空调换热器热管、转轮、板式热回收的比较

空调换热器热管 转轮 板式回收的比较空调换热器热管 转轮 板式回收的比较 一 各种热回收装置的图解分析与比较一 各种热回收装置的图解分析与比较 1 转轮式热交换器与热回收系统 图 1 为转轮式热交换器与热回收系统 a 转轮式全热交换器结构示意图 b 热回收系统 1 1 图 1 中 1 净化扇形区 2 新风风机 3 排风风机 1 2 排风与新风交替逆向流过转轮 具有自净作用 1 3 通过转速控制 能适应不同的室内外空气参数 1 4 回收效率高 可达到 70 90 1 5 能应用于较高温度 80 的排风系统 1 装置较大 占用建筑面积和空间多 2 接管位置固定 配管灵活性差 3 有传动设备 自身需要消耗动力 4 压力损失较大 5 有少量渗漏 无法完全避免交叉污染 转轮式热交换器由转轮蓄热体 驱动电动机 控制器及外壳等部分组成 外壳分隔成两 部分 分别与进风和排风管相连 电动机功率小于 1Kw 装在边角通过三角皮带带动转轮蓄 热体以 10r min 左右的速度缓慢旋转 从而把排风中热量 或冷量 贮蓄起来 然后再传递 到进风中 一般情况下 进 排风均应装设过滤器 转轮式热交换器由于转轮蓄热体的材料不同 可分为四种类型 1 ET 型 由覆有吸湿 性涂层的抗腐蚀铝合金箔制成 有优良的吸湿性能 可同时回收显热与潜热 全热效率可达 70 90 2 RT 型 由纯铝箔制成 无吸湿量 主要回收显热 3 PT 型 由耐腐蚀铝合金 箔制成 能耐较高的温度 进行显热交换 适用于厨房 印染厂及特殊的工业通风系统 4 KT 型 由耐腐蚀铝合金箔制成 外涂塑料层 有较强的耐腐蚀性 主要回收显热 适用于电 镀车间 电机试验室 动物饲养房等 对 RT 型 PT 型 当转轮温度低于排风露点温度时 则能对新风起加湿作用 2 板翅式全热交换器与热回收系统 图 2 为板翅式全热交换器与热回收系统 a 板翅式全热交换器结构示意图 b 热回收系统 2 1 图片中 1 翅片 2 隔板 3 板翅式热交换器 4 排风机 5 过滤器 6 新风机 2 2 没有转动设备 不消耗电力 2 3 不需要中间热媒 没有温差损失 2 4 设备费用较低 1 设备体积较大 需占用较多建筑空间 2 接管位置固定 设计布置时缺乏灵活性 3 无自净能力 其是一种静止式的全热交换器 换热芯体是采用多孔纤维材料如特殊加工的作为基材 对其表面进行特殊处理后制成的板翅状单元体 在换热器中换热芯体交叉叠置 波纹板的 波峰与隔板连在一起 将进 排风通路完全分开 特殊加工的纸既能传热又能传湿 但不 透气 当进 排风之间有温差或水蒸气分压力差时 进 排风之间进行热 湿交换产生热 回收 本设备仅适用于一般的通风空调工程 排风中含有有害成分时 不宜选用 由于热 交换器无自净能力 新风和排风在进入热交换器之前应经过滤 还有一种简单的板式显热交换器 只有隔板 而无翅片 新风和排风只进行显热交换 热交换效率较低 3 热管式热交换器与热回收系统 图 3 为热管式热交换器与热回收系统 a 热管式热交换器结构示意图 b 热管 3 1 图中 1 蒸发段 2 凝结段 3 绝热段 4 输热芯 3 2 没有转动部件 不额外消耗能量 运行安全可靠 使用寿命长 3 3 每根热管自成换热体系 便于更换 3 4 热管的传热是可逆的 冷 热流体可以变换 3 5 冷 热气流之间的温差较小时 也能得到一定的回收效率 3 6 本身的温降很小 接近于等温进行 换热效率较高 1 只能回收显热 不能回收潜热 2 接管位置固定 缺乏配管的灵活性 热管是一根内壁衬有一层能产生毛细作用的吸液芯的密闭管子 吸液芯中含有作为传递 介质的工作液体 若热管的一端受热 吸液芯中的液体就在这一端蒸发 蒸气流向热管较冷 的区域 冷凝成液体 放出冷凝潜热 冷凝液重新被液芯所吸收 并借助毛细作用返回到吸 液芯蒸发区 如此反复循环 将热量由一端转移到另一端 新风与排风不直接接触 新风不 会被污染 4 中间媒体式热交换器及热回收系统 图 4 为中间媒体式热交换器热回收系统示意图 4 1 图中 1 排风侧盘管 2 新风侧盘管 3 循环泵 4 膨胀水箱 4 2 供热侧与得热侧之间通过管道连接 因此对距离没有限制 布置方便灵活 4 3 水泵 盘管均可选用常规产品 1 需配置循环水泵 有动力消耗 2 由于应用中间热媒 存在温差损失 热效率较低 一般为 40 50 3 只能回收显热 不能回收潜热 2 5 热泵 这种热回收系统通过由排风和新风的盘管 循环泵及中间媒体的管路系统组成的环路 将排风中的能量 热量或冷量 转移到新风中去 当冬季室外温度在 0 以上 或只用于夏 季回收排风冷量时 中间媒体可以用水 当冬季室外温度在 0 以下时 中间媒体应使用乙 二醇水溶液 溶液的浓度视室外温度而定 5 热泵热回收系统示意图 热泵通过从蒸发器吸热 冷凝器放热而把热量从一处传递到另一处 排风能量的热泵回 收系统由压缩机 节流机构 两台分别放置在排风系统和新风系统中的空气 制冷剂换热盘管 和四通换向阀组成 在夏季工况 排风侧的盘管为冷凝器 新风侧的盘管为蒸发器 从而冷 却了新风 并充分利用了排风的冷量 在冬季工况 四通换向阀使制冷剂流向改变 这时排 风侧的盘管为蒸发器 新风侧的盘管为冷凝器 系统从排风中吸热 而加热了新风 图 5 热泵热回收示意图 二 各类热交换器的性能与利用分析二 各类热交换器的性能与利用分析 目前的热交换器有显热和全热回收两种形式 不同形式的性能 效率和利用方式 设 备费的高低 维护保养的难易也各不相同 它们的综合比较如下表所示 热回收方式效率 设备 费 维护 保养 辅助 设备 占用 空间 交叉 污染 自身 耗能 接管 灵活 抗冻 能力 使用 寿命 转轮换热器高高中无大有有差差中 热管换热器较高中易无中无无中好优 板式显热换热器低低中无大有无差中良 板翅式全热换热器 较高中中无大有无差中中 中间热媒式低低中有中无多好中良 几种常用的热交换器 几种常用的热交换器 1 1 转轮式全热换热器转轮式全热换热器 转轮式换热器的表面为蜂窝状 涂上一层吸附材料作干燥剂 将转轮置于风道之间 使 其分成两部分 来自空调房间的排风从一侧排出 室外空气以相反的方向从另一侧进入 为 加大换热面积 轮子缓慢旋转 10 12 转 分 轮子的一半从较热空气中吸收存储热量 旋 转到另一侧时 释放热量 使热量发生转移 附着表面的干燥剂将来自高湿度的空气流里的 湿气冷凝后 通过干燥剂吸收 旋转到另一侧时 将湿气释放到低湿度的气流里 这个过程 将潜热转移 换热器旋转体的两侧设有隔板 使新风与排风逆向流动 转轮芯片用特殊的纸或铝箔制 成 其表面涂上吸湿性涂层 形成热 湿交换的载体 它以 10 12r min 的速度旋转 先把 排风中的冷热量收集在蓄热体 转轮芯 里 然后传递给新风 空气以 2 5 3 5m s 的流速 通过蓄热体 靠新风与排风的温差和蒸汽分压差来进行热湿交换 所以 既能回收显热 又 能回收潜热 1 转轮换热器的功能与适用范围 功 能适用范围 有优良的吸湿性能 可回收显热与潜热 效率有湿度要求的空调系统 如纺织厂 造 可达 70 有覆有吸湿性涂层的轮体 纸厂和一些生产车间 无吸湿性性要求 主要回收显热时 应使用显 热回收器 表面无涂层 当排风温度低于露点 时 有吸湿可能 也回收潜热 体育馆 百货商店 工业通风系统 2 转轮换热器的主要优缺点 优 点缺 点 1 能回收显热和潜热1 装置较大 占用建筑面积和空间多 2 排风与新风逆向交替过程中具有一定的 自净作用 2 接管位置固定 配管灵活性差 3 通过转速控制 能适应不同的室内外空 气参数 3 有传动设备 自身需要消耗动力 4 回收效率高 可达到 70 80 4 压力损失较大 易脏堵 5 能应用于较高温度的排风系统5 有渗漏 无法完全避免交叉污染 3 影响转轮换热器效率的因素 a 空气流速 空气流过转轮时的迎风面流速越大 效率越低 反之效率则高 推荐风速 2 4m s b 转轮两侧气流入口处 需要加装空气过滤器 c 设计时 必须计算校核转轮上是否会出现结霜 结冰现象 必要时应在新风管 上设空气预热器 或在热回收器后设温度自控装置 当温度达霜点 就发出信 号关闭新风阀门或开启预热器 d 由于全热交换器转轮需要动力 并且增加了阻力 从而增加输送动力和增加投 资 因此 必须计算回收效应 当总能耗节约显著时 方可选用 e 适用于排风不带有害物或有毒物质的场所 2 2 低温热管换热器低温热管换热器 1942 年 美国工程师提出了热管原理 20 世纪 60 年代初 开始研究和试制 最早被用 于航天器与核反应堆 20 世纪 70 年代 热管换热器作为全新风系统中的热能回收装置而最 终在暖通行业中体现出卓越的优越性 热管是靠自身内部液体的相变来实现热量传递的传热 元件 它有以下特点 每根热管都是永久性密封的 传热时没有额外的能量损耗 无运行 部件 运行可靠性高 热管换热器的结构决定了它是典型的逆流换热 热管又几乎是等温 运行 因此热管换热器具有很高的效率 因冷热气体的换热在热管的外表面进行容易扩展 受热面积 冷热气体中间用隔板隔开 没有泄漏 因此没有交叉污染问题 由于流体流 动通道宽敞 阻力损失小 每根热管完全独立 维修方便 从环境的适应性 余热回收 效率 压力损失 防止堵塞 清洗 寿命等综合指标看 热管换热器占据优势 工作原理工作原理 热管由管壳 吸液芯和端盖组成 在抽成真空的管子里充以适当的工作液 再 将其两端密封 热管既是蒸发器又是冷凝器 热流吸热的一端是蒸发段 工质 吸收热后蒸发汽化 流动至另一端即冷凝段放热液化 并依靠毛细力作用流回 蒸发段 自动完成循环 热管换热器由单根热管集装在一起 中间用隔板将蒸发段与冷凝段分开 热管换热器靠 热管内工质的相变完成热量传递 每一根热管就是一个无动力的制冷循环系统 传热速度是 相同金属的数千倍至万倍 0 1 的温差即有热响应 它最初用于人造卫星上解决向阳面和 背阴面的受热不均匀 是人造卫星上必备设备之一 现在 越来越广泛的用于空气调节和余 热回收领域 日本早稻田大学的一位专家说 日本特别重视节能和环保 而热管技术以其 高效的传热性 为节能环保找到了一条新路 热管换热器在暖通空调设计手册中均有介绍 和选用方法 1 1 低温热管换热器的主要优缺点 低温热管换热器的主要优缺点 优 点缺 点 1 结构紧凑 单位体积的传热面积大1 只能回收显热 不能回收潜热 2 没有转动部件 不额外消耗能源2 接管位置固定 缺管配管的灵活性 3 每根热管自成换热体系 不易脏堵 便于 更换 4 热管的传热是可逆的 冷热流体可以变换 5 冷 热气流之间的温差较小时 也能得到 一定的回收效率 6 本身的温降很小 接近于等温运行 换热 效率高 60 70 7 使用寿命长 12 年以上 2 2 设计注意事项 设计注意事项 a 低温热管适用于温度 40 80 全年可使用 回收冷量时 角度与热量相反 b 迎面风速宜采用 1 5 3 5 m s c 冷 热端之间的间隔板 采用双层结构 可杜绝因漏风而造成交叉污染 d 换热器可垂直或水平安装 既可以几个并联 也可以几个串联 e 当气流的含湿量较大时 此时有潜热回收 可作为余量 f 应设计凝水排除装置 g 启动换热器时 应使冷 热气流同时流动 或使冷气流先流动 停止时 应使 冷 热气流同时停止 或先停止热气流 辽宁省能源论证会对于热管换热器的结论为 该装置是二级加热设备 第一级用 KLS 系列低温热管换热器回收排风余热来预热新风 第二级选用通风工程常用的 SRZ 型空气加热器 二级串联一体 结构新颖 工程实用 是集中供暖 通风于一体的新 型节能补风加热机组 该产品使用的排风余热回收装置是 KLS 型热管换热器 这种热 管换热器经国家机械委和北京市科委鉴定认为该产品结构紧凑 性能稳定 运行维护 方便 该产品已生产 300 多台 用户反映良好 所以该机组的核心设备是可靠的 该 产品节能效果显著 可回收排风余热 60 投资回收期 1 2 年 同时还可以减少环 境的污染 与会专家一致认为 该产品应在我省企业中积极推广使用 在使用过程中 积累经验 继续完善提高 有利于我省节能工作的开展 三 低温热管换热器节能与经济效益分析 三 低温热管换热器节能与经济效益分析 按沈阳地区冬季室外 19 室内 20 计算如果排风量为 30 000 立方米 时 能量损 失为 37 万 Kal h 相当于 0 7 吨的锅炉每小时产生的热量 热管换热器每小时可回收的的 热量按效率 60 计算为 22 2 万 Kal h 四四 板式热交换器的工作原理 板式热交换器的工作原理 利用特殊的纸质材料或铝泊装配成上下各层间隔而成的通道 进风通过单数层通道 排风通过双数层通道 通过空气与层板的接触传递热量 送风与排风逆流时效率最高 但逆流运动时 材料受力最大 容易吹破交换器 所以常采用叉流