全热交换器新风设计安装和节能测试

2010-09-13叶南山赵建华

制冷 2010年3期

叶南山,赵建华

(1.浙江工正建设监理咨询有限公司,宁波315040;2.河北农业大学海洋学院,秦皇岛066003)

1 引言

近年来,随着空调的普及,空调的耗能已成为人们的关注焦点,空调耗能已经占到整个建筑耗能的30%～40%。

在空调系统中,大部分空调回风经冷却或再热后,再送到空调房间,而其余的回风则排出室外,这部分回风携带的热 (冷)量就白白浪费了,同时送风进入空调房间时必须经过加热 (冷却)处理,需要消耗相当多的能量,因此,研究如何回收空调系统回风热 (冷)量,再用于空调系统,对空调系统节能将具有重要的意义。

2 空调热回收装置

在空调热回收系统中,目前常用的有全热交换器、盘管热环式换热器、热泵和热管换热器等。

2.1 盘管热环式换热器

盘管热环式换热器是一种空气+液体热交换器,由布置在新风、排风管道 (管道除湿机)上的两个热交换器、泵、膨胀箱、排气阀和管道 (管道除湿机)组成,使用一台小功率泵作为系统的循环动力,管道内的传热液体采用稀乙烯、乙二醇溶液或水,传热液体将排风中的热量再传递给新风,该装置优点是新风、排风管道布置灵活;缺点是需要增加泵的配置和控制,对管道 (管道除湿机)的密封要求极高。

2.2 热泵

热泵是一种可有效利用低温热能的节能设备,它能回收大量潜能,热效率高,但其本身能耗大,设备投资造价较高。

2.3 热管换热器

热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的高效传热元件,它可以将大量热量通过其很小的截面积长距离地传输而无需外加动力。传输温差小,适用温度范围广,在能量回收和余热利用方面已显示出其独特的作用。

2.4 全热交换器

有效回收因换气而损失的热量 (新风负荷),可以节约空调费用。因为可以大幅减轻新风负荷,部分热能能回收,空调设备可以适当小型化。制冷时,去除高湿度的外部空气的水分,按接近室内湿度送风。制热时,将室外干燥的空气换入,按接近室内湿度送风。换气时室内温度变化小,由于排风和送风同时进行,在高密封性的房间里也可以稳定的换气。机体风道、热交换机芯具有隔音效果,可防止户外噪音传入室内,或防止室内噪音传到室外,不损害办公室等公共场所环境。而且具有运行安全可靠,换热效率高等优良特点,为工程应用创造了便利条件。浙江宁波南部商务区某高层建筑商务楼采用的就是全热交换机器热回收系统。

2.5 热回收装置的比较

选择合适的热回收装置需要结合当地气候条件、经济状况、工程的实际情况、排风中有害气体的情况等多种因素,进行技术经济方面的综合比较。通过各项指标和以下性能费用节能测试的比较,全热交换器具有优良的特性,这为在实际工程应用带来方便。

3 全热交换器在空调热回收中的应用

全热交换器在空调系统的热回收是暖通空调工程研究的课题之一,在空调热回收系统中,由于涉及到气流组织、传热等系数的研究,并具有比较高的热回收效率,因而近年来全热交换器用于空调热回收系统中的研究成热点之一。

3.1 全热交换器热回收空调系统及标准

全热交换器使排风与新风直接热交换进行热回收,当室内空气的比焓值低于室外空气时,利用它回收排风中的冷量,反之回收热量。

全热交换器国家标准GB/T21087-2007,是产品性能说明和检测的标准,更是产品品质的保证,是企业组织生产的依据。

3.2 热交换器FY系列在商务楼应用

由于新风系统计划性换气,更舒适、健康,能大幅提高室内空气的质量,通过新风净化过滤网能够持续带来清新、纯净的空气。全热交换机组中,在交换芯进风一侧装有新风净化过滤网,能阻止大气中10μ m以上的花粉、尘土等的侵入。一边吸入户外新鲜空气,一边排出室内的污浊空气。

3.3 热传导和分压差的转移

流体通过传热板两端不同温度空气的流动与热传导来交换温度;同时水蒸汽分压差转移水分。将其由高湿部位放出,进行温度交换。

夏季,使用全热交换器换气时,将室外将要进入室内的炎热潮湿的新鲜空气中的温度及湿度,通过热交换芯体传导至排出室外的室内凉爽干燥而污浊的空气中去。冬季,使用全热交换器换气时,通过热交换芯体用室内温暖的污浊空气中的温度,预热将要进入室内的室外寒冷新鲜的空气。并将湿气一并导入将要送入室内的室外干燥的空气中。

3.4 小型化FY系列全热交换器设备节能测试结果减少换气时的热损失,可以达到节能的效果。

3.4.1 测试条件:

(1)地点:北京地区

(2)室内工况:制冷时26℃(RH50%);制热时20℃ (RH50%)。

(3)室外工况:制冷时33.2℃(RH50%);制热时-10℃(RH45%)。

(4)换气量:200×2.5×0.5(m3/h)。

(5)空调系统运行时间:

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)电费:0.48元/kWh。

由于热交换气时能够降低换气负荷。空调器的制冷、制热负荷随之减少。故而空调器设备费用有可能降低。

3.4.2 冬夏季节全热模式夏季时利用室内排出的冷空气的能量,尽量把外面的热空气预冷后送入室内,室内冷损就少,夏季模式如图1所示。

冬季时利用室内排出的暖空气的能量,尽量把外面的冷空气预热后再送入室内,室内热损少,冬季模式如图2所示。

3.4.3 长期成本比较见表1。

4 全热交换器安装及安全维护

表1 长期成本比较

4.1 安全注意事项

(1)电气工程要按照国家法规和使用手册进行施工,必须使用专用线路。如果电源线路容量不足或施工不当,易造成触电或火灾事故。

(2)在换气口处装防鸟网或类似的物品。当有鸟巢等异物时请清除,否则会引起室内缺氧。

(3)室外进气口要安装在距离可燃气体排风口较远的位置。否则易造成室内缺氧。

(4)地线不可与燃气管道、自来水管、避雷针、电话线等连接在一起。接地不正确会造成用电事故。

(5)需安装专用断路器。根据安装位置的情况,有时必须安装漏电断路器。

(6)室外防雨百叶安装时要向下倾斜,防止雨水浸入。如安装不当会造成屋内渗水。

(7)电源线以及连线要使用指定的电缆连接牢固,接线器连线部位应固定结实,不受电缆外力影响。如连接或固定不牢固,易引起发热或火灾。

(8)如果电控盒板安装不当,灰尘或粉尘会造成端子接线部位发热,引发火灾或触电。

(9)不可安装在可能有易燃性气体泄漏的地方。如有泄漏的燃气在周围聚集,会导致火灾事故。

(10)不可作为抽油烟机使用,否则易引起过滤器、热交换器堵塞或火灾。

(11)不可安装在直对火源或有明火的地方。否则易引起发热或火灾。

(12)不可安装在化工厂等易产生酸、碱、有机溶剂、涂料等有害气体以及含有腐蚀性气体的地方。否则易导致中毒或火灾。

4.2 安装注意事项

(1)新风全热交换器在现场作短期或长期的保存,都必须采取相应的保护措施,以防止建筑灰尘或碎石进入主机及其他附件之中。

(2)安装新风全热交换器的位置必须保证天花板内高度不小于800～1000mm。

(3)不可安装在热水器附近。

图3 干球温度/绝对湿度曲线** 北京环都人工环境科技.热回收式新风换气机,2010

(4)全热交换器要在40℃以下的温度条件下使用。绝对不可安装在直对明火的地方。

(5)注意防露、结霜。如上图3所示,将高温侧吸入空气条件A和低温侧吸入条件B汇成空气曲线图,高温侧空气A经过新风换气机进行热交换,当空气条件形成一条到C点的饱和曲线时,新风全热交换器就会出现结露、结霜。在这种情况下,可将低温侧空气加热,使B点到B′点,使C点到饱和曲线内侧的C′点,然后再使用。

(6)为避免已排到室外的污风又从新风进口回到室内,安装在外墙的两个风口之间的距离应大于1000mm。

(7)当风管内设有电加热时,电加热器的开关应与全热交换器开关连接,即只有通风机开始工作,电加热器才可以开启。

(8)若用户希望室内噪声尽可能地小,那么应考虑在风管中串接风管消声器。

4.3 保养方法

安装和维护系统之前,必须切断电源,以免电击导致人员伤害。设备内置的空气过滤装置必须使用,如果不使用过滤器,热交换芯上会积满赃物和灰尘,性能因此而减低,甚至不能使用。在使用过程中当感觉送风量或排风量明显减小时,可能是过滤器上积尘过多,应考虑清洗或更换过滤器。由于地区环境不同、设备使用时间长短各异,应根据各用户的实际情况决定周期。