全新風轉(zhuǎn)輪回收與熱泵機組性能的比較

1、轉(zhuǎn)輪能量回收裝置與熱泵比較隨著我國經(jīng)濟實力的增長和人民物質(zhì)文化生活水平的不斷提高；高層建筑的迅速發(fā)展，高氣密化、高隔熱化影響到人們的工作和生活環(huán)境，人們對室內(nèi)空氣品質(zhì)的要求也越來越高，都渴望擁有一個健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境，特別是經(jīng)歷了SARS的襲擊，人們越來越注重室內(nèi)空氣品質(zhì)，對引進室外新風換氣提出了更高的要求，但是換氣必然會帶來能量的損失，引入新風需要消耗更多的能量，因此需要考慮一種有效的節(jié)能方法，通過熱回收裝置使新風和排風進行熱交換，效率應(yīng)大于55%。熱交換器是空氣調(diào)節(jié)和余熱回收的關(guān)鍵裝置。一、各類熱交換器的性能與熱泵回收的比較目前的熱交換器有顯熱和全熱回收兩種形式。不同形式的性能、效率和利

2、用方式，設(shè)備費的高低、維護保養(yǎng)的難易也各不相同, 安裝新、排風熱回收裝置的條件：1）風量大于3000m3/h2）有獨立的新、排風系統(tǒng)3）新、排風的溫差大于8度而空氣源熱泵安裝則比較靈活，僅需回收排風的能量，可以直接處理新風，也可通過制冷熱水處理新風和回風。表1 新、排風熱回收裝置綜合比較熱回收方式效率設(shè)備費維護保養(yǎng)輔助設(shè)備占用空間交叉污染自身耗能接管靈活抗凍能力使用壽命轉(zhuǎn)輪換熱器高高中無大有有差差中熱管換熱器較高中易無中無無中好優(yōu)板式顯熱換熱器低低中無大有無差中良板翅式全熱換熱器較高中中無大有無差中中溶液全熱換熱器高高高無大無有差中中表2 熱泵回收裝置空氣源熱泵回收式較高中中有中無多好中良下面

3、重點介紹轉(zhuǎn)輪熱交換器。1. 轉(zhuǎn)輪式全熱換熱器轉(zhuǎn)輪式換熱器的表面為蜂窩狀，涂上一層吸附材料作干燥劑。將轉(zhuǎn)輪置于風道之間,使其分成兩部分。來自空調(diào)房間的排風從一側(cè)排出，室外空氣以相反的方向從另一側(cè)進入。為加大換熱面積，輪子緩慢旋轉(zhuǎn)（1012轉(zhuǎn)/分）。輪子的一半從較熱空氣中吸收存儲熱量，旋轉(zhuǎn)到另一側(cè)時，釋放熱量,使熱量發(fā)生轉(zhuǎn)移。附著表面的干燥劑將來自高濕度的空氣流里的濕氣冷凝后，通過干燥劑吸收，旋轉(zhuǎn)到另一側(cè)時，將濕氣釋放到低濕度的氣流里，這個過程將潛熱轉(zhuǎn)移。換熱器旋轉(zhuǎn)體的兩側(cè)設(shè)有隔板，使新風與排風逆向流動。轉(zhuǎn)輪芯片用特殊的紙或鋁箔制成，其表面涂上吸濕性涂層，形成熱、濕交換的載體，它以10-12r/m

4、in的速度旋轉(zhuǎn)，先把排風中的冷熱量收集在蓄熱體（轉(zhuǎn)輪芯）里，然后傳遞給新風，空氣以2.5-3.5m/s的流速通過蓄熱體，靠新風與排風的溫差和蒸汽分壓差來進行熱濕交換。所以，既能回收顯熱，又能回收潛熱。1） 轉(zhuǎn)輪換熱器的功能與適用范圍功 能適用范圍有優(yōu)良的吸濕性能，可回收顯熱與潛熱，效率可達70%（有覆有吸濕性涂層的輪體）有濕度要求的空調(diào)系統(tǒng)，如紡織廠、造紙廠和一些生產(chǎn)車間無吸濕性性要求，主要回收顯熱時，應(yīng)使用顯熱回收器，表面無涂層。當排風溫度低于露點時，有吸濕可能，也回收潛熱。體育館、百貨商店，工業(yè)通風系統(tǒng)2） 轉(zhuǎn)輪換熱器的主要優(yōu)缺點：優(yōu) 點缺 點1.能回收顯熱和潛熱1. 裝置較大，占用建筑面

5、積和空間多2. 排風與新風逆向交替過程中具有一定的自凈作用2. 接管位置固定，配管靈活性差3. 通過轉(zhuǎn)速控制，能適應(yīng)不同的室內(nèi)外空氣參數(shù)3. 有傳動設(shè)備，自身需要消耗動力4. 回收效率高，可達到7080%4. 壓力損失較大，易臟堵5. 能應(yīng)用于較高溫度的排風系統(tǒng)5. 有滲漏，無法完全避免交叉污染3) 影響轉(zhuǎn)輪換熱器效率的因素：a. 空氣流速：空氣流過轉(zhuǎn)輪時的迎風面流速越大，效率越低，反之效率則高，推薦風速24m/s。b. 轉(zhuǎn)輪兩側(cè)氣流入口處，需要加裝中效空氣過濾器。c. 設(shè)計時，必須計算校核轉(zhuǎn)輪上是否會出現(xiàn)結(jié)霜、結(jié)冰現(xiàn)象；必要時應(yīng)在新風管上設(shè)空氣預(yù)熱器，或在熱回收器后設(shè)溫度自控裝置，當溫度達霜

6、點，就發(fā)出信號關(guān)閉新風閥門或開啟預(yù)熱器。d. 由于全熱交換器轉(zhuǎn)輪需要動力，并且增加了阻力，從而增加輸送動力和增加投資，因此，必須計算回收效應(yīng)，當總能耗節(jié)約顯著時， 方可選用。e. 適用于排風不帶有害物或有毒物質(zhì)的場所。4）轉(zhuǎn)輪換熱器的使用禁區(qū)：新風焓植在40-60kj/kg之間（2050%-2660%）屬于轉(zhuǎn)輪熱交換器使用禁區(qū)，需采用風管旁通和風機變頻等控制技術(shù)減小風機能耗2空氣源熱泵1）概述熱泵作為一種節(jié)能技術(shù)受到了世界各國的普遍重視，而空氣源熱泵可從環(huán)境大氣中吸取豐富的低品位能量，使用方便，安裝費用較低，因此空氣源熱泵成為熱泵諸多型式中應(yīng)用最為廣泛的一種。但是，空氣源熱泵的應(yīng)用范圍受到氣候

7、條件的約束。隨著室外溫度的降低，用戶的需熱量不斷增加。當室外氣溫很低時，空氣源熱泵的制熱量不能滿足用戶采暖要求。同時，隨著壓縮機壓力比的增加，其COP急劇下降，排氣溫度迅速升高，從而導致壓縮機不能正常運行甚至損壞。對于有獨立的新、排風系統(tǒng)，由于冬季室內(nèi)排風的溫濕度大大高于室外，可以大大改善熱泵的效率， 使COP穩(wěn)定在3以上，基本不受冬季新風條件的改變，而且無新、排風熱回收交換器的共同存在的缺點（如阻力大、交叉污染，要求溫差大等）。2）工作原理空氣源熱泵機組由蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥四大主要部件構(gòu)成封閉系統(tǒng)，其內(nèi)充注有適量的工質(zhì)。機組運行基本原理依據(jù)是逆卡循環(huán)原理：液態(tài)工質(zhì)首先在蒸發(fā)器內(nèi)吸

8、收空氣中的熱量而蒸發(fā)形成蒸汽（汽化），汽化潛熱即為所回收熱量，而后經(jīng)壓縮機壓縮成高溫高壓氣體，進入冷凝器內(nèi)冷凝成液態(tài)（液化）把吸收的熱量發(fā)給需要的加熱的空氣或水中，液態(tài)工質(zhì)經(jīng)膨脹閥降壓膨脹后重新回到膨脹閥內(nèi)，吸收熱量蒸發(fā)而完成一個循環(huán)，如此往復(fù)，不斷吸收低溫源的熱而輸出所加熱的水中，直接達到預(yù)定溫度，其工作原理圖如下： 二、轉(zhuǎn)輪與熱泵回收的比較案例室外環(huán)境參數(shù)（南京）夏季空調(diào)34.8，61%冬季：-4，79%過渡季（梅雨季）室外工況26，80%回風狀態(tài)點（設(shè)定）25-27，5565%新風量12000CMH8000 CMH排風量10200CMH6800 CMH 用戶具體要求注：梅雨季只開啟新風熱

9、泵機組，設(shè)備可利用自帶冷熱源除濕并再熱新風，新風出風溫度范圍要求在18-25度，優(yōu)選溫度可調(diào)，絕對含濕量低于11g/kg。表3 轉(zhuǎn)輪熱回收裝置與熱泵的綜合比較（8000+6800/m3/h）熱回收方式風機功率風機壓頭風機噪音過濾要求占用空間交叉污染設(shè)備投資接管靈活抗凍能力使用壽命轉(zhuǎn)輪換熱器5.5KW*2100080中效大有大差差中空氣源熱泵4KW*270075初效中無中好中良1夏季：1）夏季轉(zhuǎn)輪回收計算：轉(zhuǎn)輪夏季（制冷）新風處理過程中各狀態(tài)點參數(shù)表狀態(tài)點干球溫度濕球溫度露點溫度焓相對濕度含濕量空氣處理過程kJ/kg%g/kg kj/kg新風34.828.126.190.660.521.6室外排

10、風2620.417.658.86012.7室內(nèi)轉(zhuǎn)輪29.523.821.671.56316.319.1 排風效率70%制冷量：19.1*8000*1.2/3600=50.9KW，風機功耗：11KW，2）夏季熱泵制冷量：熱泵夏季（制冷）新風處理過程中各狀態(tài)點參數(shù)表狀態(tài)點干球溫度濕球溫度露點溫度焓相對濕度含濕量空氣處理過程kJ/kg%g/kg kj/kg回風2620.417.658.86012.7室內(nèi)加濕22.820.41958.87914.1降溫排風4626.519832214.1冷凝熱24.2kj/kg冷凝熱：24.2*6800*1.2/3600=54.8 KW制冷量：54.8/1.3=42

11、KW壓縮機+風機功耗：19 KW 2冬季1）冬季轉(zhuǎn)輪回收計算： 冬季（加熱）新風處理過程中各狀態(tài)點參數(shù)表狀態(tài)點干球溫度濕球溫度露點溫度焓相對濕度含濕量空氣處理過程kJ/kg%g/kg kj/kg新風-4-5.1-71.3792.1室外排風2013.889.338.9507.3室內(nèi)轉(zhuǎn)輪10.47.54.423.8665.2222.5排風效率70%制熱量：22.5*8000*1.2/3600=60KW，風機功耗：11KW，2）冬季熱泵回收計算：冬季（加熱）新風處理過程中各狀態(tài)點參數(shù)表狀態(tài)點干球溫度濕球溫度露點溫度焓相對濕度含濕量空氣處理過程kJ/kg%g/kg kj/kg排風2013.889.33

12、8.9507.3室內(nèi)熱泵65.54.519.290519.7kj/kg制冷量：19.7*6800*1.2/3600=44.6 KW冷凝熱：44.6*1.2=53.6 KW風機+壓縮機功耗：19 KW 3過度季節(jié)（含梅雨除濕）1）梅雨季節(jié)轉(zhuǎn)輪回收計算：梅雨季節(jié)（除濕）處理過程中各狀態(tài)點參數(shù)表狀態(tài)點干球溫度濕球溫度露點溫度焓相對濕度含濕量空氣處理過程kJ/kg%g/kg kj/kg新風2623.422.370.38017.3室外排風2620.3817.658.836012.7室內(nèi)轉(zhuǎn)輪2621.719.763.46814.546.9kj/kg 70%制冷量：6.9*8000*1.2/3600=18.

13、4KW，風機功耗：11KW，2） 梅雨季節(jié)熱泵回收計算：熱泵梅雨（制冷）新風處理過程中各狀態(tài)點參數(shù)表狀態(tài)點干球溫度濕球溫度露點溫度焓相對濕度含濕量空氣處理過程kJ/kg%g/kg kj/kg回風2620.417.658.86012.7室內(nèi)加濕22.820.41958.87914.1降溫排風4626.519832214.1冷凝熱24.2kj/kg冷凝熱：24.2*6800*1.2/3600=54.8 KW制冷量：54.8/1.3=42 KW風機+壓縮機功耗：19 KW 能效比：COP=42/11=3.84單元式空調(diào)標況計算：1）夏季轉(zhuǎn)輪回收計算：轉(zhuǎn)輪夏季（制冷）新風處理過程中各狀態(tài)點參數(shù)表狀態(tài)點

14、干球溫度濕球溫度露點溫度焓相對濕度含濕量空氣處理過程kJ/kg%g/kg kj/kg新風352419.7572.940.614.6室外排風2620.417.658.86012.7室內(nèi)轉(zhuǎn)輪29.621.918.464.45113.468.5效率70%制冷量：8.5*8000*1.2/3600=22.6KW，風機功耗：11KW，2）冬季轉(zhuǎn)輪回收計算：過渡季節(jié)（加熱）新風處理過程中各狀態(tài)點參數(shù)表狀態(tài)點干球溫度濕球溫度露點溫度焓相對濕度含濕量空氣處理過程kJ/kg%g/kg kj/kg新風76520.7855.4室外排風2013.889.338.9507.3室內(nèi)轉(zhuǎn)輪14.87.54.431.6666.

15、5410.9排風效率70%制熱量：10.9*8000*1.2/3600=29KW，風機功耗：11KW，5計算匯總：2.22.82轉(zhuǎn)輪與熱泵回收的比較表項目性能轉(zhuǎn)輪熱泵轉(zhuǎn)輪熱泵轉(zhuǎn)輪熱泵轉(zhuǎn)輪熱泵轉(zhuǎn)輪熱泵新風標況35/24標況7/6梅雨26/80%南京35/28南京-4/75%排風制冷2660%制熱2050%制冷2660%制冷2660%制熱2050%制冷量22.6KW42KW/18.4KW42KW50.9KW42KW/制熱量/29KW53.6KW/60KW53.6KW風機功率11KW8KW11KW8KW11KW8KW11KW8KW11KW8KW壓機功率11KW11KW11KW11KW11KW能效比2

16、.052.212.632.821.672.214.622.215.452.82備注增加熱泵功率6KW增加熱泵功率6KW增加熱泵功率6KW低溫易凍結(jié)1) 標準工況下：夏季35/24，冬季7/6，轉(zhuǎn)輪回收能效比與熱泵回收相當，但排風的總能量回收卻小于熱泵回收，如另外增加熱泵回收功率6KW，同時風系統(tǒng)阻力會進一步增大，則風系統(tǒng)能耗會大大提高；考慮熱泵滿負荷運行時間差異，綜合性能轉(zhuǎn)輪與熱泵回收相當；2) 梅雨季節(jié)：梅雨26/80%，室內(nèi)26/60%，轉(zhuǎn)輪回收能效比與熱泵回收相當，但濕度達不到設(shè)計要求，需增加熱泵回收功率6KW，考慮熱泵滿負荷運行時間差異，綜合性能轉(zhuǎn)輪不如熱泵回收；3) 過渡季節(jié)，轉(zhuǎn)輪回

17、收能效比一般小于熱泵回收，排風的總能量回收遠小于熱泵回收，需采用風管旁通和風機變頻等控制技術(shù)減小風機能耗實現(xiàn)普通的通風要求；綜合性能轉(zhuǎn)輪遠不如熱泵回收；4）南京：冬季-4/75%轉(zhuǎn)輪回收能效比遠優(yōu)于熱泵回收，排風的總能量回收優(yōu)于熱泵回收，不需另外增加熱泵回收功率，風系統(tǒng)阻力會增大，增加風系統(tǒng)能耗3KW，綜合性能轉(zhuǎn)輪優(yōu)于熱泵回收，但冬季低溫情況下轉(zhuǎn)輪易接霜導致轉(zhuǎn)輪回收效率下降。6配置要求：1）轉(zhuǎn)輪回收：轉(zhuǎn)輪（1200*200/0.2KW）+表冷器(60KW)+熱泵(56KW、P=15KW)+風機（11KW）配電功率：26KW備注：冷熱水溫度：12/17，30/352)熱泵回收：表冷器(90KW)

18、+熱泵(74KW、P=20KW)+風機（8KW）配電功率：28KW備注：冷熱水溫度：14/19，30/35XCTS8-H 轉(zhuǎn)輪運行成本分析表項目性能表冷+除濕3560%制冷量/功率除濕2680%制冷量/功率通風2660%，2050%制熱785%制熱量/功率表冷+制熱-479%制熱量/功率表冷60KW/15 KW00040KW/15 KW轉(zhuǎn)輪48KW/018KW/0030KW/060KW/0熱泵124KW/6.5KW24KW/6.5KW024KW/6.5KW0熱泵232KW/8.5KW32KW/8.5KW00風機11KW11KW11KW11KW11KW運行功率41KW26KW11KW17.5KW26KW運行時間40*1660*16160*1660*1640*16運行能耗2624024960281601680016640合計112800備注轉(zhuǎn)輪熱回收效率：排風70%，冷熱水溫度：12/17，30/35；過渡季節(jié)可采用風管旁通和風機變頻等控制技術(shù)減小風機能耗；不利因素是風系統(tǒng)交叉感染，冬季低溫易結(jié)霜，導致轉(zhuǎn)輪效率下降；排風70%的回收效率一般也不易達到和保持。XCTS8-R 熱泵運行成本分析表項目性能表冷+除濕3560%制冷量/功率除濕2680%制冷量/功率通風2660%，2050%制熱785%制