空調(diào)系統(tǒng)中全熱換熱器的實(shí)驗(yàn)研究

李紅民

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空調(diào)系統(tǒng)中全熱換熱器的實(shí)驗(yàn)研究

李紅民

（中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 長沙 410083）

通過在空調(diào)系統(tǒng)中增設(shè)全熱換熱器，利用排風(fēng)與新風(fēng)進(jìn)行熱交換來實(shí)現(xiàn)熱回收，能夠顯著減少空調(diào)系統(tǒng)的能耗。針對全熱換熱器，確定熱濕交換性能實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測試。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明：全熱換熱器聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行導(dǎo)致溫度效率和焓效率都低于其獨(dú)立運(yùn)行時的溫度效率和焓效率，因此空調(diào)系統(tǒng)與全熱換熱器的聯(lián)合運(yùn)行必須進(jìn)行合理匹配。此研究為全熱換熱器在空調(diào)系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用提供參考。

全熱換熱器；溫度效率；實(shí)驗(yàn)研究

0 引言

近年來，隨著人們生活水平的提高，人們對室內(nèi)空氣品質(zhì)的要求也越來越高，增大新風(fēng)量是改善室內(nèi)空氣品質(zhì)最直接、最有效的方法之一，然而新風(fēng)量的增大會顯著地增加空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)負(fù)荷，如何在增大新風(fēng)量的同時節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)的能耗是當(dāng)前暖通空調(diào)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)[1-5]?？照{(diào)系統(tǒng)中增設(shè)全熱換熱器，利用排風(fēng)中的能量進(jìn)行熱回收，能夠顯著減少空調(diào)系統(tǒng)的能耗，對于改善室內(nèi)空氣品質(zhì)、提高能源的利用效率具有非常重要的意義[6]。

全熱換熱器的工作性能直接影響空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果。本文針對全熱換熱器，確定熱濕交換性能實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測試，為全熱換熱器在空調(diào)系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)測試方案

實(shí)驗(yàn)裝置由全熱換熱器，送、排風(fēng)機(jī)及風(fēng)管組成，如圖1所示，室外新風(fēng)在一側(cè)通過全熱式換熱器，室內(nèi)排風(fēng)在另一側(cè)通過全熱式換熱器，兩者在全熱換熱器內(nèi)進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)過程。測試時，為了降低空氣在管道內(nèi)某一截面上的溫度、濕度的不均勻程度，將測量新風(fēng)、排風(fēng)進(jìn)口空氣參數(shù)的溫度、濕度傳感器設(shè)置在靠近全熱式換熱器進(jìn)口處，將測量新風(fēng)出口空氣參數(shù)的溫度、濕度傳感器設(shè)置在距離全熱式換熱器出口0.8m處，將測量排風(fēng)出口空氣參數(shù)的溫度、濕度傳感器設(shè)置在距離全熱式換熱器出口2m處。實(shí)驗(yàn)在夏季工況下對新、排風(fēng)進(jìn)出口空氣的干球溫度、相對濕度、焓值進(jìn)行測量，新風(fēng)、排風(fēng)管道中空氣流速為6m/s。

根據(jù)式（1）計(jì)算全熱換熱器的溫度效率，根據(jù)式（2）計(jì)算全熱換熱器的焓效率[7,8]。

式中，η、η分別為全熱換熱器顯熱效率、焓效率；T、T、T分別為新風(fēng)進(jìn)風(fēng)、新風(fēng)出風(fēng)和排風(fēng)進(jìn)口干球溫度；h、h、h分別為新風(fēng)進(jìn)風(fēng)、新風(fēng)出風(fēng)和排風(fēng)進(jìn)風(fēng)空氣的焓值。

圖1 全熱換熱器熱濕交換性能實(shí)驗(yàn)原理圖

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

圖2為新、排風(fēng)進(jìn)出口溫度的測試結(jié)果，其中（a）表示新風(fēng)、排風(fēng)的進(jìn)口溫度隨測量時間的變化；（b）表示新風(fēng)、排風(fēng)的出口溫度隨測量時間的變化。從圖中可知：室外新風(fēng)通過全熱換熱器后溫度降低明顯，能夠有效地降低新風(fēng)負(fù)荷。

（a）新風(fēng)、排風(fēng)進(jìn)口溫度

（b）新風(fēng)、排風(fēng)出口溫度

圖2 新風(fēng)、排風(fēng)進(jìn)出口溫度

Fig.2 Inlet and outlet temperature of fresh and exhaust air

圖3為新、排風(fēng)進(jìn)出口相對濕度的測試結(jié)果，其中（a）表示新風(fēng)、排風(fēng)的進(jìn)口相對濕度隨測量時間的變化；（b）表示新風(fēng)、排風(fēng)的出口相對濕度隨測量時間的變化。從圖3可知：新風(fēng)通過全熱換熱器后的相對濕度變化不是很明顯。

（a）新風(fēng)、排風(fēng)進(jìn)口相對濕度

（b）新風(fēng)、排風(fēng)出口相對濕度

圖3 新風(fēng)、排風(fēng)進(jìn)出口相對濕度

Fig.3 Inlet and outlet relative humidity of fresh and exhaust air

圖4為新、排風(fēng)進(jìn)出口焓值的測試結(jié)果，其中（a）表示新風(fēng)、排風(fēng)的進(jìn)口焓值隨測量時間的變化；（b）表示新風(fēng)、排風(fēng)的出口焓值隨測量時間的變化。從圖4可知：新風(fēng)通過全熱換熱器后的焓值下降很明顯，意味著新風(fēng)在這個過程中吸收了排風(fēng)中的冷量。

（a）新風(fēng)、排風(fēng)進(jìn)口焓值

（b）新風(fēng)、排風(fēng)出口焓值

圖4 新風(fēng)、排風(fēng)進(jìn)出口焓值

Fig.4 Inlet and outlet enthalpy of fresh and exhaust air

圖5 溫度效率、焓效率曲線圖

將上述測試結(jié)果整理代入（1）、（2）式計(jì)算得出的溫度效率和焓效率的變化曲線如圖5所示。從測試結(jié)果可以看出全熱換熱器聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時溫度效率和焓效率都低于其獨(dú)立運(yùn)行時的溫度效率和焓效率。

3 結(jié)論

本文對空調(diào)系統(tǒng)中全熱換熱器的工作性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得到的結(jié)論如下：空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用全熱換熱器，能夠回收一部分的排風(fēng)熱損失，減少新風(fēng)負(fù)荷?？照{(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用全熱換熱器導(dǎo)致溫度效率和焓效率都低于其獨(dú)立運(yùn)行時的溫度效率和焓效率，因此空調(diào)系統(tǒng)與全熱換熱器的聯(lián)合運(yùn)行必須進(jìn)行合理匹配。本文的研究為全熱換熱器在空調(diào)系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用提供參考。

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Experimental Research on Heat Recovery Ventilator of Air Conditioning System

Li Hongmin

( School of Energy Science and Engineering, Central South University, Changsha, 410083 )

By adding an heat recovery ventilator in the air-conditioning system, the heat can be recycled through heat exchange between exhaust air and fresh air and the energy consumed by air conditioning system can be significantly reduced. In this paper, a experimental program was determined to test the heat and moisture exchange performance of heat recovery ventilator and the corresponding experimental test was carried out. The results show that the operation of heat recovery ventilator combined with air-conditioning system resulted in lower temperature efficiency and enthalpy efficiency than its independent operation. Therefore, the combined operation of the air conditioning system and the heat recovery ventilator must be reasonably matched. The research in this paper provides a reference for the popularization and application of heat recovery ventilator in air conditioning system.

heat recovery ventilator; temperature efficiency; experimental study

TK091

A

李紅民（1969-），男，研究生，實(shí)驗(yàn)師，E-mail：19057407@qq.com

2017-11-23

1671-6612（2018）05-560-03