能量回收装置的有效利用与比较

随着我国经济实力的增长和人民物质文化生活水平的不断提高；高层建筑的迅速发展，高气密化、高隔热化影响到人们的工作和生活环境，人们对室内空气品质的要求也越来越高，都渴望拥有一个健康、舒适的室内环境，特别是经历了SARS的袭击，人们越来越注重室内空气品质，对引进室外新风换气提出了更高的要求，但是换气必然会带来能量的损失，引入新风需要消耗更多的能量，因此需要考虑一种有效的节能方法，通过热回收装置使新风和排风进行热交换。热交换器是空气调节和余热回收的关键装置。
一、各类热交换器的性能与利用分析
目前的热交换器有显热和全热回收两种形式。不同形式的性能、效率和利用方式，设备费的高低、维护保养的难易也各不相同，它们的综合比较如下表所示：
热回收方式 效率 设备
费 维护
保养 辅助
设备 占用
空间 交叉
污染 自身
耗能 接管
灵活 抗冻
能力 使用
寿命
转轮换热器 高 高 中 无 大 有 有 差 差 中
热管换热器 较高 中 易 无 中 无 无 中 好 优
板式显热换热器 低 低 中 无 大 有 无 差 中 良
板翅式全热换热器 较高 中 中 无 大 有 无 差 中 中
中间热媒式 低 低 中 有 中 无 多 好 中 良

下面介绍几种常用的热交换器。
1. 转轮式全热换热器
转轮式换热器的表面为蜂窝状，涂上一层吸附材料作干燥剂。将转轮置于风道之间,使其分成两部分。来自空调房间的排风从一侧排出，室外空气以相反的方向从另一侧进入。为加大换热面积，轮子缓慢旋转（10~12转/分）。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,使热量发生转移。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，这个过程将潜热转移。
换热器旋转体的两侧设有隔板，使新风与排风逆向流动。转轮芯片用特殊的纸或铝箔制成，其表面涂上吸湿性涂层，形成热、湿交换的载体，它以10-12r/min的速度旋转，先把排风中的冷热量收集在蓄热体（转轮芯）里，然后传递给新风，空气以2.5-3.5m/s的流速通过蓄热体，靠新风与排风的温差和蒸汽分压差来进行热湿交换。所以，既能回收显热，又能回收潜热。

1） 转轮换热器的功能与适用范围
功 能 适用范围
有优良的吸湿性能，可回收显热与潜热，效率可达70%（有覆有吸湿性涂层的轮体） 有湿度要求的空调系统，如纺织厂、造纸厂和一些生产车间
无吸湿性性要求，主要回收显热时，应使用显热回收器，表面无涂层。当排风温度低于露点时，有吸湿可能，也回收潜热。 体育馆、百货商店，工业通风系统
2） 转轮换热器的主要优缺点：
优 点 缺 点
1.能回收显热和潜热 1. 装置较大，占用建筑面积和空间多
2. 排风与新风逆向交替过程中具有一定的自净作用 2. 接管位置固定，配管灵活性差
3. 通过转速控制，能适应不同的室内外空气参数 3. 有传动设备，自身需要消耗动力
4. 回收效率高，可达到70~80% 4. 压力损失较大，易脏堵
5. 能应用于较高温度的排风系统 5. 有渗漏，无法完全避免交叉污染
3) 影响转轮换热器效率的因素：
a. 空气流速：空气流过转轮时的迎风面流速越大，效率越低，反之效率则高，推荐风速2~4m/s。
b. 转轮两侧气流入口处，需要加装空气过滤器。
c. 设计时，必须计算校核转轮上是否会出现结霜、结冰现象；必要时应在新风管上设空气预热器，或在热回收器后设温度自控装置，当温度达霜点，就发出信号关闭新风阀门或开启预热器。
d. 由于全热交换器转轮需要动力，并且增加了阻力，从而增加输送动力和增加投资，因此，必须计算回收效应，当总能耗节约显著时， 方可选用。
e. 适用于排风不带有害物或有毒物质的场所。

2. 低温热管换热器
1942年，美国工程师提出了热管原理，20世纪60年代初，开始研究和试制，最早被用于航天器与核反应堆，20世纪70年代，热管换热器作为全新风系统中的热能回收装置而最终在暖通行业中体现出卓越的优越性。热管是靠自身内部液体的相变来实现热量传递的传热元件，它有以下特点：⑴每根热管都是永久性密封的，传热时没有额外的能量损耗，无运行部件，运行可靠性高。⑵热管换热器的结构决定了它是典型的逆流换热，热管又几乎是等温运行，因此热管换热器具有很高的效率。⑶因冷热气体的换热在热管的外表面进行容易扩展受热面积。⑷冷热气体中间用隔板隔开，没有泄漏，因此没有交叉污染问题。⑸由于流体流动通道宽敞，阻力损失小。⑹每根热管完全独立，维修方便。⑺从环境的适应性，余热回收效率、压力损失、防止堵塞、清洗、寿命等综合指标看，热管换热器占据优势。

工作原理：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，再将其两端密封。热管既是蒸发器又是冷凝器。热流吸热的一端是蒸发段，工质吸收热后蒸发汽化，流动至另一端即冷凝段放热液化，并依靠毛细力作用流回蒸发段，自动完成循环。
热管换热器由单根热管集装在一起，中间用隔板将蒸发段与冷凝段分开，热管换热器靠热管内工质的相变完成热量传递。每一根热管就是一个无动力的制冷循环系统，传热速度是相同金属的数千倍至万倍， 0.1℃的温差即有热响应，它最初用于人造卫星上解决向阳面和背阴面的受热不均匀，是人造卫星上必备设备之一。现在，越来越广泛的用于空气调节和余热回收领域，日本早稻田大学的一位专家说：“日本特别重视节能和环保，而热管技术以其高效的传热性，为节能环保找到了一条新路”。热管换热器在暖通空调设计手册中均有介绍和选用方法。

1） 低温热管换热器的主要优缺点：
优 点 缺 点
1. 结构紧凑，单位体积的传热面积大 1. 只能回收显热，不能回收潜热
2. 没有转动部件，不额外消耗能源 2. 接管位置固定，缺管配管的灵活性
3. 每根热管自成换热体系，不宜脏堵，便于更换
4. 热管的传热是可逆的，冷热流体可以变换
5. 冷、热气流之间的温差较小时，也能得到一定的回收效率
6. 本身的温降很小，接近于等温运行，换热效率高，60~70%
7. 使用寿命长，12年以上

2） 设计注意事项：
a. 低温热管适用于温度-40℃~80℃，全年可使用，回收冷量时，角度与热量相反。
b. 迎面风速宜采用1.5~3.5 m/s。
c. 冷、热端之间的间隔板，采用双层结构，可杜绝因漏风而造成交叉污染。
d. 换热器可垂直或水平安装，既可以几个并联，也可以几个串联。
e. 当气流的含湿量较大时，（此时有潜热回收，可作为余量）
f. 应设计凝水排除装置。
g. 启动换热器时，应使冷、热气流同时流动，或使冷气流先流动，停止时，应使冷、热气流同时停止，或先停止热气流。
辽宁省能源论证会对于热管换热器的结论为："该装置是二级加热设备，第一级用KLS系列低温热管换热器回收排风余热来预热新风。第二级选用通风工程常用的SRZ型空气加热器，二级串联一体，结构新颖，工程实用，是集中供暖、通风于一体的新型节能补风加热机组。该产品使用的排风余热回收装置是KLS型热管换热器，这种热管换热器经国家机械委和北京市科委鉴定认为该产品结构紧凑，性能稳定，运行维护方便，该产品已生产300多台，用户反映良好，所以该机组的核心设备是可靠的。该产品节能效果显著，可回收排风余热60％，投资回收期1-2年。同时还可以减少环境的污染。与会专家一致认为，该产品应在我省企业中积极推广使用，在使用过程中积累经验，继续完善提高，有利于我省节能工作的开展”
二、低温热管换热器节能与经济效益分析：
按沈阳地区冬季室外-19℃，室内20℃计算如果排风量为30 000立方米/时，能量损失为37万Kal/h,相当于0.7吨的锅炉每小时产生的热量。热管换热器每小时可回收的的热量按效率60%计算为22.2万Kal/h。

1. 板式热交换器的工作原理：
利用特殊的纸质材料或铝泊装配成上下各层间隔而成的通道，进风通过单数层通道，排风通过双数层通道，通过空气与层板的接触传递热量，送风与排风逆流时效率最高，但逆流运动时，材料受力最大，容易吹破交换器，所以常采用叉流结构，作成全热时，表面应涂上吸湿性材料。
板式换热器的优缺点：
优 点 缺 点
1. 构造简单，运行安全 1. 设备体积较大，需占用较多建筑空间
2. 没有传动设备，不消耗电力 2. 易脏堵，不易清洗，阻力大。
3．不需要中间热媒 3. 大风量时，选用有局限性
4. 设备费低

板式换热器设计选用时应注意：
i. 仅适用一般空调工程，当排风中含有有害成份时，不宜选用。
ii. 因阻力损失较大，为了在过渡季节能利用新风，减少能耗，在换热器旁应设计旁通风管，以便让新风从旁通通过。
iii. 与换热器连接的风管和旁通风管上，必须安装密闭性较好的风阀。
ⅳ. 安装的位置应便于芯体更换

http://bbs.chinahvacr.com/boke.asp?hvacr.showtopic.470.html