專利名稱：房屋呼吸器的制作方法
一種自然換熱通風風眼，適用于一般民用建筑物，特別適用于各種集體宿舍、病房、旅館等人們居住的房間的通風透氣。
我們認為，由于室內(nèi)空氣不流通給人們帶來的健康方面的危害是一個很值得醫(yī)學界和環(huán)境保護部門關(guān)注的問題。有關(guān)資料的研究表明，處于睡眠狀態(tài)的成年人，每小時需15～20立方米的新鮮空氣。據(jù)日本東海大學醫(yī)學部公共衛(wèi)生教研室調(diào)查的結(jié)果表明。室內(nèi)的“睡臭”正是嚴重缺氧的結(jié)果，它會使人感到頭痛、惡心和打瞌睡。他們對5324名在校學生的調(diào)查表明，在這樣的環(huán)境下居住，明顯易得氣喘、鼻炎等變態(tài)性疾病，其它疾病的發(fā)生率也較高。
現(xiàn)在的各種民用居住建筑物，為了保暖，在冷天一般都緊閉門窗以減少熱量損失。但是，由于人們在活動和休息時都要新陳代謝，要消耗大量氧氣，產(chǎn)生大量二氧化碳等有害氣體，使得建筑物內(nèi)空氣極為混濁。人們長期在混濁空氣中生活，對身體有很大的危害。因此，需要經(jīng)常更換建筑物內(nèi)的空氣，以保持建筑物內(nèi)空氣新鮮。為更換建筑物內(nèi)空氣而又不降低建筑物內(nèi)空氣的溫度，人們安裝了空調(diào)系統(tǒng)和熱風系統(tǒng)等等形式，且不說這些設(shè)備是否可以真正改善室內(nèi)氣體的成分，僅就消耗大量的能量而言，也是與能源緊缺的情況不太適應(yīng)的。同時，空調(diào)和熱風系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本昂貴，難以改善一般貧窮者室內(nèi)的空氣環(huán)境條件。本發(fā)明的目的是通過研究設(shè)計不需要外加能源，利用室內(nèi)外自然溫差換熱通風，把排出建筑物的混濁空氣的熱量加以利用，交換給向建筑物內(nèi)補充的新鮮空氣，形成一種利用大自然調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣，又使建筑物內(nèi)溫度極小下降的通風裝置。
發(fā)明者認為，產(chǎn)生這一發(fā)明技術(shù)的客觀基礎(chǔ)是存在的。首先，從自然哲學的角度，我們認為，由于人的呼吸、室內(nèi)廚房等的燃燒等因素改變著室內(nèi)空氣的固有成份。由于需要保暖而采取的封閉措施，使室內(nèi)與大自然相隔離，在這樣的隔離空間內(nèi)，大自然給予人類的和諧統(tǒng)一的生態(tài)狀態(tài)被破壞了，要使人們長時間居住的室內(nèi)環(huán)境得到有利于健康的改善，根本的方法只有是與大自然獲得直接的聯(lián)系，問題是如何在空氣成分交換的過程中，盡量少地減少熱量的損失。因此，如何在通風的過程中換熱，就成了我們在技術(shù)方面要加以解決的中心問題。順便闡述我們的觀點我們認為僅靠處理室內(nèi)空氣的方法，比如空調(diào)、氧離子發(fā)生器和一些過濾廚房等處的有害氣體等方法，都只是改善而不能從根本上解決有限居住空間的空氣環(huán)境問題。我們的事業(yè)在于從根本上改善人們的居住環(huán)境，探討一條艱難但我們應(yīng)該充滿信心的路。
如下是我們已經(jīng)獲得專利保護的一種具體方案

圖1是基本結(jié)構(gòu)，它有一個可裝于建筑物門、窗或墻壁之上，使建筑物內(nèi)與建筑物外相通的通氣孔1，其特別之處在于在通氣孔1內(nèi)有內(nèi)筒2，內(nèi)筒把通氣通道分隔成內(nèi)通道和外通道，外通道由絕熱材料制成，表面粗糙。內(nèi)筒2由高導(dǎo)熱材料制成，一面為光滑表面，另一面為粗糙表面(表面的形式，由不同溫度氣體的運動方向決定，如圖所示的情況是T1＞T2T1為室內(nèi)溫度的設(shè)計)。
這一方案的設(shè)計思想中，我們參考了真空物理科學家Hobson 1973年的發(fā)現(xiàn)他在實驗中發(fā)現(xiàn)，粗糙內(nèi)管道連接的兩室，可以發(fā)生與用多孔塞連接的兩室同樣的熱流逸現(xiàn)象。簡要地說，就是流通的過程使整個大系統(tǒng)向( ρATA= ρBTB]]>的平衡態(tài)狀態(tài)過渡。因為單位容積的分子數(shù)n＝(N/R0)P/T，所以平衡方程又可表示為PA/PB＝(TA/TB)1/2。然而，對于用光滑通道連接的兩室，Hobson的實驗表明，此兩室的平衡態(tài)PA/PB＝α(TA/TB)1/2其中α與兩室的溫度差及通道的狀態(tài)有關(guān)，他通過實驗確定，α的值在1.1～1.3之間。
Hobson根據(jù)這樣的發(fā)現(xiàn)提出了調(diào)節(jié)抽氣原理。這一原理的實驗裝置簡略地可如圖2所示。裝置中有1、2、3為空腔1腔和3腔處在溫度為T1的冷端，2腔處在溫度為T2的熱腔。1腔和2腔之間通過粗糙通道相通，2腔和3腔之間通過光滑通道相接。根據(jù)平衡方程有P1/P2＝(T1/T2);P2/P3＝α(T2/T3)。式中T1＝T3，因此，1腔與3腔的壓力比為P2/P3＝α。由于T2＞T1，系數(shù)α＞1，所以1腔和3腔產(chǎn)生了壓力差。Hobson把此裝置串聯(lián)了28級，得到了比壓為23.3的抽氣裝置，借以改善前級真空泵的工作條件。我們從他們實驗中作一創(chuàng)造性的推延圖1完全可以理解為光滑通道與粗糙通道套在一起的Hobson實驗裝置。通常的建筑物內(nèi)為熱端，建筑物外為冷端，在由于溫差產(chǎn)生的壓差作用下，使室內(nèi)的濁氣抽向室外。專家們也許會提到，抽氣的裝置可以很多，為什么一定要用這樣的結(jié)構(gòu)呢？這正是為了在交換氣體成分過程中交換熱量所考慮的，在后面我們將加以闡述。在這里我們所強調(diào)的是外套筒與內(nèi)管間的截面積與內(nèi)筒是相等的，然而兩個管道的狀態(tài)很不相同，兩個管道氣體的流動狀態(tài)，隨著室內(nèi)空氣的不同情況而有不同(比如不同人數(shù)、住房面積下，室內(nèi)空氣惡化程度不同)。風眼象一個吸呼器一樣調(diào)節(jié)著室內(nèi)的空氣。
在實際設(shè)計中，內(nèi)筒2由高導(dǎo)熱材料制造，(外通道由絕熱材料制成。)當混濁的熱空氣排出建筑物外時，通過內(nèi)筒2的筒壁把熱量傳給通過粗糙通道吸入的較冷的新鮮空氣。在實際的熱交換過程中，由于內(nèi)筒光滑，流出氣體量大，它接近理想流體的穩(wěn)恒流動;而外套筒粗糙，形成的基本是層流的慢速運動。這些較冷空氣本來的運動速度的就慢，加之管道的狀態(tài)因素，因此，在相同時間內(nèi)更多的內(nèi)管道空氣交出熱量給較少量的外套筒內(nèi)的新鮮冷空氣，使溫度不斷提高，加上外套筒內(nèi)的新鮮空氣從內(nèi)筒獲得熱量后，其層流狀態(tài)使那些越接近內(nèi)筒的氣體分子，運行速度越快，從而使室內(nèi)獲得更多的升溫后的新鮮空氣。
另一重要的實驗現(xiàn)象也在該發(fā)明中充分地考慮到了同樣是真空物理學家的A.Roth在他的論者《Vacum Tech-nology》中指出不同氣體成分形成的混合氣體，在有溫度梯度時，較重的分子向冷端移動，而較輕的分子向熱的一側(cè)移動，這一原理曾在分離氣體和同位素的設(shè)備中加以應(yīng)用和證實了。這一現(xiàn)象對我們的目的是有利的因為在CO2和O2的混合氣體中，分子量小的O2易于向熱端即室內(nèi)移動，CO2易于向冷端的室外運動，這正是我們所需要的。
當然在實際設(shè)計中，我們充分考慮了如何進一步完善設(shè)計的性能。如圖3所示，內(nèi)筒2在建筑物內(nèi)的一端有一反錐體3，它的主要作用有二個一是減少兩套筒端頭不同氣體的混淆，使從外套筒進入室內(nèi)的新鮮空氣沿墻壁進入室內(nèi)，而室內(nèi)的混濁空氣是從4的四周進入內(nèi)筒的;二是使進入反錐體的新鮮空氣進一步提高溫度。因為反錐體3處于室內(nèi)溫度狀態(tài)，其反錐體之內(nèi)面也十分粗糙，可以使碰到其上的氣體，在沿四周進入室內(nèi)時進一步接近室溫。如圖4所示的內(nèi)筒2在建筑物外的一端有一個向上的彎頭6(圖中5是為防止雨水而設(shè)計的檔雨板，這里也進一步表明彎頭向上)，彎頭需向上是易于抽動熱空氣的分析得出的，這是它的主要作用，它的另一個作用，也是為了避免在端口混濁氣體和進入的新鮮空氣的混淆。
我們對工作的分析是建立在實驗基礎(chǔ)上的，開始也有過與之相反的分析方案。但是通過實驗和分析的結(jié)合，使我們對這個問題越來越清楚了。在這樣的分析和觀點基礎(chǔ)上，我們在曾專利文件中提出了一系列的實施例，選例如下比如用于一般有暖氣設(shè)備的民房的一種實施例作為實用技術(shù)，它還有較之如前的結(jié)構(gòu)分析更細致、完善之處。如圖4中6使用了一段絕熱部件，以減少由于彎筒帶走內(nèi)筒過多的熱量;圖中的反錐體(如圖3中3)是可以移動的，比如在大風天可以移動利用檔板及反錐體同時封上內(nèi)、外兩筒。這一設(shè)計可使室內(nèi)空氣狀況大為改善，尤其是集體場所。同時溫度下降極小(舉例原室內(nèi)20℃，室外0℃在室內(nèi)入口處氣溫可升到15°～18℃，到室內(nèi)，溫度可以基本不受影響)。
其它的實施例的大致情況是在不發(fā)達國家，有些居住條件非常差，取暖條件也差，內(nèi)筒上可設(shè)毛刺向外的小孔，再在入口處作一些改進，兼顧通風與保暖問題;有些發(fā)展中國家還大量使用煤爐取暖，內(nèi)筒可以同時作為煤爐煙囪的一部分，從外套筒使可引進加熱了的新鮮空氣，這種方法非常簡單易行卻可以大大改善這類家庭的室內(nèi)衛(wèi)生狀態(tài)，在套筒之間可以使用電學方法，同時產(chǎn)生負氧離子等有利于健康的氣體成分;在內(nèi)筒內(nèi)也可以有一個排氣扇，在室內(nèi)聚會，眾人吸煙或點火作飯等特殊情況下，有效地改善空氣條件等等。
在實際的生產(chǎn)過程中，當然還有一些工藝、商品化等方面的技術(shù)，比如增加內(nèi)筒向筒間的導(dǎo)熱網(wǎng)，進一步
權(quán)利要求
1.一種自然換熱通風風眼，它有一個可裝于建筑物門、窗或墻壁之上使建筑物內(nèi)與建筑物外相通的通氣孔1，其特征在于在通氣孔1內(nèi)有內(nèi)筒2，內(nèi)筒2把通氣通道分隔成內(nèi)外通道，內(nèi)筒2由高導(dǎo)熱材料制成，內(nèi)筒2的一面為光滑表面，另一面為粗糙表面，內(nèi)筒2兩端長于通氣孔1。
2.如權(quán)利要求1所述的一種自然換熱通風風眼，其特征在于內(nèi)筒2的內(nèi)表面為光滑表面，外表面為粗糙表面，通氣孔1的內(nèi)表面也為粗糙表面，內(nèi)筒2在建筑物內(nèi)的一端接有一反錐體3，反錐體3上接有堵片4，反錐體3及堵片4可以沿軸向移動。
3.如權(quán)利要求1和2所述的一種自然換熱通風風眼，其特征在于內(nèi)筒2在建筑物外的一端接有一個帶擋雨板5的彎頭6。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于有效地利用自然規(guī)律，解決寒冷季節(jié)人們要保暖需密閉門窗，同時為了健康又非常需要新鮮空氣的矛盾。發(fā)明涉及的技術(shù)結(jié)構(gòu)的功能主要在于利用自然的力量把室內(nèi)的污濁空氣排向室外，在排出的過程中，把帶走的室內(nèi)溫度交換給從外部通道進入室內(nèi)的新鮮冷空氣。使新鮮空氣在進到室內(nèi)時，溫度逐步接近室溫。
文檔編號F24F13/08GK1044706SQ89100489
公開日1990年8月15日 申請日期1989年1月31日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月31日
發(fā)明者李冰 申請人:李冰