[實用新型]一種利用納米材料制成的熱泵的平板式換熱器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320157844.8
• 申請日: 2013-04-01
• 公開（公告）號: CN203274359U
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮益安
• 申請（專利權(quán)）人: 馮益安
• 主分類號: F25B39/00
• 分類號: F25B39/00
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技術(shù)領(lǐng)域

?涉及一種利用納米材料制成的熱泵的平板式換熱器，實現(xiàn)熱泵的高能效比和節(jié)能。

背景技術(shù)

節(jié)能涉及氣候變化，原理：在最近幾年中有一個顯著現(xiàn)象就是各地頻繁暴雨、暴雪、地震頻率增加，就是異常天氣目前具有常態(tài)化的傾向，究其原因，從科學(xué)角度講不能以一句“自然災(zāi)害”話搪塞過去，實際上氣候變化有著人類深刻的自我生產(chǎn)原因，這種原因就是人類生產(chǎn)中需要消耗大量能源，在消耗能源的過程中，不僅排出大量的具有化學(xué)污染的氣體和液體，還能釋放與能量消耗數(shù)值相當(dāng)?shù)臒崃恐担@個熱量值數(shù)值巨大，大到可以和太陽在局部的輻射量相比較，并足以在局部形成惡劣氣候變化或稱“自然災(zāi)害”，并且這種自然災(zāi)害優(yōu)先在熱排放巨大的地區(qū)（城市）或附近優(yōu)先發(fā)生，從科學(xué)發(fā)展的角度出發(fā)，一個城市是否采取節(jié)能化生產(chǎn)首先關(guān)系到這個城市的“天氣”變化，為什么呢？一個地區(qū)之所以下雨或下雪，原因就在于這個地區(qū)的上空不僅存在大量的空氣，還有摻雜在空氣里的水蒸氣，水蒸氣存量越多，遇冷凝結(jié)形成的大雨或大雪就會越大，而空氣中的水分含量能力與空氣的溫度成正比，大氣溫度每提高1°C，其容納水的能力將會提高4%左右，比如在夏天大氣溫度提高10°C，大氣中就會增加40%左右的水汽容納能力，并且相應(yīng)的在地面有足夠的水分蒸發(fā)和水汽排放能力來滿足大氣的這種“水汽容納能力”，為何這么說呢？大家知道煤炭、石油、天然氣燃燒生成二氧化碳和水，石油燃燒的通用分子化學(xué)反應(yīng)式--------CnH(2n+2)+（2n+1）O2=nC02+(2n+1)H2O，n表示碳原子個數(shù)，以上化學(xué)式是石油、天然氣、乙烷氣、丙烷氣、丁烷氣、戊己烷等的分子與氧氣反應(yīng)的通式，其中以上化學(xué)式不適用煤炭（煤炭的氫元素含量不確定因此生成水的量要低于以上化學(xué)反應(yīng)式數(shù)量）。從以上化學(xué)反應(yīng)式中可以推算出：一噸石油或天然氣等化石能源燃燒可消耗大約3噸氧氣（即15噸空氣），可生成約2.8噸二氧化碳?xì)怏w和1.2噸水水蒸氣，這些水蒸氣分子量小于空氣中的氮氣和氧氣直接上升于這個地區(qū)的上空，并對周圍的大氣形成擠壓，即“高溫高壓高含水量”的氣體，由于這些氣體壓力較大且密度較小，因此這些暖濕氣流不斷克服重力和阻力上升，而大氣溫度每上升100米約降低0.6°C,因此這些暖濕氣流在上升的過程中與大氣層上邊的冷空氣交匯，造成冷暖氣流的接觸面空氣不斷降溫，形成少量液態(tài)水凝結(jié)，由于暖濕空氣已經(jīng)上升（幾千米），暖濕空氣周圍溫度較低，這樣暖濕空氣同時在周圍冷空氣的作用下逐漸降溫，并逐漸形成液態(tài)水、固態(tài)雪花，氣態(tài)水變?yōu)橐后w時，體積減小99.8%以上，因此上升的、連續(xù)的、大面積的暖濕氣流由原來的高氣壓水汽團迅速潰敗成低氣壓，周圍大氣向低氣壓地區(qū)運動形成大風(fēng)，低氣壓地區(qū)不僅具有低氣壓云團和雨水，還會加強形成暴雨、暴雪，同時伴有大風(fēng)。因此風(fēng)雨的來歷除了大氣的自然蒸發(fā)形成水汽凝結(jié)降雨之外，就是人類消耗能源直接造成大量水汽凝結(jié)的結(jié)果，所以，降低能源消耗，對于改善空氣質(zhì)量，減少大雨大雪等“自然災(zāi)害”發(fā)生具有重要現(xiàn)實意義。

空調(diào)和熱泵在大氣降溫、冬天取暖以及未來的能源利用方面起著越來越重要的作用，目前空調(diào)的能耗占據(jù)夏季電力能源消耗的大部分，同時冬天取暖的能耗也占據(jù)我國能耗總量的大部分，因此如何降低空調(diào)和熱泵的能耗，實現(xiàn)較高的效能比，在目前具有重大現(xiàn)實意義。比如目前國家空調(diào)的效能比是3.4-3.6為一級，如果效能比達(dá)到7以上，則空調(diào)能耗會在目前的需求狀況下降低一半，對節(jié)能有著重大意義。而實際上正確的技術(shù)可以實現(xiàn)效能比10以上，綜合效能比20以上，也就是說通過綜合技術(shù)的改進(jìn)可以實現(xiàn)巨大的節(jié)能空間。因此空調(diào)和熱泵的技術(shù)改進(jìn)對于能效比的提高和降低我國耗能總量及保護環(huán)境具有重要理論意義和現(xiàn)實意義。

在空調(diào)和熱泵中，主要包括蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、四通換向閥、控制器，其中兩個具體的換熱部件就是蒸發(fā)器和冷凝器，這兩個部件實際上就是與周圍進(jìn)行熱交換的換熱器，在空調(diào)和熱泵的傳統(tǒng)換熱器中，換熱器厚度300mm以上，長度和寬度一般在500mm以上，不僅換熱器體積較大，為了增增加換熱片的面積需要增加換熱器體積，增加體積往往占有更大的生活空間，在不能增加換熱器體積的情況下，做空調(diào)的廠家需要增加風(fēng)扇的功率，通過增加氣體或液體的流量來提高換熱器的換熱量，這就要增加風(fēng)扇電能消耗，空調(diào)的風(fēng)扇功率在幾十瓦或幾百瓦以上，與幾千瓦和幾萬瓦的壓縮機功率相比，風(fēng)扇幾百瓦只占空調(diào)總電耗的1%-30%，但當(dāng)提高效能比之后，壓縮機的功率有下降趨勢，風(fēng)扇功率的消耗會占到總電耗的20%-50%，壓縮機消耗的功率與換熱器的風(fēng)扇的消耗功率幾乎相當(dāng)，因此，這對于提高效能比極其不利。

發(fā)明內(nèi)容