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具有热回收功能的热电新风机的开发与研究

李涛  
【摘要】: 热电效应的发现已有150年的历史,然而,在其后近100年的过程中由于效率低下,一直没能得到实际性的应用。直到本世纪50年代随着性能较好的半导体材料的发现,热电制冷技术得到了突飞猛进的发展。由于受材料优值系数仍然不够理想的限制,其效率不及机械制冷或吸收式制冷等其他制冷形式,因而在建筑环境制冷领域限制了这种技术的应用和发展,但热电制冷仍然具有许多独特的优越性:系统简单、无机械传动、无工质运行、调控简单精确等等。随着科学技术的发展,热电制冷(热)日益受到重视。尤其在国家可持续发展的战略的引导下,节能正日益成为一个重要的课题。这一宏观背景为热电制冷应用提供了新的发展机遇和动力,应用领域不断向广度和深度拓展。 随着家用空调器的广泛使用,其节能问题也越来越不容忽视。而且值得关注的是家用空调器除了部分窗机外几乎都没有新风引入装置,住宅的密闭性不断加强,这样的空调器无疑给人们的健康带来极不利的影响。在非典事件的影响下,空调房间内的新风和换气问题被给予越来越多的重视。 在分析热电制冷基本原理的基础上,建立了热电装置的稳态系统数学模型,并依据该模型对热电装置系统进行了不同的工作状态下的热力分析计算,并就热电装置的冷热端温差、电堆片的优值系数、散热器的散热性能与热电热泵装置性能的影响进行了理论分析,为热电装置的开发设计和现有热电装置的性能测试建立计算理论基础。同时,对板翅式换热器的工作机理进行一定的分析和阐述。 通过结合热电制冷器和板翅式换热器的综合原理,创造性地研制了一台通过热电制冷(热)器冷(热)端散热器和板翅式换热器共同回收室内的排风冷(热)量从而利用这部分能量来制冷(热)室外新风的热回收型热电新风换气机。夏季工况时,整机的功效比达到2.6左右;冬季工况时,功效比达到2.5以上。 热回收型热电新风换气机的研制,突破了现有新风换气机被动制冷(热)的瓶颈,实现了新风换气机对新风的主动制冷(热),开辟了热电原理应用于小功率家电的新领域,为废热回收、低品位能源的开发提供了新途径,为空调节能提供了新思路。


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