淺談轉(zhuǎn)輪熱回收式空氣處理機(jī)組改進(jìn)及節(jié)能效果

摘 要：目前的熱回收式空氣處理機(jī)組存在著結(jié)構(gòu)形式單一的問題?；诖?，本文先是簡(jiǎn)單介紹了轉(zhuǎn)輪熱回收式空氣處理機(jī)組的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，然后提出了相應(yīng)的轉(zhuǎn)輪熱回收式空氣處理機(jī)組的改進(jìn)方案，最后將某個(gè)商務(wù)建筑作為研究對(duì)象，對(duì)這種改進(jìn)方案的節(jié)能效果進(jìn)行了模擬計(jì)算。目的是提高轉(zhuǎn)輪熱回收式空氣處理機(jī)組的節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：熱回收式空氣處理機(jī)組；回收效率；混風(fēng)閥

前言：近些年來，我國(guó)建筑的能耗越來越多，經(jīng)過相關(guān)研究人員統(tǒng)計(jì)分析，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)所消耗的電量占建筑全年消耗總電量的一半左右。所以要在建筑的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，使用熱回收式空氣處理機(jī)組可以有效地降低能耗，但是，目前我國(guó)的熱回收式空氣處理機(jī)組存在著一定的問題，使得回風(fēng)冷熱量的回收不能達(dá)到最大化。因此，對(duì)于轉(zhuǎn)輪熱回收式空氣處理機(jī)組改進(jìn)及節(jié)能效果的研究是很有必要的。

1.轉(zhuǎn)輪熱回收式空氣處理機(jī)組的改進(jìn)方案

熱回收式空氣處理機(jī)組主要分為轉(zhuǎn)輪式、熱管式、板翅式以及液體循環(huán)式等。其中，轉(zhuǎn)輪熱回收式空氣處理機(jī)組可以有效實(shí)現(xiàn)全熱回收。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)輪熱回收式空氣處理機(jī)組是由排風(fēng)機(jī)、混風(fēng)閥、過濾器、轉(zhuǎn)輪、表面冷卻器以及送風(fēng)機(jī)組合而成。以夏季時(shí)轉(zhuǎn)輪機(jī)組的工作過程為例，室內(nèi)產(chǎn)生的回風(fēng)會(huì)在排風(fēng)機(jī)的作用下通過排風(fēng)側(cè)混風(fēng)段，一部分回風(fēng)進(jìn)入到熱回收段，被轉(zhuǎn)輪回收冷量，然后變?yōu)榕棚L(fēng)排出；另一部分回風(fēng)會(huì)進(jìn)入到新風(fēng)側(cè)混風(fēng)段，這部分回風(fēng)會(huì)和經(jīng)過轉(zhuǎn)輪處理的室外新風(fēng)相互混合，然后經(jīng)過熱濕處理，最后在送風(fēng)機(jī)的作用下送入室內(nèi)。轉(zhuǎn)輪熱回收式空氣處理機(jī)組具有較高的回收效率，可以有效地回收顯熱和潛熱，可以應(yīng)用于較高溫度的排風(fēng)系統(tǒng)中。

但是，在實(shí)際的應(yīng)用中，排風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)都是采用的定頻風(fēng)機(jī)，這會(huì)將排風(fēng)側(cè)混風(fēng)段變?yōu)榈蛪簠^(qū)，從而使得混風(fēng)閥的調(diào)節(jié)失效，排風(fēng)機(jī)會(huì)排出將近100%的室內(nèi)回風(fēng)，使得送風(fēng)機(jī)輸送的幾乎全部都是來自室外的新風(fēng)，這就相當(dāng)于空調(diào)的系統(tǒng)使用全新風(fēng)工況運(yùn)行。雖然商業(yè)建筑的空調(diào)系統(tǒng)在供冷期不需要全新風(fēng)工況運(yùn)行，在這種狀態(tài)下也可以進(jìn)行熱回收，但是會(huì)導(dǎo)致新風(fēng)的處理量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)新風(fēng)的處理量，這在一定程度上增大了新風(fēng)處理的能耗[1]。

為了解決傳統(tǒng)轉(zhuǎn)輪機(jī)組中存在的問題，可以通過改進(jìn)排風(fēng)機(jī)的位置來解決，就是要將排風(fēng)機(jī)安裝在混風(fēng)閥前端靠近回風(fēng)口的位置。經(jīng)過改進(jìn)的轉(zhuǎn)輪機(jī)組有效地避免了排風(fēng)側(cè)混風(fēng)段變?yōu)榈蛪簠^(qū)，充分發(fā)揮了混風(fēng)閥調(diào)節(jié)新回風(fēng)比的作用。

2.轉(zhuǎn)輪熱回收式空氣處理機(jī)組的節(jié)能效果

2.1轉(zhuǎn)輪熱回收式空氣處理機(jī)組的能耗模擬計(jì)算

根據(jù)改進(jìn)后轉(zhuǎn)輪機(jī)組的各項(xiàng)參數(shù)，使用eQUEST軟件來模擬計(jì)算轉(zhuǎn)輪機(jī)組改造前后商業(yè)建筑空調(diào)系統(tǒng)的能耗。本次模擬實(shí)驗(yàn)的商業(yè)建筑位于天津，地下的建筑面積為7089平方米，地上的建筑面積為39295平方米，總建筑面積為46384平方米，建筑的總高度為33米，其中，第一層的層高為6米，2-6層的層高為5.4米。

2.2模擬設(shè)計(jì)的參數(shù)

建筑外窗的遮陽(yáng)系數(shù)為0.91，可見光的折射率為0.85，東側(cè)的窗墻比為0.1、南側(cè)的為0.37、西側(cè)的為0.23、北側(cè)的為0.38；建筑屋面的傳熱系數(shù)為0.42、外墻為0.59、與非空調(diào)房間的間隔樓板為1.37、外窗為2.7。建筑的1-5層使用的是全空氣系統(tǒng)，就是指標(biāo)準(zhǔn)變風(fēng)量和新風(fēng)機(jī)組相結(jié)合的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)會(huì)通過轉(zhuǎn)輪機(jī)組來回收回風(fēng)的冷熱量，實(shí)現(xiàn)新風(fēng)和回風(fēng)的有效混合。建筑的6層使用的是風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)系統(tǒng)安裝轉(zhuǎn)輪機(jī)組的目的是回收回風(fēng)的冷熱量。全空氣系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)管盤加新風(fēng)系統(tǒng)所使用的轉(zhuǎn)輪機(jī)組的熱回收率都是60%。

該建筑的供暖期是11月15號(hào)到次年的3月15號(hào)；供冷期是5月15號(hào)到9月15號(hào)。供暖期的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度是18攝氏度，送風(fēng)溫度是26℃；供冷期的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度是26℃，送風(fēng)溫度是17℃。該建筑的空調(diào)系統(tǒng)冷源是地下一層的集中制冷間；熱源是建筑頂層的燃?xì)鉄崴仩t房，供冷期和供暖期冷熱源的供水溫度是7.12℃，回水溫度是55.5℃。供冷期的冷水是由離心式冷水機(jī)組所提供的，冷卻水是由建筑頂層的冷卻塔所制備的；供暖期的熱水是由燃?xì)鉄崴仩t房所提供的。該空調(diào)調(diào)水系統(tǒng)的冷熱源和用戶都是側(cè)變流量運(yùn)行，應(yīng)用兩管制，冬季和夏季運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換依靠閥門來實(shí)現(xiàn)。另外，風(fēng)機(jī)會(huì)在空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行前以及關(guān)閉后多運(yùn)行一個(gè)小時(shí)[2]。

2.3比較方案的確定

方案一：1-6層的空調(diào)系統(tǒng)均使用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)輪機(jī)組結(jié)構(gòu)，；方案二：1-6層的空調(diào)系統(tǒng)均采用改進(jìn)之后的轉(zhuǎn)輪機(jī)組結(jié)構(gòu)。方案一和方案二是在供冷期和供暖期的新風(fēng)量占送風(fēng)量的比例之間存在差異，其他客觀條件都是相同的。因?yàn)閭鹘y(tǒng)轉(zhuǎn)輪機(jī)組中混風(fēng)閥的調(diào)接幾乎失效，所以方案一可以看做是全新風(fēng)工況運(yùn)行，新風(fēng)比是100%；方案二的新風(fēng)比是30%。

3.模擬的結(jié)果與分析

3.1模擬的結(jié)果

在供冷期，方案一的耗電量為507MW·h，方案二的耗電量為235MW·h，可以看出，方案二的制冷耗電量明顯少于方案一，節(jié)約了大約53.7%的電量；在供暖期，方案一的總耗氣量為54371m3，方案二的總耗氣量為16417m3，可以看出，方案二的耗氣量明顯少于方案一，節(jié)約了大于69.8%的天然氣。

3.2模擬結(jié)果的分析

由模擬的結(jié)果可知，方案二比方案一節(jié)約電量272MW·h，選取折算系數(shù)為0.404kg/（kW·h），換算成標(biāo)準(zhǔn)煤約為110t；方案二比方案一節(jié)約天然氣37954m3，選取折算系數(shù)為0.404kg/（kW·h），換算成標(biāo)準(zhǔn)煤約為50.5t?？偟膩碚f，方案二比方案一節(jié)約的總能耗換算成標(biāo)準(zhǔn)煤約為160.5t。按照1t標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒會(huì)排放2566kg的二氧化碳量來計(jì)算，方案二比方案一的二氧化碳排放量減少了411.8t。二氧化硫的減排量需要用以下公式進(jìn)行計(jì)算：

其中， m是指二氧化碳的減排量，單位是kg； mc是指標(biāo)準(zhǔn)煤的消耗量，單位是kg； S是指標(biāo)準(zhǔn)煤的含硫率，按照1%來計(jì)算； η是指脫硫的效率，按照一般水平計(jì)算，數(shù)值取為80%。

經(jīng)過計(jì)算可得，方案二比方案一減少排放二氧化碳的量為513.5kg。因此，與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)輪熱回收式空氣處理機(jī)組相比，經(jīng)過改進(jìn)過后的轉(zhuǎn)輪機(jī)組可以有效避免排風(fēng)側(cè)混風(fēng)段出現(xiàn)低壓區(qū)，可以保證混風(fēng)閥充分發(fā)揮出調(diào)解新回風(fēng)比的重要作用。在過渡季節(jié)關(guān)閉混風(fēng)閥可以有效實(shí)現(xiàn)全新風(fēng)工況運(yùn)行；在冬季和夏季，打開混風(fēng)閥可以有效實(shí)現(xiàn)最小新風(fēng)工況運(yùn)行，并能有效節(jié)約資源。通過eQUEST軟件對(duì)改進(jìn)前后某商業(yè)建筑空調(diào)系統(tǒng)的能耗進(jìn)行模擬計(jì)算，說明改進(jìn)后的轉(zhuǎn)輪機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)具有比較明顯的節(jié)能減排效果。

結(jié)論：綜上所述，對(duì)轉(zhuǎn)輪熱回收式空氣處理機(jī)組進(jìn)行改進(jìn)可以提高空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能效果。分析可得，通過對(duì)轉(zhuǎn)輪熱回收式空氣處理機(jī)組改進(jìn)及節(jié)能效果的研究，給出了完整可行的改進(jìn)方案，將排風(fēng)機(jī)安裝在混風(fēng)閥前端靠近回風(fēng)口的位置，可以有效地降低空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的能耗，節(jié)約了空調(diào)系統(tǒng)所消耗的電量，減少了空調(diào)系統(tǒng)所排放的二氧化碳和二氧化硫。希望本文可以為相關(guān)人員改進(jìn)轉(zhuǎn)輪熱回收式空氣處理機(jī)組提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭磊.轉(zhuǎn)輪熱交換器應(yīng)用于全新風(fēng)處理機(jī)組的實(shí)驗(yàn)研究[D].南京師范大學(xué)，2015.

[2]羅絨.轉(zhuǎn)輪式熱回收型間接—直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組的實(shí)驗(yàn)研究[D].西安工程大學(xué)，2013.

作者簡(jiǎn)介：

姓名：李青欣（1988.03.06）；性別：男，籍貫：遼寧省大連人，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于沈陽(yáng)建筑大學(xué)；現(xiàn)有職稱：初級(jí)工程師；研究方向：機(jī)電工程