作为功能材料层附于基材的表面。作为功能材料层，可以将前述功能材料例如通过喷涂、浸渍或者沉积等方式形成于前述基材上。

另外，前述功能材料还可以与前述基材以粉末等形式混合后成型为换热芯的形状。在这种情况下，前述功能材料分布于前述基材中。对于成型的方式，没有特别的限定。

本发明的换热芯具有多孔的结构，前述的多孔可以为例如蜂窝状、泡沫状等，没有特别的限定。前述多孔的孔隙率可以为例如0.3～0.85，优选为0.6～0.7。

优选地，本发明的换热芯由多片沿气流方向排布的多孔换热单元组成，相邻的多孔换热单元之间具有预设间隙。

前述的多片指两片以上。对组成换热芯的多孔换热单元的片数没有特别的限定。从获得更加良好的热回收效率方面考虑，可以设置为例如2～20片，优选为例如2～10片。

当气流流过多孔换热单元时，因相邻的多孔换热单元之间具有预设间隙，该预设间隙为空气夹层，通过存在该空气夹层，一方面能够减缓气流通过换热芯的速度，进而能够阻碍换热芯在气流流动方向上的热传导，使得经过换热芯的气流与换热芯能够进行充分的热交换，更大程度地减少通风过程给室内造成的热量损失。

对于前述多孔换热单元中多孔形状没有特别的限定，与换热芯中的多孔一样，可以是蜂窝形状、泡沫形状等。考虑到加工成本，优选蜂窝形状。微观孔道的横截面也没有特别的限定，例如可以为三角形、四边形、六边形、多边形、圆形或者椭圆形。综合考虑流阻和换热，优选正六边形。这些多孔形状可以是由形成这些多孔换热单元的基材本身所具有的孔带来的。另外，这些多孔形状也可以是将基材与功能材料混合均匀后在成型的过程中形成的。

前述多孔换热单元可以由一整块换热芯的芯体切割而成，也可分别单独制造。前述多孔换热单元的厚度没有特别的限定，根据换热效率的需要适宜设置即可，优选为例如1cm～5cm。

前述的相邻的多孔换热单元之间的预设间隙的厚度没有特别的限定。前述的预设间隙的厚度与前述的多孔换热单元的厚度相匹配地设置，可以为例如0.1cm～5cm，从获得改善的换热效果的角度出发，优选为例如0.1cm～0.5cm。

一些实施方式中，换热芯还包含壳体。如附图2、3所示，在多片多孔换热单元31外设置壳体32，通过该壳体32，一方面使气流在壳体32所包覆的空间通过，另一方面，通过在壳体32中设置隔板或者定位槽(未示出)，从而使多孔换热单元31之间保持预设间隙。多孔换热单元31由壳体32包裹并固定，形成换热芯整体。其中，各片多孔换热单元的厚度、孔隙率、孔径以及组成材料等可以相同也可以设定为不同。各片多孔换热单元的厚度、孔隙率、孔径以及组成材料等以及换热芯的整体厚度可以根据新风系统所使用的建筑所处地理位置的气候环境来适宜确定。换热芯的横截面形状没有特别的限定，根据通风管的形状或新风系统的结构而定，可以是圆形、四边形、多边形、椭圆等。

前述的设置壳体并在壳体上设置隔板或定位槽的方式对于预设间隙的设置方式没有特别的限定，只要能够使得前述的多孔换热单元之间具有该间隙即可。

[热回收新风装置]

本发明还公开了一种热回收新风装置，包括本发明的换热芯。

本发明的热回收新风装置中，通过含有本发明的换热芯，利用换热芯中所含有的相变储热材料的储热性能，从而能够获得更加良好的换热效率，从而能够减少通风过程给室内造成的热量损失。

本发明的热回收新风装置中，除了换热芯之外，还具有其他的必要的部件，例如，风机、通风管等，对于这些部件，没有特别的限定。本领域技术人员能够根据需要适宜设置。

优选地，本发明的热回收新风装置为往复式热回收新风装置，其还含有至少一个风机单元以及至少一个通气管道。

前述的往复式热新风装置中，含有正反转风机，风机周期性地进行正反转。在将室内的空气排出到室外时，室内空气依次经过换热芯、通风管后排出室外，此时，换热芯蓄热。反之，在将室外空气依次经过通风管、换热芯导入到室内的情况下，利用换热芯中存蓄的热量对空气进行加热。如此反复周期循环，使得在空气在进入室内时，能够降低因通风对室内热量的消耗。

图4、图5分别示出了本发明的热回收新风装置的示意图。图4为换热芯与风机一起放置于通风管内，通风管嵌入到墙体内的实施方式。图5为风机放置于通风管内，通风管嵌入到墙体内，而换热芯放置于室内侧紧贴墙体的实施方式。空气过滤系统、通风管室外防雨风口和室内导风口等本领域的常规部件，本领域技术人员能够根据需要适宜设置，这里不再赘述。

进一步，采用数值模拟的方法对不同情况下的换热芯进行了模拟分析。模拟的工况环境是室内20℃、室外-20℃时进行往复通风的情形。通风风速为0.5米每秒，换向周期为60秒。分别对换热芯为整体、换热芯由4层构成、换热芯热容扩大20％的情形进行了分析。图1展示的是3种换热芯情况下，进风和排风结束时气流温度沿换热芯厚度方向的分布。判断换热芯优劣的标准为：排风的时候，排出到室外的气体温度越低越好；而进风的时候，进入到室内的空气温度越高越好。从图可以看出，三种换热芯的性能排序如下：

换热芯热容扩大20％>4层结构换热芯>整体换热芯。

根据热回收效率的计算公式，通过对数值模拟的结果进行分析，在上述条件下，3种换热芯热回收效率，换热芯热容扩大百分之二十的热回收效率89.31％、4层结构换热芯热回收效率88.99％、整体换热芯热回收效率88.50％。具体到通风效果上来说，三种换热芯60秒内进气平均温度分别为15.58℃、15.45℃、15.25℃。可以看出，热回收效率有0.3～0.5％的提升，而进气平均温度有约0.4℃的差别。很显然，通过进一步增加换热芯的层数和/或考虑相变潜热的情况下，热回收效率可以进一步提升。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。