新風熱回收的形式.doc

新風熱回收設備及其應用代伯清 汪莉 紀世昌（武漢市建筑設計院，武漢 430014）（武漢東信經(jīng)濟發(fā)展有限公司，武漢 430014）摘 要：介紹了目前常用的各種新風熱回收方式的原理、優(yōu)缺點及適用場合，并對各種方式做了技術分析與經(jīng)濟比較，為實際工程應用和設計提供了一般指導。關鍵詞：熱回收 建筑節(jié)能 顯熱或全熱交換 回收效率 1、概述隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們不再滿足于室內(nèi)溫度舒適性的要求，越來越多的人們已經(jīng)意識到改善室內(nèi)空氣環(huán)境的必要性和緊迫性。有關室內(nèi)空氣品質的研究，可以追溯到20世紀初，當時，人們已經(jīng)開始采用通風的方法來改善室內(nèi)空氣環(huán)境。空調系統(tǒng)的出現(xiàn)，為人們創(chuàng)造了舒適的空調環(huán)境。70年代的全球能源危機，使空調系統(tǒng)這一能源消耗大戶面臨嚴重考驗，節(jié)能降耗成為空調系統(tǒng)設計的關鍵環(huán)節(jié)。節(jié)能措施之一就是減少入室新風量，但是這一措施引起了室內(nèi)空氣環(huán)境惡化，再加上現(xiàn)代建筑中密閉空間的增多以及各種裝飾材料的使用，出現(xiàn)了“病態(tài)建筑綜合癥”。80年代以來，空調步入一個新的發(fā)展階段，新階段的標志之一就是由舒適性空調向健康空調的變革。新風熱回收裝置以其獨特的優(yōu)勢已在市場上逐步普及開來?？諝鉄峄厥昭b置是使進風和排風之間產(chǎn)生顯熱或全熱交換，回收冷 （熱）量的裝置。國家標準室內(nèi)空氣質量標準GB/T1883-2002于2002年開始施行，此標準規(guī)定了每個人的新風量為30CMH，新風量的大小不僅關系到保證人體的健康，也與能耗、初投資和運行費用密切相關。2005年國家建設部又頒布了公共建筑節(jié)能設計標準GB50189-2005，進一步劃分不同場合的新風量標準。新風熱回收裝置的運用使得平衡式通風得以實現(xiàn)，在空調房間引進新風的同時排出房間的空氣；新風熱回收裝置的運用可以調節(jié)空調房間的壓力，不同的壓力狀況的實現(xiàn)只需要調節(jié)新風與排風的比例即可；新風熱回收裝置的運用使得新風處理的能耗減少而節(jié)能并降低運行了運行費用。2、新風熱回收方式的類型及其應用新風熱回收的方式很多，各種不同方式的效率高低、設備費的大小、維護保養(yǎng)的繁簡也各不相同。熱回收裝置有板式熱回收機、轉輪式熱回收機、熱管式熱回收機、中間熱媒式熱回收機、熱泵式熱回收機、溶液噴淋式熱回收機等。以下介紹幾種常用的新風熱回收方式。2.1、板式新風熱回收裝置板式熱回收機分為顯熱熱回收機和全熱熱回收機。板式顯熱熱回收機的基材為鋁箔等導熱性能好的金屬使排風與新風之間進行熱交換。板式全熱熱回收機是采用金屬平板膜片與高分子平板膜片組合而成，當隔板兩側氣流之間圖2.1-1 芯體結構示意圖存在溫度差和水蒸汽分壓力差時，兩氣流之間就產(chǎn)生傳熱和傳質的過程，進行全熱交換。芯體結構示意圖見 圖2.1-1。其特點是構造簡單，過濾除塵，雙向換氣，無互串氣，效率高，機體內(nèi)沒有運動部件運行，安全、可靠，各出入口接管便利，安裝方便，設備費用較低，適用于一般民用空調工程。 在選用板式顯熱熱回收機時，新風溫度不宜低于-10，否則排風側出現(xiàn)結霜；當新風溫度低于-10時，應在熱交換器前加新風預熱器；新風進入熱回收機之前，必須先經(jīng)過過濾器凈化，排風進入熱回收機之前，一般也裝過濾器，但當排風較干凈時，可不裝。在選用板式全熱熱回收機時，當排風中含有有害成分時，不宜選用。 2.2、轉輪新風熱回收裝置轉輪式熱回收機是轉輪在旋轉過程中讓排風與新風以相逆的方向流過轉輪（蓄熱器）而各自轉換能量。它既能回收顯熱，又能回收潛熱，排風與新風交替逆向流過轉輪，具有自凈作用，它可以通過對轉輪轉速的控制來適應不同的室內(nèi)外空氣參數(shù)。如圖2.2-1所示。轉輪式熱回收機回收效率高，可達70%90%。還能適用于較高溫度的排風系統(tǒng)，同時它也存在一些缺圖2.2-1 轉輪式熱回收機點，如裝置較大，占用面積和空間較大，接管位置固定，配管靈活性差，有傳動設備，自身消耗動力，壓力損失較大，無法避免交叉污染。轉輪式熱回收機一般將它們用于有一定濕度要求的空調系統(tǒng)中，如紡織廠，旅館，醫(yī)院，辦公樓、工業(yè)通風系統(tǒng)等一些大型空調系統(tǒng)中，對家用空調則不適用。一般情況下，轉輪式熱回收機宜布置在負壓段，且適用于排風不帶有害物或有毒物質的場合。2.3熱管熱回收裝置熱管式熱回收機是一種借助工質（如氨，氟里昂11，氟里昂113，丙醇，甲醇等）的相變進行熱傳遞的換熱元件，由多根熱管組成，利用熱管進行空調熱回收，溫度范圍一般為-20+40，管材一般為鋁或鋁合金。熱管元件結構示意圖見圖2.3-1。圖2.3-1 熱管元件結構示意熱管是一種高效的傳熱元件，其導熱能力比金屬高出幾百倍，熱管還具有均溫特性好，熱流密度可調、傳熱方向可逆等，用它組成熱管換熱器不僅具有熱管固有的傳熱量大、溫差小、重量輕、體積小、熱響應迅速等特點，而且還具有安裝方便、維修簡便、使用壽命長、阻力損失小、進排風流道間便于分隔、互補滲漏等優(yōu)點，作為空氣調節(jié)、通風、余熱回收裝置、均溫裝置、太陽能吸收器等方面的理想節(jié)能產(chǎn)品。熱管技術在建筑節(jié)能中應用的形式多種多樣，既有技術成熟、應用成功的工程實例。如公共建筑集中的排風熱（冷）回收；民用住宅空調排風熱（冷）回收；由于熱管本身具有的諸多特點，如均溫性、熱流密度可以變化，熱二極管特性等，使其在太陽能應用中具有極為廣泛的應用前景。2.4中間熱媒式熱回收機中間熱媒式熱回收機采用盤管式熱回收機，利用水泵使水作為介質在兩個熱回收機內(nèi)循環(huán)，將排風中的熱量（冷量）傳遞給新風，從而實現(xiàn)熱能的回收。中間熱媒通常采用水，為了降低水的冰點，通常在水中加入一定比例的乙二醇。其工作流程見圖2.4-1。使用中間熱媒式熱回收機，新風與排風不會產(chǎn)生交叉污染，供熱側與得熱側之間通過管道連接，因此對距離沒有限制，布置方便靈活。如果使用恰當?shù)谋P管排數(shù)，其顯熱回收率可達4060。缺點是只能回收顯熱，不能回收潛熱，由于應用中間熱媒，所以存在溫差損失，熱效率較低，一般在60以下，當增加盤管排數(shù)時，回收效率有所增加。中間熱媒式熱回收機適用于對新風質量要求較高的場合。如：展覽館、寫字間、會議室、圖2.4-1 工作流程圖餐廳、接待室、醫(yī)院手術室、病房等。2.5 熱泵式熱回收裝置熱泵式熱回收裝置由于其獨特的運行工況，使得能效系數(shù)提高而節(jié)能。其原理是將空氣系統(tǒng)中的排風熱能經(jīng)熱泵的提升效應而達到節(jié)能的目的，是一種廣義的熱回收器，該方式的特征在于消耗一定的能量，以幾倍于消耗的能量回收熱量 。圖2.5-1 冬、夏季過程原理圖使用熱泵式熱回收機的優(yōu)點是熱回收效率高，在夏季工況下，熱泵的cop值（熱泵回收的能量與輸入功率的比值）都能達到5左右；將新風處理到室內(nèi)空氣狀態(tài)，新風負荷全部被去除，減少了主機的運行費用。無互串氣，安裝方便，使用簡單，各風管接管便利，適應溫差范圍大。缺點是有壓縮機等機械部件，沒有傳質的過程，只有顯熱回收，長期使用對機組的維護要求較高。 熱泵式熱回收機適用于對新風潔凈度要求較高、對新風濕度有要求的場合，熱泵機組在夏季可以消除部分室內(nèi)的濕負荷。在春秋季節(jié)運行時，不用開啟中央空調系統(tǒng)同樣可以達到調溫、調濕的功能，這是別的熱回收設備不具有的功能。應用場合如：展覽館、會議室、體育館、醫(yī)院手術室、病房等。3、各種熱回收裝置技術分析與經(jīng)濟比較當我們在選用時如何決定和評價這幾種熱能回收換熱器呢？首要的問題當然是使用場合的適應性，一般可分為公共民用，以換氣為首要特征，工業(yè)用途以熱能回收為主要特征，并且兩個通路間嚴禁互串，醫(yī)院病房排氣，實驗動物房等也應如此，其次要考慮的當然是熱回收效率的高低，其它各項技術經(jīng)濟比較，詳見表3-1。項目類型適用性用途熱回收效率有無運動機件直接熱傳遞傳質互串氣可能性適宜溫差接管布置便利長期使用穩(wěn)定性初投資運行電能消耗綜合回收效果板式民用好無優(yōu)好極少優(yōu)一般優(yōu)小小好轉輪式民用工業(yè)優(yōu)有好優(yōu)可能優(yōu)一般一般小小優(yōu)熱管式工業(yè)一般無好不能無一般一般好較大小一般中間熱媒式民用一般有一般不能無一般優(yōu)一般大較大一般熱泵式民用工業(yè)優(yōu)有不能不能無優(yōu)優(yōu)一般大較大優(yōu)表1 各種熱回收裝置技術分析與經(jīng)濟比較4、結語設置排風熱回收裝置，能回收排風中的余熱，節(jié)省一定的能源，是節(jié)能的一項重要措施，符合節(jié)能的大方向。選擇熱回收裝置，應根據(jù)實際工程狀況以及排風中有害氣體的情況及自身的經(jīng)濟狀況，確定選用合適的熱回收裝置。尤其是實施新的室內(nèi)空氣質量標準后，新風負荷在空調采暖負荷中的比例越來越大的情況下，是一項必不可少的技術手段。參 考 文 獻1 楊家寶耿世彬 室內(nèi)空氣品質及相關研究 全國人防工程內(nèi)部環(huán)境與設備研究中心2 采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范GB50019-20033 公共建筑節(jié)能設計標準GB501