暖通空调工程中换热器的运行节能分析

赵建民

（抚顺矿业中机热力有限责任公司， 辽宁 抚顺 113000）

引言

暖通空调中的换热器承担着热流体和冷流体之间热量的传递工作，其在整个暖通空调运行能耗中占据着较高的比例，想要提高此过程的能源利用率，就需要对换热器节能控制工作引起重视，采取更为节能的运行方式，为换热器节能降耗创造良好的运行条件。我国目前的暖通空调换热器类型主要包含有板式、螺旋螺纹管式、波节管式以及螺纹扰动盘管式几大类。

1 简析暖通空调节能设计的必要性

据相关统计调查数据显示，暖通空调能源消耗比例在整个建筑能耗总量中几乎占到了40%甚至更多，这就造成了能源的严重浪费，不断激化能源供求关系矛盾[1]。随着时代的发展和人们生活质量的不断提高，大家对居住环境的要求越来越高，特别是近些年人们越来越意识到保护自然生态环境的重要性，所以对暖通空调节能降耗设计工作也引起了高度重视，随着我国人均居住面积的不断持续增加，各家各户基本上都会用到暖通空调，这就使能源消耗越加严重，能源供需不协调问题体现越来越明显。除此之外，由于我国目前所使用的能源基本上都属于不可再生能源，尤其是电能，过度的消耗就给能源生产带来了更大的挑战和压力，同时还会引发一系列的生态污染问题。

暖通空调节能可以从以下两个方面进行着手：第一，变频系统。将变频系统应用到暖通空调工程当中可以有效减少能源的损耗，同时还可以对暖通空调系统当中存在的一些不足起到很好的补充作用，大大降低空调运行成本。在具体设计的时候，可以留出一定的空间，这样就为设备负荷的有序平稳运转创造了良好的前提条件。比如，在建筑节能设计过程中就可以将变频系统融入到暖通空调当中，以对系统的输出功率作出及时的调整，再加上对设备负荷变动的改变可以增强空调的节能效果[1]。第二，地源热泵。这种系统在暖通空调工程中的应用，由于其采用了埋管式系统，所以安装操作更为灵活，易于控制。埋管一般都是采用立埋交换方式，在系统运行过程中将水作为冷热量载体，实现土壤和机组之间热量的有效交换。地源热泵暖通空调系统通常情况下包含有三个组成部分，每个部分之间的热量传递都是依靠空气和水，地源热泵和地能之间的换热介质为水，空调末端的换热介质既可以是水也可以是空气，无论哪种方式都可以达到较好的恒温和恒湿效果。

2 暖通空调工程中换热器运行节能方法

2.1 蒸汽节能方法

蒸汽节能方法在暖通空调工程换热器运行中的合理应用可以大大减少暖通系统实际运行过程的能耗。在整个建筑工程中，暖通空调的主要作用就是提供生活热水和采暖，蒸汽节能在换热器中的运用可以对蒸汽资源实现重新利用，大大减轻了换热器在实际运行过程的能耗压力。我国目前常见的蒸汽节能措施主要包括蒸汽温控节能、汽水加热节能以及凝结水热能回收节能几种，主要是通过对蒸汽中的热量进行重新回收利用而达到节能目标。暖通空调供应商可以采用调节蒸汽的方式使换热器具备更好的节能条件，在换热器实际应用过程中对蒸汽进行二次回收利用，以达到节能效果。需要注意的是，针对工业建筑和民用建筑暖通空调，在应用换热器蒸汽节能方法的时候存在较大的差异，工业建筑暖通空调换热器蒸汽节能措施一般都是通过对尾气余热的回收再利用实现节能。实践证明通过对蒸汽节能方法的合理应用可以达到非常不错的节能效果。

2.2 电能节约方法

电能节约同样也是我国目前一种主要的暖通空调换热器运行节能方式，换热器电能节约一半可以采用低沸点溶剂蒸馏回流和换热器的精细化生产两种工艺，第一种工艺在换热器无冷却介质环境下就可以完成冷却作业，从而大大降低了冷却过程中电机的能耗，从而起到节约电能资源的效果。第二种是一种更为精细的生产工艺，通过精细化的生产流程将换热器蒸馏时间缩到最短，有效提高了换热器作业效率，从而达到电能节约效果[2]。

2.3 成本节约方法

1）不断创新和完善换热器生产工艺，在保证换热器生产质量基础之上，尽可能降低生产成本，其结构当中的冷凝器最好选用一级设备。

2）结合暖通空调工程现场具体环境确定最为科学合理的换热器安装方式和安装位置，由于换热器安装费用往往都比较高，所以一定要保证安装管道和设备的合理性，尽可能避免返工。

3）节约换热器运行期间溶剂和中间体的使用量，最好对溶剂进行回收再次利用。

4）做好换热器后期维护保养工作，将换热器各类故障发生几率降至最低，延长其使用年限。

3 实验案例分析

3.1 实验分析

在开始模拟暖通空调换热器运行之前，相关工作人员应该做好换热器的拼接工作，在换热器的外部铺设硬质塑料，以尽可能减少其热量的散失。在具体模拟过程中需要给换热器接入加热器和温控器，从而为其运行创造一个持续不断加热的条件。本实验选用的“水-水”换热方式，利用热水泵将换热器当中的水抽出，然后将水输送到电加热器当中，当水温上升到一定数值的时候向其中加入冷水进行换热[3]。本实验当中的两种热水器处于同一个并联系统当中，通过阀门实现对换热器的控制，这样便于记录实验数据。

3.2 数据处理

在本实验中需要记录的换热器运行节能数据主要包括：换热器热水和冷水的具体流量、进口和出口温度值、压降数据以及冷水流量等，然后在此基础之上对换热器换热量进行计算，具体计算公式为：

式中：Q1代表换热器的平均放热量，Q2代表冷水的平均吸热量，M1代表热水流量，M2代表冷水流量，Cp1代表热水前提下的比定压热容，Cp2代表冷水前提下的比定压热容，T1代表热水进口温度，T2代表热水出口温度，t1代表冷水进口温度，t2代表冷水出口温度。

3.3 结果分析

经过模拟实验发现，暖通空调换热器运行节能效果会受到换热器阻力和流量、传热效果和流量以及最佳流速等相关参数的影响，换热器最佳运行流量计算相关参数见表1所示。想要实现换热器的节能运行，不管是上面所说的哪种节能方式，都可以参考实验数据，以实现换热器节能效益的最大化。

表1 列管式换热器最佳运行流量计算

4 结语

为了实现暖通空调换热器的节能运行，降低空调实际运行过程的能耗，保证暖通空调工程经济效益和生态效益的最大化，还需要不断深入研究，提出更加科学合理的节能运行方法。