空氣熱回收裝置的分類與應用

1、空氣熱回收裝置的分類與應用0¨年第期(總第卷第239ltj1)建筑節(jié)戧no.1in2011(totalno.239,vo1.39)暖通與空調heating.ventilating&airc0ndit10ningdoi:10.3969.issn.16737237.2011.01.001空氣熱回收裝置的分類與應用溫新華(中建國際設計顧問有限公司,上海200433)摘要:空氣熱回收裝置是指能夠回收空氣中的余熱(冷)的設備,可以實現建筑節(jié)能空氣熱回收裝置的類型很多,介紹了幾種比較常用(技術比較成熟)的空氣熱回收裝置的運行原理,分析比較了各種不同空氣熱回收裝置的特點,優(yōu)缺點,生

2、產和應用狀況,指出了不同空氣熱回收裝置在實際工程應用中的相關注意事項.關鍵詞:空氣熱回收裝置;分類;應用中圖分類號:tu831文獻標志碼:a文章編號:16737237(201】)01-000904classificationandapplicationofairheatrecoverydeviceswenxinhua(chinaconstructiondesigninternational,shah【曲ai200433,china)abstract:airheatrecoverydevicec01trecycletheexcessheat(cooling)intheair,realizebui

3、ldingenergysaving.thereol'emort)"differ-entopes0廠airheatrecover)"device.theoperatingprincipleofseyeralcorlzinonmaturetechnology)airheatrecoverydevicesareintroduced,anddifferentkindsofairheatrecoverydevicecharacteristicsareanalyzedandcomparedouadvantagesanddisadvantages,productionandapp

4、licationsituation,pointingoutthepracticalapplicationattentions.keywords:airheatrecoverydevice;classification;application1空氣熱回收裝置的分類空氣熱回收裝置是指回收建筑物內外的余熱(冷),并把回收的熱(冷)量作為供熱(冷)或其他加熱設備的熱源而加以利用的設備.通常由送排風機,空氣側的熱回收器,空氣過濾器及其他附屬設備組成,一般都配帶有電控裝置.空氣熱回收裝置的類型很多,各有優(yōu)缺點.按照工作原理不同,空氣一空氣熱回收裝置可分為:轉輪式換熱器,板式和板翅式換熱器,熱管換熱器,中間

5、媒體式換熱器,溶液吸收式換熱器幾種常見的形式.不同形式的熱回收裝置的回收效率,設備費,維護保養(yǎng)等特點也各不相同,它們的綜合比較如表1所示.按照回收熱量的不同,熱回收可分為全熱回收和顯熱回收.全熱回收裝置既能回收顯熱,又能回收潛熱,此類裝置有轉輪式換熱器,板翅式換熱器和溶液吸收式換熱器.顯熱回收裝置只能回收顯熱,具體的類型有中間熱媒式換熱器,板式換熱器和熱管式換熱器.按照回收方式的不同,空氣熱回收裝置可分為靜態(tài)回收裝置和動態(tài)回收裝置.動態(tài)回收裝置指空氣側有動態(tài)交換的回收方式,具體的類型是轉輪式換熱器,靜態(tài)回收是指其他幾種空氣側沒有動態(tài)交換的回收方式.空氣一空氣熱回收裝置的性能評價一般采用熱回收效

6、率叼表示(叼=實際傳遞量(熱或濕)/最大可能傳遞量(熱或濕).熱回收效率叼有顯熱回收效率,潛熱回收效率,全熱同收效率3種形式,工程上一般采用設計工況下的全熱回收效率.對熱回收裝置的整體效益評價,同時還應考慮到送風機,排風機所需要的能耗.表1各種熱回收裝置的特點比較tab.1comparisonondifferentkindsofairheatrecoverydevice'scharacteristics收稿日期:201009.25;修回日期:2010.10042各種熱回收裝置的特點和應用2.1轉輪式換熱器轉輪式換熱器是通過排風與送風交替逆向流過轉輪而實現交換熱量的裝置.轉輪的本體是由復

7、合纖維或金屬箔制成,表面為蜂窩狀,涂有吸濕性涂層,形成熱,濕交換的載體,具有蓄熱和吸濕作用.換熱器旋轉體的兩側設有隔板,使送風與排風逆向流動,排風由轉輪一側的入口吸入,而送風從轉輪的另-n吸入(見圖1).圖1轉輪式換熱器的結構fig.1structureofheatexchangerwithturningwheel輪子以110r/min的速度緩慢旋轉,輪子的一半從較熱空氣中吸收存儲熱量,旋轉到另一側時釋放熱量,使顯熱發(fā)生轉移.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,旋轉到另一側時,將濕氣釋放到低濕度的氣流里,實現潛熱轉移.轉輪可以同時實現對顯熱和潛熱的回收.全熱回收

8、效率一般在60%85%左右.大多數轉輪式換熱器設有扇形凈化區(qū),當轉輪從排風側轉向送風側時,強迫少量進風壓入排風中,起到防止排風中異味,煙味,細菌等流入進風側,避免產生交叉污染問題.轉輪本體材料有非金屬和金屬兩類,非金屬材料有陶瓷,紙質,纖維,離子樹脂等,金屬類有et型,rt型,pt型和kt型等.其中et型由覆有吸濕性涂層的抗腐蝕鋁合金箔制成,可同時回收顯熱和潛熱;rt型由純鋁箔制成,無吸濕量,主要回收顯熱;pt型由耐腐蝕鋁合金箔制成,能耐較高的溫度;kt型由耐腐蝕鋁合金箔制成,外涂塑料層,主要回收顯熱.轉輪涂層材料有氯化鋰,硅膠,分子篩等.2.1.1轉輪式換熱器的優(yōu)點(1)換熱效率高,能同時回

9、收顯熱,潛熱;(2)回收效率比較高,能應用于較高溫度的排風系統(tǒng);(3)通過轉速控制,適用于不同的室內外空氣參數;(4)能通過降低轉速來防止霜凍,無需采取其他輔助防霜凍措施.2.1.2轉輪式換熱器的缺點(1)裝置較大,通風截面利用率低,占用建筑面積和空間多;(2)壓力損耗較大,自身需要消耗動力;1(3)有少量滲漏,無法完全避免交叉污染;(4)設備造價較高.2.1.3轉輪式換熱器的使用注意事項(1)要根據處理空氣的特性選擇合適的轉輪材料;(2)為避免長期不用時轉輪不平衡,宜設有定時短,期運行的啟停裝置;(3)為減少交叉污染,保證扇形凈化區(qū)的正常工作,應保證新風側風壓比排風側風壓高200pa以上:(

10、4)轉輪熱回收不適合在醫(yī)院,生物潔凈室等場合使用,以避免產生交叉感染;(5)一般迎面風速為24m/s.2.1.4轉輪式換熱器的生產和應用狀況轉輪熱回收可廣泛應用于各種民用通風空調系統(tǒng),特別是泳池,桑拿等需要大量除濕的場所.國內市場的主要廠家有:百瑞(bry-air),克林根堡(klingenburg),無錫羅特(novelaire),輪通(arotor),flaktwoods,奧斯博格(enventus),上海瀚龍(hdr),蘇州轉輪(ventrotor),環(huán)都托普,北京斯特靈等.2.2板式和板翅式換熱器板式和板翅式換熱器的結構相同,都是通過排風與送風交替逆向流過換熱隔板,靠新風與回風的溫差和

11、濕差實現交換熱量的裝置.兩者的區(qū)別主要是換熱隔板的材料不同.板式換熱器由光滑的鋁箔,不銹鋼,塑料等板裝配而成,只能實現顯熱回收.板翅式換熱器中隔板和板翅采用了一種特殊加工的紙或膜,并對其表面進行特殊處理后制成單元體黏結在隔板上,材料具有良好的傳熱性和透濕性,當進排氣的兩側存在溫差和水蒸氣壓力差時就會產生熱濕交換,從而可實現全熱回收,一般換熱效率為50%-70%(見圖2).換熱以后的新風排至室外隔板板翅室內排風室外新風圖2板翅式換熱器的結構fig.2structureofplatefinheatexchanger板式和板翅式換熱器兩側氣流的流向有叉流和逆流兩種形式,逆流和叉流的換熱效率約為l:0

12、.75,逆流型應用較多,熱回收效率較高,但結構復雜,氣流密封性差.叉流型結構簡單,氣體密封性較好,但換熱效率較低.板式和板翅式換熱器的換熱材料有:顯熱類:鋁箔,不銹鋼,塑料等;全熱類:多孑l纖維材料,紙,膜等.2.2.1板式和板翅式換熱器的優(yōu)點(1)結構簡單,運行安全,可靠;(2)無傳動設備,不消耗動力;(3)設備費用較低.2.2.2板式和板翅式換熱器的缺點(1)設備體積大,須占用較大建筑空間;f2)風速大時,產生強大的阻力和噪聲,甚至吹破膜片;(3)難清洗,會積存冷凝水,導致霉菌滋生;(4)空氣質量較差時,換熱材料易堵塞.2.2.3板式和板翅式換熱器的使用注意事項(1)板翅式熱回收對空氣溫度

13、,清潔度有一定的使用限制要求;(2)進,排風均應裝設過濾器,以防止換熱材料堵塞,減少維護工作量;(3)板翅式熱回收存在一定的交叉感染,不適合在醫(yī)院,生物潔凈室等場合使用;(4)板翅式熱回收效率將隨使用時間的延長和換熱芯體含塵量的增加而降低.2.2.4板式和板翅式換熱器的生產和應用狀況板式和板翅式換熱器是目前應用最廣泛的一種熱回收裝置,適用于一般的通風空調工程(但當排風中含有有毒,有害成分時,不宜選用),目前市場上的民用小型新風換氣機主要為板翅式熱回收方式.國內市場的主要廠家有:環(huán)都托普,亞都,清華同方,美的,上海御風,上海愛迪士,上海惠林,上海恒通,上海墊霖,松下,日立,三菱電機,南京五洲,廣

14、州沃森,四川1風神,霍尼維爾,蘭舍,上海威柯(vts)等.2_3熱管換熱器熱管是一種借助工質(如氨,氟利昂一i1,氟利昂一i13,丙酮,甲醇等)的相變進行熱傳遞的換熱元件.典型的熱管由管殼,吸液芯和端蓋組成,在抽成真空的管子里充以適當的工作液,靠近管子內壁貼裝吸液芯,再將其兩端封死即成熱管.熱管既是蒸發(fā)器又是冷凝器,熱管換熱器就是由這些單根熱管集裝在一起,中間用隔板將蒸發(fā)段與冷凝段分開的熱回收裝置(見圖3).吸濕材料熱c排氣出i8f流道2u,.:i:5芒石6cnnnnnnnnnnn圖3熱管換熱器的結構fig.3sctureofheat-pipeheatexchanger空調中常用熱管按結構形式

15、可分為3種不同的情形:整體式吸液芯熱管,整體式熱虹吸管(重力熱管),分離式熱管.(1)整體式吸液芯熱管是熱管的一般形式,一般所講的熱管就是指這種熱管,凝液靠吸液芯的毛細作用回流,不依靠重力場的作用,在失重情況下也能工作,這就是其工作特點.吸液芯熱管換熱器作為能量回收裝置可同時實現夏天回收冷量和冬天回收熱量.無需改變氣流方向和管道布置.(2)整體式熱虹吸管(重力熱管)的特點為:傳熱具有單向性,凝液靠重力回流,冷凝段必須置于蒸發(fā)段之上,由于它沒有吸液芯,結構更加簡單,制造容易,而且工作性能不低于吸液芯熱管,空調通風的應用熱能為低位熱能,所使用的熱管多為重力式低溫熱管.(3)分離式熱管是在排風和新風

16、管道中使用獨立分離的兩根熱管,既避免了大流量氣體遷移導致的復雜管路設計,又能有效回收排風中的低品味能量,減少制冷/熱設備的制冷/熱量,從而達到節(jié)能的目的.但同時,分離式熱管相互串通的管件較多,一旦某處出現泄露,就會導致整排組件或整個換熱器功能的喪失.熱管換熱器一般由許多單根熱管組成.空調用熱管換熱器屬于氣一氣熱管換熱器,為提高氣體的換熱系數往往采取在管外加翅片的方法,這樣就能大大提高換熱能力,從而減少所需熱管數目.熱管在運行時,一般把迎面風速限制在23rn/s范圍內,風速過高會導致壓力降低過大和動力消耗增加,風速過低會導致管外傳熱系數降低,管子傳熱性得不到發(fā)揮.2-3.1熱管換熱器的優(yōu)點(1)

17、無轉動部件,不需要動力源,運行安全可靠;(2)可應用于不同相態(tài)間流體的能量回收;(3)新排風部分不會交叉感染,可應用于排風有污染的場所;f4)風阻低,冷凝水易于排出.2.3.2熱管換熱器的缺點(1)傳熱效率較低,顯熱回收效率為50%70%,不能回收潛熱;(2)熱管在使用一段時間后,由于熱管積灰結垢,露點腐蝕等原因,傳熱效率會明顯下降.2_3.3熱管換熱器的使用注意事項(1)要注意熱管材料和換熱介質的選擇;(2)熱管的蒸發(fā)段和冷凝段需隨季節(jié)的變化而交替切換,需配有季節(jié)轉換裝置;(3)應配置冷凝水排放裝置.2.3.4熱管換熱器的生產和應用狀況可應用于工業(yè)場合和排風有污染的場所,特別適用于有毒環(huán)境下

18、的廢熱余熱回收.國內市場的主要廠家有:上海浩佳(美國熱管技術),北京德天,山東蓋阿.早春,冰山(昭和),江蘇世能等.2.4中間媒體式換熱器中間媒體式換熱器一般在新風和排風側,分別使用一個空氣.液體換熱器,排風側的空氣流過時,對系統(tǒng)中的冷媒進行冷卻.而在新風側被冷卻的冷媒再將冷量轉移到進入的新風上,冷媒在泵的作用下不斷地在系統(tǒng)中循環(huán).中問媒體式換熱器再配備上壓縮機,冷凝器,蒸發(fā)器等一系列配套設備,就成為熱泵式換熱器.該種換熱器能回收大量潛能,熱效率高.但是1其本身能耗,設備投資造價也比較高(見圖4).群,圖4中i司媒體式換熱器的結構fig.4structureofheatexchangerwit

19、hmediamaterials2.4.1中間媒體式換熱器的優(yōu)點(1)送排風完全隔離,無交叉污染情況;(21供熱側與得熱側之間通過管道連接,管道可以延長,布置靈活方便,受空間限制小.2.4.2中問媒體式換熱器的缺點f1)須配備循環(huán)水泵,存在動力消耗;f2)通過中間熱媒輸送,溫差損失大,換熱效率較低,在30%40%左右.2.4.3中間媒體式換熱器的生產和應用狀況用于排風含大量余熱,又對新風質量要求較高,不允許交叉污染的場所使用.主要用于工業(yè)和醫(yī)院等特殊場合,民用空調應用較少.國內市場的主要廠家有:上海威柯(vts),南京天加,愛科(alko)等.2.5溶液吸收式換熱器當溶液表面與空氣接觸時,會與空

20、氣產生熱濕交換,吸收或放出熱量和濕量.溶液吸收式熱回收器即利用此原理,在新風和排風側分別設置溶液填料塔,利用一定的溶液溴化鋰,氯化鋰,乙二醇等)在兩個塔間循環(huán),夏季溶液在新風側吸熱吸濕,在排風側放熱放濕.冬季溶液在排風側吸熱吸濕,在新風側放熱放濕,從而實現對空氣的全熱回收(見圖5).回風直接接觸傳傳質基本單送風排風新風環(huán)泵圖5溶液吸收式換熱器的結構fig.5structureofsolution?absorptionheatexchanger2.5.1溶液吸收式換熱器的優(yōu)點f1)冬季無需考慮防凍措施:(2)溶液兼有殺菌,除塵的功能.2.5.2溶液吸收式換熱器的缺點(1)系統(tǒng)須配備循環(huán)水泵,存在動力消耗;f2)溶液開式循環(huán),有交叉感染可能;(3)不可使用在空氣中含有有毒有害氣體,能與溶液反應或易揮發(fā),可溶于溶液的氣體的場合;1(4)單級回收效率較低,般采用多級處理,設備體積較大.2.5.3溶液吸收式換熱器的使用注意事項(1)應首先對處理空氣進行物性分析,選擇合適的溶液.(2)空氣迎面風速對效率影響較大,應控制在l2.5m/s之間.2.5.4溶液吸收式換熱器的生產和應用狀況目前主要處于試驗應用狀態(tài),國內主要生產廠家為華創(chuàng)瑞風.3工程應用中的注意事項(1)在決定采用換熱器進行熱回收之前,應結合項目實