范文斌

（山西四建集團有限公司 山西太原 030006）

0 引言

對于換熱器而言，其是暖通空調(diào)工程中常見的也是尤為重要的設(shè)備，同樣也是節(jié)約設(shè)備能耗的重點體現(xiàn)。提高換熱器的使用效率降低其能源消耗，無論對于能源緊張問題還是環(huán)境污染問題都能起到一定的緩解作用，而且還能推動暖通空調(diào)技術(shù)及其系統(tǒng)功能的更新。

1 簡析暖通空調(diào)節(jié)能的必要性及設(shè)計

依據(jù)我國有關(guān)部門的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，對于整個建筑能耗設(shè)計而言，暖通空調(diào)工程的能源消耗可以占據(jù)總量的40%左右，一方面消耗與浪費了大量的能源，另一方面還會促進有關(guān)比例上漲，從而激化能源供求之間的矛盾[1]。也由于這一原因，關(guān)于其設(shè)計節(jié)能降耗已漸漸成為有關(guān)研究工作人員的重點工作方向。現(xiàn)下，我國的人均住宅面積呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，因此使用暖通空調(diào)的用戶也會隨之增加，在現(xiàn)實運作中必然會造成更大的能源消耗，這也是體現(xiàn)能源供需不協(xié)調(diào)的一方面?，F(xiàn)階段，我國所使用的能源體系中依舊以不可再生能源為主，特別是電能。因為使用十分頻繁為能源總量帶去了巨大的壓力，還會引發(fā)一系列的生態(tài)污染問題。

對節(jié)能設(shè)計而言，主要有以下幾個設(shè)計方面：①變頻系統(tǒng)。在進行暖通空調(diào)有關(guān)節(jié)能設(shè)計時，第一選擇就是變頻系統(tǒng)，其重要作用是能夠減少能源損耗，還能對暖通空調(diào)系統(tǒng)存在的不足加以補充，從而減少運行成本投入。在進行節(jié)能設(shè)計時，通常都會留出一定的余量空間，從而有利于設(shè)備負荷能夠有序平穩(wěn)的運轉(zhuǎn)。我們以建筑節(jié)能設(shè)計為例，在建筑物中的暖通空調(diào)中使用變頻系統(tǒng)，能夠?qū)ο到y(tǒng)輸出功率進行及時調(diào)整，將負荷變動加以改變，由此增強空調(diào)的節(jié)能效果；②地源熱泵。這種空調(diào)主要使用的是地源熱泵系統(tǒng)，所使用埋管式系統(tǒng)不僅安裝十分靈活，而且易于控制。關(guān)于埋管方式主要采取立埋方法，將水當作冷熱量載體，從而讓機組和土壤之間能夠進行有效的熱量交換。該種空調(diào)系統(tǒng)由三部分組成，而各個系統(tǒng)間主要通過水或者是空氣實現(xiàn)熱量傳遞，地能和地源熱泵之間所使用的換熱介質(zhì)是水，至于和暖通空調(diào)末端所使用的換熱介質(zhì)可以是空氣也可以是水，從而達到恒濕與恒溫的效果[2]。

2 實驗案例分析

在文中的實驗案例中，主要進行的是換熱器自身換熱性能的實驗。實驗中的實驗對象為：套管式、板式提及列管式這三種換熱器。在長期使用換熱器很容易出現(xiàn)換熱器結(jié)垢、腐蝕等有關(guān)問題，不僅大大降低其傳熱性能，而且會增大空調(diào)能耗，甚至帶來一定的經(jīng)濟損失。對此，首先文章將對換熱器受到腐蝕的主要原因進行簡要分析：①水質(zhì)。水質(zhì)含有的溶解成分、pH值、水溫等均會嚴重影響換熱器的腐蝕情況。而水的pH值、含氣量以及有關(guān)溶解成分的影響程度較大，可是卻能夠進行人工控制，所以在使用過程中應(yīng)要尤為注重維護工作。對于換熱器系統(tǒng)而言，對其影響最大的因素就是管道中積存過量的空氣，一方面對水循環(huán)造成嚴重影響，另一方面氧氣極易使換熱器受到腐蝕。由于水中的空氣溶解度和溫度與壓力具有關(guān)聯(lián)性，要是水溫升高或是能夠管道阻力壓降低時，自然就會水中溶解。除此之外，要是pH值較低，十分有利于陰極反應(yīng)的發(fā)生，金屬遭受腐蝕的速度會大大提升。所以，在應(yīng)用冷卻液的過程中要尤為關(guān)注水質(zhì)，最好使用堿性較高的水，由此降低pH值腐蝕換熱器蝕的速度。水中如果含有大量的陰離子，同樣也會腐蝕換熱器。所以要對離子濃度進行科學檢測，減低陰離子在水中的含量，可以加入適量的抗腐蝕物質(zhì)有效保護換熱器；②材質(zhì)。只是少數(shù)的換熱器所使用的制造材料是不銹鋼、玻璃等有關(guān)特殊材質(zhì)，通常的換熱器主要使用的是碳鋼。關(guān)于碳鋼，其中還含有一定的錳、硅、硫等，在鋼材中主要影響其中碳含量的因素就是力學性能，和合金鋼比較，通常不會加入很多合金元素，因此極易出現(xiàn)生銹現(xiàn)象，而且抗腐蝕性能極低；③進出口溫度。隨著溫度的進一步升高腐蝕速度也會增快，也就是說二者之間是成正比例的。所以，在平時使用過程中一定要對供水溫度進行嚴格控制。

在三種換熱器只在對冷水流量加以改變的實驗中，針對其傳熱系數(shù)、阻力以及平均換熱量變化進行分析，結(jié)果如下：

（1）水流流量影響換熱器傳熱。通過該實驗，我們能夠得知要是水流流量不斷增加，這三種類型換熱器的平移換熱值以及傳熱系數(shù)也會隨之呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，當中上升趨勢相對明顯的為板式以及套管式，至于列管式上升趨勢并不明顯。之所以會產(chǎn)生該種情況的核心因素由于水流流量的增大而提高了流體雷諾數(shù)，所以在流體內(nèi)部會生成一定的漩渦，使得流體摻混不斷增強，嚴重限制層流底層產(chǎn)生破裂，提高了傳熱速度。但是列管式、板式以及套管這三種換熱器的結(jié)構(gòu)上存在著差異，其冷水和熱水發(fā)生換熱的位置位于列管與外觀之間，因此流動空間要遠大于其他兩種，即便是讓冷水流量增加很難提高其流速，那么也就不能有效提高流體雷諾數(shù)的，那么也就難以對層流底層破壞加以阻止，要想提高列管式的傳熱效果僅僅改變冷水流量是遠遠不夠的。

（2）水流流量影響換熱器阻力。在實驗分析過程中，我們能夠發(fā)現(xiàn)如果提高了水流流速，不僅可以對換熱器傳熱效果產(chǎn)生影響而且也使得換熱器阻力進一步增大，從實驗結(jié)果來看反映效果最為明顯的套管式與板式換熱器。因為流速變化和流動阻力變化之間的關(guān)系是正相關(guān)的，所以要是冷水流量增大會使得套管式以及板式中的流速提升，所以流動阻力也會隨之增強；但是對于列管式而言，與另外兩種的換熱器相比其冷水流動空間會更大一些，所以即使是增大流量也很難影響冷水的流動速度，所以其流動阻力也不是發(fā)生很大的變化。

（3）最佳運行流量。通過實驗與有關(guān)分析能夠知道，隨著水流流量的不然增大即使可以增加換熱量，在一定程度上能夠?qū)Q熱器實際運行效率有效提高，可也不能忽視其會讓流動阻力增大，進而加大了換熱器耗損程度。因此，從事暖通空調(diào)工程的有關(guān)研究人員應(yīng)重視換熱器的深入研究，制定出一個相對精準的流量值，確保在損耗最小的情況下?lián)Q取最大化的換熱量，而此時所明確的流量值就可以被稱之為換熱器的最佳運行流量。至于計算運行流量，文章認為應(yīng)以總能量作為計算出發(fā)點，也就是換熱器最大的阻力耗損和平均換熱量之間的差值，即換熱器的最佳運行流量[3]。

3 結(jié)束語

通過本文的簡要分析，如果想提高換熱器的實際使用功效，就應(yīng)該嚴格控制其內(nèi)部熱水流量、冷水流量還有阻力因素。相關(guān)工作人員應(yīng)對其最佳運行流量進行科學計算并做好運行節(jié)能分析，以此保證當換熱器換熱量最大時不會造成過大的耗損。