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1、浅谈浅谈热回收机组热回收机组空调领域应用之节能效果空调领域应用之节能效果摘要：摘要：本文针对热回收机组在空调领域节能的应用进行理论分析。通过对老式组合空调机组、显热回收机组以及全热回收机组的综合比较，阐明能量回收在空调系统中应用的优越性。关键词：关键词：换热器、热回收、换热机组1、现状、现状能源的高消耗对我国发展造成了很大的压力，根据发改委能源组提供的材料，从 1980 年到 1985 年我们国家 GDP 的年增长率是 10.7%，能源消费的增长率是 10.9%，19861990 年 GDP 年增长是 7.9%，能源消费的增长率9.2%。19911995 年 GDP 的年增长率是 12%，能源
2、消费的增长率是5.9%。19952000 年，GDP 开始时 8.3%，后来调整为 8.6%，能源消费增长率是 0.6%。20012005 年 GDP 年增长率是 9.47%，能源的消费增长是 9.93%。其中 2003 年 GDP 的增长率是 10%，能源是 15.3%，2004 年 GDP 是 10.1%，能源增长率是 16.1%。从这个数字可以看出，我们国家从 19802005 年 GDP 的增长一直在 7.812%之前，基本上是这个范围内波动，而能源消耗的波动很大，特别是 2003、2004 年，能源的消费增长远远高于 GDP 的增长。和发展国家相比我国每平方米的能耗是他们的 3 倍，
3、这说明在能源的高消费上必须要引起全社会的重视。目前中国每年竣工建筑面积约为 20 亿 m2，其中公共建筑约有 4 亿 m2。在公共建筑（特别是大型商场、高档旅馆酒店、高档办公楼等）的全年能耗中，大约 50%60%消耗于空调制冷与采暖系统，20%30%用于照明。而在空调采暖这部分能耗中，大约 20%50%由外围护结构传热所消耗（夏热冬暖地区大约 20%，夏热冬冷地区大约 35%，寒冷地区大约 40%，严寒地区大约 50%）。从目前情况分析，这些建筑在围护结构、采暖空调系统，以及照明方面，共有节约能源 50%的潜力。采暖空调节能潜力最大，在暖通空调设计方面加以控制就能够有效的节能能源。而新风带来的
4、潜热负荷可以占到空调总负荷的2040，因此开发节能的新风系统是建筑节能领域的一项重大课题。解决空调建筑物室内空气品质及通风安全问题的根本在于在加大空调房间室外新风量的同时，尽量减少能量消耗。在新风/排风系统中设置能量回收设备能较为全面、彻底的解决湿度、洁净度、气流这三大要素并对温度起到调节回收的功能，是可行的方法。2、技术概括、技术概括能量回收技术在美国能源部（DeptofEnergy）推广的最佳 15 种节能技术中其节能潜力居第二位，其投资回收年限在 2 年左右，因此，这种技术极具应用前景。如下图所示：最佳 15 种节能技术的节能能力及投资回收年限空气能量回收设备有两类：一类是显热回收型，一
5、类是全热回收型。显热回收的能量体现在新风和排风的温差上所含的能量；全热回收体现在新风和排风的焓差上所含的能量。常用的回收装置有：金属壁换热器、热管换热器、转轮式换热器、静止型板翅式换热器等。其中金属壁换热器和热管换热器只能回收显热，转轮式换热器、静止型板翅式换热器不仅能回收显热，还能回收潜热，因此效率较高。但转轮式换热器存在新风和排风混合的问题。而静止型板翅式换热器没有运动部件，可靠性高，混风率低。转轮式换热器是一种蓄热能量回收设备。分为显热回收和全热回收两种。显热回收转轮的材质一般为铝箔，全热回收转轮材质为具有吸湿表面的铝箔材料或其他蓄热吸湿材料。转轮作为蓄热芯体，新风通过转轮的一个半圆，而
6、同时排风通过转轮的另一半圆，新风和排风以相反的方向交替流过转轮。新风和排风间存在着温度差和湿度差，转轮不断地在高温高湿侧吸收热量和水分，并在低温低湿侧释放，来完成全热交换。转轮在电动机的驱动下以 10r/min 的速度旋转，排风从热交换器的上侧通过转轮排到室外。在这个过程中，排风中的大多数的全热保存在转轮中，而脏空气却被排出。而室外的空气从转轮的下半部分进入，通过转轮，室外的空气吸收转轮保存的能量，然后供应给室内。当转轮低于 4r/min 的速度旋转时，效率明显下降。转轮换热器的特点是设备结构紧凑、占地面积小，节省空间、热回收效率高、单个转轮的迎风面积大，阻力小。适合于风量较大的空调系统中。热
7、交换器静止型板翅式换热器是一种空气与空气直接换热式的换热器，它没有转动部件，因此也被称作固定式换热器，是一种比较理想的能量回收设备。静止型板翅式换热器采用多孔纤维材料为基材，对表面进行特殊处理后制成单元体；单元体的波纹板交叉叠积，并用胶使其峰谷与隔板粘结而成，两股气流呈交叉形流过换热器。显热换热器的隔板是非透过性的、具有良好导热特性的材料，一般多为铝质材料；全热换热器是一种透过型的空气-空气热交换器，隔板是由经过处理的、具有较好传热透湿特性的材料构成。显热的换热机制是介质两侧流过不同温度的空气时，热量通过传导的方式进行换热。全热换热器中潜热的换热通过下述两种机制进行。一是通过介质两侧水蒸气分压
8、差进行湿度交换；二是高湿侧的水蒸气被吸湿剂吸收,通过纸纤维的毛细管作用向低湿侧释放。当隔板两侧存在温差和水蒸气分压力差时，两者就产生传热和传质进程，从而来进行显热和全热的换热。全热换热器示意图在板翅式换热器中，波状翅片既起辅助传热的作用，又起支撑和导流作用。根据翅片所形成的流道和气流方向的不同，板翅式换热器可分为叉流式、逆流式和顺流式。静止板翅式换热器的特点是密封性好，混风率低；热交换效率高；无运转部件，运行平稳可靠。在空调系统热回收中应用最为广泛。3、技术分析、技术分析采用全热换热器的空气处理的 id 图N：室内状态点 W：室外状态点W1：和排风换热后的状态点 C：混合点 L：机器露点 O：
9、送风状态点夏季空气处理过程1、经过焓回收后 W1 状态点的确定：（下标 1 为室外状态点，2 为经过热交换后的状态点，n 为室内状态点）转轮全热换热器的显然效率为：求得 t227.8转轮全热换热器的潜热然效率为：求得 d214.5g/kg（干）2、经过焓回收后减少的新风冷负荷减少：3、空调系统冷负荷减少：L 点为 to13与 95的交点，IL=34.5kJ/kg全热换热器使空调的负荷降低 20%；显热换热器使空调的负荷降低 16%。采用三种方案进行对比：方案 A，采用传统全空气系统，一次回风，新风比 15%；方案 B，全空气系统显热回收；方案 C，全空气系统全热回收。系统 A，采用全空气系统，
10、一次回风，新风比 15%系统 B，采用全空气系统+显热换热器室内送风温度=室外温度（室外温度室内温度）温度回收率TS=TW（TWTN）RW系统 C，采用全空气系统+全热换热器室内送风焓值=室外焓值（室内焓值室外焓值）焓值回收率IS=IW（INIW）RH换热效率的表达式有三个：温度效率 t=（t1-t2）/(t1-t3)100%湿度效率 d=（d1-d2）/(d1-d3)100%全热效率 i=（i1-i2）/(i1-i3)100%t1、d1、i1新风的初温度、初湿度 g/kg、初焓值 kj/kgt2、d2、i2新风的终温度、终湿度 g/kg、终焓值 kj/kgt3、d3、i3排风的初温度、初湿度
11、 g/kg、初焓值 kj/kg设备耗电量 P（kw）PNTPN设备额定功率 kwT设备累计运行时间 h冷却塔全年总循环水量 Wa(m3/a)WNT+(1)/nWN冷却塔额定循环水量 m3/aT设备累计运行时间 h冷却塔补水量 QW0.02Wa负荷率 qc/qRTe/Tqc全年空调冷负荷 kJ/aqR冷机的最大出力 kJ/he当量满负荷运行时间 hT设备累计运行时间 h4、投资与运行的比较、投资与运行的比较4.1 设计工况设计工况某办公楼总建筑面积 10000m2。夏季室外空气参数：干球温度 35，湿球温度 18.；室内空气状态参数：室内温度 25,相对湿度 55%；夏季冷负荷为 1200kW，
12、送风温差 8；媒供回水温度：712。空调系统为全空气系统，新风量占总风量15%，300000*0.15=45000（m3/h）,新风负荷 735kw。工业用水价格 2.5 元/m3；商业电价 1 元/度；系统补水量占额定循环水量的0.5%。选择 6 台 50000m3/h 的空调机组负责送风；选择 2 台制冷量 600kw 冷水机组。4.2 初投资费用初投资费用初投资费用为土建费、设备费、安装费(含材料费)、电增容费用之和。土建费 1000 元/平方米；安装费按设备费的 20%计算；电增容费 550 元/kW。各方案的初投资见下表：方案方案设备设备总价总价 （万元）（万元）合计合计 （万元）（
13、万元）组合式空调机组25冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔225空调机房20安装54方案方案 A 老式空调系统电增容35359组合式空调机组29冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔225空调机房20安装54.8方案方案 B 显热回收空调系统电增容35363.8组合式空调机组32冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔225空调机房20安装55.4方案方案 C 全热回收空调系统电增容35367.44.3 运行费用运行费用运行费用包括水电费、维修费、人工费等。运行费最低的方案为最较经济的方案。三个方案的维修费和人工费均为 3.65 万元。方案方案设备设备耗电量耗电量 （kw）耗水量耗水量 （kg/h
14、）设备每天设备每天 计运行时计运行时 间（间（h）空调机组130750方案方案 A冷水机组、冷冻水 泵、冷却水泵、冷 却塔30033006显热回收空调机组136750方案方案 B冷水机组、冷冻水 泵、冷却水泵、冷 却塔30033005.1方案方案 C全热回收空调机组1607504.6注：设备每天计运行时间数据由厂家提供4.4 有关旁通系统有关旁通系统部分机组具有旁通功能，风排出时不再经过热换热器。在过渡季节或其它时间段里室内更舒适时，如春天室外气候温暖宜人而室内却略显阴冷，或盛夏的晚间室外可能已是凉风习习而室内仍闷热难耐，这时利用旁通系统就能将室外的空气直接送进室内，充分利用大自然中的免费能源
15、降低运行成本，保持室内环境舒爽清新。合理使用旁通功能，还可以延长机器内部热回收器的使用寿命。5、总结、总结通过对数据的分析,初投资费用相差不大,运行费用如下：方案方案耗电量耗电量 (元元/天天)耗水量耗水量 (元元/天天)设备每天计设备每天计 运行时间运行时间 （h）A2580616B2224525.1C2116474.6由于采用了热回收装置，方案 B、C 的耗电量、耗水量明显低于方案 A。方案 C 为最经济方案，节能效果最为显著。6、参考文献：、参考文献：（1）公共建筑节能设计标准GB50189-2005。（2）实用供暖空调设计手册，陆耀庆。（3）空调与制冷技术手册，陈沛霖等。（4）几种新型除湿方式在亚热带气候环境下的能耗分析，张立志。（5）一种亲水/憎水双极膜的全热交换器传热传质特性，张立志。（6）浅谈全热交换器在工程中的应用，罗春燕。
