空气热回收装置的分类与应用.doc

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1、空气热回收装置的分类与应用0年第期(总第卷第239ltJ1)建筑节戗No.1in2011(TotalNo.239,Vo1.39)暖通与空调HEATING.VENTILATING&AIRC0NDIT10NINGdoi:10.3969.issn.16737237.2011.01.001空气热回收装置的分类与应用温新华(中建国际设计顾问有限公司,上海200433)摘要:空气热回收装置是指能够回收空气中的余热(冷)的设备,可以实现建筑节能空气热回收装置的类型很多,介绍了几种比较常用(技术比较成熟)的空气热回收装置的运行原理,分析比较了各种不同空气热回收装置的特点,优缺点,生产和应用状况,指出了

2、不同空气热回收装置在实际工程应用中的相关注意事项.关键词:空气热回收装置;分类;应用中图分类号:TU831文献标志码:A文章编号:16737237(201】)01-000904ClassificationandApplicationofAirHeatRecoveryDevicesWENXinhua(ChinaConstructionDesignInternational,Shah【曲ai200433,China)Abstract:AirheatrecoverydeviceC01trecycletheexcessheat(cooling)intheair,realizebuildingenerg

3、ysaving.Thereolemort)differ-entOpes0厂airheatrecover)device.Theoperatingprincipleofseyeralcorlzinonmaturetechnology)airheatrecoverydevicesareintroduced,anddifferentkindsofairheatrecoverydevicecharacteristicsareanalyzedandcomparedOUadvantagesanddisadvantages,productionandapplicationsituation,pointingo

4、utthepracticalapplicationattentions.Keywords:airheatrecoverydevice;classification;application1空气热回收装置的分类空气热回收装置是指回收建筑物内外的余热(冷),并把回收的热(冷)量作为供热(冷)或其他加热设备的热源而加以利用的设备.通常由送排风机,空气侧的热回收器,空气过滤器及其他附属设备组成,一般都配带有电控装置.空气热回收装置的类型很多,各有优缺点.按照工作原理不同,空气一空气热回收装置可分为:转轮式换热器,板式和板翅式换热器,热管换热器,中间媒体式换热器,溶液吸收式换热器几种常见的形式.不同形式

5、的热回收装置的回收效率,设备费,维护保养等特点也各不相同,它们的综合比较如表1所示.按照回收热量的不同,热回收可分为全热回收和显热回收.全热回收装置既能回收显热,又能回收潜热,此类装置有转轮式换热器,板翅式换热器和溶液吸收式换热器.显热回收装置只能回收显热,具体的类型有中间热媒式换热器,板式换热器和热管式换热器.按照回收方式的不同,空气热回收装置可分为静态回收装置和动态回收装置.动态回收装置指空气侧有动态交换的回收方式,具体的类型是转轮式换热器,静态回收是指其他几种空气侧没有动态交换的回收方式.空气一空气热回收装置的性能评价一般采用热回收效率叼表示(叼=实际传递量(热或湿)/最大可能传递量(热

6、或湿).热回收效率叼有显热回收效率,潜热回收效率,全热同收效率3种形式,工程上一般采用设计工况下的全热回收效率.对热回收装置的整体效益评价,同时还应考虑到送风机,排风机所需要的能耗.表1各种热回收装置的特点比较Tab.1ComparisonondifferentkindsofairheatrecoverydeviceScharacteristics收稿日期:201009.25;修回日期:2010.10042各种热回收装置的特点和应用2.1转轮式换热器转轮式换热器是通过排风与送风交替逆向流过转轮而实现交换热量的装置.转轮的本体是由复合纤维或金属箔制成,表面为蜂窝状,涂有吸湿性涂层,形成热,湿交换

7、的载体,具有蓄热和吸湿作用.换热器旋转体的两侧设有隔板,使送风与排风逆向流动,排风由转轮一侧的入口吸入,而送风从转轮的另-N吸入(见图1).图1转轮式换热器的结构Fig.1Structureofheatexchangerwithturningwheel轮子以110r/min的速度缓慢旋转,轮子的一半从较热空气中吸收存储热量,旋转到另一侧时释放热量,使显热发生转移.附着表面的干燥剂将来自高湿度的空气流里的湿气冷凝后,通过干燥剂吸收,旋转到另一侧时,将湿气释放到低湿度的气流里,实现潜热转移.转轮可以同时实现对显热和潜热的回收.全热回收效率一般在60%85%左右.大多数转轮式换热器设有扇形净化区,当

8、转轮从排风侧转向送风侧时,强迫少量进风压入排风中,起到防止排风中异味,烟味,细菌等流入进风侧,避免产生交叉污染问题.转轮本体材料有非金属和金属两类,非金属材料有陶瓷,纸质,纤维,离子树脂等,金属类有ET型,RT型,PT型和KT型等.其中ET型由覆有吸湿性涂层的抗腐蚀铝合金箔制成,可同时回收显热和潜热;RT型由纯铝箔制成,无吸湿量,主要回收显热;PT型由耐腐蚀铝合金箔制成,能耐较高的温度;KT型由耐腐蚀铝合金箔制成,外涂塑料层,主要回收显热.转轮涂层材料有氯化锂,硅胶,分子筛等.2.1.1转轮式换热器的优点(1)换热效率高,能同时回收显热,潜热;(2)回收效率比较高,能应用于较高温度的排风系统;

9、(3)通过转速控制,适用于不同的室内外空气参数;(4)能通过降低转速来防止霜冻,无需采取其他辅助防霜冻措施.2.1.2转轮式换热器的缺点(1)装置较大,通风截面利用率低,占用建筑面积和空间多;(2)压力损耗较大,自身需要消耗动力;1(3)有少量渗漏,无法完全避免交叉污染;(4)设备造价较高.2.1.3转轮式换热器的使用注意事项(1)要根据处理空气的特性选择合适的转轮材料;(2)为避免长期不用时转轮不平衡,宜设有定时短,期运行的启停装置;(3)为减少交叉污染,保证扇形净化区的正常工作,应保证新风侧风压比排风侧风压高200Pa以上:(4)转轮热回收不适合在医院,生物洁净室等场合使用,以避免产生交叉

10、感染;(5)一般迎面风速为24m/s.2.1.4转轮式换热器的生产和应用状况转轮热回收可广泛应用于各种民用通风空调系统,特别是泳池,桑拿等需要大量除湿的场所.国内市场的主要厂家有:百瑞(bry-air),克林根堡(klingenburg),无锡罗特(novelaire),轮通(arotor),FLAKTWOODS,奥斯博格(enventus),上海瀚龙(HDR),苏州转轮(ventrotor),环都托普,北京斯特灵等.2.2板式和板翅式换热器板式和板翅式换热器的结构相同,都是通过排风与送风交替逆向流过换热隔板,靠新风与回风的温差和湿差实现交换热量的装置.两者的区别主要是换热隔板的材料不同.板式

11、换热器由光滑的铝箔,不锈钢,塑料等板装配而成,只能实现显热回收.板翅式换热器中隔板和板翅采用了一种特殊加工的纸或膜,并对其表面进行特殊处理后制成单元体黏结在隔板上,材料具有良好的传热性和透湿性,当进排气的两侧存在温差和水蒸气压力差时就会产生热湿交换,从而可实现全热回收,一般换热效率为50%-70%(见图2).换热以后的新风排至室外隔板板翅室内排风室外新风图2板翅式换热器的结构Fig.2Structureofplatefinheatexchanger板式和板翅式换热器两侧气流的流向有叉流和逆流两种形式,逆流和叉流的换热效率约为l:0.75,逆流型应用较多,热回收效率较高,但结构复杂,气流密封性差

12、.叉流型结构简单,气体密封性较好,但换热效率较低.板式和板翅式换热器的换热材料有:显热类:铝箔,不锈钢,塑料等;全热类:多孑L纤维材料,纸,膜等.2.2.1板式和板翅式换热器的优点(1)结构简单,运行安全,可靠;(2)无传动设备,不消耗动力;(3)设备费用较低.2.2.2板式和板翅式换热器的缺点(1)设备体积大,须占用较大建筑空间;f2)风速大时,产生强大的阻力和噪声,甚至吹破膜片;(3)难清洗,会积存冷凝水,导致霉菌滋生;(4)空气质量较差时,换热材料易堵塞.2.2.3板式和板翅式换热器的使用注意事项(1)板翅式热回收对空气温度,清洁度有一定的使用限制要求;(2)进,排风均应装设过滤器,以防

13、止换热材料堵塞,减少维护工作量;(3)板翅式热回收存在一定的交叉感染,不适合在医院,生物洁净室等场合使用;(4)板翅式热回收效率将随使用时间的延长和换热芯体含尘量的增加而降低.2.2.4板式和板翅式换热器的生产和应用状况板式和板翅式换热器是目前应用最广泛的一种热回收装置,适用于一般的通风空调工程(但当排风中含有有毒,有害成分时,不宜选用),目前市场上的民用小型新风换气机主要为板翅式热回收方式.国内市场的主要厂家有:环都托普,亚都,清华同方,美的,上海御风,上海爱迪士,上海惠林,上海恒通,上海垫霖,松下,日立,三菱电机,南京五洲,广州沃森,四川1风神,霍尼维尔,兰舍,上海威柯(VTS)等.2_3

14、热管换热器热管是一种借助工质(如氨,氟利昂一I1,氟利昂一I13,丙酮,甲醇等)的相变进行热传递的换热元件.典型的热管由管壳,吸液芯和端盖组成,在抽成真空的管子里充以适当的工作液,靠近管子内壁贴装吸液芯,再将其两端封死即成热管.热管既是蒸发器又是冷凝器,热管换热器就是由这些单根热管集装在一起,中间用隔板将蒸发段与冷凝段分开的热回收装置(见图3).吸湿材料热C排气出i8f流道2U,.:i:5芒石6cnnnnnnnnnnn图3热管换热器的结构Fig.3Sctureofheat-pipeheatexchanger空调中常用热管按结构形式可分为3种不同的情形:整体式吸液芯热管,整体式热虹吸管(重力热管

15、),分离式热管.(1)整体式吸液芯热管是热管的一般形式,一般所讲的热管就是指这种热管,凝液靠吸液芯的毛细作用回流,不依靠重力场的作用,在失重情况下也能工作,这就是其工作特点.吸液芯热管换热器作为能量回收装置可同时实现夏天回收冷量和冬天回收热量.无需改变气流方向和管道布置.(2)整体式热虹吸管(重力热管)的特点为:传热具有单向性,凝液靠重力回流,冷凝段必须置于蒸发段之上,由于它没有吸液芯,结构更加简单,制造容易,而且工作性能不低于吸液芯热管,空调通风的应用热能为低位热能,所使用的热管多为重力式低温热管.(3)分离式热管是在排风和新风管道中使用独立分离的两根热管,既避免了大流量气体迁移导致的复杂管

16、路设计,又能有效回收排风中的低品味能量,减少制冷/热设备的制冷/热量,从而达到节能的目的.但同时,分离式热管相互串通的管件较多,一旦某处出现泄露,就会导致整排组件或整个换热器功能的丧失.热管换热器一般由许多单根热管组成.空调用热管换热器属于气一气热管换热器,为提高气体的换热系数往往采取在管外加翅片的方法,这样就能大大提高换热能力,从而减少所需热管数目.热管在运行时,一般把迎面风速限制在23rn/s范围内,风速过高会导致压力降低过大和动力消耗增加,风速过低会导致管外传热系数降低,管子传热性得不到发挥.2-3.1热管换热器的优点(1)无转动部件,不需要动力源,运行安全可靠;(2)可应用于不同相态间

17、流体的能量回收;(3)新排风部分不会交叉感染,可应用于排风有污染的场所;f4)风阻低,冷凝水易于排出.2.3.2热管换热器的缺点(1)传热效率较低,显热回收效率为50%70%,不能回收潜热;(2)热管在使用一段时间后,由于热管积灰结垢,露点腐蚀等原因,传热效率会明显下降.2_3.3热管换热器的使用注意事项(1)要注意热管材料和换热介质的选择;(2)热管的蒸发段和冷凝段需随季节的变化而交替切换,需配有季节转换装置;(3)应配置冷凝水排放装置.2.3.4热管换热器的生产和应用状况可应用于工业场合和排风有污染的场所,特别适用于有毒环境下的废热余热回收.国内市场的主要厂家有:上海浩佳(美国热管技术),

18、北京德天,山东盖阿.早春,冰山(昭和),江苏世能等.2.4中间媒体式换热器中间媒体式换热器一般在新风和排风侧,分别使用一个空气.液体换热器,排风侧的空气流过时,对系统中的冷媒进行冷却.而在新风侧被冷却的冷媒再将冷量转移到进入的新风上,冷媒在泵的作用下不断地在系统中循环.中问媒体式换热器再配备上压缩机,冷凝器,蒸发器等一系列配套设备,就成为热泵式换热器.该种换热器能回收大量潜能,热效率高.但是1其本身能耗,设备投资造价也比较高(见图4).群,图4中I司媒体式换热器的结构Fig.4Structureofheatexchangerwithmediamaterials2.4.1中间媒体式换热器的优点(

19、1)送排风完全隔离,无交叉污染情况;(21供热侧与得热侧之间通过管道连接,管道可以延长,布置灵活方便,受空间限制小.2.4.2中问媒体式换热器的缺点f1)须配备循环水泵,存在动力消耗;f2)通过中间热媒输送,温差损失大,换热效率较低,在30%40%左右.2.4.3中间媒体式换热器的生产和应用状况用于排风含大量余热,又对新风质量要求较高,不允许交叉污染的场所使用.主要用于工业和医院等特殊场合,民用空调应用较少.国内市场的主要厂家有:上海威柯(VTS),南京天加,爱科(ALKO)等.2.5溶液吸收式换热器当溶液表面与空气接触时,会与空气产生热湿交换,吸收或放出热量和湿量.溶液吸收式热回收器即利用此

20、原理,在新风和排风侧分别设置溶液填料塔,利用一定的溶液溴化锂,氯化锂,乙二醇等)在两个塔间循环,夏季溶液在新风侧吸热吸湿,在排风侧放热放湿.冬季溶液在排风侧吸热吸湿,在新风侧放热放湿,从而实现对空气的全热回收(见图5).回风直接接触传传质基本单送风排风新风环泵图5溶液吸收式换热器的结构Fig.5Structureofsolution?absorptionheatexchanger2.5.1溶液吸收式换热器的优点f1)冬季无需考虑防冻措施:(2)溶液兼有杀菌,除尘的功能.2.5.2溶液吸收式换热器的缺点(1)系统须配备循环水泵,存在动力消耗;f2)溶液开式循环,有交叉感染可能;(3)不可使用在空

21、气中含有有毒有害气体,能与溶液反应或易挥发,可溶于溶液的气体的场合;1(4)单级回收效率较低,般采用多级处理,设备体积较大.2.5.3溶液吸收式换热器的使用注意事项(1)应首先对处理空气进行物性分析,选择合适的溶液.(2)空气迎面风速对效率影响较大,应控制在l2.5m/s之间.2.5.4溶液吸收式换热器的生产和应用状况目前主要处于试验应用状态,国内主要生产厂家为华创瑞风.3工程应用中的注意事项(1)在决定采用换热器进行热回收之前,应结合项目实际情况,根据当地地理,气候条件,需处理的空气特性等条件综合考虑,采用全年效益分析评判其技术经济性,决定采用何种换热器.(2)选择全热交换器还是显热交换器,

22、主要取决于当地新风负荷中潜热与显热负荷的构成,北方干燥地区适合选用显热交换器,南方湿润地区适合选用全热交换器.(3)在对新风质量要求较高,不允许交叉污染的场所或排风中存在有毒,有害气体时,不适合采用转轮式,板翅式,溶液吸收换热器.(4)在配置换热器时应设置旁通管,以便在过渡季节使用全新风.(5)在北方地区冬季须采取一定的措施防止热交换器结霜,一般采取预热新风,旁通部分新风,调节转轮转速等方法.(6)在空气.空气热回收器的新排风入口处,应合理选择设置空气过滤器,特别对于转轮式,板式,板翅式热交换器.(7)设计时应考虑热回收器冬季排风侧,夏季新风侧的冷凝水的排放措施.(8)热回收装置应设计必要的监

23、测和控制,基本内容如下:新排风的空气温度,湿度监测和控制;风机等设备运行状态的监测和事故报警;旁通等电动阀门的开闭和运行工况的转换;空气过滤器和热回收器的压力报警或显示;热回收器的除霜,防冻保护;附属水泵和液体的参数监测和控制.参考文献:1】刘晓华,李震,江亿.溶液全热回收装置与热泵系统结合的新风机组J.暖通空调,2004(11):45.2】黄文胜,罗清海,汤广发热管技术与建筑节能J】.能源工程,2004(1):73.3】户钧,连之伟.热回收装置在空调工程中的应用J】.制冷空调与电力机械,2007(4):64.作者简介:温新华(1977),男,浙江人,工程师,暖通空调专业,从事空调设计方面的研究(Wen.xinhua-cn).