CN117213033B - 一种太阳能新风热回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能新风热回收装置,属于暖通技术领域,其包括有排风管、新风管和风管,所述排风管内部一端安装有排风机,所述新风管内部一端安装有新风机,所述风管内部一端安装有风机;所述排风管内部还安装有第一热管冷凝蒸发器和冷凝储液器,所述新风管内安装有第二热管冷凝蒸发器,所述新风管内第一热管冷凝蒸发器与回风管内第二热管冷凝蒸发器通过第一热管绝热回流管相连通;所述冷凝储液器内安装有热管冷凝器,所述新风管内安装有热管蒸发器,所述热管冷凝器与热管蒸发器之间连通有第二热管绝热回流管;所述风管内部安装有吸附器,所述冷凝储液器与吸附器之间连通有气态吸附质输送管。
Description
技术领域
本发明属于暖通技术领域,具体地说,涉及一种太阳能新风热回收装置。
背景技术
新风***是完成用室外空气持续置换室内空气的室内外通风的设备***,其具有健康、舒适、节能的优点,能够更好的实现空气循环,被越来越广泛的应用于生活和工程中。新风***中最重要的是净化装置与热交换装置,前者用于对室外空气进行净化,后者用于对室内空气与室外空气进行热交换,降低能耗。
现有热交换技术中,一般都是利用管道隔开室内空气与室外空气并利用由导热材料制成的管道实现热交换,并通过电加热器或电冷凝器来实现新风温度调节,此类设计一方面增加了设备的能耗,另一方面也造成了能源浪费,为了解决该问题,本发明提出一种太阳能新风热回收装置
发明内容
1、本发明要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种太阳能新风热回收装置以解决背景技术中所提到的问题。
2、技术方案
一种太阳能新风热回收装置,包括有排风管、新风管和风管,所述排风管内部一端安装有排风机,所述新风管内部一端安装有新风机,所述风管内部一端安装有风机;所述排风管内部还安装有第一热管冷凝蒸发器和冷凝储液器,所述新风管内安装有第二热管冷凝蒸发器,所述排风管内第一热管冷凝蒸发器与新风管内第二热管冷凝蒸发器通过第一热管绝热回流管相连通;所述冷凝储液器内安装有热管冷凝器,所述新风管内安装有热管蒸发器,所述热管冷凝器与热管蒸发器之间连通有第二热管绝热回流管;所述风管内部安装有吸附器,所述冷凝储液器与吸附器之间连通有气态吸附质输送管;
所述新风管与风管之间通过第一连通管和第二连通管相连通,所述第一连通管上安装有第一阀门,所述第二连通管上安装有第二阀门;所述新风管上位于第一连通管和第二连通管之间还安装有第三阀门,所述风管上风机与第一连通管之间安装有第四阀门,远离风机一端安装有第五阀门;所述风管上还集成安装有换热机构,所述换热机构包括有换热器、水泵和太阳能集热器。
优选地,所述排风管内第一热管冷凝蒸发器在夏季设置为冷凝端,在冬季设置为蒸发端;所述新风管内第二热管冷凝蒸发器在夏季设置为蒸发端,在冬季设置为冷凝端。
优选地,所述装置本体在夏季用于回收室内排风中的冷量,并利用太阳能进行制冷降低室外新风温度,减小室内空调负荷,具体设置如下:排风机、新风机、风机开启,第一阀门、第二阀门关闭,第三阀门、第四阀门、第五阀门开启;白天有太阳时水泵开启,夜晚或白天无太阳时,水泵关闭;
具体地:
1)在白天有太阳时,室外高温高湿的新风通过新风管,经过热管蒸发端被冷却后进入室内,新风被降温。室内低温低湿的排风通过排风管依次经过热管冷凝端、冷凝储液器被2次加热排到室外。太阳能集热器将收集的热量通过水泵被送到加热器,在风管内空气被加热器加热后送到吸附器,使得吸附器内的吸附剂与吸附质解附,解附后的气态吸附质沿着输送管被输送到冷凝储液器,气态吸附质在的壁面凝结成液态吸附质并被储存在4内。
2)在夜晚,水泵关闭。此时吸附器开始降温,吸附器内的吸附剂开始吸收气态吸附质并释放出热量。释放的热量被风管内的空气带走。气态吸附质被吸收后导致吸附器、输送管、冷凝储液器内部的气态吸附质压力变低,冷凝储液器内的液态吸附质开始蒸发,并开始吸收热管冷凝端的热量。热管冷凝端内的工质开始液化并沿着绝热回流管流到新风管内的热管蒸发端,并在蒸发端内蒸发吸收新风的热量。在夜间,新风会被热管蒸发端和热管蒸发端两次降温,降温后的新风温度较低可以承担一部分室内空调负荷。
优选地,所述装置本体在冬季用于回收室内排风中的热量,并利用太阳能加热室外新风,降低室内空调供暖负荷,具体设置如下:白天有太阳时排风机、新风机开启,风机关闭,第一阀门、第二阀门开启,第三阀门、第四阀门、第五阀门关闭,水泵开启;夜晚或白天无太阳时,排风机、新风机开启,风机关闭,第一阀门、第二阀门关闭,第三阀门开启、第四阀门、第五阀门关闭,水泵关闭;
具体地:
1)在白天有太阳时,室外低温的新风通过新风管,经过热管冷凝端被加热后通过阀门进入风管,在风管内被加热器二次加热后,再通过阀门进入新风管再进入室内,新风温度较高可以承担一部分室内供暖负荷。室内高温的排风通过排风管经过热管蒸发端被冷却后排到室外。太阳能集热器将收集的热量通过水泵被送到加热器,在风管内新风被加热器加热。
2)在夜晚,排风管内的排风机新风管内的新风仅仅通过热管进行热量回收。
与现有技术相比,本发明提供了一种太阳能新风热回收装置,具备以下有益效果:
本发明提出一种太阳能新风热回收装置,相较于市面上的常规设计,本发明对太阳能进行了充分利用,在夏季和冬季(以及白天有太阳和晚上无太阳)时通过控制阀门及水泵启闭,进行热量交换,实现了对热量的充分利用,同时也提高了热量回收效率。
附图说明
在附图中:
图1为本发明提出的一种太阳能新风热回收装置的结构示意图;
图2为本发明图1中A部分的细节结构示意图;
图3为本发明实施例2中热回收装置试验台实物图;
图4为本发明实施例2中装置夏季温度效率随新风温度变化拟合结果示意图。
图中标号说明:
1、排风管;2、排风机;3、第一热管冷凝蒸发器;4、冷凝储液器;5、第二热管绝热回流管;6、热管冷凝器;7、新风管;8、新风机;9、第一热管绝热回流管;10、第二热管冷凝蒸发器;11、吸附器;12、气态吸附质输送管;13、风机;14、风管;15、第四阀门;16、第一阀门;17、第三阀门;18、第二阀门;19、第五阀门;20、换热器;21、水泵;22、太阳能集热器;23、热管蒸发器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,以下实施例用于说明本发明。
实施例1:
请参阅图1-2,本发明提供一种太阳能新风热回收装置,包括有排风管1、新风管7和风管14,排风管1内部一端安装有排风机2,新风管7内部一端安装有新风机8,风管14内部一端安装有风机13;排风管1内部还安装有第一热管冷凝蒸发器3和冷凝储液器4,新风管7内安装有第二热管冷凝蒸发器10,第一热管冷凝蒸发器3与第二热管冷凝蒸发器10通过第一热管绝热回流管9相连通;冷凝储液器4内安装有热管冷凝器6,新风管7内安装有热管蒸发器23,热管冷凝器6与热管蒸发器23之间连通有第二热管绝热回流管5;风管14内部安装有吸附器11,冷凝储液器4与吸附器11之间连通有气态吸附质输送管12;
新风管7与风管14之间通过第一连通管和第二连通管相连通,第一连通管上安装有第一阀门16,第二连通管上安装有第二阀门18;新风管7上位于第一连通管和第二连通管之间还安装有第三阀门17,风管14上风机13与第一连通管之间安装有第四阀门15,远离风机13一端安装有第五阀门19;风管14上还集成安装有换热机构,换热机构包括有换热器20、水泵21和太阳能集热器22。
第一热管冷凝蒸发器3在夏季设置为冷凝端,在冬季设置为蒸发端;第二热管冷凝蒸发器10在夏季设置为蒸发端,在冬季设置为冷凝端。
装置本体在夏季用于回收室内排风中的冷量,并利用太阳能进行制冷降低室外新风温度,减小室内空调负荷,具体设置如下:排风机2、新风机8、风机13开启,第一阀门16、第二阀门18关闭,第三阀门17、第四阀门15、第五阀门19开启;白天有太阳时水泵21开启,夜晚或白天无太阳时,水泵21关闭。具体地:1)在白天有太阳时,室外高温高湿的新风通过新风管7,经过第二热管冷凝蒸发器10被冷却后进入室内,新风被降温。室内低温低湿的排风通过排风管1依次经过第一热管冷凝蒸发器3、冷凝储液器4被二次加热排到室外。太阳能集热器22将收集的热量通过水泵21被送到加热器20,在风管14内空气被加热器20加热后送到吸附器11,使得吸附器内的吸附剂与吸附质解附,解附后的气态吸附质沿着输送管12被输送到冷凝储液器4,气态吸附质在冷凝储液器4的壁面凝结成液态吸附质并被储存在冷凝储液器4内。
2)在夜晚,水泵21关闭。此时吸附器11开始降温,吸附器11内的吸附剂开始吸收气态吸附质并释放出热量。释放的热量被风管14内的空气带走。气态吸附质被吸收后导致吸附器11、输送管12、冷凝储液器4内部的气态吸附质压力变低,冷凝储液器4内的液态吸附质开始蒸发,并开始吸收热管冷凝器6的热量。热管冷凝器6内的工质开始液化并沿着第二热管绝热回流管5流到新风管7内的热管蒸发器23,并在热管蒸发器23内蒸发吸收新风的热量。在夜间,新风会被第二热管冷凝蒸发器10和热管蒸发器23两次降温,降温后的新风温度较低可以承担一部分室内空调负荷。
装置本体在冬季用于回收室内排风中的热量,并利用太阳能加热室外新风,降低室内空调供暖负荷,具体设置如下:白天有太阳时排风机2、新风机8开启,风机13关闭,第一阀门16、第二阀门18开启,第三阀门17、第四阀门15、第五阀门19关闭,水泵21开启;夜晚或白天无太阳时,排风机2、新风机8开启,风机13关闭,第一阀门16、第二阀门18关闭,第三阀门17开启、第四阀门15、第五阀门19关闭,水泵21关闭;具体地:1)在白天有太阳时,室外低温的新风通过新风管7,经过第二热管冷凝蒸发器10被加热后通过阀门16进入风管14,在风管14内被加热器20二次加热后,再通过阀门18进入新风管7再进入室内,新风温度较高可以承担一部分室内供暖负荷。室内高温的排风通过排风管1经过第一热管冷凝蒸发器3被冷却后排到室外。太阳能集热器22将收集的热量通过水泵21被送到加热器20,在风管14内新风被加热器20加热。
2)在夜晚,排风管1内的排风机及新风管7内的新风仅仅通过第一热管绝热回流管进行热量回收。
实施例2:
请参阅图1及图3-4,下面通过具体实验实例对本发明所提出的太阳能新风热回收装置进行性能测试,具体内容如下:
1、装置本体尺寸
搭建的新风热回收装置实验台,实验台由斜流管道风机、风管、翅片加热管、调压器、微通道热管以及数据采集***组成。冷端风管采用5cm厚的聚苯乙烯泡沫板制作,热端风管的新风加热段采用了3cm的耐高温的硅酸铝隔热板制作,接缝处和风机连接处使用聚氨酯泡沫填缝剂以确保风管的严密性。本文选用的微通道热管长度为500mm,宽度为50mm,厚度为3mm,内部有多个并联且彼此独立的微通道,管壁材质为纯铝,内部工作流体是以丙酮为主的混合液体,蒸发段与冷凝段长度都为150mm。在热管蒸发段及冷凝段表面均匀涂抹导热硅脂并粘贴散热片加强传热。散热片长度为50mm,宽度为30mm,齿密为26个齿,一根热管共粘贴20个散热片,热管安装形式为一排10根,共2排,竖向、顺排布置,热管绝热段的空隙用铝箔保温棉填充。
装置开启,空气通过冷、热端风机压出,新风经翅片加热管加热后流至热管下端,热管内部工质受热沸腾,产生的蒸汽将热量携带至热管上端,通过翅片加热冷端空气,蒸汽遇冷冷凝后随重力返回至热端下端冷却热端空气,循环往复。实验流程图及温度测点和风速测点分布如图3所示。
2、装置性能评价指标
热回收装置则可以通过装置的温度效率评价,定义为实际换热量与理论最大换热量的比值,它与换热器的迎面风速、热管倾斜角度、冷热空气流量比等因素有关。根据GB/T21087-2020《热回收新风机组》中规定显热型热交换装置的冷量回收效率应不小于65%,计算公式:
冷量回收效率Ec
式中,Lx为新风的质量流量,kg/h;Lmin为新、排风质量流量的较小值,kg/h;t1为新风进口干球温度或称环境温度,℃;t2为新风出口干球温度℃;t3为排风进口干球温度或称室内温度,℃。
3、性能测试结果
实验装置竖直放置,通过热线式风速仪显示数值实时控制迎面风速在1m/s,新/排风流量比为100%,室内温度为26℃。控制翅片加热器温度对新风进行加热,新风温度t1设定为30℃、32℃、34℃、36℃、38℃、40℃,共6个工况。
表1为新、排风进出口温度实验数据,结合上述公式计算出对应工况下温度效率Ec,计算忽略风管漏风和散热等因素对计算结果的影响,见图4。
表1新、排风进出口测点数据
4、装置效率估算
4.1夏季效率评估
根据上述冷量回收效率Ec计算公式,在传统的热管式新风热回收换热器中,新风仅仅经过1次降温,温度降为t2,但本发明可以使新风降温2次,最后温度降为t2b,并且由于使用了吸附式制冷原理降温,温度可以降的更低,假设温度t2b降为7℃,其效率可以达到230%—560%之间,远远高于传统热管式热回收装置62%—80%的效率。并且由于该发明可以是温度降的更低,也可以承担部分新风湿负荷。
4.2冬季效率评估
传统热管换热器在室外温度为0℃,室内温度为20摄氏度的情况下,按显热回收效率70%可以使得进入室内的新风温度升高约4—10℃,本发明由于应用太阳能对新风进行了加热,可以使得新风温升增加超过10℃(具体数值与集热器面积和新风量有关)。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。
Claims (2)
1.一种太阳能新风热回收装置,其特征在于,包括有排风管(1)、新风管(7)和风管(14),所述排风管(1)内部一端安装有排风机(2),所述新风管(7)内部一端安装有新风机(8),所述风管(14)内部一端安装有风机(13);所述排风管(1)内部还安装有第一热管冷凝蒸发器(3)和冷凝储液器(4),所述新风管(7)内安装有第二热管冷凝蒸发器(10),所述第一热管冷凝蒸发器(3)与第二热管冷凝蒸发器(10)通过第一热管绝热回流管(9)相连通;所述冷凝储液器(4)内安装有热管冷凝器(6),所述新风管(7)内安装有热管蒸发器(23),所述热管冷凝器(6)与热管蒸发器(23)之间连通有第二热管绝热回流管(5);所述风管(14)内部安装有吸附器(11),所述冷凝储液器(4)与吸附器(11)之间连通有气态吸附质输送管(12);
所述新风管(7)与风管(14)之间通过第一连通管和第二连通管相连通,所述第一连通管上安装有第一阀门(16),所述第二连通管上安装有第二阀门(18);所述新风管(7)上位于第一连通管和第二连通管之间还安装有第三阀门(17),所述风管(14)上风机(13)与第一连通管之间安装有第四阀门(15),远离风机(13)一端安装有第五阀门(19);所述风管(14)上还集成安装有换热机构,所述换热机构包括有换热器(20)、水泵(21)和太阳能集热器(22);
所述第一热管冷凝蒸发器(3)在夏季设置为冷凝端,在冬季设置为蒸发端;所述第二热管冷凝蒸发器(10)在夏季设置为蒸发端,在冬季设置为冷凝端;
装置本体在冬季用于回收室内排风中的热量,并利用太阳能加热室外新风,降低室内空调供暖负荷,具体设置如下:白天有太阳时排风机(2)、新风机(8)开启,风机(13)关闭,第一阀门(16)、第二阀门(18)开启,第三阀门(17)、第四阀门(15)、第五阀门(19)关闭,水泵(21)开启;夜晚或白天无太阳时,排风机(2)、新风机(8)开启,风机(13)关闭,第一阀门(16)、第二阀门(18)关闭,第三阀门(17)开启、第四阀门(15)、第五阀门(19)关闭,水泵(21)关闭。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能新风热回收装置,其特征在于,所述装置本体在夏季用于回收室内排风中的冷量,并利用太阳能进行制冷降低室外新风温度,减小室内空调负荷,具体设置如下:排风机(2)、新风机(8)、风机(13)开启,第一阀门(16)、第二阀门(18)关闭,第三阀门(17)、第四阀门(15)、第五阀门(19)开启;白天有太阳时水泵(21)开启,夜晚或白天无太阳时,水泵(21)关闭。
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