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1、1. 引言建筑离不开能源,尤其是现代建筑物,更是能源消耗大户。在国民经济各部门中,建筑业能源消耗占总能耗的比例很大,一般在40%左右,我国也占到了27.6%。建筑能耗包括采暖、通风、空调、热水供应、照明、电梯、烹饪等能耗。建筑能耗在建筑业能耗中占了绝大部分,约80%以上;其中大部分能量是用于采暖、通风与空调。建筑中有可能回收的热量有排风热量、内区热量、冷凝器排出热量、排水热量等。这些热量品位比较低,因此需要采用特殊措施来回收。废热资源蕴藏在各种生产过程中,据日本291个工厂(其中钢铁、石油、化工类工厂占90%)的调查的结果表明,每年总废热量为345.81012kJ,相当于11.8106t标准煤
2、的发热量。可见废热资源相当丰富。由于它们的品位非常低,因此,废热利用对象主要是采暖、热水供应、供冷等民用热用户,在建筑中的废热主要有通风与空调系统的排风、建筑内区的人员、灯光、设备热量、制冷设备冷凝侧排出的热量等。建筑中废热的应用需借助热回收技术。目前在国外的通风空调系统中,普遍都设有热回收装置。在瑞典的节能规范中,明确规定,在需要供热时,当建筑需热量要依靠加热器来提供,而排风传给室外空气中的热能每年超过50Kwh时,必须装设热回收装置。新风能耗在空调通风系统中,占了较大的比例。例如,办公楼建筑大约可占到空调总能耗的17%23%。为保证空调房间室内空气品质,不能以削减新风量来节省能量,而且还可
3、能需要增加新风量的供应。建筑中有新风进入,必有等量的室内空气排出。这些排风相对于新风来说,含有热量(冬季)或冷量(夏季)。有许多建筑中,排风是有组织的,不是无组织的从门窗等缝隙挤出的。这样有可能从排风中回收热量或冷量,以减少新风的能耗。如何直接从排风中回收热量,以降低通风能耗,是一项重要的节能措施。2. 各种热回收装置的分析与比较2.1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。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
4、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
5、风起加湿作用。图1转轮式全热交换器及排风热回收系统(a)转轮式全热交换器结构示意图; (b)热回收系统 1.净化扇形区;2.新风风机;3.排风风机 2、排风与新风交替逆向流过转轮,具有自净作用3、通过转速控制,能适应不同的室内外空气参数4、回收效率高,可达到70%90%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2.2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。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纸作为
6、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。2.3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。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
7、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。图2板翅式全热交换器及排风热回收系统(a)板翅式全热交换器结构示意图; (b)热回收系统 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、没有转动设备,不消耗电力3、不需要中间热媒,没有温差损失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、无自净能力图3热管式
8、热交换器及热管(a)热管式热交换器结构示意图;(b)热管1.蒸发段;2.凝结段;3.绝热段;4.输热芯 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、每根热管自成换热体系,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2.4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。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
9、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。图4中间媒体式热交换器热回收系统示意图 1.排风侧盘管;2.新风侧盘管;3.循环泵;4.膨胀水箱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。图5为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
10、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3. 结束语在废水、废气中所含的能量十分可观,加以回收利用,一方面可以取得很好的节能效益,另一方面还可以取得很好的环境效益,所以,热回收是节能的一条重要措施。因此,我国2005年颁布的公共建筑节能设计标准(GB 50189-2005)明确指出,在符合条件的地方,宜设置排风热回收装置。