楊暢

上海市安裝工程集團(tuán)有限公司 上海 200436

引言

能源問(wèn)題是現(xiàn)今社會(huì)關(guān)注的重要問(wèn)題，其中在總能源消耗中，建筑能耗占了相當(dāng)大的比重。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及空調(diào)系統(tǒng)的普及，空調(diào)系統(tǒng)的能耗問(wèn)題已受到越來(lái)越多人的關(guān)注。同時(shí)，人們對(duì)居住環(huán)境的空氣品質(zhì)的關(guān)注，勢(shì)必會(huì)加大新風(fēng)系統(tǒng)能耗。

目前，新風(fēng)負(fù)荷在建筑物空調(diào)負(fù)荷重占相當(dāng)大的比重。在中國(guó)的絕大多數(shù)城市中，在夏季，排風(fēng)溫度（25～28℃）要比室外空氣溫度（32～38℃）低；在冬季，排風(fēng)溫度（20～25℃）要比室外空氣溫度（5～10℃）高。新排風(fēng)熱回收系統(tǒng)作為空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能中的一項(xiàng)重要措施，如果采用合理的裝置從排風(fēng)所攜帶的冷/熱量中回收部分能量來(lái)處理新風(fēng)，可以節(jié)約本來(lái)由制冷或制熱機(jī)組承擔(dān)的新風(fēng)負(fù)荷，從而提供空調(diào)系統(tǒng)的效率。排風(fēng)熱回收設(shè)備的設(shè)置，最多可以節(jié)約70%～80%的新風(fēng)負(fù)荷，節(jié)約的能量占空調(diào)總負(fù)荷的10%～20%。隨著國(guó)民生活水平的提高，室內(nèi)空氣品質(zhì)也越來(lái)越受到重視。排風(fēng)熱回收裝置的使用可以在節(jié)能的同時(shí)增加室內(nèi)的新風(fēng)比例，有效地提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。

1 項(xiàng)目概況

蘇州廣播電視臺(tái)總臺(tái)現(xiàn)代傳媒廣場(chǎng)工程位于蘇州工業(yè)園區(qū)，總建筑面積為325656.96m2，建筑高度不超過(guò)214.8m，耐火等級(jí)為一級(jí)的超高層綜合樓。地上部分共2棟塔樓，主塔樓為42層辦公樓，主塔樓低區(qū)裙房為演播樓，建筑面積為139349.64m2；副塔樓為38層五星級(jí)酒店和公寓，建筑面積為84523.4m2；地下建筑面積為101783.92m2。最有特色的為建設(shè)于整個(gè)地塊東南面的廣電自用演播樓，演播樓為全鋼結(jié)構(gòu)，其中2000m2演播廳平面尺寸36.00m×47.95m，層頂標(biāo)高29.80m，凈高23.85m，屬超大空間超大容量建筑[1]。

2 各種常見(jiàn)熱回收設(shè)備

在空調(diào)熱回收系統(tǒng)中，目前較為常用的有轉(zhuǎn)輪式換熱器、板式換熱器、盤管熱環(huán)式換熱器、熱泵和熱管換熱器。

2.1 轉(zhuǎn)輪式換熱器

它是一種全熱換熱器，由轉(zhuǎn)輪、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、外殼組合。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)輪并各自釋放或吸收熱量。排風(fēng)由轉(zhuǎn)輪一側(cè)的入口吸入，將所含的部分冷量（或熱量）傳遞給轉(zhuǎn)輪；而新風(fēng)從轉(zhuǎn)輪的另一側(cè)吸入，轉(zhuǎn)輪以15～20r/min的速度旋轉(zhuǎn)，將積蓄在轉(zhuǎn)輪上的冷量（或熱量）傳遞給新風(fēng)。其優(yōu)點(diǎn)是熱回收效率高，可達(dá)70%～85%，且中間有清洗扇，對(duì)轉(zhuǎn)速控制，能適應(yīng)室外不同的空氣參數(shù)。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)的氣體必須是無(wú)害氣體，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，同時(shí)冷凝水不易排放、效能衰減嚴(yán)重，有效使用壽命極短。

2.2 板（翅）式換熱器

板式換熱器分平板式顯熱換熱和板翅式全熱換熱器兩種，是較為理想的排氣能量回收裝置，其優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，新、排風(fēng)互不接觸，無(wú)交叉污染，無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，運(yùn)行可靠，使用壽命長(zhǎng)；其缺點(diǎn)是通過(guò)氣流收到露點(diǎn)溫度的限制，凝結(jié)水排放不易，從而導(dǎo)致霉菌滋生，使其壽命下降；換熱芯體很難清洗，維護(hù)成本高。

2.3 盤管熱環(huán)式熱回收裝置

它是一種空氣－液體熱交換器，由布置在新風(fēng)、排氣管道上的兩個(gè)熱交換器、泵、膨脹箱、排空閥和管道組成，使用一臺(tái)小功率泵作為系統(tǒng)的循環(huán)動(dòng)力，管道內(nèi)的傳熱液體將排風(fēng)中的熱量傳遞給新風(fēng)，該裝置優(yōu)點(diǎn)是新風(fēng)、排風(fēng)管道布置靈活。但是該系統(tǒng)需要在管路上安裝水泵，管路泄露和氣蝕等問(wèn)題不可避免。在寒冷季節(jié)使用時(shí)為了防凍，必須添加昂貴的抗凍劑，并安裝膨脹水箱，且水泵運(yùn)行時(shí)能耗較大[2]。

2.4 熱泵

熱泵是一種可有效利用低溫?zé)崮艿墓?jié)能設(shè)備，它能回收大量潛能，熱效率高，但其本身能耗大，設(shè)備投資造價(jià)高。

2.5 熱管換熱器

熱管是依靠自身內(nèi)部工作液體相變來(lái)實(shí)現(xiàn)傳熱的高效傳熱元件，它可以將大量熱量通過(guò)其很小的截面積長(zhǎng)距離的傳輸而無(wú)須外加動(dòng)力。熱管以其構(gòu)思巧妙，傳輸溫差小、使用溫度范圍廣、可調(diào)控管內(nèi)熱流密度等眾多優(yōu)良特性，在能量回收和余熱利用已顯示出其獨(dú)特的作用。

熱管換熱器屬于冷熱流體互不接觸的表面式換熱器，它具有的占地小、無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件、運(yùn)行安全可靠、換熱效率高等優(yōu)良特性，為工程選用創(chuàng)造了便利條件。

2.6 熱回收裝置的比較

選擇合適的熱回收裝置，需要結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件、經(jīng)濟(jì)狀況、工程的實(shí)際情況、排風(fēng)中有害氣體的情況等多種因素，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面的綜合比較。從表1中可看出，通過(guò)各項(xiàng)指標(biāo)的比較，熱管熱回收裝置具有優(yōu)良的特性，這為在實(shí)際工程應(yīng)用帶來(lái)了方便。

3 三維熱管與傳統(tǒng)熱管相比的優(yōu)勢(shì)

3.1 三維熱管的定義

三維熱管是以三維熱回路內(nèi)的氣壓變化來(lái)驅(qū)動(dòng)回路內(nèi)傳熱工質(zhì)循環(huán)流動(dòng)，靠工質(zhì)相變吸熱和放熱來(lái)傳遞熱量的裝置。所謂的“三維”是指熱回路是三維的，即熱量的傳遞可以從熱管的一側(cè)到另一側(cè)。

三維熱回路在多排管路的設(shè)計(jì)上是一個(gè)突破，其中工作液體在熱管內(nèi)部流動(dòng)，不僅是靠?jī)啥藲饬髦g的溫差實(shí)現(xiàn)的，而且還是由相同氣流中不同管排之間的溫差實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)熱管兩側(cè)氣流的溫差和同側(cè)氣流前后的溫差，“三維熱管”與使用相同管徑的普通熱管相比，能夠傳輸兩到三倍的工作液體。傳熱能力更大，而占用空間相對(duì)更小，空氣阻力更低。熱效率在75%以上，使送風(fēng)溫度更加貼近室內(nèi)環(huán)境的送風(fēng)溫度，消除室內(nèi)外大溫差帶來(lái)的身體上的不舒適感[3]。

圖1 三維熱管的氣流方向示意圖

3.2 三維熱管的安裝優(yōu)勢(shì)

三維熱管水平放置，可以三維傳熱，非常適合于暖通空調(diào)系統(tǒng)中，對(duì)冬夏兩個(gè)季節(jié)的排風(fēng)都能進(jìn)行能量回收。

傳統(tǒng)熱管為單向傳熱，如果冬夏季節(jié)都要進(jìn)行能量回收，必須設(shè)置“季節(jié)轉(zhuǎn)換裝備”，換季時(shí)手動(dòng)切換熱管的傾斜角度。

4 三維熱管熱回收機(jī)組節(jié)能分析

圖2 三維熱管式熱回收機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)流程

如圖2所示，熱管兩端分別安裝在空調(diào)機(jī)組的新風(fēng)段與排風(fēng)段中，表冷器用于補(bǔ)充夏季工況下熱管換熱器供冷量的不足，以及補(bǔ)充冬季工況下熱管供熱器供熱量的不足，旁通新風(fēng)回路用于調(diào)節(jié)熱回收量[4]。

排風(fēng)熱回收的節(jié)能性主要是在于利用排風(fēng)對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)處理，系統(tǒng)只需將空氣從預(yù)處理后的溫度處理到送風(fēng)溫度即可，這樣就降低了系統(tǒng)處理空氣的負(fù)荷量及運(yùn)行時(shí)的能耗。用于評(píng)價(jià)熱回收器性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，是熱的回收效率。顯熱回收設(shè)備只有顯熱回收效率。全熱型回收設(shè)備則可有顯熱回收效率、潛熱回收效率和全熱回收效率之分。其各自的含義見(jiàn)下圖3和表1。

圖3 空氣熱回收器的換熱機(jī)理

表1 空氣熱回收的回收效率

5 熱回收機(jī)組調(diào)試過(guò)程中存在的問(wèn)題分析

機(jī)組調(diào)試運(yùn)行前，應(yīng)對(duì)其作全面的檢查，檢查工作應(yīng)至少包括以下幾點(diǎn)：

第一，檢查機(jī)組安裝是否完成，內(nèi)部雜物是否清除。

第二，檢查過(guò)濾器濾料是否污損。在進(jìn)風(fēng)段過(guò)濾器前蒙上一層尼龍過(guò)濾網(wǎng)，以防管道內(nèi)的灰塵污染過(guò)濾器。中、高效過(guò)濾器應(yīng)在調(diào)試完畢后再安裝。有條件的客戶可裝備一套初效過(guò)濾器作調(diào)試用。

第三，用手或杠桿撥動(dòng)風(fēng)機(jī)葉輪，檢查轉(zhuǎn)動(dòng)部件的風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，是否有過(guò)緊和碰撞現(xiàn)象，潤(rùn)滑情況和各調(diào)節(jié)裝備是否靈活。

第四，檢查風(fēng)系統(tǒng)管道內(nèi)各風(fēng)閥是否按設(shè)計(jì)位置開(kāi)啟，鎖緊機(jī)構(gòu)是否已經(jīng)鎖緊。

第五，水系統(tǒng)是否已清洗并已排凈系統(tǒng)內(nèi)的空氣。管道系統(tǒng)安裝結(jié)束應(yīng)先清洗管道，清洗時(shí)必須關(guān)閉連接機(jī)組的閥門，以免管道內(nèi)的雜物沖入盤管中，堵塞回路。通水使用前，應(yīng)先打開(kāi)排氣閥，將管道中的空氣排凈，直到有水排出時(shí)方可關(guān)閉。

第六，檢查電機(jī)絕緣是否合格。電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不運(yùn)轉(zhuǎn)繞阻可能受潮，在使用前用兆歐表測(cè)量其絕緣阻值。25℃時(shí)的絕緣電阻值應(yīng)超過(guò)2MΩ。

調(diào)試試運(yùn)行：完成以上檢查后，即可啟動(dòng)機(jī)組。機(jī)組啟動(dòng)后應(yīng)注意監(jiān)測(cè)電機(jī)運(yùn)行電流是否正常，機(jī)組是否有異常響聲。檢查機(jī)組風(fēng)量、風(fēng)壓是否正常。冷量、加濕量等應(yīng)按不同工況調(diào)節(jié)[5]。

6 結(jié)束語(yǔ)

熱回收器的使用在保證室內(nèi)足夠的新鮮空氣置換的前提下，降低了空調(diào)運(yùn)行中的冷負(fù)荷、熱負(fù)荷，從而降低了能耗。三維熱管具有很高的導(dǎo)熱性、優(yōu)良的等溫性、熱流密度的可變性、方向的可逆性等特點(diǎn)。所以，熱管換熱器對(duì)其他換熱器而言，具有節(jié)能、高效、緊湊、投資少的優(yōu)點(diǎn)，決定了其在空調(diào)熱回收方面講具有巨大的應(yīng)用潛力。隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，人類對(duì)生活環(huán)境的要求也越來(lái)越高，設(shè)備的高效節(jié)能、綠色環(huán)保將是主題，三維熱管式熱交換機(jī)組將成為不可或缺的設(shè)備。