全熱交換器新風(fēng)設(shè)計(jì)安裝和節(jié)能測(cè)試

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(gè)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(shí)送風(fēng)進(jìn)入空調(diào)房間時(shí)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(duì)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(gè)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(tái)小功率泵作為系統(tǒng)的循環(huán)動(dòng)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(duì)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(jià)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(zhǎng)距離地傳輸而無需外加動(dòng)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(shí),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(shí),將室外干燥的空氣換入,按接近室內(nèi)濕度送風(fēng)。換氣時(shí)室內(nèi)溫度變化小,由于排風(fēng)和送風(fēng)同時(shí)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(chǎng)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(cè)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(shí),利用它回收排風(fēng)中的冷量,反之回收熱量。

全熱交換器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T21087-2007,是產(chǎn)品性能說明和檢測(cè)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(dòng)與熱傳導(dǎo)來交換溫度;同時(shí)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(shí),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(shí),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(cè)試結(jié)果減少換氣時(shí)的熱損失,可以達(dá)到節(jié)能的效果。

3.4.1 測(cè)試條件:

(1)地點(diǎn):北京地區(qū)

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

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

(4)換氣量:200×2.5×0.5(m3/h)。

(5)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)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(shí)能夠降低換氣負(fù)荷。空調(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(shí)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(shí)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(zhǎng)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(zhǎng)期成本比較

4.1 安全注意事項(xiàng)

(1)電氣工程要按照國(guó)家法規(guī)和使用手冊(cè)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(shí)請(qǐng)清除,否則會(huì)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(huì)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(shí)必須安裝漏電斷路器。

(6)室外防雨百葉安裝時(shí)要向下傾斜,防止雨水浸入。如安裝不當(dāng)會(huì)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(huì)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(huì)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(duì)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(chǎng)作短期或長(zhǎng)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(duì)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(duì)不可安裝在直對(duì)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(shí),新風(fēng)全熱交換器就會(huì)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(gè)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(shí),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(huì)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(shí),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(shí)間長(zhǎng)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(yǔ)

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(duì)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(guó)建筑工業(yè)出版社,2009