全熱交換器新風設計安裝和節能測試

葉南山,趙建華

(1.浙江工正建設監理咨詢有限公司,寧波315040;2.河北農業大學海洋學院,秦皇島066003)

1 引言

近年來,隨著空調的普及,空調的耗能已成為人們的關注焦點,空調耗能已經占到整個建筑耗能的30%～40%。

在空調系統中,大部分空調回風經冷卻或再熱后,再送到空調房間,而其余的回風則排出室外,這部分回風攜帶的熱 (冷)量就白白浪費了,同時送風進入空調房間時必須經過加熱 (冷卻)處理,需要消耗相當多的能量,因此,研究如何回收空調系統回風熱 (冷)量,再用于空調系統,對空調系統節能將具有重要的意義。

2 空調熱回收裝置

在空調熱回收系統中,目前常用的有全熱交換器、盤管熱環式換熱器、熱泵和熱管換熱器等。

2.1 盤管熱環式換熱器

盤管熱環式換熱器是一種空氣+液體熱交換器,由布置在新風、排風管道 (管道除濕機)上的兩個熱交換器、泵、膨脹箱、排氣閥和管道 (管道除濕機)組成,使用一臺小功率泵作為系統的循環動力,管道內的傳熱液體采用稀乙烯、乙二醇溶液或水,傳熱液體將排風中的熱量再傳遞給新風,該裝置優點是新風、排風管道布置靈活;缺點是需要增加泵的配置和控制,對管道 (管道除濕機)的密封要求極高。

2.2 熱泵

熱泵是一種可有效利用低溫熱能的節能設備,它能回收大量潛能,熱效率高,但其本身能耗大,設備投資造價較高。

2.3 熱管換熱器

熱管是依靠自身內部工作液體相變來實現傳熱的高效傳熱元件,它可以將大量熱量通過其很小的截面積長距離地傳輸而無需外加動力。傳輸溫差小,適用溫度范圍廣,在能量回收和余熱利用方面已顯示出其獨特的作用。

2.4 全熱交換器

有效回收因換氣而損失的熱量 (新風負荷),可以節約空調費用。因為可以大幅減輕新風負荷,部分熱能能回收,空調設備可以適當小型化。制冷時,去除高濕度的外部空氣的水分,按接近室內濕度送風。制熱時,將室外干燥的空氣換入,按接近室內濕度送風。換氣時室內溫度變化小,由于排風和送風同時進行,在高密封性的房間里也可以穩定的換氣。機體風道、熱交換機芯具有隔音效果,可防止戶外噪音傳入室內,或防止室內噪音傳到室外,不損害辦公室等公共場所環境。而且具有運行安全可靠,換熱效率高等優良特點,為工程應用創造了便利條件。浙江寧波南部商務區某高層建筑商務樓采用的就是全熱交換機器熱回收系統。

2.5 熱回收裝置的比較

選擇合適的熱回收裝置需要結合當地氣候條件、經濟狀況、工程的實際情況、排風中有害氣體的情況等多種因素,進行技術經濟方面的綜合比較。通過各項指標和以下性能費用節能測試的比較,全熱交換器具有優良的特性,這為在實際工程應用帶來方便。

3 全熱交換器在空調熱回收中的應用

全熱交換器在空調系統的熱回收是暖通空調工程研究的課題之一,在空調熱回收系統中,由于涉及到氣流組織、傳熱等系數的研究,并具有比較高的熱回收效率,因而近年來全熱交換器用于空調熱回收系統中的研究成熱點之一。

3.1 全熱交換器熱回收空調系統及標準

全熱交換器使排風與新風直接熱交換進行熱回收,當室內空氣的比焓值低于室外空氣時,利用它回收排風中的冷量,反之回收熱量。

全熱交換器國家標準GB/T21087-2007,是產品性能說明和檢測的標準,更是產品品質的保證,是企業組織生產的依據。

3.2 熱交換器FY系列在商務樓應用

由于新風系統計劃性換氣,更舒適、健康,能大幅提高室內空氣的質量,通過新風凈化過濾網能夠持續帶來清新、純凈的空氣。全熱交換機組中,在交換芯進風一側裝有新風凈化過濾網,能阻止大氣中10μ m以上的花粉、塵土等的侵入。一邊吸入戶外新鮮空氣,一邊排出室內的污濁空氣。

3.3 熱傳導和分壓差的轉移

流體通過傳熱板兩端不同溫度空氣的流動與熱傳導來交換溫度;同時水蒸汽分壓差轉移水分。將其由高濕部位放出,進行溫度交換。

夏季,使用全熱交換器換氣時,將室外將要進入室內的炎熱潮濕的新鮮空氣中的溫度及濕度,通過熱交換芯體傳導至排出室外的室內涼爽干燥而污濁的空氣中去。冬季,使用全熱交換器換氣時,通過熱交換芯體用室內溫暖的污濁空氣中的溫度,預熱將要進入室內的室外寒冷新鮮的空氣。并將濕氣一并導入將要送入室內的室外干燥的空氣中。

3.4 小型化FY系列全熱交換器設備節能測試結果減少換氣時的熱損失,可以達到節能的效果。

3.4.1 測試條件:

(1)地點:北京地區

(2)室內工況:制冷時26℃(RH50%);制熱時20℃ (RH50%)。

(3)室外工況:制冷時33.2℃(RH50%);制熱時-10℃(RH45%)。

(4)換氣量:200×2.5×0.5(m3/h)。

(5)空調系統運行時間:

夏季:24/日×122日=2928h(6-9月)。

冬季:24/日×120日=2880h(11月15日 ～3月15日)。

(6)電費:0.48元/kWh。

由于熱交換氣時能夠降低換氣負荷。空調器的制冷、制熱負荷隨之減少。故而空調器設備費用有可能降低。

3.4.2 冬夏季節全熱模式 夏季時利用室內排出的冷空氣的能量,盡量把外面的熱空氣預冷后送入室內,室內冷損就少,夏季模式如圖1所示。

冬季時利用室內排出的暖空氣的能量,盡量把外面的冷空氣預熱后再送入室內,室內熱損少,冬季模式如圖2所示。

3.4.3 長期成本比較 見表1。

4 全熱交換器安裝及安全維護

表1 長期成本比較

4.1 安全注意事項

(1)電氣工程要按照國家法規和使用手冊進行施工,必須使用專用線路。如果電源線路容量不足或施工不當,易造成觸電或火災事故。

(2)在換氣口處裝防鳥網或類似的物品。當有鳥巢等異物時請清除,否則會引起室內缺氧。

(3)室外進氣口要安裝在距離可燃氣體排風口較遠的位置。否則易造成室內缺氧。

(4)地線不可與燃氣管道、自來水管、避雷針、電話線等連接在一起。接地不正確會造成用電事故。

(5)需安裝專用斷路器。根據安裝位置的情況,有時必須安裝漏電斷路器。

(6)室外防雨百葉安裝時要向下傾斜,防止雨水浸入。如安裝不當會造成屋內滲水。

(7)電源線以及連線要使用指定的電纜連接牢固,接線器連線部位應固定結實,不受電纜外力影響。如連接或固定不牢固,易引起發熱或火災。

(8)如果電控盒板安裝不當,灰塵或粉塵會造成端子接線部位發熱,引發火災或觸電。

(9)不可安裝在可能有易燃性氣體泄漏的地方。如有泄漏的燃氣在周圍聚集,會導致火災事故。

(10)不可作為抽油煙機使用,否則易引起過濾器、熱交換器堵塞或火災。

(11)不可安裝在直對火源或有明火的地方。否則易引起發熱或火災。

(12)不可安裝在化工廠等易產生酸、堿、有機溶劑、涂料等有害氣體以及含有腐蝕性氣體的地方。否則易導致中毒或火災。

4.2 安裝注意事項

(1)新風全熱交換器在現場作短期或長期的保存,都必須采取相應的保護措施,以防止建筑灰塵或碎石進入主機及其他附件之中。

(2)安裝新風全熱交換器的位置必須保證天花板內高度不小于800～1000mm。

(3)不可安裝在熱水器附近。

圖3 干球溫度/絕對濕度曲線** 北京環都人工環境科技.熱回收式新風換氣機,2010

(4)全熱交換器要在40℃以下的溫度條件下使用。絕對不可安裝在直對明火的地方。

(5)注意防露、結霜。如上圖3所示,將高溫側吸入空氣條件A和低溫側吸入條件B匯成空氣曲線圖,高溫側空氣A經過新風換氣機進行熱交換,當空氣條件形成一條到C點的飽和曲線時,新風全熱交換器就會出現結露、結霜。在這種情況下,可將低溫側空氣加熱,使B點到B′點,使C點到飽和曲線內側的C′點,然后再使用。

(6)為避免已排到室外的污風又從新風進口回到室內,安裝在外墻的兩個風口之間的距離應大于1000mm。

(7)當風管內設有電加熱時,電加熱器的開關應與全熱交換器開關連接,即只有通風機開始工作,電加熱器才可以開啟。

(8)若用戶希望室內噪聲盡可能地小,那么應考慮在風管中串接風管消聲器。

4.3 保養方法

安裝和維護系統之前,必須切斷電源,以免電擊導致人員傷害。設備內置的空氣過濾裝置必須使用,如果不使用過濾器,熱交換芯上會積滿贓物和灰塵,性能因此而減低,甚至不能使用。在使用過程中當感覺送風量或排風量明顯減小時,可能是過濾器上積塵過多,應考慮清洗或更換過濾器。由于地區環境不同、設備使用時間長短各異,應根據各用戶的實際情況決定周期。

5 結束語

由于全熱交換器有較好的熱回收特點,所以全熱交換器相對其他換熱器而言,具有節能、高效、緊湊、投資略少的優點,決定了其在空調熱回收方面將具有巨大的應用潛力。

[1]顧潔主編.暖通空調設計與計算方法 [M].北京:化學工業出版社,2008

[2]唐中華主編.通風除塵與凈化 [M].北京:中國建筑工業出版社,2009