本發(fā)明屬于采暖房間排風(fēng)熱回收節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于電場(chǎng)強(qiáng)化板式空氣換熱器的采暖房間排風(fēng)熱回收新風(fēng)預(yù)熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電場(chǎng)流體動(dòng)力學(xué)ehd(electrohydrodynamics)理論的應(yīng)用主要是將電場(chǎng)引入到傳熱領(lǐng)域進(jìn)行強(qiáng)化傳熱，屬于一種主動(dòng)強(qiáng)化傳熱技術(shù)。電場(chǎng)強(qiáng)化傳熱技術(shù)基本原理是在流體中施加電場(chǎng)，利用電場(chǎng)、流場(chǎng)和速度場(chǎng)的相互作用和協(xié)同作用，達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的。在電場(chǎng)作用下，電極附近的氣體分子發(fā)生電離，大量離子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電暈風(fēng)對(duì)換熱面附近的氣體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生很大的擾動(dòng)，從而大大地加強(qiáng)了流體與換熱面之間的對(duì)流換熱。在自然對(duì)流以及速度較低的強(qiáng)制對(duì)流中，電場(chǎng)強(qiáng)化傳熱效果十分顯著。

owsenek等研究表明，在電場(chǎng)強(qiáng)化下的自然對(duì)流換熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沒有電場(chǎng)強(qiáng)化的自然對(duì)流換熱系數(shù)。在實(shí)驗(yàn)條件下，以空氣為介質(zhì)，調(diào)整電極與換熱面距離，限定電壓等實(shí)驗(yàn)參數(shù)，電場(chǎng)強(qiáng)化傳熱效果十分明顯，有電場(chǎng)強(qiáng)化的自然對(duì)流換熱系數(shù)可達(dá)到?jīng)]有電場(chǎng)強(qiáng)化時(shí)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)

對(duì)于強(qiáng)迫對(duì)流，研究表明，隨著雷諾數(shù)的增加，電場(chǎng)強(qiáng)化作用相應(yīng)減小。研究表明在實(shí)驗(yàn)條件下，在雷諾數(shù)re較小的強(qiáng)迫對(duì)流換熱中，以空氣為介質(zhì)的實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)流換熱系數(shù)可增強(qiáng)2～2.5倍。在雷諾數(shù)re大于4000以上的強(qiáng)迫對(duì)流換熱中，電場(chǎng)強(qiáng)化傳熱效果則不明顯。(velkoffh.r.,godfreyr.low-velocityheattransfertoaflatplateinthepresenceofcoronadischargeinair.asmejournalofheattranfer,1979,101(2):157～163；mizushimat.,uedah,etal.effectofelectricallyinducedconvectiononheattransferofairflowinanannulus.j.chen.eng.japan,1976,9:97-102)

國內(nèi)相關(guān)研究也指出采用電場(chǎng)強(qiáng)化能顯著地提高空氣與換熱面之間的換熱效率(許潔.以空氣為介質(zhì)的電場(chǎng)強(qiáng)化換熱理論與數(shù)值計(jì)算.東華大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009；岳永剛等.氣體放電對(duì)金屬平板強(qiáng)化傳熱作用的研究.中國機(jī)電工程學(xué)報(bào).vol.26,no.2,2006:91-95)。

電場(chǎng)強(qiáng)化傳熱雖然電極需要施加高電壓，但是其電流極小，所消耗的電功率幾乎可以忽略不計(jì)。所以，電場(chǎng)強(qiáng)化傳熱具有強(qiáng)化傳熱效果顯著、功耗低、易于控制、成本低等優(yōu)點(diǎn)。電場(chǎng)強(qiáng)化傳熱作為有效的節(jié)能技術(shù)，有十分廣闊的應(yīng)用前景。

采暖房間運(yùn)行過程中，為保證室內(nèi)空氣衛(wèi)生要求以及空氣平衡等，需要向采暖房間送入新風(fēng)，同時(shí)需要將部分室內(nèi)空氣排出房間。一般情況下，室內(nèi)空氣溫度遠(yuǎn)高于室外新風(fēng)，所以，排風(fēng)含有相當(dāng)可觀的可回收熱量。當(dāng)采暖系統(tǒng)的排風(fēng)和新風(fēng)都采用集中組織，并且當(dāng)室外新風(fēng)溫度與室內(nèi)空氣溫度的差值較大時(shí)，采用排風(fēng)熱回收進(jìn)行新風(fēng)預(yù)熱是回收期短能效高的節(jié)能措施。

目前，采用排風(fēng)熱回收預(yù)熱新風(fēng)的技術(shù)方案有以下幾種常見方式。一是采用熱管式空氣換熱器，熱管式換熱器效率較高，但是存在需要介質(zhì)以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的不足。二是采用轉(zhuǎn)輪式空氣換熱器，這種方式具有換熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，但是存在設(shè)備尺寸大，占用機(jī)房面積多，以及轉(zhuǎn)輪式空氣換熱器中空氣滲透量較大，導(dǎo)致新風(fēng)容易被排風(fēng)污染等不足。三是采用板式空氣換熱器，這種方式具有滲透小，新風(fēng)不易被污染以及運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，為了提高板式空氣換熱器的換熱效率，常采用板翅式空氣換熱器替代光板式的空氣換熱器。板翅式空氣換熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、所以存在空氣阻力較大、易積灰、不易清洗等不足。國內(nèi)研究表明，采用板式空氣換熱器實(shí)現(xiàn)新風(fēng)與排風(fēng)的熱交換,效果明顯,有效的降低新風(fēng)負(fù)荷。(張小松等.板翅式換熱器用于空調(diào)系統(tǒng)排風(fēng)能量回收的研究.通風(fēng)除塵，1998年，第3期，pp.4-6；紀(jì)艷軍等.空氣板換熱回收技術(shù)在嚴(yán)寒地區(qū)公共建筑中的應(yīng)用分析.節(jié)能,2009年,第8期,pp.41-44)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)當(dāng)前采用排風(fēng)熱回收預(yù)熱新風(fēng)常見方式的不足，提出一種基于電場(chǎng)強(qiáng)化板式空氣換熱器的采暖房間排風(fēng)熱回收新風(fēng)預(yù)熱系統(tǒng)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于電場(chǎng)強(qiáng)化換熱的采暖房間排風(fēng)熱回收系統(tǒng)，新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口3一端連通室外空氣，另一端通過預(yù)熱風(fēng)閥1連接換熱器4的新風(fēng)通道8，換熱器4的新風(fēng)通道8的出風(fēng)口連接新風(fēng)加熱盤管5的進(jìn)風(fēng)口，新風(fēng)加熱盤管5的出風(fēng)口連接采暖區(qū)域；采暖區(qū)域的排風(fēng)口連接換熱器4的排風(fēng)通道7的進(jìn)風(fēng)口，排風(fēng)通道7的排風(fēng)口6通往室外；新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口3還通過旁通風(fēng)閥2連接新風(fēng)加熱盤管5的進(jìn)風(fēng)口；

換熱器4的腔體通過換熱板9分隔為新風(fēng)通道8和排風(fēng)通道7；換熱板9的兩側(cè)分別設(shè)置兩排電極10，其中一排電極位于新風(fēng)通道，另一排電極位于排風(fēng)通道。

按上述技術(shù)方案，系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，預(yù)熱風(fēng)閥1開啟，旁通風(fēng)閥2關(guān)閉；室外新風(fēng)經(jīng)過新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口3引入，通過預(yù)熱風(fēng)閥1進(jìn)入換熱器4的新風(fēng)通道8預(yù)熱，再經(jīng)新風(fēng)加熱盤管5加熱后送入采暖區(qū)域；排風(fēng)自采暖區(qū)域進(jìn)入換熱器4的排風(fēng)通道7，排風(fēng)熱量被回收后，經(jīng)過排風(fēng)口6排至室外空氣；在換熱器4內(nèi)部，新風(fēng)與排風(fēng)通過換熱板9交換熱量，新風(fēng)與排風(fēng)不直接接觸，所以新風(fēng)不受排風(fēng)的污染。

按上述技術(shù)方案，當(dāng)遇上極端寒冷的天氣，為保護(hù)換熱器4內(nèi)不至于結(jié)凍損壞，預(yù)熱風(fēng)閥1關(guān)閉，旁通風(fēng)閥2開啟；新風(fēng)經(jīng)過新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口3，通過旁通風(fēng)閥2，直接進(jìn)入新風(fēng)加熱盤管5進(jìn)行加熱，新風(fēng)加熱盤管5因有熱媒提供熱量，所以無結(jié)凍的危險(xiǎn)。

按上述技術(shù)方案，電極10下部部分插入l形下電極固定端12內(nèi)，下電極固定端設(shè)有圓形凹槽，便于電極插入；電極上部則穿過l形上電極固定端11，上電極固定端設(shè)有穿透的圓柱形孔洞，便于電極固定及電線13引出；分別在換熱板上下位置處，將一根u形螺桿14穿過換熱板，通過壓緊螺母將電極固定端壓緊在u形螺桿14上；電極10上部由電線13將其與電壓發(fā)生器相連，電極10被施加電壓后，將大大地增強(qiáng)空氣與換熱板的換熱效率；上電極固定端11和下電極固定端12采用絕緣材料制作而成。

按上述技術(shù)方案，換熱板9與換熱器外殼18與大地連接，形成地極。

按上述技術(shù)方案，所述的換熱器4的腔體內(nèi)設(shè)置有多個(gè)換熱板，每個(gè)換熱板兩側(cè)各有新風(fēng)通道和排風(fēng)通道。

本發(fā)明具有換熱效率高、新風(fēng)不易被排風(fēng)污染、空氣阻力小、積灰少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸適中、設(shè)備初投資少、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。電場(chǎng)強(qiáng)化傳熱雖然電極需要施加高電壓，但是其電流極小，所消耗的電功率幾乎可以忽略不計(jì)。所以，電場(chǎng)強(qiáng)化傳熱具有強(qiáng)化傳熱效果顯著、功耗低、易于控制、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明主要優(yōu)點(diǎn)為：電場(chǎng)強(qiáng)化傳熱效果顯著、新風(fēng)不受排風(fēng)污染、能耗低、空氣阻力小、積灰少、設(shè)備簡(jiǎn)單、尺寸適中、設(shè)備成本小、運(yùn)行費(fèi)用低、易于控制等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明：

圖1本發(fā)明實(shí)施例示意圖

圖2電場(chǎng)強(qiáng)化板式空氣換熱器實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖

圖3多通道電場(chǎng)強(qiáng)化板式空氣換熱器實(shí)施例氣流組織示意圖

具體實(shí)施方式

為了直觀地闡述本發(fā)明的技術(shù)方案，結(jié)合圖1、圖2和圖3對(duì)本發(fā)明進(jìn)行實(shí)施例說明。

如圖1所示，一種基于電場(chǎng)強(qiáng)化換熱的采暖房間排風(fēng)熱回收系統(tǒng)，新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口3一端連通室外空氣，另一端通過預(yù)熱風(fēng)閥1連接換熱器4的新風(fēng)通道8，新風(fēng)通道8的出風(fēng)口連接新風(fēng)加熱盤管5的進(jìn)風(fēng)口，新風(fēng)加熱盤管5的出風(fēng)口連接采暖區(qū)域；采暖區(qū)域的排風(fēng)被送到換熱器4的排風(fēng)通道7的進(jìn)風(fēng)口，排風(fēng)通道7的排風(fēng)口6通往室外；新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口3還通過旁通風(fēng)閥2連接新風(fēng)加熱盤管5的進(jìn)風(fēng)口。

如圖1和圖2所示，換熱器4的腔體通過換熱板9分隔為新風(fēng)通道8和排風(fēng)通道7；換熱板9的兩側(cè)分別設(shè)置兩排電極10，其中一排電極位于新風(fēng)通道，另一排電極位于排風(fēng)通道。

如圖1所示，系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，預(yù)熱風(fēng)閥1開啟，旁通風(fēng)閥2關(guān)閉；室外新風(fēng)經(jīng)過新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口3引入，通過預(yù)熱風(fēng)閥1進(jìn)入換熱器4的新風(fēng)通道8預(yù)熱，再經(jīng)新風(fēng)加熱盤管5加熱后進(jìn)入采暖區(qū)域；排風(fēng)自采暖區(qū)域進(jìn)入換熱器4的排風(fēng)通道7，排風(fēng)熱量被回收后，經(jīng)過排風(fēng)口6排至室外空氣；在換熱器4內(nèi)部，新風(fēng)與排風(fēng)通過換熱板9交換熱量，新風(fēng)與排風(fēng)不直接接觸，所以新風(fēng)不受排風(fēng)的污染。

如圖1所示，當(dāng)遇上極端寒冷的天氣，為保護(hù)換熱器4內(nèi)不至于結(jié)凍損壞，預(yù)熱風(fēng)閥1關(guān)閉，旁通風(fēng)閥2開啟；新風(fēng)經(jīng)過新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口3，通過旁通風(fēng)閥2，直接進(jìn)入新風(fēng)加熱盤管5進(jìn)行加熱，新風(fēng)加熱盤管(5)因有熱媒提供熱量，所以并無結(jié)凍的危險(xiǎn)，新風(fēng)經(jīng)過新風(fēng)加熱盤管5加熱后送入采暖區(qū)域。

如圖1所示，新風(fēng)從換熱器4下部進(jìn)入，上部引出；排風(fēng)從換熱器4上部引入，下部引出排出，以形成較強(qiáng)的逆流換熱。

如圖1和圖2所示，換熱器4的腔體通過換熱板9分隔為新風(fēng)通道8和排風(fēng)通道7；換熱板9的兩側(cè)分別設(shè)置兩排電極10，其中一排電極位于新風(fēng)通道，另一排電極位于排風(fēng)通道。

如圖2所示，電極下部部分插入l形下電極固定端12內(nèi)，下電極固定端設(shè)有圓形凹槽，便于電極插入；電極上部則穿過l形上電極固定端11，上電極固定端設(shè)有穿透的圓柱形孔洞，便于電極固定及電線13引出；分別在換熱板上下位置處，將一根u形螺桿14穿過換熱板，通過壓緊螺母17將電極固定端固定壓緊在u形螺桿上；電極10上部由電線13將其與電壓發(fā)生器相連，電極10被施加電壓后，將大大地增強(qiáng)空氣與換熱板的換熱效率；在u形螺桿14穿越換熱板9處，于換熱板兩側(cè)設(shè)置密封墊片16，通過壓緊螺母15將密封墊片16緊貼在換熱板9上，密封墊片16的作用是阻止空氣通過u形螺桿14與換熱板9之間的縫隙進(jìn)行滲透，防止新風(fēng)被排風(fēng)污染；換熱板9與換熱器外殼18與大地連接，形成地極。

根據(jù)換熱量大小，換熱器4的腔體內(nèi)設(shè)置多個(gè)換熱板，每個(gè)換熱板兩側(cè)各有新風(fēng)通道和排風(fēng)通道；圖3為設(shè)置三個(gè)換熱板、四個(gè)氣流通道的電場(chǎng)強(qiáng)化換熱器實(shí)施例的氣流組織示意圖，該實(shí)施例設(shè)置有三個(gè)換熱板：換熱板9-1、換熱板9-2、換熱板9-3，形成四個(gè)氣流通道：排風(fēng)通道7-1、新風(fēng)通道8-1、排風(fēng)通道7-2、新風(fēng)通道8-2，新風(fēng)通道與排風(fēng)通道間隔排列，形成有效的空氣換熱。

本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。