一種新型熱電熱泵暖風機的性能研究

張泠+++孟方芳+++劉忠兵++羅勇強++謝磊??

摘要：提出了一種利用熱電熱泵制熱且可回收余熱的浴室用熱電熱泵暖風機，在熱力學基礎上，建立了熱電熱泵暖風機的數(shù)學模型，并對暖風機在不同室內溫度下的制熱性能進行了模擬，分析了工作電壓和冷熱端熱管散熱器熱阻對暖風機制熱性能的影響.模擬結果表明：該暖風機的最佳工作電壓為5 V；冷熱端散熱器熱阻越小，暖風機制熱性能越好；通過回收浴室排風余熱，有效減小了熱電芯片的冷熱端溫差，提高了暖風機制熱性能；暖風機制熱系數(shù)最高可達2.9，相比電熱轉換效率為0.9的傳統(tǒng)浴室用電熱取暖器，節(jié)能效果明顯.

關鍵詞：熱電熱泵；暖風機；余熱回收；制熱系數(shù)（COP）

中圖分類號：TU832 文獻標識碼：A

隨著生活水平的改善，人們對浴室的要求越來越高，節(jié)能是浴室取暖發(fā)展的永恒主題.現(xiàn)有各種浴室用取暖器都存在各自的技術缺陷：浴霸采用電直接加熱，制熱系數(shù)低，近年來，不斷發(fā)生浴霸爆炸傷人或者強光灼傷幼兒眼睛的悲劇，安全性不高；現(xiàn)有暖風機雖然安全性能得到改善，但同樣采用電能直接加熱，轉換效率在0.9左右，能耗較高.

熱電制冷（制熱）系統(tǒng)因具有不需要制冷劑、無機械運動、無噪聲、體積小、可靠性強、制冷制熱快等優(yōu)點而受到廣泛重視.近年來，國內外專家學者紛紛投入到該課題的理論研究與應用探索.熱電制熱系統(tǒng)因具有較高的制熱系數(shù)，而被用于熱電熱泵熱水器、建筑低品位余熱回收等.劉忠兵等提出了一種廚房余熱回收熱水器，回收廚房煙氣余熱加熱生活用水，不僅減輕了廚房煙氣熱污染，而且比普通電熱水器節(jié)省電耗30%以上；韓天鶴等提出了一種熱電新風機，克服了傳統(tǒng)余熱回收新風機不能主動制冷和制熱的缺點，具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢.

本文基于熱電熱泵通入直流電后制冷、制熱同時產生且具有較高制熱系數(shù)的特點，提出一種結構簡單的、可回收排風余熱的新型浴室用熱電熱泵暖風機，較好地克服了現(xiàn)有浴室取暖器能耗高的缺點，具有安全、環(huán)保、節(jié)能的優(yōu)勢.

4結論

本文利用熱電熱泵制熱效率高的特點，提出了一種利用熱電熱泵制熱且可回收余熱的浴室用熱電熱泵暖風機，建立了熱電熱泵暖風機的數(shù)學模型，研究了在不同環(huán)境溫度下，工作電壓及冷熱端熱管散熱器熱阻對暖風機制熱性能的影響，得出以下結論：

1）在熱電芯片總數(shù)一定的情況下，工作電壓越高，制熱量越大.電壓從4 V升高到6 V時，電壓越高制熱系數(shù)越低.綜合考慮暖風機的制熱系數(shù)和制熱量，暖風機工作電壓宜取5 V.

2）冷熱端散熱器熱阻越小，系統(tǒng)制熱系數(shù)越高.適當減小系統(tǒng)冷熱端散熱熱阻，有利于提高系統(tǒng)制熱性能的經濟性.

3）隨著室內溫度升高，熱電熱泵冷端溫度越高，暖風機制熱系數(shù)越高，暖風機制熱系數(shù)最高可達2.9.相比直接電加熱轉換效率為0.9，本文研究的熱電熱泵暖風機節(jié)能效果明顯.

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