探析热回收技术在建筑环境与设备工程中的应用

王健

【摘 要】随着目前全世界范围内的能源形势的不断紧张，进行空调系统热回收的开发和研究以及空调热回收技术的应用研究是非常的有必要的，在能源消耗越来越大的今天，开展节能工作对于我国的社会经济发展来说具有极其重要的意义。在建筑环境和设备工程中，热回收技术的应用因其节能效果显著而得到了广泛的应用。本文就此对热回收技术在建筑环境与设备工程中的应用进行阐述。

【关键词】热回收；建筑环境；设备工程；应用

1、空调热回收系统概述

我国经济的持续快速发展使得人们的生活水平不断提升，人居环境中空调和通风的能耗也越来越多，在节约能源方面，一方面需要将空调设备的使用效率提高，另一方面要对空调废热和余热具有的回收潜力进行充分的发掘然后适当利用，这是很关键的节能方法。空调系统进行能量消耗时的特点之一是排热和需热两种处理过程同时存在，冬季时候高湿高温的排风可以对新风进行加热加湿，夏季时候低湿低温的排风可以对新风进行干燥和冷却，从而通过对这种特点的合理利用，空调系统能够通过热回收而达到能源的充分有效利用。空调热回收系统可以让排风与新风进行热量和冷量的互相交换，排风所具有的热量或冷量可以尽可能传递给新风，这样可以使得新风的供冷量或加热量有效的减少，从而实现废气利用。

2、热回收的种类及应用

2.1排风热回收

2.1.1排风热回收系统的重要性

所谓热回收系统既是回收建筑物内外的余热（冷）或废热（冷）并把回收的热（冷）量作为供热（冷）或其他加热设备的热源而加以利用的系统。我们知道传统空调系统能耗基本上占建筑总能耗的20%～40%，而空调系统中新风负荷又占总负荷的20%～30%，则新风耗能占建筑总能耗的4%～12%，进行了合理的空气风平衡，热平衡后，新风的耗能则被排风带走，排出室外，白白浪费掉。设置热回收系统，以热回收装置的回收效率为60%计，空调系统节能效率可以达到建筑总能耗的2.4%～7.2%。

2.1.2热回收装置的概况

热回收方式比较多，但归纳起来共两大类。即全热回收装置、显热回收装置。全热回收装置即回收显热，又能回收潜热，此类装置有转轮式换热器、板翅式换热器、热泵式换热器。显热回收装置有中间热媒式换热器，板式显热换热器，热管式换热器。

中间热媒换热器，新风与排风不会产生交叉污染，供热侧与得热侧之间通过管道连接，管道可以延长，布置灵活方便，但是须配备循环水泵，存在动力消耗，通过中间热媒输送，温差损失大，换热效率较低，在60%以下。板式显热换热器，结构简单，运行安全、可靠，无传动设备，不消耗动力，无温差损失，设备费用较低。但是设备体积大，须占用较大建筑空间，接管位置固定，缺乏灵活性，传热效率较低。热管式换热器，无需动力消耗，借助另一介质的相变来传递热量，传递效率较低。全热回收装置中转轮式换热器是通过排风与新风交替逆向流过转轮，转轮中间有清洗扇，本身对转轮有自净作用，对转速控制，能适应不同的室外空气参数，而且能使效率达到70%～80%以上。但是转轮式换热器是两种介质交替转换，不能完全避免交叉污染，因此流过气体必须是无害物质，另外设备装置较大，占有较多面积和空间，接管固定，带传动设备，消耗一定的动能。板翅式换热器与板式显热抵制热器结构相似，仅在换热隔板材质上采用特殊加工的纸或膜，通过水蒸汽分压力差进行传热和传质的交换，热效率低于转轮式热交换器。热泵式换热器，能回收大量潜能，热效率高。但是需配备压缩机，冷凝器，蒸发器等一系列配套设备，其本身能耗，设备投资造价比较高。

2.1.3回收装置投资的回收期

空调系统增加了热回收装置，势必初投资增大，在空调系统运行中，热回收装置回收了一定的热（冷）量，减少了加热量或供冷量，节省了运行费用。初投资的增加与节省的运行费用相比较，所增加的初投资的回收期的长短，决定了设置热回收装置的可行性。

2.1.4热回收系统设计的合理性

（1）系统规模要适中

热回收装置一般布置在建筑物頂层或设备层内。设备本身尺寸比较大，仅就处理15000m3/h风量的热回收装置及风道占用建筑尺寸就在5.1×6.8m左右，很显然配置热回收装置有很大困难，所以选择新风量标准应按建筑规模等级，遵循国家标准选取最小新风量。对于大负荷的热回收系统，当风量超过15000m3/h时，应组成若干个小系统，有利于设备、风道布置。

（2）系统运行的可靠性

全热回收装置换热是靠新风与排风的温差和蒸汽分压力差来达到热湿交换，为使设备在高效率工况下运行，进入装置新风和排风应设空气过滤器。装置运行环境温度应在-5℃以上，否则结霜，不能正常工作。

（3）保证热回系统的清洁度

转轮式换热器缺点就是存在交叉污染，为发挥扇形器自净作用，应当使系统新风压入，排风吸出，保证新风压力大于排风压力，压差控制在200Pa左右，这样可以提高空气品质，达到系统最大限度的清洁性。

（4）自动控制的重要性

在设置热回收装置的空调系统里，要想得到有效的热量回收，宜设计和配备必要的自控装置，以确保回收系统在合理的状态下工作。

2.2内区热量回收

建筑内区无外墙和外窗，四季无围护结构冷、热负荷。但内区中有人员、灯光、发热设备等，因此全年均有余热。回收内区热量主要采用水环热泵空调系统，即用水环路。

将小型的水/空气热泵机组并联在一起。水环热泵空调系统由室内水/空气热泵机组、水循环环路和辅助设备三部分组成。

2.3冷凝热量的回收

2.3.1冷凝热回收的可行性

在夏季，中央空调的制冷机组制冷时，一般将机组的冷凝热通过冷却塔排向室外。相关数据显示：压缩式制冷机组的冷凝热量约是制冷量的1.2倍；吸收式制冷机组的冷凝热量约是制冷量的2.5倍。冷凝热量的任意排放，浪费了能源，增加了城市的热岛效应。如果把这部分冷凝热用来制备热水，在夏季时可以少开或停开用于制备热水的锅炉，减少制备热水的能耗，同时还可以降低冷凝器周围环境的温度，使冷凝温度降低，减少空调机组的能耗。冷凝热热回收就是利用热回收技术把排出室外的低品位能量有效地回收，用来加热生活用热水，温度可以达到65℃左右，再利用蓄热水箱，持续为用户提供生活热水，达到节能的目的

2.3.2设计方案

热泵回收：运行过程是在冷却水循环中增设水源热泵机组，使热泵机组与冷却塔并联于冷却水循环中，把热泵的蒸发器并接到制冷机组冷却水回路上，以冷却水中的冷凝热作为热泵的低品位热源，通过热泵机组将低品位的冷凝热转变成高品位的生活热水，从而将制冷系统工作时冷却塔散失的冷凝热加以回收利用，生产出65℃左右的热水供用户使用。其原理如下：从冷凝器出来的冷却水没有全部进入冷却塔，而是分为两路：第一路进入冷却塔，冷却后返回冷凝器；第二路进入水源热泵机组的蒸发器，作为热泵机组的低温热源，放出热量后再返回冷却塔。

此方案比较适合现有空调冷却水系统的改造，不会受到制冷机组种类的限制，因为改造的过程中只涉及冷却水系统，只是把热泵的蒸发器并接到制冷机组冷却水回路上，对冷水机组影响较小，也比较容易操作。另外，冷凝热的回收率高，热水的供应量较大，而且热水可以加热到65℃，系统方案在运行过程中的控制也比较容易实现。

2.3.3系统中存在的问题及注意事项

（1）冷凝热的回收量与热水用量的时间段不一致。一方面，冷凝器的放热量随空调负荷变化而变化的，冷凝热的变化受很多因素的影响，冷凝热量是动态变化的；另一方面，热水用量受到入住人数、天气情况等因素制约，热水用量不稳定，所以冷凝热的回收量与热水用量有很大的波动性。因此，我们可以增加蓄热水箱来调节热回收量和利用量在时间段上的不一致。

（2）冷凝热的回收量与热水用量的季节段不一致。在夏季制冷机组运行时间很长，冷凝热量也相应的比较大，然而在過渡季节和冬季，制冷机组的运行时间将逐渐减少，所以，冷凝热也随季节的变化而变化，但是不论哪个季节，人们都会有热水的需求，这就会引起冷凝热量和热水用量在季节上的不一致。

因此，我们可以适当开启原有热水系统的锅炉或者增加辅助热源来提供热水。

3、结束语

筑业是一个高耗能的行业，而暖通空调系统的耗能在建筑耗能中又占据着非常大的部分，而且此趋势还有不断上升的可能。因此，在建筑环境与设备工程中，开展节能工作十分重要，而其中热回收是当前最有前景的节能技术之一。

参考文献：

[1]郑钢.热回收节能在空调系统中的应用[J].能源技术，2005，26（3）：124-126.

[2]林宏.谈家用空调系统冷凝热的回收利用[J].福建能源开发与节约，2002，（1）：23-24.