王健

【摘 要】隨著目前全世界范圍內(nèi)的能源形勢(shì)的不斷緊張，進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)熱回收的開(kāi)發(fā)和研究以及空調(diào)熱回收技術(shù)的應(yīng)用研究是非常的有必要的，在能源消耗越來(lái)越大的今天，開(kāi)展節(jié)能工作對(duì)于我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展來(lái)說(shuō)具有極其重要的意義。在建筑環(huán)境和設(shè)備工程中，熱回收技術(shù)的應(yīng)用因其節(jié)能效果顯著而得到了廣泛的應(yīng)用。本文就此對(duì)熱回收技術(shù)在建筑環(huán)境與設(shè)備工程中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵詞】熱回收；建筑環(huán)境；設(shè)備工程；應(yīng)用

1、空調(diào)熱回收系統(tǒng)概述

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展使得人們的生活水平不斷提升，人居環(huán)境中空調(diào)和通風(fēng)的能耗也越來(lái)越多，在節(jié)約能源方面，一方面需要將空調(diào)設(shè)備的使用效率提高，另一方面要對(duì)空調(diào)廢熱和余熱具有的回收潛力進(jìn)行充分的發(fā)掘然后適當(dāng)利用，這是很關(guān)鍵的節(jié)能方法。空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行能量消耗時(shí)的特點(diǎn)之一是排熱和需熱兩種處理過(guò)程同時(shí)存在，冬季時(shí)候高濕高溫的排風(fēng)可以對(duì)新風(fēng)進(jìn)行加熱加濕，夏季時(shí)候低濕低溫的排風(fēng)可以對(duì)新風(fēng)進(jìn)行干燥和冷卻，從而通過(guò)對(duì)這種特點(diǎn)的合理利用，空調(diào)系統(tǒng)能夠通過(guò)熱回收而達(dá)到能源的充分有效利用?？照{(diào)熱回收系統(tǒng)可以讓排風(fēng)與新風(fēng)進(jìn)行熱量和冷量的互相交換，排風(fēng)所具有的熱量或冷量可以盡可能傳遞給新風(fēng)，這樣可以使得新風(fēng)的供冷量或加熱量有效的減少，從而實(shí)現(xiàn)廢氣利用。

2、熱回收的種類及應(yīng)用

2.1排風(fēng)熱回收

2.1.1排風(fēng)熱回收系統(tǒng)的重要性

所謂熱回收系統(tǒng)既是回收建筑物內(nèi)外的余熱（冷）或廢熱（冷）并把回收的熱（冷）量作為供熱（冷）或其他加熱設(shè)備的熱源而加以利用的系統(tǒng)。我們知道傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)能耗基本上占建筑總能耗的20%～40%，而空調(diào)系統(tǒng)中新風(fēng)負(fù)荷又占總負(fù)荷的20%～30%，則新風(fēng)耗能占建筑總能耗的4%～12%，進(jìn)行了合理的空氣風(fēng)平衡，熱平衡后，新風(fēng)的耗能則被排風(fēng)帶走，排出室外，白白浪費(fèi)掉。設(shè)置熱回收系統(tǒng)，以熱回收裝置的回收效率為60%計(jì)，空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能效率可以達(dá)到建筑總能耗的2.4%～7.2%。

2.1.2熱回收裝置的概況

熱回收方式比較多，但歸納起來(lái)共兩大類。即全熱回收裝置、顯熱回收裝置。全熱回收裝置即回收顯熱，又能回收潛熱，此類裝置有轉(zhuǎn)輪式換熱器、板翅式換熱器、熱泵式換熱器。顯熱回收裝置有中間熱媒式換熱器，板式顯熱換熱器，熱管式換熱器。

中間熱媒換熱器，新風(fēng)與排風(fēng)不會(huì)產(chǎn)生交叉污染，供熱側(cè)與得熱側(cè)之間通過(guò)管道連接，管道可以延長(zhǎng)，布置靈活方便，但是須配備循環(huán)水泵，存在動(dòng)力消耗，通過(guò)中間熱媒輸送，溫差損失大，換熱效率較低，在60%以下。板式顯熱換熱器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全、可靠，無(wú)傳動(dòng)設(shè)備，不消耗動(dòng)力，無(wú)溫差損失，設(shè)備費(fèi)用較低。但是設(shè)備體積大，須占用較大建筑空間，接管位置固定，缺乏靈活性，傳熱效率較低。熱管式換熱器，無(wú)需動(dòng)力消耗，借助另一介質(zhì)的相變來(lái)傳遞熱量，傳遞效率較低。全熱回收裝置中轉(zhuǎn)輪式換熱器是通過(guò)排風(fēng)與新風(fēng)交替逆向流過(guò)轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪中間有清洗扇，本身對(duì)轉(zhuǎn)輪有自凈作用，對(duì)轉(zhuǎn)速控制，能適應(yīng)不同的室外空氣參數(shù)，而且能使效率達(dá)到70%～80%以上。但是轉(zhuǎn)輪式換熱器是兩種介質(zhì)交替轉(zhuǎn)換，不能完全避免交叉污染，因此流過(guò)氣體必須是無(wú)害物質(zhì)，另外設(shè)備裝置較大，占有較多面積和空間，接管固定，帶傳動(dòng)設(shè)備，消耗一定的動(dòng)能。板翅式換熱器與板式顯熱抵制熱器結(jié)構(gòu)相似，僅在換熱隔板材質(zhì)上采用特殊加工的紙或膜，通過(guò)水蒸汽分壓力差進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)的交換，熱效率低于轉(zhuǎn)輪式熱交換器。熱泵式換熱器，能回收大量潛能，熱效率高。但是需配備壓縮機(jī)，冷凝器，蒸發(fā)器等一系列配套設(shè)備，其本身能耗，設(shè)備投資造價(jià)比較高。

2.1.3回收裝置投資的回收期

空調(diào)系統(tǒng)增加了熱回收裝置，勢(shì)必初投資增大，在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中，熱回收裝置回收了一定的熱（冷）量，減少了加熱量或供冷量，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。初投資的增加與節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用相比較，所增加的初投資的回收期的長(zhǎng)短，決定了設(shè)置熱回收裝置的可行性。

2.1.4熱回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性

（1）系統(tǒng)規(guī)模要適中

熱回收裝置一般布置在建筑物頂層或設(shè)備層內(nèi)。設(shè)備本身尺寸比較大，僅就處理15000m3/h風(fēng)量的熱回收裝置及風(fēng)道占用建筑尺寸就在5.1×6.8m左右，很顯然配置熱回收裝置有很大困難，所以選擇新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按建筑規(guī)模等級(jí)，遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取最小新風(fēng)量。對(duì)于大負(fù)荷的熱回收系統(tǒng)，當(dāng)風(fēng)量超過(guò)15000m3/h時(shí)，應(yīng)組成若干個(gè)小系統(tǒng)，有利于設(shè)備、風(fēng)道布置。

（2）系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性

全熱回收裝置換熱是靠新風(fēng)與排風(fēng)的溫差和蒸汽分壓力差來(lái)達(dá)到熱濕交換，為使設(shè)備在高效率工況下運(yùn)行，進(jìn)入裝置新風(fēng)和排風(fēng)應(yīng)設(shè)空氣過(guò)濾器。裝置運(yùn)行環(huán)境溫度應(yīng)在-5℃以上，否則結(jié)霜，不能正常工作。

（3）保證熱回系統(tǒng)的清潔度

轉(zhuǎn)輪式換熱器缺點(diǎn)就是存在交叉污染，為發(fā)揮扇形器自凈作用，應(yīng)當(dāng)使系統(tǒng)新風(fēng)壓入，排風(fēng)吸出，保證新風(fēng)壓力大于排風(fēng)壓力，壓差控制在200Pa左右，這樣可以提高空氣品質(zhì)，達(dá)到系統(tǒng)最大限度的清潔性。

（4）自動(dòng)控制的重要性

在設(shè)置熱回收裝置的空調(diào)系統(tǒng)里，要想得到有效的熱量回收，宜設(shè)計(jì)和配備必要的自控裝置，以確?；厥障到y(tǒng)在合理的狀態(tài)下工作。

2.2內(nèi)區(qū)熱量回收

建筑內(nèi)區(qū)無(wú)外墻和外窗，四季無(wú)圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷、熱負(fù)荷。但內(nèi)區(qū)中有人員、燈光、發(fā)熱設(shè)備等，因此全年均有余熱?；厥諆?nèi)區(qū)熱量主要采用水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)，即用水環(huán)路。

將小型的水/空氣熱泵機(jī)組并聯(lián)在一起。水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)由室內(nèi)水/空氣熱泵機(jī)組、水循環(huán)環(huán)路和輔助設(shè)備三部分組成。

2.3冷凝熱量的回收

2.3.1冷凝熱回收的可行性

在夏季，中央空調(diào)的制冷機(jī)組制冷時(shí)，一般將機(jī)組的冷凝熱通過(guò)冷卻塔排向室外。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示：壓縮式制冷機(jī)組的冷凝熱量約是制冷量的1.2倍；吸收式制冷機(jī)組的冷凝熱量約是制冷量的2.5倍。冷凝熱量的任意排放，浪費(fèi)了能源，增加了城市的熱島效應(yīng)。如果把這部分冷凝熱用來(lái)制備熱水，在夏季時(shí)可以少開(kāi)或停開(kāi)用于制備熱水的鍋爐，減少制備熱水的能耗，同時(shí)還可以降低冷凝器周圍環(huán)境的溫度，使冷凝溫度降低，減少空調(diào)機(jī)組的能耗。冷凝熱熱回收就是利用熱回收技術(shù)把排出室外的低品位能量有效地回收，用來(lái)加熱生活用熱水，溫度可以達(dá)到65℃左右，再利用蓄熱水箱，持續(xù)為用戶提供生活熱水，達(dá)到節(jié)能的目的

2.3.2設(shè)計(jì)方案

熱泵回收：運(yùn)行過(guò)程是在冷卻水循環(huán)中增設(shè)水源熱泵機(jī)組，使熱泵機(jī)組與冷卻塔并聯(lián)于冷卻水循環(huán)中，把熱泵的蒸發(fā)器并接到制冷機(jī)組冷卻水回路上，以冷卻水中的冷凝熱作為熱泵的低品位熱源，通過(guò)熱泵機(jī)組將低品位的冷凝熱轉(zhuǎn)變成高品位的生活熱水，從而將制冷系統(tǒng)工作時(shí)冷卻塔散失的冷凝熱加以回收利用，生產(chǎn)出65℃左右的熱水供用戶使用。其原理如下：從冷凝器出來(lái)的冷卻水沒(méi)有全部進(jìn)入冷卻塔，而是分為兩路：第一路進(jìn)入冷卻塔，冷卻后返回冷凝器；第二路進(jìn)入水源熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器，作為熱泵機(jī)組的低溫?zé)嵩?，放出熱量后再返回冷卻塔。

此方案比較適合現(xiàn)有空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的改造，不會(huì)受到制冷機(jī)組種類的限制，因?yàn)楦脑斓倪^(guò)程中只涉及冷卻水系統(tǒng)，只是把熱泵的蒸發(fā)器并接到制冷機(jī)組冷卻水回路上，對(duì)冷水機(jī)組影響較小，也比較容易操作。另外，冷凝熱的回收率高，熱水的供應(yīng)量較大，而且熱水可以加熱到65℃，系統(tǒng)方案在運(yùn)行過(guò)程中的控制也比較容易實(shí)現(xiàn)。

2.3.3系統(tǒng)中存在的問(wèn)題及注意事項(xiàng)

（1）冷凝熱的回收量與熱水用量的時(shí)間段不一致。一方面，冷凝器的放熱量隨空調(diào)負(fù)荷變化而變化的，冷凝熱的變化受很多因素的影響，冷凝熱量是動(dòng)態(tài)變化的；另一方面，熱水用量受到入住人數(shù)、天氣情況等因素制約，熱水用量不穩(wěn)定，所以冷凝熱的回收量與熱水用量有很大的波動(dòng)性。因此，我們可以增加蓄熱水箱來(lái)調(diào)節(jié)熱回收量和利用量在時(shí)間段上的不一致。

（2）冷凝熱的回收量與熱水用量的季節(jié)段不一致。在夏季制冷機(jī)組運(yùn)行時(shí)間很長(zhǎng)，冷凝熱量也相應(yīng)的比較大，然而在過(guò)渡季節(jié)和冬季，制冷機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間將逐漸減少，所以，冷凝熱也隨季節(jié)的變化而變化，但是不論哪個(gè)季節(jié)，人們都會(huì)有熱水的需求，這就會(huì)引起冷凝熱量和熱水用量在季節(jié)上的不一致。

因此，我們可以適當(dāng)開(kāi)啟原有熱水系統(tǒng)的鍋爐或者增加輔助熱源來(lái)提供熱水。

3、結(jié)束語(yǔ)

筑業(yè)是一個(gè)高耗能的行業(yè)，而暖通空調(diào)系統(tǒng)的耗能在建筑耗能中又占據(jù)著非常大的部分，而且此趨勢(shì)還有不斷上升的可能。因此，在建筑環(huán)境與設(shè)備工程中，開(kāi)展節(jié)能工作十分重要，而其中熱回收是當(dāng)前最有前景的節(jié)能技術(shù)之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭鋼.熱回收節(jié)能在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].能源技術(shù)，2005，26（3）：124-126.

[2]林宏.談家用空調(diào)系統(tǒng)冷凝熱的回收利用[J].福建能源開(kāi)發(fā)與節(jié)約，2002，（1）：23-24.