淺談轉輪熱回收式空氣處理機組改進及節能效果

摘 要：目前的熱回收式空氣處理機組存在著結構形式單一的問題。基于此，本文先是簡單介紹了轉輪熱回收式空氣處理機組的傳統結構，然后提出了相應的轉輪熱回收式空氣處理機組的改進方案，最后將某個商務建筑作為研究對象，對這種改進方案的節能效果進行了模擬計算。目的是提高轉輪熱回收式空氣處理機組的節能效果。

關鍵詞：熱回收式空氣處理機組；回收效率；混風閥

前言：近些年來，我國建筑的能耗越來越多，經過相關研究人員統計分析，空調通風系統所消耗的電量占建筑全年消耗總電量的一半左右。所以要在建筑的空調通風系統中應用節能技術，使用熱回收式空氣處理機組可以有效地降低能耗，但是，目前我國的熱回收式空氣處理機組存在著一定的問題，使得回風冷熱量的回收不能達到最大化。因此，對于轉輪熱回收式空氣處理機組改進及節能效果的研究是很有必要的。

1.轉輪熱回收式空氣處理機組的改進方案

熱回收式空氣處理機組主要分為轉輪式、熱管式、板翅式以及液體循環式等。其中，轉輪熱回收式空氣處理機組可以有效實現全熱回收。傳統的轉輪熱回收式空氣處理機組是由排風機、混風閥、過濾器、轉輪、表面冷卻器以及送風機組合而成。以夏季時轉輪機組的工作過程為例，室內產生的回風會在排風機的作用下通過排風側混風段，一部分回風進入到熱回收段，被轉輪回收冷量，然后變為排風排出；另一部分回風會進入到新風側混風段，這部分回風會和經過轉輪處理的室外新風相互混合，然后經過熱濕處理，最后在送風機的作用下送入室內。轉輪熱回收式空氣處理機組具有較高的回收效率，可以有效地回收顯熱和潛熱，可以應用于較高溫度的排風系統中。

但是，在實際的應用中，排風機和送風機都是采用的定頻風機，這會將排風側混風段變為低壓區，從而使得混風閥的調節失效，排風機會排出將近100%的室內回風，使得送風機輸送的幾乎全部都是來自室外的新風，這就相當于空調的系統使用全新風工況運行。雖然商業建筑的空調系統在供冷期不需要全新風工況運行，在這種狀態下也可以進行熱回收，但是會導致新風的處理量遠遠大于設計新風的處理量，這在一定程度上增大了新風處理的能耗[1]。

為了解決傳統轉輪機組中存在的問題，可以通過改進排風機的位置來解決，就是要將排風機安裝在混風閥前端靠近回風口的位置。經過改進的轉輪機組有效地避免了排風側混風段變為低壓區，充分發揮了混風閥調節新回風比的作用。

2.轉輪熱回收式空氣處理機組的節能效果

2.1轉輪熱回收式空氣處理機組的能耗模擬計算

根據改進后轉輪機組的各項參數，使用eQUEST軟件來模擬計算轉輪機組改造前后商業建筑空調系統的能耗。本次模擬實驗的商業建筑位于天津，地下的建筑面積為7089平方米，地上的建筑面積為39295平方米，總建筑面積為46384平方米，建筑的總高度為33米，其中，第一層的層高為6米，2-6層的層高為5.4米。

2.2模擬設計的參數

建筑外窗的遮陽系數為0.91，可見光的折射率為0.85，東側的窗墻比為0.1、南側的為0.37、西側的為0.23、北側的為0.38；建筑屋面的傳熱系數為0.42、外墻為0.59、與非空調房間的間隔樓板為1.37、外窗為2.7。建筑的1-5層使用的是全空氣系統，就是指標準變風量和新風機組相結合的系統，這種系統會通過轉輪機組來回收回風的冷熱量，實現新風和回風的有效混合。建筑的6層使用的是風機盤管加新風系統，新風系統安裝轉輪機組的目的是回收回風的冷熱量。全空氣系統和風機管盤加新風系統所使用的轉輪機組的熱回收率都是60%。

該建筑的供暖期是11月15號到次年的3月15號；供冷期是5月15號到9月15號。供暖期的室內設計溫度是18攝氏度，送風溫度是26℃；供冷期的室內設計溫度是26℃，送風溫度是17℃。該建筑的空調系統冷源是地下一層的集中制冷間；熱源是建筑頂層的燃氣熱水鍋爐房，供冷期和供暖期冷熱源的供水溫度是7.12℃，回水溫度是55.5℃。供冷期的冷水是由離心式冷水機組所提供的，冷卻水是由建筑頂層的冷卻塔所制備的；供暖期的熱水是由燃氣熱水鍋爐房所提供的。該空調調水系統的冷熱源和用戶都是側變流量運行，應用兩管制，冬季和夏季運行模式的轉換依靠閥門來實現。另外，風機會在空調系統的運行前以及關閉后多運行一個小時[2]。

2.3比較方案的確定

方案一：1-6層的空調系統均使用傳統的轉輪機組結構，；方案二：1-6層的空調系統均采用改進之后的轉輪機組結構。方案一和方案二是在供冷期和供暖期的新風量占送風量的比例之間存在差異，其他客觀條件都是相同的。因為傳統轉輪機組中混風閥的調接幾乎失效，所以方案一可以看做是全新風工況運行，新風比是100%；方案二的新風比是30%。

3.模擬的結果與分析

3.1模擬的結果

在供冷期，方案一的耗電量為507MW·h，方案二的耗電量為235MW·h，可以看出，方案二的制冷耗電量明顯少于方案一，節約了大約53.7%的電量；在供暖期，方案一的總耗氣量為54371m3，方案二的總耗氣量為16417m3，可以看出，方案二的耗氣量明顯少于方案一，節約了大于69.8%的天然氣。

3.2模擬結果的分析

由模擬的結果可知，方案二比方案一節約電量272MW·h，選取折算系數為0.404kg/（kW·h），換算成標準煤約為110t；方案二比方案一節約天然氣37954m3，選取折算系數為0.404kg/（kW·h），換算成標準煤約為50.5t。總的來說，方案二比方案一節約的總能耗換算成標準煤約為160.5t。按照1t標準煤燃燒會排放2566kg的二氧化碳量來計算，方案二比方案一的二氧化碳排放量減少了411.8t。二氧化硫的減排量需要用以下公式進行計算：

其中， m是指二氧化碳的減排量，單位是kg； mc是指標準煤的消耗量，單位是kg； S是指標準煤的含硫率，按照1%來計算； η是指脫硫的效率，按照一般水平計算，數值取為80%。

經過計算可得，方案二比方案一減少排放二氧化碳的量為513.5kg。因此，與傳統的轉輪熱回收式空氣處理機組相比，經過改進過后的轉輪機組可以有效避免排風側混風段出現低壓區，可以保證混風閥充分發揮出調解新回風比的重要作用。在過渡季節關閉混風閥可以有效實現全新風工況運行；在冬季和夏季，打開混風閥可以有效實現最小新風工況運行，并能有效節約資源。通過eQUEST軟件對改進前后某商業建筑空調系統的能耗進行模擬計算，說明改進后的轉輪機組空調系統具有比較明顯的節能減排效果。

結論：綜上所述，對轉輪熱回收式空氣處理機組進行改進可以提高空調通風系統的節能效果。分析可得，通過對轉輪熱回收式空氣處理機組改進及節能效果的研究，給出了完整可行的改進方案，將排風機安裝在混風閥前端靠近回風口的位置，可以有效地降低空調通風系統的能耗，節約了空調系統所消耗的電量，減少了空調系統所排放的二氧化碳和二氧化硫。希望本文可以為相關人員改進轉輪熱回收式空氣處理機組提供參考。

參考文獻：

[1]鄭磊.轉輪熱交換器應用于全新風處理機組的實驗研究[D].南京師范大學，2015.

[2]羅絨.轉輪式熱回收型間接—直接蒸發冷卻空調機組的實驗研究[D].西安工程大學，2013.

作者簡介：

姓名：李青欣（1988.03.06）；性別：男，籍貫：遼寧省大連人，學歷：本科，畢業于沈陽建筑大學；現有職稱：初級工程師；研究方向：機電工程