空调换热器热管、转轮、板式热回收的比较.doc

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。1. 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（1012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，效率可达70%（有覆有吸湿性涂层的轮体）有湿度要求的空调系统，如纺织厂、造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7080%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24m/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.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：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） 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，6070%7. 使用寿命长，12年以上2） 设计注意事项：a. 低温热管适用于温度-4080，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1.53.5 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： 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、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，所以常采用叉流结构，作成全热