空调房间排风热回收装置设计选型探讨

王科

（长沙市规划计院有限责任公司 湖南长沙 410000）

1 引言

据调查显示，空调房间中的新风负荷在空调总负荷中的占比大约在20～30%，通过科学设置相应的排风热回收装置有利于减少空调能耗。对于不同的房间而言，是否需要设置排风热回收装置应根据项目空调冷热源性能，空调负荷特点、热回收装置的使用寿命，价格和节能效果以及能源价格来进行方案论证，防止出现使用不当的情况。

2 热回收量的主要影响因素

根据回收能量的类别，可将热回收装置分为两类：一类是全热回收型；一类是显热回收型。新风与排风无论是质量或是流量均相同时，换热效率计算公式如下[1]：

式中：t、d、h 为空气温度（℃）、含湿量（g/kg）、比焓（kJ/kg）；下标 1、2、3为新风、送风、回风状态点。

热回收装置的热回收量计算公式如下：

式中，G-排风量（kg/s）；C-空气的重量比热（kJ/kg·℃）。

公式（4）和（5）可看出，其中室内外空气温度差或焓差、换热效率、空调排风量成正比。上述均为影响热回收量的几个基本因素，此外热回收装置节能性、经济性还与其他一些因素相关，如：空调运行时间、能源与热回收装置价格、冷热源设备运行效率等等，影响因素比较复杂。

3 典型建筑的热回收装置实例分析

为便于一些基本参数做如下统一：电价1.05元/kWh，天然气8600kcal/Nm3，3.5 元/Nm3，热水锅炉效率 0.9，空气源热泵机组 COP（冷/热）为 3.2/3.0，离心式冷水机组COP为5.0，热回收装置显热、全热与湿交换效率均为65%；室外设计参数 twx=35.8℃，tws=27.8℃，Iwx=88.4kJ/kg，twd=-3℃，φwd=81%，Iwd=2.9kJ/kg。

3.1 室内游泳馆

游泳馆通风目的在于冬季排湿，保持室内舒适温度和相对湿度。室内设计参数 tn=29℃，φn=65%，dn=16.4g/kg，In=71kJ/kg，室内散湿量 D=166kg/h，供热方式为燃气锅炉供热。冬季除湿需空气量为G=D/（dn-dw）×103=166/（16.4-2.5）×103=11942kg/h。

（1）选择显热热回收装置

根据公式（4）和（1）计算热回收量为69.7kW；送风温度t2=17.8℃。

（2）选择全热热回收装置

根据公式（5）和（3）计算热回收量为147kW，送风点焓值I2=47.2kJ/kg，湿回收量 9g/kg。

根据计算结果显示，全热回收装置热回收量达显热回收装置的2倍，全热回收同时，湿量回收达到了9g/kg，即送入新风的含湿量从原本的2.5g/kg增至11.5g/kg，为排除室内余湿，送风量大幅增加。因此，对冬季散湿量大，以排湿为主的房间，设置全热回收装置并不合理。

本例投资回收期的计算：

显热回收装置的设备投资约70000元，其电耗增加约4kW，温差修正系数0.6，仅冬天使用，使用时间为每年3个月，每天10h。经计算年热回收量为 37638（kW·h），热回收装置的耗电量为 3600（kW·h），折算天然气消耗量3782m3，投资回收期5.29年。

3.2 商场

根据某商场调查显示，室内排风量达12000kg/h，冷热源分别按空气源热泵机组与离心式冷水机组+燃气热水锅炉这两种方案进行计算。

全热回收装置：

室内外设计参数 tnx=26℃，φnx=60%，Inx=57.5kJ/kg，tnd=20℃，φnx=45%，Inx=36.5kJ/kg

经计算夏季热回收量为67.0kW，冬季全热回收量72.8kW。

本例投资回收期计算：

全热回收装置的设备投资约80000元，电耗增加约4kW，夏季共计运行100d年，冬季运行75d/年，每天运行12h。两方案的比较结果见表1。

表1 两种方案对比情况（单位：kW·h）

根据表1数据显示，夏季制冷效率提高，离心式冷水机组+燃气锅炉方案下的热回收机组的投资回收期延长。

4 几点结论

根据分析和比较，提出以下结论：

（1）全热回收装置的应用，不仅回收了热量，也回收了湿量，对于冬季以排湿为主的场所，不宜采用此种装置；

（2）根据实际分析可知，全热回收量要远远超过显热回收量，由此通过将全热回收装置作为首选；

（3）冷热源设备制冷、制热效率越高，相应的设置热回收装置经济性就越差；

（4）热回收装置的运行时间越长，设备的利用率就越高，相应的经济性越好；

（5）在选择热回收装置方案时，人们不仅要考虑经济性，还需考虑节能与环境等因素。

5 热回收系统的设计步骤

热回收系统设计，可按下列步骤规范开展：

（1）根据设计要求，制定相应的热回收方案，对热回收系统进行划分；

（2）根据室外的气象参数、室内的设计参数以及热回收装置换热效率，对热回收量进行计算；

（3）根据热回收量、冷热源设备制冷/热效率，对设备回收量进行计算；

（4）对增设热回收装置后增加的热量进行计算；

（5）对回收能量与新增消耗能量之间的差值进行计算，以此折算全年节约的能量费用；

（6）根据热回收装置投资费用、附加工程费用等，对初投资回收期进行计算。

6 结语

综上所述，热回收装置的应用存在诸多影响因素，如：室内外的气象参数、系统风量、运行时间、冷热源设备效率、热回收装置换热效率与能源价格等等。在编制热回收装置设置方案时，必须要全面开展相应的技术经济分析，而不是采用简单的指标划线，获得最佳的节能效果。