硕士论文热管热泵低温热能回收应用研究.doc

摘要随着经济持续快速发展，人民生活的水平不断提高，空调普及率在逐年提高，其能耗也在不断增长。而空调系统在运行时有大量余热的浪费。如何减少空调能耗越来越引起人们的重视。在空调系统中采用热回收装置，可以有效的回收排风中的冷热量，并用其对室外新风进行一定的预处理，从而可以实现在不增加能耗的情况下增大室内的新风比，提高室内空气品质，减少加热新风所需的能量，降低机组负荷，提高系统的经济性，达到节能和环保的双重目的。由于严寒地区的新风机组在冬季运行时，经常发生冻损事故，以致不能保证室内空气品质。为解决此问题，本文提出了将热管热泵低温热能回收机组应用于空调新风机组，充分利用建筑物的排风预热新风，从而提高新风机组入口的新风温度，有效地延长了新风机组在整个采暖期的运行时间，解决热泵机组、新风机组在严寒地区冬季运行的冻损问题，保证了良好的室内空气品质。本文首先分析了热管和热泵热回收在国内外的应用情况，再从理论上讨论了热管热泵低温热能回收机组运行的可行性。并对热管热泵低温热能回收机组进行了理论与实验研究。在理论方面，论述了热管热泵低温热能回收机组的组成、工作原理及空气处理过程；给出了热管热泵低温热能回收机组的设计方法；提出了系统热能回收的设计计算方法。在实验方面，搭建了热管热泵低温热能回收机组的实验台，并对实验结果进行了理论分析与计算。通过对热管热泵低温热能回收机组的实测研究，初步掌握了系统的运行特征和实际运行效果，实验研究结果表明：该系统在运行期间运行稳定，新风送风温度平均提高33左右，满足新风预热要求；系统平均热回收效率为83%，最高可达92%，热回收效果显著；耗电量大大降低，平均节省22%的运行费用；对系统的经济性和健康性分析的结果表明，系统投资回收期为2.73年，具有良好的经济性；该系统解决了寒冷地区新风机组冻裂的问题，可以向室内持续供给新风，保证建筑内人员对新风的需求，改善室内环境，具体有良好的健康性。关键词严寒地区；热管热泵；低温热回收；节能环保AbstractWith the sustained rapid economic growth, the living standards of people are rising continuously. As a result, the popularity of air conditioning is enhancing year by year. At the same time, its energy consumption is also growing. There is a large deal of waste heat in the operation of the air conditioning system. Therefore, how to reduce air conditioning energy consumption has drawn increasing attention from people. To adopt a heat recovery installation in the air conditioning system can recover the cold heat from ventilation effectively. The cold heat can be used to do a certain degree of pretreatment to outdoor fresh air. Thereby, without increasing of energy consumption, the indoor air ratio in increased, the indoor air quality is improved, and the energy required to heat fresh air is also reduced. Consequently, the dual purpose of energy saving and environmental protection can be achieved through reducing the load of unit and improving the economical property of the system. As there are frequent freeze damage accidents when fresh air unit operates in cold regions winter, the indoor air quality cannot be guaranteed. To solve this problem, this paper puts forward the suggestion that to apply low-temperature heat pipe heat pump heat recovery units to the air-conditioned fresh air unit. So the fresh air can be preheated with full use of buildings ventilation. Thereby, the temperature of fresh air is enhanced and running time of the fresh air unit in the heating period is effectively extended. Consequently, the freeze damage problem of heat pump unit and fresh air unit in winter of the cold regions is solved. At the same time, this can ensure good indoor air quality. This paper first analyzes applications of the heat recovery of heat pipe heat pump at home and abroad, and then discusses the feasibility of low-temperature heat pipe heat pump heat recovery units theoretically. Also, theoretical and experimental researches are done to this heat recovery unit. Theoretically, the constitution, working principle and air treatment process of the unit are discussed. The design of the heat recovery unit is also given. Experimentally, the laboratory bench of low-temperature heat pipe heat pump heat recovery unit is built. Theoretical analysis and calculation is also made based on the experimental results. Through the measurement studies of the unit, the running characteristics and results of the system are gained tentatively. The experimental results show that: the system operates stably in running period, the temperature of fresh air supplied increases by 33 averagely, thus the fresh air preheat requirement is met; the average heat recovery efficiency is 83%, up to 92%, so heat recovery effect is remarked; power consumption is greatly reduced, with an average saving of 22% of operating costs; the analysis results of the economical and safe property of the system shows that the payback period of the system is 2.73 years, so the economical property is good; the system has solved the frost crack problem of fresh air in cold regions, and through supplying fresh air continuously to the room, the need for fresh air of those who are inside the building is ensured, indoor environment is improved, thus this system is of good safety.Key words: cold regions; heat pipe heat pump; low temperature heat recovery; energy saving and environmental protection目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1课题来源及研究的目的和意义11.1.1热管热泵低温热能回收装置与绿色建筑11.1.2课题来源21.1.3课题的提出及研究的目的和意义41.2国内外在该方向的研究现状及分析51.2.1国内研究和应用现状51.2.2国外研究现状61.3本课题的主要研究内容71.3.1本课题研究的目的及方法71.3.2主要研究内容71.4本章小结8第2章 建筑通风热能回收理论分析92.1 建筑通风热能回收系统介绍92.2 建筑通风热能回收理论分析102.2.1板式显热热交换器102.2.2热管换热器112.2.3板翅式全热热交换器122.2.4转轮式全热热交换器142.2.5热泵152.3建筑通风热能回收方式性能对比162.3.1各种热交换器性能比较162.3.2 热回收装置投资的回收期172.4 本章小结17第3章 热管热泵低温热能回收机组的原理与设计183.1 热管热泵低温热能回收原理183.2 热管热泵低温热能回收新风机组的空气处理过程203.3 空调系统新风量的计算223.4 热管热泵低温热能回收的设计计算243.4.1 热泵设计计算243.4.2 热管设计计算263.5 本章小结30第4章 热管热泵低温热能回收机组实验台的搭建314.1 实验研究方案及计划314.1.1 实验研究方案314.1.2实验计划314.2 实验环境室的设计324.3 实验台的设备334.3.1 实验台主要设备334.3.2测量设备344.4 测量仪器的校核374.5实验数据的采集384.6 测试方法与步骤424.6.1 测点位置和测定点424.6.2 实验步骤434.7实验结果与分析444.7.1最冷日系统的运行结果与分析444.7.2 测试期间系统的运行结果与分析504.8本章小结55第5章 热管热泵低温热能回收机组的可行性分析565.1热管热泵低温热能回收机组的经济性分析565.2热管热泵低温热能回收机组的节能性分析585.3热管热泵低温热能回收机组的健康性分析585.4本章小结59第6章 结论与待解决的问题616.1结论616.2待解决的问题63参考文献64攻读学位期间发表的学术论文68吉林建筑工程学院硕士学位论文原创声明69吉林建筑工程学院硕士论文使用授权书70致谢71第1章 绪论1.1课题来源及研究的目的和意义1.1.1热管热泵低温热能回收装置与绿色建筑所谓“绿色建筑”就是环保、节能、健康舒适、讲求效率的建筑。将“绿色建筑”界定在环保、节能、健康舒适和效率这4个方面。绿色建筑是顺应环境保护和可持续发展的要求而产生的，是追求自然、建筑和人三者之间的和谐统一，并且符合可持续发展要求的建筑。 “绿色建筑”强调人居与自然的高度和谐，实现持续高效地利用一切资源，追求最小的生态冲突和最佳的资源利用，满足节水、节地、节能、改善生态环境、减少环境污染、延长建筑寿命等目标，形成社会、经济、自然三者可持续发展的人类理想的居住地。节约能源和保护环境是“绿色建筑”的旗帜，不仅包括节约不可再生能源和利用可再生洁净能源，还涉及能源的循环使用等。绿色建筑之所以称之为绿色，还需要体现其可再性、可持续性、节能性以及与环境的共生共存性。建筑节能是在建筑中合理并且有效的使用能源，不断提高能源利用效率，建筑能耗包括采暖、空调、热水供应、照明、家用电器等方面的能耗。近二十年来，我国国民经济持续快速发展，我国建筑能耗约占全国总能耗的30%以上。特别值得注意的是，我国是一个人均资源奇缺的国家，一边是资源短缺，在工业化和城镇化快速发展中，我国将面临巨大的资源制约瓶颈和环境恶化压力；一边是我国全社会化总能耗的近一半被建筑“吞噬”掉，并且制造了众多的建筑垃圾。因此，无论从我国现实国情来看还是从可持续发展战略的要求来看，发展节能与环保绿色建筑已刻不容缓1。绿色建筑的实践毫无疑问是一项高度复杂的系统工程，不仅需要建筑师具有生态环保的理念，并且采用相应的设计，还需要业主、管理层都具有较强的环保意识，促使在设计、运行、管理和维护过程中更多考虑环境因素和能源的节约。对于人类赖以生存的环境，每个人都希望它永远都是“绿色”的，做为建筑业在这方面的责任就显得尤为重要。近几年，我国国民生产总值的增长率维持在10%左右，但是能源的增长率只有3%4%。这样的形势要求我们必须节能。建筑能耗在社会总能耗中的比例较大，发达国家的建筑用能一般占全国总能耗的30%40%2。因此，建筑节能是建筑发展的必然趋势，也是建筑技术的一个新的发展方向。绿色节能是建筑环境技术中实现可持续发展的关键。而从可持续发展理论出发，建筑环境节能的关键又在于综合提高住宅、空调系统的节能，并且寻求其它可用的新能源，探索更好的节能措施。因此，无论是制订建筑节能标准还是从事具体工程项目的设计，都应把节能的宏观目标定位首要位置。以大气为能源的热管热泵低温热能回收装置，不破坏环境，与人类最具有良好的亲合性。热管热泵低温热能回收装置能量利用率高，对使用地区基本不产生什么污染，是一种节能、对环境无害的绿色空调技术。如果通过热管热泵低温热能回收装置改善中央空调系统在低温环境下工作的一些不足，对空调系统节能、低温应用技术和环境保护将有着极其重大的意义。对促进暖通空调的可持续发展将产生十分积极的影响。 1.1.2课题来源1.1.2.1空调排风热回收的可行性空调系统热回收一直是暖通空调领域研究的课题之一。随着工作、生活水平的提高，建筑物空调用能耗占建筑物总能耗的比例不断增加，其中新风耗能占建筑物总耗能的4%12%。设置热回收系统，对空调系统节能具有重要的现实意义。所谓热回收系统就是回收建筑物内外的余热（冷）或废热（冷）并把回收的热（冷）量作为供热（冷）或其它加热设备的热源而加以利用的系统，而空调系统耗能特点之一是系统同时存在需热（冷、湿）和排热（冷、湿）的处理过程，如夏季低温低湿的排风可冷却干燥新风，冬季高温高湿的排风可加热加湿新风，利用这一特点，空调系统可就地进行热回收，有效地利用了能源，达到节能的目的。因此，如何有效地利用以往被忽视的各种余热及废热，已经成为空调节能的重要手段。在空调热回收系统中，目前较为常用的有转轮式热回收装置、板式热回收装置、盘管热回收式热回收装置和热管热回收装置。1.1.2.2空调新风机组在寒冷地区应用的局限性补充新风是集中空调的优势，但是新风机组冬季运行过程中经常冻裂，造成热水泄漏、机组损坏、新风机组不能运行，直至经济损失。冬季我国北方寒冷地区，通风空调系统加热新风的传统工质是热水，通常为9570或6555的热水。在间歇运行时，由于处于关闭状态的电动保温阀，在风压和热压的共同作用下，冷空气通过阀门缝隙渗入新风机组使其内部温度降低，严重时会冻裂加热设备。还有一些用户考虑到这一点，在考虑建设方案时就取消了新风系统。由于这一问题的困扰，使得许多中央空调的用户在冬季停止了新风系统运行，致使中央空调失去了补充新风的功能。导致我国广大地区空调系统在冬季并不能创造良好的空调环境，造成室内空气品质的下降，影响室内人员的工作效率和人体健康，使长期生活和工作在现代空调建筑物内的人们表现出越来越重的病态反应，如“病态建筑综合症”等。北京防治非典制冷空调系统专家小组对北京地区25栋大楼的697台新风机组冬季运行情况的调查结果显示：55.7的新风机组采用冬季泄水的方式；近30新风机组未采取任何防冻措施。这个调查表明，北京只有不到15的新风机组采取了冬季防冻措施。但类似于“控管壁温度方式” 、“控回水温度方式”、 “混水方式”和“电热方式”等传统方式都无法有效解决新风机组的防冻问题。在北方，中央空调新风机组冬季冻裂问题，一直不能得到圆满的解决。1.1.2.3空气源热泵在寒冷地区应用的局限性 当今世界，节能与环保问题日益提上日程。以燃煤为基础的供暖模式所带来的负面影响越来越不能适应社会可持续发展的要求。空气源热泵以其独特优点成为热泵诸多型式中应用最为广泛的一种，但是它的应用受到气候条件的约束。随着室外气温的不断下降，室内采暖热负荷会不断增加，同时传统空气源热泵将会产生下列问题：(1)随着室外气温的降低，制冷剂吸气比容增大，机组吸气量迅速下降，从而减少热泵系统的制热量，不能满足室内最大采暖热负荷。(2)由于压缩机压缩比的增大，系统的性能系数(COP)急剧下降3。(3)由于压缩机压缩比的不断增加，压缩机的排气温度迅速升高。在很低的室外温度下，压缩机会因防止过热而自动停机保护，这使得热泵只能在不太低的室外气温下运行。(4)从空气源热泵冷热水机组实际运行效果看，热泵系统除霜的准确性还不尽如人意，主要表现为现有的除霜判据不能适应北方这种大范围运行工况，热泵系统误除霜现象严重，除霜时间过长往往会导致室内温度波动过大，用户有明显的吹冷风的感觉；机组在低温工况启动困难，机组在启动阶段或者在除霜结束恢复制热时经常容易发生烧机现象45。1.1.2.4热管换热器在空调热回收中的应用如前所述，随着能源短缺问题的日益严重，在空调系统中进行热回收便受到越来越多的学者的关注，而热管由于具有很高的传热系数，热传递速度快、传热温降小和节构简单等特点，因而近年来热管用于空调热回收系统中的研究有很大进展。建筑物通常通过加强密封效果来提高能源利用效率，降低能耗费用，提高空气品质。密封性好的建筑必须增加热回收通风装置来确保室内空气品质，AlvarezM6指出在空调系统中如果通过增加建筑物的通风量来改善室内空气品质，那么就浪费了大量的能量。Francisco7等设计了一套混合式热量回收装置，是由两个热管和一个间接蒸发装置组成这套装置能够将余热再利用，其最终目的是获得最大的系统效率。通过试验证明，该装置的应用能使这个系统的COP值最高达到9.83。此外，该装置能够有效改善室内空气品质，减少能源和能量的浪费，减少二氧化碳的释放，减少空调设备的能量需求，减少系统运行成本。在该装置中，热管主要作用是回收空调系统的显热,效果十分显著。1.1.3课题的提出及研究的目的和意义为解决空调及热泵冬季运行的局限性，我们提出了热管热泵低温热能回收装置,本装置通过回收排风的热量来加热新风的空调新风预热系统模式：热管热泵低温热能回收装置如图1-1所示。 图1-1 热管热泵低温热能回收装置新风机组原理图Figure 2-1 Heat pipe and heat pumps low temperature heat energy reclamation plant new atmosphere unit schematic diagram在冬季工况下，空调室内计算温度为1824，一般取22，排风温度约为22。本课题计划回收排风热量预热室外空气，室内排风首先进入热泵机组蒸发器，被蒸发器吸热后再进入热管的蒸发段被进一步提取热量。此时，室外新风首先进入热管的冷凝段，在冷凝段吸收冷凝热后进入热泵机组的冷凝器，进一步吸热，从而很好地实现了用室内排风的热量加热室外新风。有效提高热泵机组在寒冷地区使用的效率和运行时间。降低锅炉负荷，有效地解决了北方寒冷地区冬季新风机组的冻裂问题。在夏季工况下，热管热泵低温热能回收系统进行制冷循环。空调室内计算温度为2228，一般取26，排风温度约为26，排风预混部分新风（26），室外空气首先进入热管的蒸发段，放出热量后再进入热泵的蒸发器，在蒸发器内继续放热后温度进一步降低，再送入空调机组。室内空气首先进入热泵机组的冷凝器后再进入热管的冷凝段从而实现排风冷量的回收。此过程即为回收排风冷量的热管热泵低温热能回收装置运行工况。春秋过渡季机组运行工况与夏季相同。本系统对节能、环保以及在北方寒冷地区的冬季提高室内空气品质，解决新风机组、热泵机组运行工况都有着十分重要的现实意义。1.2国内外在该方向的研究现状及分析国内外至今尚无热管热泵低温热能回收机组的新风的空调系统，Francisco 设计了一套混合式热量回收装置，是由两个热管和一个间接蒸发装置组成这套装置能够将余热再利用。目前多数为单独使用热泵或热管进行余热回收。1.2.1国内研究和应用现状1.2.1.1热管在国内空调热回收领域的研究和应用现状空调系统热回收一直是暖通空调工程界研究的课题之一。热管在空调系统热回收方面的应用潜力近年引起了制冷空调行业科技工作者的高度关注，并进行了广泛的基础理论和工程应用研究；中科院工程热物理研究所和上海711研究所进行了热虹吸管换热特性的研究；哈尔滨工业大学进行了热管供热系统与热水供暖系统的技术经济性比较研究，并取得了一定的成果。航天部五院和上海市民用建筑设计院共同研制的氨铝低温热管换热器，该装置2003年底用于上海游泳馆的空调余热回收，风量为10000m3/h，显热回收效率为60%，换热器效率为80%，年节省运行费用20余万元，效果良好，是国内公开报道的首例热管应用于大型空调系统热回收的工程项目。这些成果对热管及热管换热器在工程实践中的应用提供了良好的基础8。1.2.1.2热泵热回收国内研究和应用现状我国对于余热回收利用技术的发展起步较早，但发展较为缓慢。早在20世纪70年代原哈尔滨建筑工程学院与哈尔滨空调机厂联合研制成功的LHR20恒温恒湿机上9，设置了风冷冷凝器回收制冷机中的冷凝废热，用于空气处理过程的二次加热，从而取代了传统的电加热器，达到了节能的目的。目前我国暖通学者已逐渐认识到了余热回收系统用的重要性，空调系统的余热回收也成为近几年研究的重点。2003年，山东建筑工程学院李永安等研究了基于地道风的空气源热泵性能分析，研究了一种以地道风作为冷热源的热泵系统，进行了分析对比，有效的避免了空气源热泵冬季制热量下降的难题，结果表明其节能效果显著。2004年，南华大学吴毅平等，提出了基于空调排风的空气源热泵节能行分析，得出在以空调系统排风为低温热源时能较大的改善空气源热泵的性能参数分析了其节能性。2005年，湖南大学土木工程学院的杨光、汤广发、郭岩杰、刘娣、卢继龙对小型热回收装置的可行性研究，通过回收排气中的余热对引入空调系统的新风进行预热或者预冷,可以减少空调系统的能耗。得出了小型热回收装置用于暖通空调系统可行的结论,并展望了乐观的应用前景。2008年，吉林建筑工程学院环境工程学院冉春雨、王春清、陈傲雪、张淑秘等人进行了热泵热回收新风机组的实验研究，提出将热泵用于空调排风的回收并用来预热新风，并对其可行性、节能性等做出相应分析。1.2.2国外研究现状1.2.2.1国外热管在空调热回收领域的研究和应用现状目前，热管技术在空调中的应用已经渗透到了很多领域。它在大型集中空调中的应用已是一项成熟的技术。在美国Mother针对许多城市的气候条件，研究热管换热器对现有空调系统的能量消耗和高峰需求的影响，主要用热管换热器回收排风的余热（或冷量）用以加热（或冷却）新风。为了计算实际热回收量，Mother使用BIN Weather Data编制了一个预测热回收量的模拟程序来计算热负荷和冷负荷。同时经济分析表明，对现有空调系统加装热管换热器的简单改装费用不到一年的时间即能收回。1.2.2.2热泵热回收国外应用现状近年来，国内外各大空调制造厂商为了很好的解决热回收以达到节能目的，纷纷在他们研制的机组上加以改进，推出新一代的节能产品。美国开利公司生产的19DE系列的热回收式双管束冷凝器热泵机组和特灵公司生产的风冷式热回收式双管束冷凝器的制冷机组都是冷凝热回收的产品10。除美国之外，日本也十分重视新型节能的热泵产品的研发。如日本的荏原公司开发了新一代的节能热泵产品超级热泵(NHP) 11，此产品采用多级压缩多级冷凝技术，可将制冷剂的温度提升较高，使冷凝温度提高，致使输出较高温度的热水，它的COP可达到8.2，节能效果十分明显。尽管国外针对大型的空调制冷机组中的冷凝热回收的产品较多，但对于中小型商业建筑热的回收产品并不多见，在市场上很难见得到这种产品的出售。1.3本课题的主要研究内容1.3.1本课题研究的目的及方法本课题的研究目的在于：以节能和环保为着眼点，集中目标来研究空调系统中排风的热回收利用的可行性。利用回收的热量来加热新风。本课题是利用热管热泵低温热能回收装置回收排风的热量，加热新风，从而可以减少处理新风所需要的热量，降低机组负荷，提高空调系统的经济性，达到节能的目的。并能解决新风机组的防冻问题。通过试验与计算的方法来研究空调系统中排风的热回收利用的可行性。利用实验数据计算热管及热泵分别回收的热量，并计算回收的热量对新风温度的提升，找到热管热泵低温热能回收装置的节能特性。从而实现空调系统的节能和环保。1.3.2主要研究内容（1）搭建实验台，并检测热管、蒸发器、冷凝器、压缩机、新风机组、节流机构及一些附属设备是否正常运行。（2）根据国内外资料，确定适合我国寒冷地区热管热泵低温热能回收装置的运行工况。确定此系统工作的条件。（3）对热管热泵低温热能回收装置在空调系统热能回收中应用新型流程的理论探讨。（4）对热管热泵低温热能回收装置在空调系统热能回收中应用新型流程的实验设计。（5）对热管热泵低温热能回收装置在空调系统热能回收的实验测定和对其结果分析。（6）对热管热泵低温热能回收装置在空调系统热能回收的经济性节能性、健康性进行评价，并对该节能产品在我国各地区的应用进行预测分析。1.4本章小结 本章着重分析了在严寒地区空调及空气源热泵应用的局限性，并阐述了空调排风热回收的可行性。提出了热管热泵低温热能回收装置, 通过本装置回收排风的热量来加热新风的空调新风预热系统模式。指出了本技术在国内外应用的现状，提出了本文的研究内容和采用的方法。第2章 建筑通风热能回收理论分析2.1 建筑通风热能回收系统介绍近年来随着国民经济的迅速发展，人们生活水平的日益提高，空调在人们生活中得到了普遍的应用。同时随着经济的快速发展，能源形势已经十分严重，人们渐渐意识到节约能源的重要性，而建筑能耗在整个国民经济的能耗中占有很大的比例，其中空调能耗又占有很大的比例，其节能性和经济性也越来越受到相关机构的重视。在建筑物的空调负荷中，新风负荷一般要占到空调负荷的30%甚至更多12。在常规空调中，排风不经过处理直接排至室外，难免造成其中的能量的浪费，如果能将这部分能量回收并加以利用则可在很大程度上节省能源。用排风中的余冷余热来预处理新风，不仅可以减少处理新风所需的能量，还可以降低机组负荷提高空调系统的经济性。如把空调房间的热量排放到大气中，一方面白白浪费了能量，另一方面又造成城市的热污染。如能把排掉的能量充分利用起来，从而有效地利用能源，节约有限的能源是十分必要的。正因如此，各种能量回收设备在空调系统中被越来越广泛的应用。我国也颁布了有关法规要求在某些建筑中必须采用热回收设备。比如一些相关建筑法规中有了明文规定，如：民用空调建筑节能用电的若干规定中规定：“凡是空调面积在300m2以上的建筑，空调系统应选用相匹配的热回收装置，利用空调排风中的热量或冷量，总的热回收效率应达到40%50%”。旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准中也有明文规定：“凡在客房部分设置独立的新排风系统的建筑，宜选用全热或显热回收装置，其额定热回收效率应不低于60%”。 公共建筑节能设计标准中也对排风热回收进行了相关的规定，并强调凡设计有独立的新风和排风系统的场合，应认真考虑回收排风中冷量来预冷新风的措施。因此随着我国法制的进一步完善，法规的进一步落实，热回收装置必将在中央空调中发挥越来越重要的作用。排风热回收装置（air-to-air energy recovery ventilation equipment）利用气气热交换器（air-to-air heat exchanger ）来回收排风中的冷热能对新风进行预处理。根据回收热量形式的不同，主要可分为显热回收装置（heat recovery ventilation equipment,HRVE，简称热回收）和全热回收装置（energy recovery ventilation equipment ,ERVE，也称能回收或焓回收）13。显热回收装置，只回收空气中的显热，这种装置适用于严寒地带。全热回收装置，一般称为热回收除湿转轮，也叫能量回收空调器，不但能够回收室内外湿空气中的显热，而且也能够回收湿空气中的潜热。全热回收装置在湿热和严寒地带非常适用，并且能够有效避免湿热空气从室外直接经过风管进入室内产生凝结水的问题，按工作原理的不同，分为转轮式、板翅式、热管式和中间媒体式。空调系统的热回收一直是暖通空调界研究的课题之一。排风热回收技术在国外已经比较成熟。在美国和加拿大，这方面的技术从几十年前就已经开始了。现在已有比较完整的研究体系，还有专门的热回收组织。并且各种类型的热回收设备已经在市场上全面销售。排风热回收在国内目前刚刚起步，研究的不是很多，但也取得了一定的成绩。国内目前已研制成功蜂窝状铝膜式、热管式等显热回收器，以及可同时解决夏季全热回收的纸质和高分子膜式透湿型全热回收器。介于热回收对节能的强大潜力和国内现有的使用情况来看，热回收有着比较好的回收效率和回收期，定会越来越引起人们及政府部门的重视。2.2 建筑通风热能回收理论分析2.2.1板式显热热交换器空气-空气板式显热热交换器和常规的水-水板式换热器大致相同。图2-1为板式显热热交换器的工作原理图。如图示新风和排风交叉通过换热器进行热交换，在换热器内进行热量交换后，然后将新风和排风分别送入室内和排出室外。板式换热器具有不需要传动设备，不需要消耗电力，设备费用低；结构简单，运行安全可靠，并且不需要中间热媒，无温差损失等优点。但因其设备体积较大，需要占用较大的建筑空间；而且其接管的位置相对固定，所以在实际应用布置时没有很好的灵活性。在实际应用时应注意以下两点14：（1）当新风温度过低时，排风侧会有结霜，因此在实际运行时要有一定的结霜保护措施。如在换热器前安置新风预热装置。（2）在新风和排风进入换热器之前，应加设过滤设备，防止污染设图2-1 板式显热热交换器的工作原理图Figure 2-1 Board style manifested heats heat interchanger's work schematic diagram 2.2.2热管换热器热管换热器是一种借助管内工质（如氨、氟利昂-113、丙酮、甲醇等）的相变进行热传递的换热元件。它传递的是显热。热管是由两头密闭的金属管，内套纤维状材料的输液芯组成；制作时先将管内抽成真空，在此状态下充入相变工质15。热管的基本工作原理是：当管的一段蒸发段被热流体加热后，工质液体气化成蒸汽。蒸汽在管内扩散并转移到另一段凝结段；在这端被冷流体所冷却，蒸汽凝结成液体。液体在输液芯内毛细力的作用下返回蒸发段。如此反复循环，将热量由热管的一端转移到另一端（如图2-2）。热管两端的结构是一样的，随着两种流体温度的变化，蒸发段与凝结段随之变化。热管在排风通路的一侧夏季为凝结段，冬季为蒸发段。而热管在新风通路的一侧夏季为蒸发段，冬季为凝结段；为强化管外的传热能力，通常在管外侧加翅片，翅化比一般为1025。沿气流方向的热管排数通常为410排。热交换器的中间设有隔板将其分成两个区，每个热管被分成两部分，分别至于新风区和排风区中。热管换热器只能进行显热传递，新风与排风不直接接触，新风不会被污染。可以在低温差下传递热量，能在-40500范围内进行工作，热交换效率约50%60%。热管没有转动部件，不额外消耗能量，运行安全可靠，适用寿命长，结构紧凑，单位体积的传热面积大，每根热管自成换热体系，便于更换。图2-2 热管式热交换器及热管（a） 热管式热交换器（b） 热管1 蒸发段；2 凝结段；3 绝热段；4 输液段Figure 2-2 The heat pipe heat changer and heat pipe利用热管进行空调热回收时，一般应用的都是重力热管，温度范围一般为-20+40，在这个温度范围内可以使用的管内工质有很多种，由于氨的传热性能好，热管温降小，并可以和许多材料相容，所以通常认为氨比较好。另外由于冷热空气温差较小，仅为十几度到二三十度，管材一般为铝或铝合金，翅化比宜取较大值。由于冷、热空气的温差较小，为了提高换热效率，一般不选择热阻小的管芯结构，如轴向槽道或周向槽道管芯、金属烧结管芯。热管换热器分为三段，中间为加热段，两端是冷却段。夏季时室外空气经中间段后流至空调器，空调器后“露点”状态的空气又流过换热器的冷却段，从而既冷却了新风，又提高了自身的温度，并降低了相对湿度，使二次加热量大大减少。冬季时空调器的冷却器停止工作，排风侧成为加热段另外两段为冷却段，新风流经换热器时被预热。2.2.3板翅式全热热交换器板翅式全热热交换器的结构和板式显热热交换器的结构基本相同，工作流程也比较相似。其结构