CN107270451A - 一种具有静电除尘和热电回收功能的热电新风机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有静电除尘和热电回收功能的热电新风机，其特征在于，所述新风机包括壳体、静电除尘组件、管翅式换热器、热电热回收蓄热组件、新风风道、排风风道以及控制开关。本发明在使用介质阻隔复合多孔罩的结构解决静电除尘时电极易被击穿问题的同时有效提高除尘效率，使用相变蓄能材料以及热电制冷芯片实现夏(冬)季主动与被动制冷(热)的自由转换，有效利用夜间峰谷电价差，降低运行费用。本发明是综合利用静电除尘与热电回收技术,集除尘、新风换气于一体的新风机,具有综合能源利用效率高、系统节能和结构紧凑的特点，适用于建筑节能领域。

Description

一种具有静电除尘和热电回收功能的热电新风机

技术领域

本发明涉及一种新风机，尤其涉及一种具有静电除尘和热回收功能的热电新风机。

背景技术

近年来，我国雾霾天气频发，大量PM2.5颗粒悬浮于空气中，严重危害人体健康。人的一生有87％以上的时间在室内度过，在室外雾霾笼罩下，如何减少室内PM2.5对人体的影响，成为各个政府和科研人员共同关注的问题。静电除尘技术具有阻力小、维护方便的特点，在室内净化，尤其新风净化方面逐渐显示出了优势。另外，静电除尘的应用潜力还在于其能适应更大的处理风量，在大型公共建筑室内的净化处理上更具经济性。但是传统静电除尘器在用高电压捕捉细微颗粒时存在电极被击穿的危险，影响静电除尘器的使用周期；而当集尘板上覆盖有介质阻隔材料后，捕集的带电颗粒与介质材料接触，电荷释放过程受阻，集尘过程中将导致电荷积累，形成反电晕现象，对后续粒子的捕获能力变弱，在主气流的巻吸作用下，已捕获的颗粒会被夹带脱离集尘层，重新返回处理的空气中，造成静电除尘器除尘性能的下降。

建筑新风处理需要消耗大量的能源，在利用空调设备为室内提供新风的同时，存在大量余热的室内排风直接排至室外；与此同时在夏季夜间室外气温降低后存在大量的自然冷源；此外，国家电网实行差别性峰谷电价，同时调高高峰电价，调低低谷用电价，鼓励消费者在非高峰时段增加使用电力。因此，如何设计出一种具有静电除尘和热回收功能的新风机，在回收建筑排风余热的同时，利用夜间室外低温空气被动蓄冷或在低谷电价时段主动蓄冷来对建筑新风进行处理，同时解决传统静电除尘器存在的电极被击穿、加入介质阻隔材料后除尘效率下降的问题，对建筑新风处理能耗的降低和除尘效率的提高具有重要意义。

中国专利申请号CN201620775448.5，实用新型名称为：一种基于PCB工艺的静电除尘单元，该技术提出公开了一种基于PCB工艺的静电除尘单元，将铜箔层或碳油层作为电极,将PCB绝缘材料作为绝缘阻隔层,可以有效地防止因高电压爬电距离所产生的打火拉弧现象,而且可以提高静电场电压以加强电场强度,从而提高吸尘效率。中国专利申请号CN200610031143.4，发明名称为：具有热回收功能的热电新风机，该技术提出公开了一种具有热回收功能的热电新风机，不仅能够通过主动制冷或制热的技术有效地处理室外新风温度，还能利用热回收装置充分回收室内排风的能量从而达到节能效果。中国专利申请号CN201210527872.4，发明名称为：一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置，该技术提出公开了一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置，在新风机和遮阳一体化的同时实现光伏原地发电原地用电，实现全年对余热、余冷的回收利用，具有光电光热综合利用、系统效率高和装置结构紧凑的优点。

然而，上述专利一种基于PCB工艺的静电除尘单元中的静电除尘单元的电极在贴覆绝缘材料后，捕集的带电颗粒与绝缘材料接触，电荷释放过程受阻，集尘过程中将导致电荷积累，对粒子的捕获能力变弱，除尘性能下降；上述专利具有热回收功能的热电新风机和一种具有新风换气功能的光伏遮阳装置虽然能够回收建筑排风余热，但是不能有效利用夜间室外空气冷源蓄冷来对新风进行处理，同时无法对新风进行净化处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高效节能、结构紧凑的一种具有静电除尘和热回收功能的热电新风机。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种具有静电除尘和热电回收功能的热电新风机。所述新风机包括壳体、静电除尘组件、管翅式换热器、热电热回收蓄热组件、新风风道、排风风道以及控制开关。壳体的一端开设有新风出风口和排风进风口，另一端开设有新风进风口和排风出风口，新风出风口处与排风出风口处分别设有新风风机和排风风机；新风风道由新风进风口、新风风机、新风出风口组成；排风风道由排风出风口、排风风机、排风进风口组成；静电除尘组件包括电晕极、排斥电极板、集尘电极板、介质阻隔层以及多孔罩，电晕极位于静电除尘组件前端，排斥电极板分布在静电除尘组件上下两端，集尘电极板位于多孔罩中部，其上下表面贴附有介质阻隔层；管翅式换热器被保温板分隔成排风侧换热器和新风侧换热器，分别位于排风风道与新风风道中；热电热回收蓄热组件由上端散热器、下端散热器、热电制冷芯片组、相变蓄能箱体以及电动阀(1)、(2)、(3)、(4)构成，其中相变蓄能箱体由金属外壳、相变材料和泡沫金属组成，相变材料的相变温度点为18-24℃，相变蓄能箱体的金属外壳的下表面贴附有热电制冷芯片组，剩余表面贴附有保温材料，其中热电制冷芯片组由若干热电制冷芯片构成，热电制冷芯片与控制开关相连，上端散热器和下端散热器为热管散热器，分别通过塑料铆钉与热电制冷芯片的两个端面连接，上端散热器的上半部位于新风风道中,上端散热器的下半部嵌于相变蓄能箱体内，下端散热器位于排风风道中，电动阀(1)、电动阀 (2)位于新风风道中，电动阀(3)、电动阀(4)位于排风风道中，通过启闭阀门可实现夜间主动蓄冷与被动蓄冷的转换。整个装置通过控制开关转变热电制冷芯片组的电流方向，以使热电制冷芯片组原来的冷热端互换，实现冬、夏工况互换。

上述技术方案是基于以下技术思路：

夏季工况，在夜间室外温度低于22℃时，开启电动阀(1)、(2)、(3)、(4)，利用夜间自然通风被动蓄冷，冷量储存在相变蓄能箱体中，以供白天使用；而在夜间室外温度高于22℃时，关闭电动阀(1)、(2)、(3)、(4)，开启热电制冷芯片组进行一段时间的主动蓄冷，冷量储存在相变蓄能箱体中，然后关闭热电制冷芯片组；白天为室内提供新风时，室外新风首先通过新风进风口进入静电除尘组件，经静电除尘后再由新风风道经过新风侧换热器，此时新风与通过排风侧换热器的室内排风进行热交换，进行第一步的降温，然后经过热电热回收蓄热组件的上端散热器，根据所需冷量调节热电制冷芯片组电流大小，进行第二次降温，最后经由新风风机送入室内。与此同时，室内排风则通过排风风道经过热电热回收蓄热组件的下端散热器，带走热电制冷芯片组的热端的热量，再通过排风侧换热器，与除尘后的新风换热后由排风风机排至室外。

冬季工况，通过控制开关转变热电制冷芯片组的电流方向，以使热电制冷芯片组原来的冷热端互换，从夏季制冷工况转变到冬季制热工况。机组工作时，夜间关闭电动阀(1)、(2)、(3)、(4)，开启热电制冷芯片组进行一段时间的主动蓄热，热量储存在相变蓄能箱体中以供白天使用。在冬季白天为室内提供新风时，进入室内的新风在静电除尘后经过新风侧换热器时首先被通过排风侧换热器的室内排风预热，再通过热电热回收蓄热组件的上端散热器，根据所需热量调节热电制冷芯片组电流大小，进一步提升新风温度最后经由新风风机送入室内。与此同时，室内排风则通过排风风道经过热电热回收蓄热组件的下端散热器，带走热电制冷芯片组的热端的热量，再通过排风侧换热器，与新风换热后排至室外。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

首先，与传统的静电除尘装置相比，本发明在传统静电除尘装置的基础上加入了介质阻隔材料来避免发生高电压下电极被击穿的情况，提高装置的安全性。同时在集尘电极板外设有多孔罩以提高集尘电极板对尘粒的吸附能力，被吸附进入多孔罩内部的颗粒无法再次脱离电极板束缚，不会形成二次扬尘，提高装置的集尘效率。

其次，新风机在冬季对建筑排风余热进行回收利用，利用排风预热新风，降低热电制冷芯片制热量；夏季利用夜间室外空气冷源蓄冷，降低热电制冷芯片制冷量，进而降低全年用电量。

再次，新风机可以利用夜间峰谷电价差，在夜间谷电时段开启热电制冷芯片进行制冷(热)，并将制冷(热)量储存在相变蓄能箱体中，充分利用低谷电价，降低运行费用。

最后，新风机可以平衡夏季白天不同时段的新风负荷要求，早上室外新风需要处理的负荷较小，而中午12点后室外新风温度高，需要的负荷大，可以通过相变材料的蓄冷能力实现平衡。

综上所述，本发明是综合利用静电除尘与热回收技术,集除尘、新风换气于一体的新风机,具有综合能源利用效率高、系统节能和结构紧凑的特点。

附图说明

图1是本发明一种具有静电除尘和热回收功能的热电新风机的结构示意图；

图2是图1中A-A的剖视示意图。

图例说明：

1-壳体；2-静电除尘组件；201-电晕极；202-排斥电极板；203-多孔罩； 204-介质阻隔层；205-集尘电极板；3-管翅式换热器；301-新风侧换热器；302- 保温板；303-排风侧换热器；4-热电热回收蓄热组件；401-上端散热器；402- 下端散热器；403-热电制冷芯片组；404-相变蓄能箱体；405-金属外壳；406- 相变材料；407-泡沫金属；408-电动阀(1)；409-电动阀(2)；410-电动阀(3)； 411-电动阀(4)；412-铜板；413-保温材料；5-新风风道；501-新风进风口； 502-新风风机；503-新风出风口；6-排风风道；601-排风出风口；602-排风风机；603-排风进风口。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步描述，但本发明的实施方式不限于此。所述的本发明具体实施例仅为本发明优选的实施方式，并非用于限定本发明保护范围的限制。因此，任何在本发明的技术特征之内所作的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

如图1、图2所示，本发明一种具有静电除尘和热回收功能的热电新风机，包括：壳体1、静电除尘组件2、管翅式换热器3、热电热回收蓄热组件4、新风风道5、排风风道6以及控制开关。静电除尘组件2由电晕极201、排斥电极板202、多孔罩203、介质阻隔层204以及集尘电极板205组成；热电热回收蓄热组件4由上端散热器401、下端散热器402、热电制冷芯片组403、相变蓄能箱体404以及电动阀(1)、(2)、(3)、(4)(分别对应结构408、409、410、411) 构成；管翅式换热器3被保温板302分隔成排风侧换热器303和新风侧换热器 301，分别位于排风风道6与新风风道5中，各个部件紧密结合形成一个组件整体。

如图1所示，为本发明所述的一种具有静电除尘和热回收功能的热电新风机装置的结构示意图，壳体1的一端开设有新风出风口503和排风进风口603，另一端开设有新风进风口501和排风出风口601；

如图2所示，为图1中A-A的剖视示意图，新风出风口503处与排风出风口601处分别设有新风风机502和排风风机602，新风风道5由新风进风口501、新风风机502、新风出风口503组成，排风风道6由排风出风口601、排风风机 602、排风进风口603组成；静电除尘组件2中电晕极201位于静电除尘组件2 前端，排斥电极板202分布在组件上下两端，集尘电极板205位于多孔罩203 中部，集尘电极板205上下表面贴附有由介质阻隔材料构成的介质阻隔层204；相变蓄能箱体404由金属外壳405、相变材料406和泡沫金属407组成，金属外壳405的下表面贴附有热电制冷芯片组403，剩余表面贴附有保温材料413，其中热电制冷芯片组403由若干热电制冷芯片构成，热电制冷芯片与控制开关相连,控制开关用来控制热电制冷芯片冷热端的转换，热电制冷芯片的两个端面通过塑料铆钉分别连接上端散热器401和下端散热器402，上端散热器401的上半部位于新风风道5中,上端散热器401的下半部嵌于相变蓄能箱体内，下端散热器402位于排风风道6中，电动阀408、电动阀409位于新风风道5中，电动阀 410、电动阀411位于排风风道6中。

本发明提供的一种具有静电除尘和热回收的热电新风机，该新风机核心特点为：结构紧凑，具有传统静电除尘装置的功能，又加入了介质阻隔材料来避免静电除尘装置在运行过程中出现的极板击穿问题，且在集尘电极板外设有多孔罩，提高集尘电极板对尘粒的吸附能力，被吸附进入多孔罩内部的颗粒无法再次脱离电极板束缚，不会形成二次扬尘，避免电极被击穿的同时还可提高除尘效率；在新风换气方面本发明在冬季对建筑排风余热进行回收利用，夏季利用夜间室外空气冷源使用填充有泡沫金属的相变材料蓄冷，全年利用夜间低谷电价，蓄冷蓄热，降低高峰时期用电量。具有合理利用能源，系统效率高的优点，其工作原理如下：

1、夏季工况时

如图2所示，在夜间温度低于22℃时，开启电动阀408、409、410、411，利用夜间自然通风被动蓄冷，当利用相变材料406进行蓄冷时，相变材料406 从液相降温至熔化点，再降温至固相，冷量在相变过程中被蓄存在相变蓄能箱体404中以供白天使用，使用时当相变材料406的温度升至相变点，相变材料 406从固相转变到液相时会吸收大量的热，即放出冷量；而在夜间温度高于22 ℃时，关闭电动阀408、409、410、411，开启热电制冷芯片组403进行一段时间的主动蓄冷，热电制冷芯片组403的冷端将相变材料406的温度降至相变点，使其从液相转变为固相，冷量被蓄存在相变蓄能箱体404中，然后关闭热电制冷芯片组403。白天为室内提供新风时，室外新风首先通过新风进风口501进入静电除尘组件2，给电晕极201通以高压直流电后形成高压电晕场，电晕区周围形成大量正离子，室外含尘新风中的颗粒物会与正离子碰撞并将其吸附，带电颗粒随后进入集尘区，在集尘区两端排斥电极板202的电场力作用下，带电颗粒进入多孔罩203被集尘电极板205捕集，新风经静电除尘后再经过新风侧换热器301与通过排风侧换热器303的室内排风进行热交换，进行第一步的降温，然后经过上端散热器401，开启热电制冷芯片组403，根据所需冷量调节电流大小，进行第二次降温，最后经由新风风机502送入室内，室内排风则通过排风风道6经过下端散热器402，带走热电制冷芯片组403的热端的热量，再通过排风侧换热器303，最后通过排风风机602经由排风出风口601排至室外。早上室外新风温度较低时，热电制冷芯片组403开启，利用热电制冷芯片组403为新风处理系统提供冷量，维持相变材料406的最大蓄冷量，而中午12点后室外新风温度高，相变材料406蓄冷和热电制冷芯片组403同时为室外新风处理提供冷量，以此实现新风机对白天不同时段的新风负荷要求的平衡。

2、冬季工况时

如图2所示，通过控制开关转变热电制冷芯片的电流方向，以使热电制冷芯片组403原来的冷热端互换，从夏季制冷工况转变到冬季制热工况。机组工作时，夜间关闭电动阀408、409、410、411，开启热电制冷芯片组403进行一段时间的主动蓄热，即通过热电制冷芯片组403的热端对相变材料406加热到相变温度，使其从固相转变为液相，相变过程中相变材料406吸收的热量储存在相变蓄能箱体404中，以供白天使用，使用时相变材料406温度达到相变点时相变材料406开始从液相转变为固相，此过程中放出大量的热量。在冬季白天为室内提供新风时，进入室内的新风经静电除尘后经过新风侧换热器301时首先被通过排风侧换热器303的室内排风预热，再通过上端散热器401，根据所需热量调节热电制冷芯片组403电流大小，进一步提升新风温度最后经由新风风机502送入室内。与此同时，室内排风则通过排风风道6经过下端散热器402，带走热电制冷芯片组403的冷端的冷量，再通过排风侧换热器303，与新风换热后排至室外。

通过上述实施例，本发明在使用介质阻隔复合多孔罩的结构解决静电除尘时电极易被击穿问题的同时有效提高除尘效率，使用相变蓄能材料以及热电制冷芯片实现夏(冬)季主动与被动制冷(热)的自由转换，有效利用夜间峰谷电价差，降低运行费用。本实施例特别适用于建筑节能相关领域。

Claims (6)

1.一种具有静电除尘和热回收功能的热电新风机，其特征在于：所述新风机包括壳体、静电除尘组件、管翅式换热器、热电热回收蓄热组件、新风风道、排风风道以及控制开关，所述壳体的一端开设有新风出风口和排风进风口，所述壳体的另一端开设有新风进风口和排风出风口，所述的新风出风口处与排风出风口处分别设有新风风机和排风风机，所述的新风风道由新风进风口、新风风机、新风出风口组成，所述的排风风道由排风出风口、排风风机、排风进风口组成。

2.根据权利要求1所述的一种具有静电除尘和热回收功能的热电新风机，其特征在于：所述的静电除尘组件由电晕极、排斥电极板、集尘电极板、介质阻隔层以及多孔罩组成，所述的电晕极位于静电除尘组件前端，所述的排斥电极板位于静电除尘组件上下两端，所述的集尘电极板位于多孔罩中部，所述的集尘电极板上下表面贴附有介质阻隔层。

3.根据权利要求1所述的一种具有静电除尘和热回收功能的热电新风机，其特征在于：所述热电热回收蓄热组件由上端散热器、下端散热器、热电制冷芯片组、相变蓄能箱体以及电动阀(1)、(2)、(3)、(4)构成，所述的相变蓄能箱体由金属外壳、相变材料和泡沫金属组成，所述的相变蓄能箱体的金属外壳的下表面贴附有热电制冷芯片组，剩余表面贴附有保温材料，所述的热电制冷芯片组由若干热电制冷芯片组成，所述热电制冷芯片与控制开关相连。

4.根据权利要求3所述的一种具有静电除尘和热回收功能的热电新风机，其特征在于：所述的上端散热器和下端散热器为热管散热器，所述的上端散热器和下端散热器分别通过塑料铆钉与热电制冷芯片的两个端面连接，所述的上端散热器的上半部位于新风风道中,上端散热器的下半部嵌于相变蓄能箱体内，所述的下端散热器位于排风风道中。

5.根据权利要求1所述的一种具有静电除尘和热回收功能的热电新风机，其特征在于：所述的管翅式换热器被保温板分隔成排风侧换热器和新风侧换热器，排风侧换热器和新风侧换热器分别位于排风风道与新风风道中。

6.根据权利要求3所述的一种具有静电除尘和热回收功能的热电新风机，其特征在于：所述的电动阀(1)、电动阀(2)位于新风风道中，所述的电动阀(3)、电动阀(4)位于排风风道中。