王 坤

(山西中方森特建筑工程設(shè)計(jì)研究院,山西 太原 030002)

在建筑工程施工和使用的過(guò)程中需要消耗大量能源，其在社會(huì)總能耗中占比較高，且呈持續(xù)上升趨勢(shì)，這對(duì)自然生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的負(fù)面影響，對(duì)此，我們應(yīng)采取科學(xué)的技術(shù)減少設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的能源消耗，改善我國(guó)建筑環(huán)境。

1 熱回收技術(shù)概述

1.1 熱回收循環(huán)理念

在部分發(fā)達(dá)國(guó)家，新風(fēng)換氣機(jī)能量交換技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，且該技術(shù)在長(zhǎng)期的發(fā)展和應(yīng)用中也逐漸走向成熟。相關(guān)學(xué)者認(rèn)為通過(guò)計(jì)算分配新風(fēng)量與回收舊風(fēng)量的比值，能夠得出空調(diào)系統(tǒng)能量回收設(shè)備節(jié)約的能源。其一方面可有效保證室內(nèi)空氣的質(zhì)量，另一方面還可將空調(diào)機(jī)制冷與恒溫?fù)Q氣設(shè)備充分地結(jié)合在一起，進(jìn)而更加合理地融合風(fēng)系統(tǒng)或制冷系統(tǒng)以及供熱系統(tǒng)來(lái)回收空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中的部分能量。

1.2 熱回收循環(huán)研究進(jìn)展

現(xiàn)階段主要采用余熱或預(yù)冷室外空氣的方式來(lái)降低建筑能耗，其主要是將冷卻器或加熱器與新風(fēng)入口連接在一起，當(dāng)新風(fēng)進(jìn)入到空調(diào)前首先要經(jīng)過(guò)余熱和預(yù)冷處理，進(jìn)而起到降低新風(fēng)負(fù)荷的作用。工作人員可利用多種類型的冷卻器或加熱器來(lái)回收能源，進(jìn)而預(yù)熱和預(yù)冷新風(fēng)，在充分利用自然資源的同時(shí)也能夠有效保證室內(nèi)的舒適性和宜居性。計(jì)算不同因素影響下空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行后，室內(nèi)溫度的比值是研究新風(fēng)預(yù)處理與熱回收設(shè)備運(yùn)行效率的主要方式。

1.3 制約熱回收循環(huán)應(yīng)用的主要因素

熱能形式轉(zhuǎn)換時(shí)，墻體與玻璃窗外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)出現(xiàn)較大損失，這也是當(dāng)前建筑材料技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中無(wú)法規(guī)避的浪費(fèi)現(xiàn)象。在研究的過(guò)程中可借助熱系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)探索節(jié)能的方式方法，以能量守恒定律為基礎(chǔ)最大限度地減少循環(huán)系統(tǒng)中的能量損失，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的?；蛘咭部刹捎矛F(xiàn)有的主流技術(shù)來(lái)減少熱量損失，以提高能源循環(huán)利率。

另外還可采用液體循環(huán)式顯熱回收裝置與建筑通風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合的方式，保證換氣量的充足供應(yīng)，提高熱回收的質(zhì)量。而且在空調(diào)系統(tǒng)制冷的過(guò)程中一定會(huì)產(chǎn)生較多的熱能，我們可通過(guò)熱能收集裝置來(lái)收集熱能，將其進(jìn)行加熱蓄水處理，以供家庭生活使用，之后再將釋放到自然界之中的熱風(fēng)實(shí)行回收處理，完成對(duì)水源的加熱，充分發(fā)揮其功效。

2 熱回收系統(tǒng)的原理及結(jié)構(gòu)

熱回收系統(tǒng)利用剩余的冷量或熱量來(lái)處理新風(fēng)，從而減少空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的能源消耗。當(dāng)前，熱回收系統(tǒng)中的設(shè)備主要有三個(gè)，分別為板翹式全熱回收器、熱管式顯熱交換器、轉(zhuǎn)輪式全熱交換器，以下筆者將進(jìn)行詳細(xì)闡述。

2.1 板翹式全熱回收器

這一裝置的板翹和隔板間夾一張紙，其厚度較小，同時(shí)導(dǎo)熱性較強(qiáng)，若在空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中兩側(cè)出現(xiàn)較大溫差時(shí)，兩側(cè)的能源和濕度可有效交換，將多余能量全部回收，減少能源消耗?；诖耍@種設(shè)備主要可吸收排風(fēng)中的剩余能量。

2.2 熱管式顯熱回收器

這一裝置運(yùn)行的過(guò)程中，熱管為密封真空金屬管，且管內(nèi)有適量冷媒，因此若熱管一端受熱，液體吸收熱量就可實(shí)現(xiàn)氣化功能，同時(shí)受到壓力的作用，氣體流向熱管的另一端，并釋放熱量，熱量會(huì)以較快的速度冷凝，成為液態(tài)形式，之后貼壁金屬網(wǎng)的毛細(xì)管抽吸液態(tài)的冷媒回到受熱階段，又因?yàn)閭鹘y(tǒng)熱管式交換熱率較低，通常在采取有效措施加以改進(jìn)后，還會(huì)在熱管外設(shè)置翹片，進(jìn)而有效提高回收的效率。這種回收裝置當(dāng)中只有一根管子具有蒸發(fā)、絕熱和冷凝的功能，因此設(shè)備靈活性不足，如圖1所示。

2.3 轉(zhuǎn)輪式全熱回收器

這種裝置主要采用鋁箔制作而成，其表面也會(huì)涂抹一部分二氧化硅，起到吸收濕氣的作用。其主要是將空調(diào)運(yùn)行之中所產(chǎn)生的75%多余冷量進(jìn)行有效的回收再利用，也就是說(shuō)在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，其中的一側(cè)轉(zhuǎn)輪可直接吸入排風(fēng)，之后經(jīng)過(guò)科學(xué)有效的處理將冷量傳遞給轉(zhuǎn)輪，而另外一側(cè)轉(zhuǎn)輪可直接吸收新風(fēng)，從而實(shí)現(xiàn)新風(fēng)制冷的功能，這一技術(shù)也成為了當(dāng)前發(fā)展速度較快的高效換熱器，見圖2。

2.4 盤管環(huán)路式熱回收器

該裝置主要是新風(fēng)一側(cè)和排風(fēng)一側(cè)各添加一個(gè)換熱盤管，回路連通的盤管之內(nèi)含有工作流體，將泵作為動(dòng)力源，如此得以實(shí)現(xiàn)循環(huán)的過(guò)程。在夏季，排風(fēng)位置的盤管將冷量傳遞給工作流體，工作流體可將工作介質(zhì)傳送到新風(fēng)處的熱管當(dāng)中，可直接冷卻新風(fēng)，而冬季則剛好相反，排風(fēng)處的盤管將熱量傳遞給工作流體之后，工作流體可將介質(zhì)傳遞給新風(fēng)處的熱管，從而達(dá)到加熱空氣的目的。

3 熱回收的現(xiàn)狀與應(yīng)用分析

水冷制冷機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中所產(chǎn)生的冷凝熱通常經(jīng)過(guò)冷卻之后排入到大氣當(dāng)中，其可對(duì)環(huán)境構(gòu)成較為嚴(yán)重的熱污染，所以要做好冷凝熱回收工作，并使其用以加熱生活用水，最大限度提高能源利用率。冷凝熱主要分為兩個(gè)部分，其分別為過(guò)熱蒸汽的熱量和制冷劑兩相相變的熱量和過(guò)冷熱量。熱蒸汽一般在45 ℃～90 ℃，相變熱量一般在40 ℃～45 ℃，而熱水的熱量為60 ℃，因此應(yīng)結(jié)合兩種熱量的性質(zhì)采取直接和間接回收的方式利用冷凝熱。

3.1 雙冷凝器熱回收

該技術(shù)主要是在壓縮機(jī)和冷凝器當(dāng)中加設(shè)一個(gè)熱回收器用以回收冷凝熱，對(duì)于熱交換器當(dāng)中流出的制冷劑，由后方的冷凝器吸收剩余的熱量，該技術(shù)可結(jié)合實(shí)際的要求，直接回收制冷機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的剩余熱量。并且其可在顯熱上設(shè)置一部分潛熱進(jìn)行一次性或循環(huán)加熱，以此保證水溫達(dá)到相應(yīng)要求，該技術(shù)在中央空調(diào)冷水機(jī)組中應(yīng)用較為廣泛，且其在家用空調(diào)中也得到了很好的應(yīng)用，故而該技術(shù)成為了家用空調(diào)十分常見的熱回收方式。

現(xiàn)如今，我國(guó)的家用空調(diào)熱回收技術(shù)取得了較為明顯的進(jìn)步，該技術(shù)可將空調(diào)器中壓縮機(jī)排出的高溫高壓制冷劑蒸汽注入到熱水換熱設(shè)備中，從而實(shí)現(xiàn)熱量交換。對(duì)生活熱水進(jìn)行有效加熱。若換熱器可獨(dú)立承擔(dān)冷媒熱量，則無(wú)需使用風(fēng)冷冷凝器，而若不能獨(dú)立承擔(dān)冷媒則應(yīng)采用風(fēng)冷和水冷冷凝器來(lái)承擔(dān)冷凝過(guò)程中產(chǎn)生的負(fù)荷。

3.2 熱泵回收

水冷技術(shù)的水溫通?？刂圃?0 ℃～38 ℃，其為低品質(zhì)熱能，若要對(duì)冷卻水進(jìn)行有效的回收和利用，則應(yīng)采用熱泵技術(shù)。組裝一套熱泵回收裝置，其主要由制冷機(jī)組與熱泵機(jī)組構(gòu)成。若冷水機(jī)組和熱泵機(jī)組同時(shí)工作，則其可通過(guò)空置冷卻塔的風(fēng)機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)冷卻水的回水水溫，以電動(dòng)三通閥來(lái)控制冷區(qū)二塔冷卻水流量與蒸發(fā)器的流量比例，從而保證熱泵蒸發(fā)器的出水溫度一直處在32 ℃以下，保證冷水機(jī)組的運(yùn)行效率。這種方式主要利用并聯(lián)熱泵機(jī)組的方式以冷凝熱作為主要熱源完成熱水的制備。該技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)改造中具有較好的應(yīng)用前景，但是該技術(shù)需要較大的資金投入，運(yùn)行過(guò)程中也需要耗費(fèi)大量的資金，且技術(shù)控制具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，所以在應(yīng)用的過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)各類不同的問題，比如，熱水的溫度無(wú)法滿足設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)而影響了水資源的利用質(zhì)量。

3.3 相變材料回收空調(diào)冷凝熱

這一技術(shù)是一種新型的應(yīng)用方式，該技術(shù)利用蓄熱器取代了雙冷凝器回收技術(shù)當(dāng)中壓縮機(jī)出口位置的冷凝器，同時(shí)其采用與常規(guī)風(fēng)冷冷凝器或冷卻塔連接的方式，可回收常規(guī)的風(fēng)冷冷凝器或冷卻塔排除熱回收系統(tǒng)當(dāng)中無(wú)法儲(chǔ)存的熱量。該系統(tǒng)溫度主要隨冷凝溫度的變化而發(fā)生變化。起初常規(guī)的風(fēng)冷冷凝器處于關(guān)閉狀態(tài)，采用過(guò)熱段制冷劑顯熱和冷凝潛熱加熱相變材料，冷凝壓力會(huì)隨著蓄熱器當(dāng)中變相材料溫度的變化而變化。在系統(tǒng)冷凝壓力達(dá)到極限時(shí)，應(yīng)及時(shí)開啟風(fēng)冷冷凝器，進(jìn)而將多余的熱量釋放出來(lái)，降低冷凝壓力。這時(shí)蓄熱器依然能夠利用氣態(tài)制冷劑完成相變材料的處理工作，從而提高相變材料的溫度，若相變材料的溫度達(dá)到規(guī)定數(shù)值后，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到冷凝模式。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，人們對(duì)居住環(huán)境的要求越來(lái)越高，暖通設(shè)備應(yīng)用越來(lái)越廣，能源消耗越來(lái)越多。為了減少能源消耗，應(yīng)采取有效措施不斷提高空調(diào)設(shè)備的使用效率，回收空調(diào)廢熱及余熱，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目的。所以在建筑環(huán)境與設(shè)備工程中，有必要科學(xué)利用熱回收技術(shù)，以此保證節(jié)能環(huán)保目標(biāo)的盡快實(shí)現(xiàn)。