摘 要：介紹了目前常用的各種新風(fēng)熱回收方式的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及適用場合，并對各種方式做了技術(shù)分析與經(jīng)濟(jì)比較，為實(shí)際工程應(yīng)用和設(shè)計(jì)提供了一般指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞：熱回收 建筑節(jié)能 顯熱或全熱交換 回收效率
1、概述
隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們不再滿足于室內(nèi)溫度舒適性的要求，越來越多的人們已經(jīng)意識到改善室內(nèi)空氣環(huán)境的必要性和緊迫性。有關(guān)室內(nèi)空氣品質(zhì)的研究，可以追溯到20世紀(jì)初，當(dāng)時(shí)，人們已經(jīng)開始采用通風(fēng)的方法來改善室內(nèi)空氣環(huán)境?？照{(diào)系統(tǒng)的出現(xiàn)，為人們創(chuàng)造了舒適的空調(diào)環(huán)境。70年代的全球能源危機(jī)，使空調(diào)系統(tǒng)這一能源消耗大戶面臨嚴(yán)重考驗(yàn)，節(jié)能降耗成為空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。節(jié)能措施之一就是減少入室新風(fēng)量，但是這一措施引起了室內(nèi)空氣環(huán)境惡化，再加上現(xiàn)代建筑中密閉空間的增多以及各種裝飾材料的使用，出現(xiàn)了“病態(tài)建筑綜合癥”。80年代以來，空調(diào)步入一個(gè)新的發(fā)展階段，新階段的標(biāo)志之一就是由舒適性空調(diào)向健康空調(diào)的變革。新風(fēng)熱回收裝置以其獨(dú)特的優(yōu)勢已在市場上逐步普及開來。
空氣熱回收裝置是使進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)之間產(chǎn)生顯熱或全熱交換，回收冷 （熱）量的裝置。國家標(biāo)準(zhǔn)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T1883-2002于2002年開始施行，此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了每個(gè)人的新風(fēng)量為30CMH，新風(fēng)量的大小不僅關(guān)系到保證人體的健康，也與能耗、初投資和運(yùn)行費(fèi)用密切相關(guān)。2005年國家建設(shè)部又頒布了《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005，進(jìn)一步劃分不同場合的新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)。新風(fēng)熱回收裝置的運(yùn)用使得平衡式通風(fēng)得以實(shí)現(xiàn)，在空調(diào)房間引進(jìn)新風(fēng)的同時(shí)排出房間的空氣；新風(fēng)熱回收裝置的運(yùn)用可以調(diào)節(jié)空調(diào)房間的壓力，不同的壓力狀況的實(shí)現(xiàn)只需要調(diào)節(jié)新風(fēng)與排風(fēng)的比例即可；新風(fēng)熱回收裝置的運(yùn)用使得新風(fēng)處理的能耗減少而節(jié)能并降低運(yùn)行了運(yùn)行費(fèi)用。
2、新風(fēng)熱回收方式的類型及其應(yīng)用
新風(fēng)熱回收的方式很多，各種不同方式的效率高低、設(shè)備費(fèi)的大小、維護(hù)保養(yǎng)的繁簡也各不相同。熱回收裝置有板式熱回收機(jī)、轉(zhuǎn)輪式熱回收機(jī)、熱管式熱回收機(jī)、中間熱媒式熱回收機(jī)、熱泵式熱回收機(jī)、溶液噴淋式熱回收機(jī)等。以下介紹幾種常用的新風(fēng)熱回收方式。
2.1、板式新風(fēng)熱回收裝置
板式熱回收機(jī)分為顯熱熱回收機(jī)和全熱熱回收機(jī)。板式
顯熱熱回收機(jī)的基材為鋁箔等導(dǎo)熱性能好的金屬使排風(fēng)與新
風(fēng)之間進(jìn)行熱交換。板式全熱熱回收機(jī)是采用金屬平板膜片與
高分子平板膜片組合而成，當(dāng)隔板兩側(cè)氣流之間存在溫度差和
水蒸汽分壓力差時(shí)，兩氣流之間就產(chǎn)生傳熱和傳質(zhì)的過程，進(jìn)
行全熱交換。芯體結(jié)構(gòu)示意圖見 圖2.1-1。其特點(diǎn)是構(gòu)造簡單，過濾除塵，雙向換氣，無互串氣，效率高，機(jī)體內(nèi)沒有運(yùn)動部件運(yùn)行，安全、可靠，各出入口接管便利，安裝方便，設(shè)備費(fèi)用較低，適用于一般民用空調(diào)工程。
在選用板式顯熱熱回收機(jī)時(shí)，新風(fēng)溫度不宜低于-10℃，否則排風(fēng)側(cè)出現(xiàn)結(jié)霜；當(dāng)新風(fēng)溫度低于-10℃時(shí)，應(yīng)在熱交換器前加新風(fēng)預(yù)熱器；新風(fēng)進(jìn)入熱回收機(jī)之前，必須先經(jīng)過過濾器凈化，排風(fēng)進(jìn)入熱回收機(jī)之前，一般也裝過濾器，但當(dāng)排風(fēng)較干凈時(shí)，可不裝。在選用板式全熱熱回收機(jī)時(shí)，當(dāng)排風(fēng)中含有有害成分時(shí)，不宜選用。
2.2、轉(zhuǎn)輪新風(fēng)熱回收裝置
轉(zhuǎn)輪式熱回收機(jī)是轉(zhuǎn)輪在旋轉(zhuǎn)過程中讓排風(fēng)與新風(fēng)以相逆的方向流過轉(zhuǎn)輪（蓄熱器）而各自轉(zhuǎn)換能量。它既能回收顯熱，又能回收潛熱，排風(fēng)與新風(fēng)交替逆向流過轉(zhuǎn)輪，具有自凈作用，它可以通過對轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的控制來適應(yīng)不同的室內(nèi)外空氣參數(shù)。如圖2.2-1所示。轉(zhuǎn)輪式熱回收機(jī)回收效率高，可達(dá)70%～90%。還能適用于較高溫度的排風(fēng)系統(tǒng)，同時(shí)它也存在一些缺點(diǎn)，如裝置較大，占用面積和空間較大，接管位置固定，配管靈活性差，有傳動設(shè)備，自身消耗動力，壓力損失較大，無法避免交叉污染。轉(zhuǎn)輪式熱回收機(jī)一般將它們用于有一定濕度要求的空調(diào)系統(tǒng)中，如紡織廠，旅館，醫(yī)院，辦公樓、工業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)等一些大型空調(diào)系統(tǒng)中，對家用空調(diào)則不適用。一般情況下，轉(zhuǎn)輪式熱回收機(jī)宜布置在負(fù)壓段，且適用于排風(fēng)不帶有害物或有毒物質(zhì)的場合。
2.3熱管熱回收裝置
熱管式熱回收機(jī)是一種借助工質(zhì)（如氨，氟里昂—11，氟里昂—113，丙醇，甲醇等）的相變進(jìn)行熱傳遞的換熱元件，由多根熱管組成，利用熱管進(jìn)行空調(diào)熱回收，溫度范圍一般為-20℃～+40℃，管材一般為鋁或鋁合金。熱管元件結(jié)構(gòu)示意圖見圖2.3-1。
熱管是一種高效的傳熱元件，其導(dǎo)熱能力比金屬高出幾百倍，熱管還具有均溫特性好，熱流密度可調(diào)、傳熱方向可逆等，用它組成熱管換熱器不僅具有熱管固有的傳熱量大、溫差小、重量輕、體積小、熱響應(yīng)迅速等特點(diǎn)，而且還具有安裝方便、維修簡便、使用壽命長、阻力損失小、進(jìn)排風(fēng)流道間便于分隔、互補(bǔ)滲漏等優(yōu)點(diǎn)，作為空氣調(diào)節(jié)、通風(fēng)、余熱回收裝置、均溫裝置、太陽能吸收器等方面的理想節(jié)能產(chǎn)品。
熱管技術(shù)在建筑節(jié)能中應(yīng)用的形式多種多樣，既有技術(shù)成熟、應(yīng)用成功的工程實(shí)例。如公共建筑集中的排風(fēng)熱（冷）回收；民用住宅空調(diào)排風(fēng)熱（冷）回收；由于熱管本身具有的諸多特點(diǎn)，如均溫性、熱流密度可以變化，熱二極管特性等，使其在太陽能應(yīng)用中具有極為廣泛的應(yīng)用前景。
2.4中間熱媒式熱回收機(jī)
中間熱媒式熱回收機(jī)采用盤管式熱回收機(jī)，利用水泵使水作為介質(zhì)在兩個(gè)熱回收機(jī)內(nèi)循環(huán)，將排風(fēng)中的熱量（冷量）傳遞給新風(fēng)，從而實(shí)現(xiàn)熱能的回收。中間熱媒通常采用水，為了降低水的冰點(diǎn)，通常在水中加入一定比例的乙二醇。其工作流程見圖2.4-1。使用中間熱媒式熱回收機(jī)，新風(fēng)與排風(fēng)不會產(chǎn)生交叉污染，供熱側(cè)與得
熱側(cè)之間通過管道連接，因此對距離沒有限制，布置方便靈活。如果使用恰當(dāng)?shù)谋P管排數(shù)，其顯熱回收率可達(dá)40％～60％。缺點(diǎn)是只能回收顯熱，不能回收潛熱，由于應(yīng)用中間熱媒，所以存在溫差損失，熱效率較低，一般在60％以下，當(dāng)增加盤管排數(shù)時(shí)，回收效率有所增加。中間熱媒式熱回收機(jī)適用于對新風(fēng)質(zhì)量要求較高的場合。如：展覽館、寫字間、會議室、餐廳、接待室、醫(yī)院手術(shù)室、病房等。
2.5 熱泵式熱回收裝置
熱泵式熱回收裝置由于其獨(dú)特的運(yùn)行工況，使得能效系數(shù)提高而節(jié)能。其原理是將空氣系統(tǒng)中的排風(fēng)熱能經(jīng)熱泵的提升效應(yīng)而達(dá)到節(jié)能的目的，是一種廣義的熱回收器，該方式的特征在于消耗一定的能量，以幾倍于消耗的能量回收熱量 。
使用熱泵式熱回收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是熱回收效率高，在夏季工況下，熱泵的cop值（熱泵回收的能量與輸入功率的比值）都能達(dá)到5左右；將新風(fēng)處理到室內(nèi)空氣狀態(tài)，新風(fēng)負(fù)荷全部被去除，減少了主機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用。無互串氣，安裝方便，使用簡單，各風(fēng)管接管便利，適應(yīng)溫差范圍大。缺點(diǎn)是有壓縮機(jī)等機(jī)械部件，沒有傳質(zhì)的過程，只有顯熱回收，長期使用對機(jī)組的維護(hù)要求較高。
熱泵式熱回收機(jī)適用于對新風(fēng)潔凈度要求較高、對新風(fēng)濕度有要求的場合，熱泵機(jī)組在夏季可以消除部分室內(nèi)的濕負(fù)荷。在春秋季節(jié)運(yùn)行時(shí)，不用開啟中央空調(diào)系統(tǒng)同樣可以達(dá)到調(diào)溫、調(diào)濕的功能，這是別的熱回收設(shè)備不具有的功能。應(yīng)用場合如：展覽館、會議室、體育館、醫(yī)院手術(shù)室、病房等。
3、各種熱回收裝置技術(shù)分析與經(jīng)濟(jì)比較
當(dāng)我們在選用時(shí)如何決定和評價(jià)這幾種熱能回收換熱器呢？首要的問題當(dāng)然是使用場合的適應(yīng)性，一般可分為公共民用，以換氣為首要特征，工業(yè)用途以熱能回收為主要特征，并且兩個(gè)通路間嚴(yán)禁互串，醫(yī)院病房排氣，實(shí)驗(yàn)動物房等也應(yīng)如此，其次要考慮的當(dāng)然是熱回收效率的高低，其它各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，詳見表3-1。
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用途
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熱回收效率
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有無運(yùn)動機(jī)件
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直接熱傳遞
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傳質(zhì)
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互串氣可能性
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適宜溫差
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接管布置便利
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長期使用穩(wěn)定性
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初投資
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運(yùn)行電能消耗
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綜合回收效果
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板式
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民用
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好
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無
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優(yōu)
|
好
|
極少
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優(yōu)
|
一般
|
優(yōu)
|
小
|
小
|
好
|
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轉(zhuǎn)輪式
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民用
工業(yè)
|
優(yōu)
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有
|
好
|
優(yōu)
|
可能
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優(yōu)
|
一般
|
一般
|
小
|
小
|
優(yōu)
|
|
熱管式
|
工業(yè)
|
一般
|
無
|
好
|
不能
|
無
|
一般
|
一般
|
好
|
較大
|
小
|
一般
|
|
中間熱媒式
|
民用
|
一般
|
有
|
一般
|
不能
|
無
|
一般
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優(yōu)
|
一般
|
大
|
較大
|
一般
|
|
熱泵式
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民用
工業(yè)
|
優(yōu)
|
有
|
不能
|
不能
|
無
|
優(yōu)
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優(yōu)
|
一般
|
大
|
較大
|
優(yōu)
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表1 各種熱回收裝置技術(shù)分析與經(jīng)濟(jì)比較
4、結(jié)語
設(shè)置排風(fēng)熱回收裝置，能回收排風(fēng)中的余熱，節(jié)省一定的能源，是節(jié)能的一項(xiàng)重要措施，符合節(jié)能的大方向。選擇熱回收裝置，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程狀況以及排風(fēng)中有害氣體的情況及自身的經(jīng)濟(jì)狀況，確定選用合適的熱回收裝置。尤其是實(shí)施新的室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，新風(fēng)負(fù)荷在空調(diào)采暖負(fù)荷中的比例越來越大的情況下，是一項(xiàng)必不可少的技術(shù)手段。
新風(fēng)熱回收設(shè)備及其應(yīng)用
鄂公網(wǎng)安備42011202000432