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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 交復(fù)式熱水器--熱交換廚衛(wèi)供暖系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 該系統(tǒng)是一種利用交復(fù)板式換熱器將生活中熱水器排放的高溫廢氣巧妙地利用起來(lái)，成功地將這部分廢氣含有的熱量傳遞給浴室內(nèi)的冷空氣，對(duì)浴室供暖，而且又可以大大降低浴霸的使用頻率，節(jié)約了大量電能。與同類(lèi)產(chǎn)品相比，制作價(jià)格低廉，市場(chǎng)推廣容易，并且改變廢氣能量的再利用形式，填補(bǔ)了熱水器中廢氣與干凈空氣熱交換領(lǐng)域的空白。
- 詳細(xì)介紹：
- 1 主體構(gòu)架 該系統(tǒng)在普通式燃?xì)鉄崴鞯幕A(chǔ)上增設(shè)了交復(fù)板式換熱器、空氣導(dǎo)管以及邊長(zhǎng)7.5公分的立方定速抽風(fēng)機(jī)。全熱板式換熱器安裝在熱水器燃燒室上方10公分處，因?yàn)榇宋恢玫娜紵髲U氣溫度正好在270攝氏度左右，最為適宜做熱交換。在換熱器兩端了分別加裝了空氣導(dǎo)管，穿出熱水器與浴室相連。其中一根導(dǎo)管的末端安裝了小型抽風(fēng)機(jī)，抽取浴室內(nèi)干凈空氣，通入熱交換器中。 1.1交復(fù)板式換熱器構(gòu)造 用鋁制瓦楞片和鋁制隔板交復(fù)排列形成十字型的雙通道，使廢氣與干凈空氣交錯(cuò)穿過(guò)換熱器，形成高效熱交換。隔板與瓦楞片的空隙處用704硅橡膠進(jìn)行密閉，使燃燒后的廢氣與干凈空氣不直接接觸，而是經(jīng)過(guò)隔板進(jìn)行熱傳遞的換熱器。 1.2抽風(fēng)機(jī)以及空氣導(dǎo)管 本技術(shù)中抽風(fēng)機(jī)采用的是7.5公分邊長(zhǎng)的立方抽風(fēng)機(jī)，可外接插座進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。而空氣導(dǎo)管是用現(xiàn)在熱水器標(biāo)準(zhǔn)的塑料煙氣管道，價(jià)格低廉、密閉性能好、導(dǎo)熱效果弱、不易散熱發(fā)熱、可減少熱交換后的干凈空氣中的熱量散失。 2. 廢氣能源的再利用 天然氣燃燒后的廢氣溫度可以高達(dá)270攝氏度，每燃燒1Nm3的CH4可以得到2Nm3水蒸氣，同時(shí)放出一定熱量△H。2Nm3水蒸氣凝結(jié)放出潛熱3.96×103kJ/Nm CH4的高熱值Hh=39842kJ/Nm3；低熱值H1=35906kJ/Nm3。汽化潛熱與低熱值的百分比：(3.96x103/35906)×100%=11%-也就是說(shuō)，當(dāng)該燃?xì)馊紵峁?00KW的顯熱時(shí)，同時(shí)也提供了11KW的潛熱。這部分氣體雖是廢氣，但是它依然含有大量的熱量。一般熱水器內(nèi)部在燃燒室和排煙口裝有廢氣分流框架，以此來(lái)為熱水器散熱。而在這部分嵌入交復(fù)板式換熱器取代廢氣分流框架，巧妙利用換熱器交復(fù)式十字形通道進(jìn)行廢氣和干凈空氣的熱交換，將熱能攝取并傳遞給其他可用空氣。 3. 高效回收能量并進(jìn)行熱交換 通過(guò)交復(fù)板式換熱器中的瓦楞鋁片充分吸收廢氣的能量，因?yàn)橥呃憬Y(jié)構(gòu)，熱交換率可高達(dá)44.9%，然后再由交復(fù)重疊的鋁制隔板將熱能傳遞給室內(nèi)干凈空氣，真正實(shí)現(xiàn)廢能再利用。 4. 利用壓強(qiáng)平衡形成環(huán)流供暖 因定速抽風(fēng)機(jī)持續(xù)抽取干凈空氣，改變了空氣管道中壓強(qiáng)，使獲取熱量后的氣體導(dǎo)入進(jìn)浴室中，不至于滯留在熱交換器中。并且將新的冷空氣送入進(jìn)行熱交換，反復(fù)循環(huán)，形成環(huán)流，持續(xù)供暖。 5. 氣體與氣體的熱交換及應(yīng)用 眾所周知，熱水器的制熱效果就是氣體與水的熱交換。本產(chǎn)品大膽構(gòu)思，在普通基礎(chǔ)上，利用交復(fù)板式換熱器增設(shè)氣與氣熱交換倉(cāng)，將廢氣熱能傳給氣體，因?yàn)闅怏w供暖形式比起水更為簡(jiǎn)單，更易實(shí)現(xiàn)。 6. 交復(fù)式熱水器熱交換廚衛(wèi)供暖系統(tǒng)具體工作原理： 打開(kāi)熱水器后，換熱器接觸到高溫廢氣，傳熱給雙金屬片開(kāi)關(guān)，是金屬片形變自動(dòng)打開(kāi)定速抽風(fēng)機(jī)，定速抽風(fēng)機(jī)抽取浴室內(nèi)濕冷空氣通過(guò)導(dǎo)氣管進(jìn)入交復(fù)式換熱器的換熱倉(cāng)，與燃燒后的高溫廢氣進(jìn)行全熱交換，由于平衡壓強(qiáng)，加熱后的空氣再次排放到浴室內(nèi)，提升浴室內(nèi)溫度，達(dá)到人體的舒適溫度。高溫廢氣經(jīng)過(guò)換熱過(guò)后被排出換熱器，由于溫差產(chǎn)生的氣體壓強(qiáng)被自動(dòng)排除導(dǎo)管。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速蓬勃發(fā)展，對(duì)能源的消耗也越來(lái)越大，國(guó)家從整個(gè)能源戰(zhàn)略的考慮出發(fā)，在2010年的十一屆全國(guó)人大三次會(huì)議第四次全體會(huì)議中，提出“節(jié)約型社會(huì)”的理念和“節(jié)能減排”的號(hào)召。而熱水器燃燒后廢氣的溫度高達(dá)270℃，如果能將這部分能量回收并且加以利用，即可達(dá)到廢能再利用的效果，又可節(jié)約其他能源。 該系統(tǒng)就是利用交復(fù)板式換熱器將平時(shí)生活中熱水器排放的高溫廢氣巧妙地利用起來(lái)，成功地將這部分廢氣含有的熱量回收并傳遞給浴室內(nèi)的冷空氣，對(duì)浴室供暖，這樣浴室升溫又可降低浴霸的使用頻率，節(jié)約電能。 創(chuàng)新點(diǎn)： （1） 廢氣能源再利用: 巧妙利用換熱器交復(fù)式十字形通道進(jìn)行廢氣和干凈空氣的熱交換，將熱能攝取并傳遞給其他可用空氣。 （2） 高效廢能回收傳遞：通過(guò)交復(fù)板式換熱器中的瓦楞鋁片充分吸收廢氣能量，憑借十字交復(fù)型構(gòu)造，熱交換率可高達(dá)44.9%，然后再由交復(fù)重疊的鋁制隔板將熱能傳遞給室內(nèi)干凈空氣。 （3） 環(huán)流供暖：因定速抽風(fēng)機(jī)持續(xù)抽取干凈空氣，改變了空氣管道中壓強(qiáng)，使獲取熱量后的氣體導(dǎo)入進(jìn)浴室中，不至于滯留在熱交換器中。并且將新的冷空氣送入交復(fù)換熱倉(cāng)進(jìn)行熱交換，反復(fù)循環(huán)形成環(huán)流，持續(xù)供暖。 （4） 熱水器中氣與氣熱交換創(chuàng)新：眾所周知，熱水器的制熱效果就是氣體與水的熱交換。本產(chǎn)品大膽構(gòu)思，在普通基礎(chǔ)上，利用交復(fù)板式換熱器增設(shè)氣與氣熱交換倉(cāng)，將廢氣熱能傳給氣體，因?yàn)闅怏w供暖形式比起水更為簡(jiǎn)單，更易實(shí)現(xiàn)。此項(xiàng)技術(shù)在廢氣能源再利用上填補(bǔ)了熱水器中廢氣與干凈空氣氣熱交換領(lǐng)域的空白。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 交復(fù)式熱水器和現(xiàn)在市面上的冷凝式熱水器均是對(duì)燃燒廢氣能源進(jìn)行再利用，但是冷凝式熱水器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝要求高，材料成本偏高，在我國(guó)僅有萬(wàn)家樂(lè)等少數(shù)企業(yè)掌握了這一先進(jìn)技術(shù)，能研發(fā)生產(chǎn)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的冷凝式熱水器。本產(chǎn)品大膽構(gòu)思，在普通基礎(chǔ)上，利用交復(fù)板式換熱器增設(shè)氣與氣熱交換倉(cāng)，將廢氣熱能傳給氣體，與冷凝式熱水器將熱能傳給水完全不同。冷凝式將熱能采用的是對(duì)水預(yù)熱，而這種將能量又對(duì)水加熱的方法，難于說(shuō)服消費(fèi)者。如果改變這份能量的使用方式，將其傳給氣體，在對(duì)浴室供熱，此方法立竿見(jiàn)影，更能博得消費(fèi)者的青睞，選擇氣體供暖是因?yàn)闅怏w供暖形式比起水更為簡(jiǎn)單，更易實(shí)現(xiàn)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品于2011年4月在四川成都知識(shí)產(chǎn)權(quán)局，申請(qǐng)了國(guó)家專(zhuān)利。 申請(qǐng)?zhí)枺?001110083277.1 第三屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技競(jìng)賽校賽一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 樣機(jī)已經(jīng)完成
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專(zhuān)利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物，圖片，樣品，模型
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 打開(kāi)熱水器后，換熱器接觸到高溫廢氣，傳熱給雙金屬片開(kāi)關(guān)，使金屬片形變自動(dòng)打開(kāi)定速抽風(fēng)機(jī)，定速抽風(fēng)機(jī)抽取浴室內(nèi)濕冷空氣通過(guò)導(dǎo)氣管進(jìn)入交復(fù)式換熱器的換熱倉(cāng)，與燃燒后的高溫廢氣進(jìn)行全熱交換，由于平衡壓強(qiáng)，加熱后的空氣再次排放到浴室內(nèi)，提升浴室內(nèi)溫度。 利用交復(fù)板式換熱器將平時(shí)生活中熱水器排放的高溫廢氣巧妙地利用起來(lái)，成功地將這部分熱量傳遞給浴室內(nèi)的冷空氣，對(duì)浴室供暖，而且又可以大大降低浴霸的使用頻率，節(jié)約電能。 一個(gè)普通的燃?xì)鉄崴骶鶅r(jià)是800元左右，而嵌入該系統(tǒng)的熱水器經(jīng)計(jì)算也只要920元，比起現(xiàn)在同樣利用廢氣能量對(duì)水預(yù)熱的冷凝式熱水器（均價(jià)1300左右）也要節(jié)省380元左右。當(dāng)今大部分家庭的浴室采用的是四個(gè)暖燈的浴霸。整個(gè)冬季每戶(hù)使用浴霸耗電396w，費(fèi)用花費(fèi)為277.2元，并且連續(xù)使用會(huì)降低暖燈壽命。該系統(tǒng)可將普通燃?xì)鉄崴髦腥紵蟮膹U氣殘留的大部分潛熱回收利用，并且利用熱交換器將熱能傳給室內(nèi)干凈空氣，在向浴室供暖降低浴霸使用頻率，雙重節(jié)能，響應(yīng)國(guó)家環(huán)保政策。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 冷凝式燃?xì)鉄崴骷夹g(shù) 1 冷凝式熱水器的發(fā)展情況 冷凝式熱水器是在20世紀(jì)70年代末出現(xiàn)的新一代高效節(jié)能熱水器。需要說(shuō)明的是，歐洲國(guó)家的冷凝式熱水器，一般是指既提供衛(wèi)生熱水又供暖的冷凝式燃?xì)獗趻鞝t。荷蘭是最早研究這種熱水器的國(guó)家，1979年第一臺(tái)冷凝式熱水器樣機(jī)研制成功，1980年得到批準(zhǔn)使用。其后英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、美國(guó)等國(guó)家也開(kāi)始了相應(yīng)的研究。目前，國(guó)外冷凝式燃?xì)鉄崴鳟a(chǎn)品已占熱水器總量的10%～15%。歐洲的熱水器市場(chǎng)已經(jīng)相對(duì)成熟，對(duì)冷凝式產(chǎn)品已經(jīng)建立了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，并采用標(biāo)簽等級(jí)的制度，根據(jù)不同的能效范圍而劃分不同產(chǎn)品等級(jí)，各個(gè)國(guó)家對(duì)可在市場(chǎng)上出售的產(chǎn)品等級(jí)的要求也越來(lái)越高。日本企業(yè)多年來(lái)一直致力于冷凝式熱水器研制，2002年已有69種產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成功。日本政府也出臺(tái)相應(yīng)的推廣政策，希望到2010年實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的熱水器全部是冷凝式熱水器。 在產(chǎn)品市場(chǎng)上，廣東萬(wàn)和、萬(wàn)家樂(lè)等公司相繼于2005年8月在市場(chǎng)上推出冷凝式燃?xì)鉄崴鳟a(chǎn)品，其中一款冷凝式熱水器的熱效率可達(dá)107%。 2. 冷凝式熱水器換熱方式分析 一般采用兩個(gè)換熱器，一個(gè)為顯熱換熱器，保持較高的煙氣溫度，煙氣不產(chǎn)生冷凝水，僅釋放煙氣的顯熱。另一個(gè)換熱器為潛熱換熱器，煙氣流過(guò)時(shí)，水蒸氣發(fā)生冷凝，同時(shí)釋放顯熱和潛熱。煙氣中的酸性氣體會(huì)溶于冷凝水從而生成腐蝕性液體。圖1結(jié)構(gòu)布置是諸多采用間壁式冷凝換熱形式中的一種，采用“倒燒”(即燃燒器頭部向下，燃燒室在上側(cè)，換熱器在下側(cè))形式主要是便于冷凝水的排放，利于增大煙氣側(cè)換熱系數(shù)。 參考文獻(xiàn)： [1] 夏昭知，趙恒誼.冷凝式燃?xì)鉄崴髑熬皬V闊[J].電器，2008，(3)：50-51. [2] 劉彤，何貴龍，時(shí)淑玉.燃?xì)饪焖贌崴髂苄y(cè)試分析及節(jié)能潛力的研究[J].城市燃?xì)猓?005，(8)：3-9. [3] 潘新新，魏敦崧.冷凝式燃?xì)鉄崴鞯母g防護(hù)[J].煤氣與熱力，2005，25(8)：11-15. [4] 艾效逸，王義，傅忠誠(chéng)，等.高效燃?xì)鉄崴鞯膶?shí)驗(yàn)研究和節(jié)能分析[J].工業(yè)加熱，2002，31(5)：50-52. [5] 楊冬梅.不同防腐鍍層肋片冷凝換熱器傳熱傳質(zhì)研究(碩士學(xué)位論文)[D].北京：北京建筑工程學(xué)院，1999.
