一种新型热电热泵暖风机的性能研究

张泠+++孟方芳+++刘忠兵++罗勇强++谢磊��

摘要：提出了一种利用热电热泵制热且可回收余热的浴室用热电热泵暖风机，在热力学基础上，建立了热电热泵暖风机的数学模型，并对暖风机在不同室内温度下的制热性能进行了模拟，分析了工作电压和冷热端热管散热器热阻对暖风机制热性能的影响.模拟结果表明：该暖风机的最佳工作电压为5 V；冷热端散热器热阻越小，暖风机制热性能越好；通过回收浴室排风余热，有效减小了热电芯片的冷热端温差，提高了暖风机制热性能；暖风机制热系数最高可达2.9，相比电热转换效率为0.9的传统浴室用电热取暖器，节能效果明显.

关键词：热电热泵；暖风机；余热回收；制热系数（COP）

中图分类号：TU832 文献标识码：A

随着生活水平的改善，人们对浴室的要求越来越高，节能是浴室取暖发展的永恒主题.现有各种浴室用取暖器都存在各自的技术缺陷：浴霸采用电直接加热，制热系数低，近年来，不断发生浴霸爆炸伤人或者强光灼伤幼儿眼睛的悲剧，安全性不高；现有暖风机虽然安全性能得到改善，但同样采用电能直接加热，转换效率在0.9左右，能耗较高.

热电制冷（制热）系统因具有不需要制冷剂、无机械运动、无噪声、体积小、可靠性强、制冷制热快等优点而受到广泛重视.近年来，国内外专家学者纷纷投入到该课题的理论研究与应用探索.热电制热系统因具有较高的制热系数，而被用于热电热泵热水器、建筑低品位余热回收等.刘忠兵等提出了一种厨房余热回收热水器，回收厨房烟气余热加热生活用水，不仅减轻了厨房烟气热污染，而且比普通电热水器节省电耗30%以上；韩天鹤等提出了一种热电新风机，克服了传统余热回收新风机不能主动制冷和制热的缺点，具有明显的节能优势.

本文基于热电热泵通入直流电后制冷、制热同时产生且具有较高制热系数的特点，提出一种结构简单的、可回收排风余热的新型浴室用热电热泵暖风机，较好地克服了现有浴室取暖器能耗高的缺点，具有安全、环保、节能的优势.

4结论

本文利用热电热泵制热效率高的特点，提出了一种利用热电热泵制热且可回收余热的浴室用热电热泵暖风机，建立了热电热泵暖风机的数学模型，研究了在不同环境温度下，工作电压及冷热端热管散热器热阻对暖风机制热性能的影响，得出以下结论：

1）在热电芯片总数一定的情况下，工作电压越高，制热量越大.电压从4 V升高到6 V时，电压越高制热系数越低.综合考虑暖风机的制热系数和制热量，暖风机工作电压宜取5 V.

2）冷热端散热器热阻越小，系统制热系数越高.适当减小系统冷热端散热热阻，有利于提高系统制热性能的经济性.

3）随着室内温度升高，热电热泵冷端温度越高，暖风机制热系数越高，暖风机制热系数最高可达2.9.相比直接电加热转换效率为0.9，本文研究的热电热泵暖风机节能效果明显.

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