葉南山,趙建華

(1.浙江工正建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司,寧波315040;2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)海洋學(xué)院,秦皇島066003)

1 引言

近年來,隨著空調(diào)的普及,空調(diào)的耗能已成為人們的關(guān)注焦點(diǎn),空調(diào)耗能已經(jīng)占到整個建筑耗能的30%～40%。

在空調(diào)系統(tǒng)中,大部分空調(diào)回風(fēng)經(jīng)冷卻或再熱后,再送到空調(diào)房間,而其余的回風(fēng)則排出室外,這部分回風(fēng)攜帶的熱 (冷)量就白白浪費(fèi)了,同時送風(fēng)進(jìn)入空調(diào)房間時必須經(jīng)過加熱 (冷卻)處理,需要消耗相當(dāng)多的能量,因此,研究如何回收空調(diào)系統(tǒng)回風(fēng)熱 (冷)量,再用于空調(diào)系統(tǒng),對空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能將具有重要的意義。

2 空調(diào)熱回收裝置

在空調(diào)熱回收系統(tǒng)中,目前常用的有全熱交換器、盤管熱環(huán)式換熱器、熱泵和熱管換熱器等。

2.1 盤管熱環(huán)式換熱器

盤管熱環(huán)式換熱器是一種空氣+液體熱交換器,由布置在新風(fēng)、排風(fēng)管道 (管道除濕機(jī))上的兩個熱交換器、泵、膨脹箱、排氣閥和管道 (管道除濕機(jī))組成,使用一臺小功率泵作為系統(tǒng)的循環(huán)動力,管道內(nèi)的傳熱液體采用稀乙烯、乙二醇溶液或水,傳熱液體將排風(fēng)中的熱量再傳遞給新風(fēng),該裝置優(yōu)點(diǎn)是新風(fēng)、排風(fēng)管道布置靈活;缺點(diǎn)是需要增加泵的配置和控制,對管道 (管道除濕機(jī))的密封要求極高。

2.2 熱泵

熱泵是一種可有效利用低溫?zé)崮艿墓?jié)能設(shè)備,它能回收大量潛能,熱效率高,但其本身能耗大,設(shè)備投資造價較高。

2.3 熱管換熱器

熱管是依靠自身內(nèi)部工作液體相變來實(shí)現(xiàn)傳熱的高效傳熱元件,它可以將大量熱量通過其很小的截面積長距離地傳輸而無需外加動力。傳輸溫差小,適用溫度范圍廣,在能量回收和余熱利用方面已顯示出其獨(dú)特的作用。

2.4 全熱交換器

有效回收因換氣而損失的熱量 (新風(fēng)負(fù)荷),可以節(jié)約空調(diào)費(fèi)用。因?yàn)榭梢源蠓鶞p輕新風(fēng)負(fù)荷,部分熱能能回收,空調(diào)設(shè)備可以適當(dāng)小型化。制冷時,去除高濕度的外部空氣的水分,按接近室內(nèi)濕度送風(fēng)。制熱時,將室外干燥的空氣換入,按接近室內(nèi)濕度送風(fēng)。換氣時室內(nèi)溫度變化小,由于排風(fēng)和送風(fēng)同時進(jìn)行,在高密封性的房間里也可以穩(wěn)定的換氣。機(jī)體風(fēng)道、熱交換機(jī)芯具有隔音效果,可防止戶外噪音傳入室內(nèi),或防止室內(nèi)噪音傳到室外,不損害辦公室等公共場所環(huán)境。而且具有運(yùn)行安全可靠,換熱效率高等優(yōu)良特點(diǎn),為工程應(yīng)用創(chuàng)造了便利條件。浙江寧波南部商務(wù)區(qū)某高層建筑商務(wù)樓采用的就是全熱交換機(jī)器熱回收系統(tǒng)。

2.5 熱回收裝置的比較

選擇合適的熱回收裝置需要結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件、經(jīng)濟(jì)狀況、工程的實(shí)際情況、排風(fēng)中有害氣體的情況等多種因素,進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面的綜合比較。通過各項(xiàng)指標(biāo)和以下性能費(fèi)用節(jié)能測試的比較,全熱交換器具有優(yōu)良的特性,這為在實(shí)際工程應(yīng)用帶來方便。

3 全熱交換器在空調(diào)熱回收中的應(yīng)用

全熱交換器在空調(diào)系統(tǒng)的熱回收是暖通空調(diào)工程研究的課題之一,在空調(diào)熱回收系統(tǒng)中,由于涉及到氣流組織、傳熱等系數(shù)的研究,并具有比較高的熱回收效率,因而近年來全熱交換器用于空調(diào)熱回收系統(tǒng)中的研究成熱點(diǎn)之一。

3.1 全熱交換器熱回收空調(diào)系統(tǒng)及標(biāo)準(zhǔn)

全熱交換器使排風(fēng)與新風(fēng)直接熱交換進(jìn)行熱回收,當(dāng)室內(nèi)空氣的比焓值低于室外空氣時,利用它回收排風(fēng)中的冷量,反之回收熱量。

全熱交換器國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T21087-2007,是產(chǎn)品性能說明和檢測的標(biāo)準(zhǔn),更是產(chǎn)品品質(zhì)的保證,是企業(yè)組織生產(chǎn)的依據(jù)。

3.2 熱交換器FY系列在商務(wù)樓應(yīng)用

由于新風(fēng)系統(tǒng)計(jì)劃性換氣,更舒適、健康,能大幅提高室內(nèi)空氣的質(zhì)量,通過新風(fēng)凈化過濾網(wǎng)能夠持續(xù)帶來清新、純凈的空氣。全熱交換機(jī)組中,在交換芯進(jìn)風(fēng)一側(cè)裝有新風(fēng)凈化過濾網(wǎng),能阻止大氣中10μ m以上的花粉、塵土等的侵入。一邊吸入戶外新鮮空氣,一邊排出室內(nèi)的污濁空氣。

3.3 熱傳導(dǎo)和分壓差的轉(zhuǎn)移

流體通過傳熱板兩端不同溫度空氣的流動與熱傳導(dǎo)來交換溫度;同時水蒸汽分壓差轉(zhuǎn)移水分。將其由高濕部位放出,進(jìn)行溫度交換。

夏季,使用全熱交換器換氣時,將室外將要進(jìn)入室內(nèi)的炎熱潮濕的新鮮空氣中的溫度及濕度,通過熱交換芯體傳導(dǎo)至排出室外的室內(nèi)涼爽干燥而污濁的空氣中去。冬季,使用全熱交換器換氣時,通過熱交換芯體用室內(nèi)溫暖的污濁空氣中的溫度,預(yù)熱將要進(jìn)入室內(nèi)的室外寒冷新鮮的空氣。并將濕氣一并導(dǎo)入將要送入室內(nèi)的室外干燥的空氣中。

3.4 小型化FY系列全熱交換器設(shè)備節(jié)能測試結(jié)果減少換氣時的熱損失,可以達(dá)到節(jié)能的效果。

3.4.1 測試條件:

(1)地點(diǎn):北京地區(qū)

(2)室內(nèi)工況:制冷時26℃(RH50%);制熱時20℃ (RH50%)。

(3)室外工況:制冷時33.2℃(RH50%);制熱時-10℃(RH45%)。

(4)換氣量:200×2.5×0.5(m3/h)。

(5)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時間:

夏季:24/日×122日=2928h(6-9月)。

冬季:24/日×120日=2880h(11月15日 ～3月15日)。

(6)電費(fèi):0.48元/kWh。

由于熱交換氣時能夠降低換氣負(fù)荷?？照{(diào)器的制冷、制熱負(fù)荷隨之減少。故而空調(diào)器設(shè)備費(fèi)用有可能降低。

3.4.2 冬夏季節(jié)全熱模式 夏季時利用室內(nèi)排出的冷空氣的能量,盡量把外面的熱空氣預(yù)冷后送入室內(nèi),室內(nèi)冷損就少,夏季模式如圖1所示。

冬季時利用室內(nèi)排出的暖空氣的能量,盡量把外面的冷空氣預(yù)熱后再送入室內(nèi),室內(nèi)熱損少,冬季模式如圖2所示。

3.4.3 長期成本比較 見表1。

4 全熱交換器安裝及安全維護(hù)

表1 長期成本比較

4.1 安全注意事項(xiàng)

(1)電氣工程要按照國家法規(guī)和使用手冊進(jìn)行施工,必須使用專用線路。如果電源線路容量不足或施工不當(dāng),易造成觸電或火災(zāi)事故。

(2)在換氣口處裝防鳥網(wǎng)或類似的物品。當(dāng)有鳥巢等異物時請清除,否則會引起室內(nèi)缺氧。

(3)室外進(jìn)氣口要安裝在距離可燃?xì)怏w排風(fēng)口較遠(yuǎn)的位置。否則易造成室內(nèi)缺氧。

(4)地線不可與燃?xì)夤艿?、自來水管、避雷針、電話線等連接在一起。接地不正確會造成用電事故。

(5)需安裝專用斷路器。根據(jù)安裝位置的情況,有時必須安裝漏電斷路器。

(6)室外防雨百葉安裝時要向下傾斜,防止雨水浸入。如安裝不當(dāng)會造成屋內(nèi)滲水。

(7)電源線以及連線要使用指定的電纜連接牢固,接線器連線部位應(yīng)固定結(jié)實(shí),不受電纜外力影響。如連接或固定不牢固,易引起發(fā)熱或火災(zāi)。

(8)如果電控盒板安裝不當(dāng),灰塵或粉塵會造成端子接線部位發(fā)熱,引發(fā)火災(zāi)或觸電。

(9)不可安裝在可能有易燃性氣體泄漏的地方。如有泄漏的燃?xì)庠谥車奂?會導(dǎo)致火災(zāi)事故。

(10)不可作為抽油煙機(jī)使用,否則易引起過濾器、熱交換器堵塞或火災(zāi)。

(11)不可安裝在直對火源或有明火的地方。否則易引起發(fā)熱或火災(zāi)。

(12)不可安裝在化工廠等易產(chǎn)生酸、堿、有機(jī)溶劑、涂料等有害氣體以及含有腐蝕性氣體的地方。否則易導(dǎo)致中毒或火災(zāi)。

4.2 安裝注意事項(xiàng)

(1)新風(fēng)全熱交換器在現(xiàn)場作短期或長期的保存,都必須采取相應(yīng)的保護(hù)措施,以防止建筑灰塵或碎石進(jìn)入主機(jī)及其他附件之中。

(2)安裝新風(fēng)全熱交換器的位置必須保證天花板內(nèi)高度不小于800～1000mm。

(3)不可安裝在熱水器附近。

圖3 干球溫度/絕對濕度曲線** 北京環(huán)都人工環(huán)境科技.熱回收式新風(fēng)換氣機(jī),2010

(4)全熱交換器要在40℃以下的溫度條件下使用。絕對不可安裝在直對明火的地方。

(5)注意防露、結(jié)霜。如上圖3所示,將高溫側(cè)吸入空氣條件A和低溫側(cè)吸入條件B匯成空氣曲線圖,高溫側(cè)空氣A經(jīng)過新風(fēng)換氣機(jī)進(jìn)行熱交換,當(dāng)空氣條件形成一條到C點(diǎn)的飽和曲線時,新風(fēng)全熱交換器就會出現(xiàn)結(jié)露、結(jié)霜。在這種情況下,可將低溫側(cè)空氣加熱,使B點(diǎn)到B′點(diǎn),使C點(diǎn)到飽和曲線內(nèi)側(cè)的C′點(diǎn),然后再使用。

(6)為避免已排到室外的污風(fēng)又從新風(fēng)進(jìn)口回到室內(nèi),安裝在外墻的兩個風(fēng)口之間的距離應(yīng)大于1000mm。

(7)當(dāng)風(fēng)管內(nèi)設(shè)有電加熱時,電加熱器的開關(guān)應(yīng)與全熱交換器開關(guān)連接,即只有通風(fēng)機(jī)開始工作,電加熱器才可以開啟。

(8)若用戶希望室內(nèi)噪聲盡可能地小,那么應(yīng)考慮在風(fēng)管中串接風(fēng)管消聲器。

4.3 保養(yǎng)方法

安裝和維護(hù)系統(tǒng)之前,必須切斷電源,以免電擊導(dǎo)致人員傷害。設(shè)備內(nèi)置的空氣過濾裝置必須使用,如果不使用過濾器,熱交換芯上會積滿贓物和灰塵,性能因此而減低,甚至不能使用。在使用過程中當(dāng)感覺送風(fēng)量或排風(fēng)量明顯減小時,可能是過濾器上積塵過多,應(yīng)考慮清洗或更換過濾器。由于地區(qū)環(huán)境不同、設(shè)備使用時間長短各異,應(yīng)根據(jù)各用戶的實(shí)際情況決定周期。

5 結(jié)束語

由于全熱交換器有較好的熱回收特點(diǎn),所以全熱交換器相對其他換熱器而言,具有節(jié)能、高效、緊湊、投資略少的優(yōu)點(diǎn),決定了其在空調(diào)熱回收方面將具有巨大的應(yīng)用潛力。

[1]顧潔主編.暖通空調(diào)設(shè)計(jì)與計(jì)算方法 [M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008

[2]唐中華主編.通風(fēng)除塵與凈化 [M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009