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地興低溫?zé)峁軗Q熱器在商業(yè)新風(fēng)中的應(yīng)用

來源：家居百科時(shí)間：2020年03月24日 15:28

　　由于當(dāng)今社會(huì)及人們對環(huán)境的要求,節(jié)能在空調(diào)行業(yè)也越來越受到重視。由高效傳熱元件熱管組成的熱管換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小,壓降低、效率高以及不需要輔助動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn),另外,熱管換熱器不存在易堵塞或空氣交叉污染、不易維修、壽命短等不利因素,可以用來回收空調(diào)系統(tǒng)排風(fēng)中的能量,室外新風(fēng)吸收室內(nèi)空氣排風(fēng)的能量,以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

　　暖通空調(diào)系統(tǒng)是耗能大戶,在我國空調(diào)應(yīng)用逐年增加普及的情況下,其總能耗的份額將會(huì)進(jìn)一步快速增長。因此,暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源有效利用和節(jié)能就成為空調(diào)事業(yè)發(fā)展中亟待解決的問題。同時(shí),隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,人們對環(huán)境的要求越來越高,尤其是在“非典”疫情發(fā)生以后,改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的呼聲也日益高漲。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),在室內(nèi)、外新風(fēng)換熱裝置中,目前國際上流行的是傳統(tǒng)的板式和轉(zhuǎn)輪式能量回收裝置,雖然其熱交換效率尚可,但在大氣環(huán)境不理想的情況下,這些裝置存在易堵塞或空氣交叉污染、不易維修、壽命短等不利因素,而采用熱管式新風(fēng)換熱器進(jìn)行能量回收,能有效地避免上述弊端。空調(diào)節(jié)能對換熱器高傳熱性能的要求,以及人們對提高室內(nèi)空氣品質(zhì)的要求,使得熱管換熱器從眾多種類的換熱器中脫穎而出,因而近年來熱管用于空調(diào)熱回收系統(tǒng)中的研究得到了很大發(fā)展。用熱管對空調(diào)回、排風(fēng)中能量合理回收利用,收到了很好的節(jié)能效果。

　　熱管是一個(gè)封閉系統(tǒng),由管殼、吸液芯和工質(zhì)組成,如圖1所示。將熱管內(nèi)抽成真空,緊貼熱管內(nèi)壁的吸液芯毛細(xì)多孔材料內(nèi)充滿液體,將其密封,熱管一端是蒸發(fā)段,另一端是冷凝段,中間根據(jù)需要可設(shè)絕熱段,當(dāng)熱管的蒸發(fā)段一端受熱時(shí)液體蒸發(fā)汽化,蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結(jié)成液體,液體再沿毛細(xì)多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)不已,熱量由熱管的一端傳至另一端。

　　圖 1 熱管元件工作原理示意圖

　　圖2為KLRS低溫?zé)峁軗Q熱器工作原理圖

　　按照熱流體和冷流體的狀態(tài),熱管換熱器可分為氣-氣式、氣-液式、液-液式、液-氣式。從熱管換熱器結(jié)構(gòu)形式來看,熱管換熱器又可分為整體式、分離式、回轉(zhuǎn)式和組合式【4】。

　　以熱管為傳熱單元的熱管換熱器同常規(guī)換熱器相比,有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),主要表現(xiàn)在:

　　1)傳熱效率高,熱管換熱器是以熱管本體為傳熱單元,具有很高的導(dǎo)熱性,強(qiáng)化了傳熱;

　　2)熱管內(nèi)部是基于相變原理工作的,熱響應(yīng)快,傳熱量大,啟動(dòng)時(shí)間短;

　　3)熱管的熱力循環(huán)是在一個(gè)獨(dú)立元件中完成的,沒有附加外部力;

　　4)等溫性能好,管壁溫度可調(diào),可在較小的熱氣流溫差驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行外部熱交換;

　　5)熱管換熱器的體積小、重量輕,單位重量換熱量大,這些特點(diǎn)客觀上能滿足空調(diào)回收能量中的氣-氣熱交換的要求。

　　熱管在一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　在一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中,空調(diào)回風(fēng)中部分排出室外,而大部分回風(fēng)與室外新風(fēng)在混合室混合,混合后空氣經(jīng)過表冷器,由于表冷器表面溫度遠(yuǎn)低于混合空氣的露點(diǎn)溫度,因而混合濕空氣經(jīng)表冷器有部分冷凝水凝出,成為飽和濕空氣。離開表冷器的飽和濕空氣經(jīng)過再熱器以達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。

　　在基本不改變空調(diào)現(xiàn)有配置的基礎(chǔ)上,熱管式新風(fēng)換熱裝置與空調(diào)機(jī)組配套,聯(lián)合使用,在冬季運(yùn)行時(shí),新風(fēng)先由熱管放熱段預(yù)熱后再進(jìn)入空調(diào)器內(nèi)處理后送入室內(nèi),而室內(nèi)的回風(fēng)經(jīng)過熱管受熱段放熱后再排出室外,這樣排風(fēng)余熱得以回收,減少了空調(diào)器的負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)能耗節(jié)省和空氣品質(zhì)提高的雙贏;夏季運(yùn)行時(shí),空氣先經(jīng)過熱管受熱段預(yù)冷后,再與室內(nèi)部分回風(fēng)混合,經(jīng)空調(diào)器冷卻盤管除濕后送入室內(nèi),實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)能耗節(jié)省和空氣品質(zhì)提高的雙贏。圖2為一次回風(fēng)式空調(diào)系統(tǒng)中使用熱管回收能量示意圖。

　　圖 3 熱管用于一次回風(fēng)系統(tǒng)

　　圖4 混風(fēng)式熱管式能量回收空調(diào)機(jī)組

　　與不加熱管換熱裝置的一次回風(fēng)空調(diào)器系統(tǒng)相比,空調(diào)系統(tǒng)制冷量由放熱段的交換冷量和表冷器部分的冷量組成。圖2中,在送風(fēng)管道部分設(shè)有溫度傳感器,送風(fēng)狀態(tài)4由溫度傳感器發(fā)出信號,控制熱管系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)節(jié)熱管內(nèi)介質(zhì)的流量,從而調(diào)節(jié)空氣的溫度。當(dāng)冷熱氣流溫差只要超過3℃即可回收能量。

　　熱管熱交換器換熱后一次回風(fēng)空調(diào)器系統(tǒng)節(jié)能效果表現(xiàn)在表冷器所需的冷量減少。設(shè)回風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)為1點(diǎn),經(jīng)過熱管放熱段后為2點(diǎn),室外新風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)為3點(diǎn),新風(fēng)經(jīng)過熱管受熱段后為4點(diǎn),回風(fēng)和新風(fēng)混合后狀態(tài)點(diǎn)為5點(diǎn),混合風(fēng)經(jīng)過表冷器后為6點(diǎn),再經(jīng)過再熱器加熱后為7點(diǎn)即為送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。則表冷器所需的冷量為經(jīng)過表冷器后空氣焓值的降低值,即

　　則所需冷量的減少值為

　　式中:

　　-表冷器所需制冷量,kJ/kg;

　　-所需冷量的減少量,kJ/kg;、

　　-回風(fēng)與送風(fēng)的比例;

　　-各點(diǎn)的焓值,kJ/kg

　　則表冷器所需制冷量減少的效率為

　　熱管換熱器節(jié)能分析實(shí)例

　　以某賓館為例,進(jìn)行設(shè)計(jì),表1為其設(shè)計(jì)參數(shù)。

　　表1 設(shè)計(jì)參數(shù)

　　以A3餐廳會(huì)客廳為例,計(jì)算出結(jié)果。如表2為例。

　　表2 A3餐廳會(huì)客廳的計(jì)算結(jié)果

　　采用熱管式換熱器進(jìn)行新風(fēng)換熱的余熱回收的結(jié)果如表3所示。

　　表3 余熱回收的結(jié)果

　　通過對熱管式換熱器進(jìn)行新風(fēng)換熱的余熱回收來看,根據(jù)計(jì)算每年(冬、夏均按90天計(jì))可回收的熱量為246805kW,按當(dāng)?shù)孛慷入妰r(jià)0.7元計(jì),具此,我國上海、南京等長江中下游地區(qū)夏季空調(diào)冷回收時(shí)間可達(dá)1500h以上。按氣象參數(shù)計(jì)算,3年內(nèi)可回收設(shè)備初投資費(fèi)用,設(shè)備使用壽命15年到20年。

　　以上式對混風(fēng)機(jī)組的詳細(xì)介紹,那在什么情況下采用直流式空調(diào)機(jī)組呢:

　　夏季空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的回風(fēng)焓值高于室外空氣焓值;系統(tǒng)服務(wù)的各空氣調(diào)節(jié)區(qū)排風(fēng)量大于按負(fù)荷計(jì)算出的送風(fēng)量;室內(nèi)散發(fā)有害物質(zhì),以及防火防爆等要求不允許空氣循環(huán)使用。各空氣調(diào)節(jié)區(qū)采用風(fēng)機(jī)盤管或循環(huán)風(fēng)空氣處理機(jī)組集中送新風(fēng)的系統(tǒng)。

　　在上述情況下如果不用低溫?zé)峁軗Q熱器,對新風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷或者預(yù)熱處理,就大大浪費(fèi)了室內(nèi)排風(fēng)的能量(夏季損失的是冷量,冬季損失的是熱量)。

　　圖5 KLRS左右式低溫?zé)峁軗Q熱器

　　圖6 直流熱管式能量回收空調(diào)機(jī)組(適合機(jī)房高度不足,寬度有余的機(jī)房空間)

　　主要應(yīng)用場所:酒店、醫(yī)院、高端辦公樓、實(shí)驗(yàn)室等對新風(fēng)直流要求比較高的環(huán)境

　　圖7 一字型熱管式能量回收空調(diào)機(jī)組 (適合有長度沒有寬度的機(jī)房)

　　主要應(yīng)用場所:酒店、醫(yī)院、高端辦公樓、實(shí)驗(yàn)室等對新風(fēng)直流要求比較高的環(huán)境

　　對于南方有些城市冬季不用熱的場所,可以采用上下結(jié)構(gòu)的熱管式能量回收空調(diào)機(jī)組

　　這種將室內(nèi)換氣時(shí)排出的帶有一定溫度的濁空氣,利用熱管換熱器換熱,在冬季或夏季分別起到預(yù)熱或預(yù)冷進(jìn)入的新鮮空氣的作用,充分利用了余熱,節(jié)約了能源,節(jié)省了電的消耗,降低了空調(diào)的運(yùn)行負(fù)荷。同時(shí)也提高了室內(nèi)空氣的品質(zhì)。是一種適合國情的較為理想的能量回收換熱裝置。

　　總結(jié):隨著近年來,各種流感性傳染病的爆發(fā),公共建筑項(xiàng)目按照商業(yè)新風(fēng)的必要性越來越變成鋼性需求;目前除了北京、上海等大型城市有強(qiáng)制性規(guī)定外,好多其他地區(qū)的大型項(xiàng)目即使是設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)了商業(yè)新風(fēng),最終業(yè)被一些沒有使命感,利欲熏心的負(fù)責(zé)人給取消了,希望國家有關(guān)部門對此進(jìn)行強(qiáng)制規(guī)定,打造更健康、更舒適的商業(yè)空間!

責(zé)任編輯：ronghuanfen

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