空调系统的热风回收与节能

空调系统的热风回收与节能

0空调降低能耗的研究方法制冷设备系统创造了一个舒适的热湿环境，同时消耗大量的能源。发达国家的空调系统耗能占总耗能的40%~50%,我国广东、上海、北京也高达30%以上。为了降低空调能耗,研究人员一方面提高建筑的气密性和热绝缘性,同时,降低空调最小新风量的标准。但为了人们的舒适和通风的顺畅,所以必须要考虑引入室外新风,同时,排出部分室内混浊空气。国外有关人员统计,新风负荷一般占总负荷的20%~30%,甚至更多。利用新排风热能回收装置,可节约新风耗能70%~80%,节约空调负荷10%~20%,因此,可节省空调设备的初投资和运行费。1空气调节系统空调系统的排风热回收是利用热回收装置回收排风中的冷(热)量达到节能的一种有效方式。空调设计规范规定:建筑物内设有集中排风系统且符合下列条件之一时宜设置排风热回收装置。(1)送风量≥3000m3/h的直流式空气调节系统,且新风与排风的温度差≥8℃;(2)设计新风量≥4000m3/h的空气调节系统,且新风与排风的温度差≥8℃;(3)设有独立新风或排风系统;排风热回收装置是利用空气—空气热交换器来回收排风中的冷(热)能对新风进行预处理。图1是一个简单的带排风热回收装置的空调系统图。从空调房间出来的空气经过热交换器与室外新风进行热交换,对其进行预处理。换热后的排风排到室外,经过预处理的新风和回风混合后再经辅助盘管处理后送进室内。热回收装置的新风管和排风管均应设有1个旁通管道,以便在过渡季节等不需要进行排风热回收的时候打开,直接通入新风,同时减少风机能耗。2显热回收设备排风热回收的节能性主要是在于他利用排风对新风进行预处理,系统只需将空气从预处理后的温度处理到送风温度即可,这样就降低了系统处理空气的负荷量及运行时的能耗。用于评价热回收器性能的一项重要指标,是热的回收效率。显热回收设备只有显热回收效率。全热型回收设备则可有显热回收效率、潜热回收效率和全热回收效率之分。其各自的含义示于图2和表1。3热交换器回收空气-空气热交换器是排风热回收系统的核心。根据回收热量的形式,主要可分为显热回收和全热回收。典型的热交换器有热管式热交换器、中间热媒式热回收器、板式热交换器及转轮式热交换器等几种。其中热管式和中间热媒式传递的是显热,其他2种既可传递显热,又可传递全热。3.1风机和风机管方式中间热媒式换热器是在排风和新风侧各设一组表冷器,两换热器之间由泵通过乙二醇水溶液传递能量。优点:(1)运行特性稳定可靠,使用寿命长;(2)设备费用低;(3)维修简便;(4)安装方便、灵活,占地面积和空间小;(5)对新风管和排风管敷设和走向的适应性好;(6)排风和新风在管路上完全隔离,其间无直接接触,故使用于医院,无菌动物实验室,以及其他可能含菌,有毒,有害的工业厂房的排气热回收。缺点:有传动设备,自身消耗动力,热回收效率不高,一般<60%。设计要点:换热器(表冷器)的排数宜选择6~8排,迎面风速宜选择2m/s,释放和吸收能量侧的风量不相等时,乙二醇水溶液循环量应按大风量确定。为防止换热器表面结霜,宜设置乙二醇水溶液调节装置。3.2热管的性能要求热管热回收借助工质相变进行热传递的换热元件特点:(1)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;(2)热管换热器的结构决定了他是典型的逆流换热,热管又几乎是等温运行,因此,热管换热器具有很高的效率;(3)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;(4)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;(5)由于流体流动通道宽敞,阻力损失小;(6)每根热管完全独立,维修方便;(7)从环境的适应性,余热回收效率、压力损失、防止阻塞、清洗、寿命等综合指标看,热管换热器占据优势。设计要点:气流通过换热器的迎面风速宜保持在2~5m/s,一般取2.5~3.0m/s,应优先考虑翅片比高的翅片形式,冷热段之间的隔板宜采用双层结构,防止交叉污染,排风侧翅片片距宜大些或在排风入口处装设空气过滤器,换热器既可垂直安装亦可水平安装,既可几个并联亦可串联,应设冷凝水排放装置,启动换热器时,冷热气流同时流动或冷气先流动,停止换热时,冷热气同时停止或热气先停止。3.3模式的更板式和板翅式热回收器是一种全无运动部件,应用板式换热原理工作的换热器。这类换热器也可做成显热的(如铝箔平板状,热回收效率为40%~60%)和全热的(如石棉纸做成的纸状波形折擢态,效率可达75%)。特点:(1)新排风互不接触,可防止空气污染;(2)无运动部件,运行可靠;(3)可改变风量来调节热回收效率。在集中式空调系统的应用中,也同样需要把新风管和排风管集中在一起安装,这会给系统的布置和风管的走向带来不便。在使用中同时还需注意,一侧的气流温度不能低于另一侧的气流露点温度,否则会产生凝结水,甚至会发生结冰现象,引起阻力增加,影响使用寿命。3.4转转子换热器以风压的注意事项转轮热交换器主要有转轮、驱动马达、机壳和控制部分组成。转轮做成蜂窝状,有回收显热的,称显热交换器(如铝制);有回收显热和潜热的,称全热交换器(如纸质)中间有分隔板,分开新风和排风。转轮式换热器效率可达85%。特点:(1)有较高的热回收效率;(2)因交替逆向进风,有自净作用;(3)可比例调节转轮速度,适应不同季节需要。影响转轮因素:(1)空气速度:风速小,效率高,但面积大;(2)转轮速度:转轮速度与效率有一定关系,转速≤4r/min时,效率下降明显,当转速增加到10r/min时,效率不再变化,通常取用8~10r/min;(3)送排风比(新风→送风、排风)的影响关系见表2。转轮式换热器在工程设计、安装和运行中都有一些需要引起注意的问题:(1)为了确保转轮式换热器的回收效率,应力求使参与换热的两股空气流的风量保持相等。新、排风量比最大不宜超过1:0.75。如果实际工程中新风量很大,多余的风量可通过专设的旁路管旁通;(2)在采用转轮式换热器的情况下,为保证其长期正常运行,新风必须先行通过效率不低于30%的粗效过滤器过滤处理;(3)对于冬季室外温度很低的严寒地区,设计时应校核计算其运行有无霜冻之可能。如有可能结冰,则应在新风进入热回收器之前采取预热措施;(4)在春秋季,当不需转轮式换热器运行,而又无旁通风管可供利用时,可控制转轮每隔一段时间自动定期地转动一次,以减少可能的积尘;(5)维护清理时,宜用压缩空气吹扫。虽然转轮式换热器的热回收效率高,但由于其结构上的特点,也不可避免地存在一些缺点:(1)由于允许和适用的面风速低仅为3~4.5m/s,故转轮设备所需截面积大,占地面积和空间大;(2)必须把空调系统的排风管和新风管集中安排在一处敷设。这往往给系统的设计带来复杂性,有时甚至成为不可能;(3)芯材在与排风气流直接接触后,随即进入与新风空气气流的直接接触。除分子筛一类的芯材外,其他各种芯材都可能一起排风空气与新风空气之间的交叉污染。另外,如果分隔板与转轮间的密封处理不好,也可能会导致排风空气进入新风