一种基于电场强化换热的采暖房间排风热回收系统的制作方法

本发明属于采暖房间排风热回收节能技术领域，具体涉及一种基于电场强化板式空气换热器的采暖房间排风热回收新风预热系统。

背景技术：

电场流体动力学ehd(electrohydrodynamics)理论的应用主要是将电场引入到传热领域进行强化传热，属于一种主动强化传热技术。电场强化传热技术基本原理是在流体中施加电场，利用电场、流场和速度场的相互作用和协同作用，达到强化传热的目的。在电场作用下，电极附近的气体分子发生电离，大量离子运动产生的电晕风对换热面附近的气体运动产生很大的扰动，从而大大地加强了流体与换热面之间的对流换热。在自然对流以及速度较低的强制对流中，电场强化传热效果十分显著。

owsenek等研究表明，在电场强化下的自然对流换热系数远远大于没有电场强化的自然对流换热系数。在实验条件下，以空气为介质，调整电极与换热面距离，限定电压等实验参数，电场强化传热效果十分明显，有电场强化的自然对流换热系数可达到没有电场强化时的25倍。(owsenekb.l.,seyed-yagoobij.,pager.h.experimentalinvestigationofcoronawindheattransferenhancementwithaheatedhorizontalflatplate.asmejournalofheattransfer,1995,117(5):309-315；owsenekb.l.,seyed-yagoobij.,theoreticalandexperimentalstudyofelectrohydrodynamicheattransferenhancementthroughwire-platecoronadischarge.asmejournalofheattransfer,1997,119:604-610)

对于强迫对流，研究表明，随着雷诺数的增加，电场强化作用相应减小。研究表明在实验条件下，在雷诺数re较小的强迫对流换热中，以空气为介质的实验条件下，对流换热系数可增强2～2.5倍。在雷诺数re大于4000以上的强迫对流换热中，电场强化传热效果则不明显。(velkoffh.r.,godfreyr.low-velocityheattransfertoaflatplateinthepresenceofcoronadischargeinair.asmejournalofheattranfer,1979,101(2):157～163；mizushimat.,uedah,etal.effectofelectricallyinducedconvectiononheattransferofairflowinanannulus.j.chen.eng.japan,1976,9:97-102)

国内相关研究也指出采用电场强化能显著地提高空气与换热面之间的换热效率(许洁.以空气为介质的电场强化换热理论与数值计算.东华大学硕士学位论文，2009；岳永刚等.气体放电对金属平板强化传热作用的研究.中国机电工程学报.vol.26,no.2,2006:91-95)。

电场强化传热虽然电极需要施加高电压，但是其电流极小，所消耗的电功率几乎可以忽略不计。所以，电场强化传热具有强化传热效果显著、功耗低、易于控制、成本低等优点。电场强化传热作为有效的节能技术，有十分广阔的应用前景。

采暖房间运行过程中，为保证室内空气卫生要求以及空气平衡等，需要向采暖房间送入新风，同时需要将部分室内空气排出房间。一般情况下，室内空气温度远高于室外新风，所以，排风含有相当可观的可回收热量。当采暖系统的排风和新风都采用集中组织，并且当室外新风温度与室内空气温度的差值较大时，采用排风热回收进行新风预热是回收期短能效高的节能措施。

目前，采用排风热回收预热新风的技术方案有以下几种常见方式。一是采用热管式空气换热器，热管式换热器效率较高，但是存在需要介质以及结构复杂的不足。二是采用转轮式空气换热器，这种方式具有换热效率高的优点，但是存在设备尺寸大，占用机房面积多，以及转轮式空气换热器中空气渗透量较大，导致新风容易被排风污染等不足。三是采用板式空气换热器，这种方式具有渗透小，新风不易被污染以及运行维护简单等优点，为了提高板式空气换热器的换热效率，常采用板翅式空气换热器替代光板式的空气换热器。板翅式空气换热器内部结构复杂、所以存在空气阻力较大、易积灰、不易清洗等不足。国内研究表明，采用板式空气换热器实现新风与排风的热交换,效果明显,有效的降低新风负荷。(张小松等.板翅式换热器用于空调系统排风能量回收的研究.通风除尘，1998年，第3期，pp.4-6；纪艳军等.空气板换热回收技术在严寒地区公共建筑中的应用分析.节能,2009年,第8期,pp.41-44)。

技术实现要素：

本发明针对当前采用排风热回收预热新风常见方式的不足，提出一种基于电场强化板式空气换热器的采暖房间排风热回收新风预热系统。

本发明采用的技术方案为：一种基于电场强化换热的采暖房间排风热回收系统，新风进风口3一端连通室外空气，另一端通过预热风阀1连接换热器4的新风通道8，换热器4的新风通道8的出风口连接新风加热盘管5的进风口，新风加热盘管5的出风口连接采暖区域；采暖区域的排风口连接换热器4的排风通道7的进风口，排风通道7的排风口6通往室外；新风进风口3还通过旁通风阀2连接新风加热盘管5的进风口；

换热器4的腔体通过换热板9分隔为新风通道8和排风通道7；换热板9的两侧分别设置两排电极10，其中一排电极位于新风通道，另一排电极位于排风通道。

按上述技术方案，系统处于正常运行状态时，预热风阀1开启，旁通风阀2关闭；室外新风经过新风进风口3引入，通过预热风阀1进入换热器4的新风通道8预热，再经新风加热盘管5加热后送入采暖区域；排风自采暖区域进入换热器4的排风通道7，排风热量被回收后，经过排风口6排至室外空气；在换热器4内部，新风与排风通过换热板9交换热量，新风与排风不直接接触，所以新风不受排风的污染。

按上述技术方案，当遇上极端寒冷的天气，为保护换热器4内不至于结冻损坏，预热风阀1关闭，旁通风阀2开启；新风经过新风进风口3，通过旁通风阀2，直接进入新风加热盘管5进行加热，新风加热盘管5因有热媒提供热量，所以无结冻的危险。

按上述技术方案，电极10下部部分插入l形下电极固定端12内，下电极固定端设有圆形凹槽，便于电极插入；电极上部则穿过l形上电极固定端11，上电极固定端设有穿透的圆柱形孔洞，便于电极固定及电线13引出；分别在换热板上下位置处，将一根u形螺杆14穿过换热板，通过压紧螺母将电极固定端压紧在u形螺杆14上；电极10上部由电线13将其与电压发生器相连，电极10被施加电压后，将大大地增强空气与换热板的换热效率；上电极固定端11和下电极固定端12采用绝缘材料制作而成。

按上述技术方案，换热板9与换热器外壳18与大地连接，形成地极。

按上述技术方案，所述的换热器4的腔体内设置有多个换热板，每个换热板两侧各有新风通道和排风通道。

本发明具有换热效率高、新风不易被排风污染、空气阻力小、积灰少、结构简单、尺寸适中、设备初投资少、运行费用低等优点。电场强化传热虽然电极需要施加高电压，但是其电流极小，所消耗的电功率几乎可以忽略不计。所以，电场强化传热具有强化传热效果显著、功耗低、易于控制、成本低等优点。

本发明主要优点为：电场强化传热效果显著、新风不受排风污染、能耗低、空气阻力小、积灰少、设备简单、尺寸适中、设备成本小、运行费用低、易于控制等优点。

附图说明：

图1本发明实施例示意图

图2电场强化板式空气换热器实施例结构示意图

图3多通道电场强化板式空气换热器实施例气流组织示意图

具体实施方式

为了直观地阐述本发明的技术方案，结合图1、图2和图3对本发明进行实施例说明。

如图1所示，一种基于电场强化换热的采暖房间排风热回收系统，新风进风口3一端连通室外空气，另一端通过预热风阀1连接换热器4的新风通道8，新风通道8的出风口连接新风加热盘管5的进风口，新风加热盘管5的出风口连接采暖区域；采暖区域的排风被送到换热器4的排风通道7的进风口，排风通道7的排风口6通往室外；新风进风口3还通过旁通风阀2连接新风加热盘管5的进风口。

如图1和图2所示，换热器4的腔体通过换热板9分隔为新风通道8和排风通道7；换热板9的两侧分别设置两排电极10，其中一排电极位于新风通道，另一排电极位于排风通道。

如图1所示，系统处于正常运行状态时，预热风阀1开启，旁通风阀2关闭；室外新风经过新风进风口3引入，通过预热风阀1进入换热器4的新风通道8预热，再经新风加热盘管5加热后进入采暖区域；排风自采暖区域进入换热器4的排风通道7，排风热量被回收后，经过排风口6排至室外空气；在换热器4内部，新风与排风通过换热板9交换热量，新风与排风不直接接触，所以新风不受排风的污染。

如图1所示，当遇上极端寒冷的天气，为保护换热器4内不至于结冻损坏，预热风阀1关闭，旁通风阀2开启；新风经过新风进风口3，通过旁通风阀2，直接进入新风加热盘管5进行加热，新风加热盘管(5)因有热媒提供热量，所以并无结冻的危险，新风经过新风加热盘管5加热后送入采暖区域。

如图1所示，新风从换热器4下部进入，上部引出；排风从换热器4上部引入，下部引出排出，以形成较强的逆流换热。

如图1和图2所示，换热器4的腔体通过换热板9分隔为新风通道8和排风通道7；换热板9的两侧分别设置两排电极10，其中一排电极位于新风通道，另一排电极位于排风通道。

如图2所示，电极下部部分插入l形下电极固定端12内，下电极固定端设有圆形凹槽，便于电极插入；电极上部则穿过l形上电极固定端11，上电极固定端设有穿透的圆柱形孔洞，便于电极固定及电线13引出；分别在换热板上下位置处，将一根u形螺杆14穿过换热板，通过压紧螺母17将电极固定端固定压紧在u形螺杆上；电极10上部由电线13将其与电压发生器相连，电极10被施加电压后，将大大地增强空气与换热板的换热效率；在u形螺杆14穿越换热板9处，于换热板两侧设置密封垫片16，通过压紧螺母15将密封垫片16紧贴在换热板9上，密封垫片16的作用是阻止空气通过u形螺杆14与换热板9之间的缝隙进行渗透，防止新风被排风污染；换热板9与换热器外壳18与大地连接，形成地极。

根据换热量大小，换热器4的腔体内设置多个换热板，每个换热板两侧各有新风通道和排风通道；图3为设置三个换热板、四个气流通道的电场强化换热器实施例的气流组织示意图，该实施例设置有三个换热板：换热板9-1、换热板9-2、换热板9-3，形成四个气流通道：排风通道7-1、新风通道8-1、排风通道7-2、新风通道8-2，新风通道与排风通道间隔排列，形成有效的空气换热。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。