摘　要：集(ji)中(zhong)式(shi)(shi)空調(diao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)所(suo)(suo)處理(li)(li)的(de)空氣來源分(fen)類，可分(fen)為(wei)封閉式(shi)(shi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)、直流式(shi)(shi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)、混合式(shi)(shi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)。其中(zhong)，直流式(shi)(shi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)所(suo)(suo)處理(li)(li)的(de)空氣全部(bu)來自室(shi)外，室(shi)外空氣經處理(li)(li)后送入室(shi)內，然后全部(bu)排(pai)出室(shi)外。但這種(zhong)系(xi)(xi)統(tong)(tong)適用于不允(yun)許采(cai)用回(hui)風的(de)場(chang)合，如(ru)放射性場(chang)所(suo)(suo)，有(you)害(hai)生物實驗室(shi)、傳(chuan)染病(bing)房以及散發(fa)大量有(you)害(hai)物質(zhi)的(de)車間等，是三種(zhong)方式(shi)(shi)中(zhong)耗能最大的(de)類型。

關(guan)鍵詞：有害氣體;熱回(hui)收裝置;排風系統

本文將著重(zhong)討論(lun)幾種(zhong)相(xiang)對(dui)可行的(de)(de)熱回收方(fang)式，并對(dui)其(qi)進行分析比較，從(cong)而選取一種(zhong)相(xiang)對(dui)而言比較合理的(de)(de)方(fang)法用于(yu)空調排風系統(tong)的(de)(de)能(neng)量回收。

幾種回收方式

熱(re)(re)(re)回收(shou)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置分即全熱(re)(re)(re)回收(shou)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置、顯(xian)(xian)熱(re)(re)(re)回收(shou)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置兩大(da)類(lei)。全熱(re)(re)(re)回收(shou)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置既能(neng)回收(shou)顯(xian)(xian)熱(re)(re)(re),又能(neng)回收(shou)潛熱(re)(re)(re),此類(lei)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置有轉(zhuan)輪式(shi)(shi)(shi)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)、板翅式(shi)(shi)(shi)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)、熱(re)(re)(re)泵式(shi)(shi)(shi)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi);顯(xian)(xian)熱(re)(re)(re)回收(shou)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置有中(zhong)間熱(re)(re)(re)媒(mei)(mei)式(shi)(shi)(shi)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi),板式(shi)(shi)(shi)顯(xian)(xian)熱(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi),熱(re)(re)(re)管(guan)式(shi)(shi)(shi)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)【1】。其中(zhong)，中(zhong)間熱(re)(re)(re)媒(mei)(mei)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)新風(feng)與(yu)排風(feng)不會產生交叉污染,但因通過中(zhong)間熱(re)(re)(re)媒(mei)(mei)輸送,溫(wen)差損(sun)失大(da),換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)效率較(jiao)低,在60%以下;板式(shi)(shi)(shi)顯(xian)(xian)熱(re)(re)(re)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)結構簡單,運(yun)行安(an)全、可靠(kao),無傳動設(she)(she)備,不消(xiao)耗(hao)動力,無溫(wen)差損(sun)失,設(she)(she)備費用(yong)較(jiao)低。但是設(she)(she)備體積大(da),須占用(yong)較(jiao)大(da)建筑空間,接管(guan)位(wei)置固(gu)定,缺(que)乏靈活性,傳熱(re)(re)(re)效率較(jiao)低;熱(re)(re)(re)管(guan)式(shi)(shi)(shi)換(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)則無需動力消(xiao)耗(hao),借(jie)助另一介質的相變(bian)來傳遞熱(re)(re)(re)量。

這些(xie)熱回(hui)收(shou)裝置不論優缺點(dian)如何,從節能的(de)角度都(dou)是(shi)可以采用的(de)。但(dan)在設計、選擇時,應結合當地(di)氣候條件、經濟狀(zhuang)(zhuang)況(kuang)、工(gong)程的(de)實(shi)際狀(zhuang)(zhuang)況(kuang)、排風(feng)中有害氣體的(de)情況(kuang)等(deng)多(duo)種因素,綜合考慮,進行技術、經濟分析(xi)分析(xi)比較,以確定(ding)選用合適的(de)熱回(hui)收(shou)裝置,從而達到花較少的(de)投資,回(hui)收(shou)較多(duo)熱(冷(leng)) 量的(de)目的(de)。

攜帶有(you)害(hai)物(wu)(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)排(pai)風(feng)，雖然經過(guo)無害(hai)化(hua)處理，理論(lun)(lun)上(shang)仍然屬(shu)(shu)于(yu)排(pai)風(feng)中可(ke)(ke)能(neng)含有(you)有(you)害(hai)物(wu)(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)類型(xing)，因此在(zai)考(kao)慮(lv)(lv)可(ke)(ke)用的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)回收裝置中，除(chu)了禁(jin)止考(kao)慮(lv)(lv)可(ke)(ke)能(neng)產生新排(pai)風(feng)交(jiao)(jiao)叉污(wu)(wu)染(ran)(ran)的(de)(de)(de)(de)裝置;也要考(kao)慮(lv)(lv)到國家倡導節(jie)能(neng)化(hua)設計和運行(xing)的(de)(de)(de)(de)要求，因此，運用熱(re)(re)(re)回收率較低的(de)(de)(de)(de)顯(xian)(xian)熱(re)(re)(re)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)或(huo)者中間(jian)熱(re)(re)(re)媒式換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)回收排(pai)風(feng)中的(de)(de)(de)(de)冷熱(re)(re)(re)量(liang)(liang)顯(xian)(xian)然達不到理想(xiang)的(de)(de)(de)(de)節(jie)能(neng)效果(guo)。結(jie)合以上(shang)兩點考(kao)慮(lv)(lv)，筆者將重點討論(lun)(lun)板翅(chi)(chi)式換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)與熱(re)(re)(re)管式換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)兩者的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)回收特性(xing)(xing)，并對兩者進(jin)行(xing)詳細的(de)(de)(de)(de)比(bi)較分析，從而為有(you)害(hai)性(xing)(xing)排(pai)風(feng)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)回收提出一個相對安全、經濟并且可(ke)(ke)行(xing)的(de)(de)(de)(de)方案。板翅(chi)(chi)式熱(re)(re)(re)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)器(qi)的(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou)與工(gong)作流(liu)程板翅(chi)(chi)式全熱(re)(re)(re)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)器(qi)以特殊的(de)(de)(de)(de)加(jia)工(gong)紙為材料，由翅(chi)(chi)片、隔(ge)(ge)板和封條(tiao)三部(bu)(bu)分組成(cheng)。具有(you)良好傳(chuan)熱(re)(re)(re)和透濕性(xing)(xing),而不透氣，對具有(you)生物(wu)(wu)污(wu)(wu)染(ran)(ran)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)粒子能(neng)夠起到良好的(de)(de)(de)(de)阻隔(ge)(ge)作用，同時(shi)，又能(neng)夠有(you)效的(de)(de)(de)(de)防止帶污(wu)(wu)染(ran)(ran)成(cheng)分的(de)(de)(de)(de)排(pai)風(feng)與新風(feng)直接接觸形成(cheng)交(jiao)(jiao)叉污(wu)(wu)染(ran)(ran)【1】，屬(shu)(shu)于(yu)間(jian)壁(bi)式換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)。它具有(you)擴展的(de)(de)(de)(de)二次傳(chuan)熱(re)(re)(re)表(biao)面(mian)(翅(chi)(chi)片)，所以傳(chuan)熱(re)(re)(re)過(guo)程不僅(jin)是(shi)在(zai)第一次傳(chuan)熱(re)(re)(re)表(biao)面(mian)(隔(ge)(ge)板)上(shang)進(jin)行(xing)，而且同時(shi)也在(zai)二次傳(chuan)熱(re)(re)(re)表(biao)面(mian)上(shang)進(jin)行(xing)。高(gao)溫(wen)(wen)側(ce)介(jie)(jie)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)(liang)除(chu)了由一次表(biao)面(mian)(隔(ge)(ge)板)導入(ru)低溫(wen)(wen)側(ce)介(jie)(jie)質(zhi)外，還沿(yan)翅(chi)(chi)片表(biao)面(mian)高(gao)度方向傳(chuan)遞(di)部(bu)(bu)分熱(re)(re)(re)量(liang)(liang)，即沿(yan)翅(chi)(chi)片高(gao)度方向，由隔(ge)(ge)板導入(ru)熱(re)(re)(re)量(liang)(liang)，再將這些熱(re)(re)(re)量(liang)(liang)對流(liu)傳(chuan)遞(di)給低溫(wen)(wen)側(ce)介(jie)(jie)質(zhi)【1】。優點是(shi)傳(chuan)熱(re)(re)(re)效率高(gao)。結(jie)構(gou)緊湊、重量(liang)(liang)輕。適應范圍廣。

圖1 板翅式全(quan)熱(re)交換器(qi)的結構

板翅(chi)式熱交(jiao)換(huan)器(qi)的熱回收(shou)效率(lv)系統形式

、、——新(xin)風進熱交換器時候(hou)的溫度(℃)，含濕量(g/kg) 、焓值( kj/kg)

、、——新風出熱交換器(qi)時候的溫度(℃)，含濕量(g/kg) 、焓值( kj/kg)

、、——排風進熱交換(huan)器時候的溫度(℃)，含濕量(g/kg) 、焓值(zhi)( kj/kg)

、、——排風出熱交換器時(shi)候的溫度(℃)，含濕(shi)量(g/kg) 、焓值( kj/kg)

全熱交(jiao)換器的熱回收量(liang)可(ke)用式(4.1)表示：

(公式1)

其形式如圖2所(suo)示：

圖2 板(ban)翅式換(huan)熱器的設計形式

熱(re)(re)管(guan)交換器結構(gou)原理與特點:熱(re)(re)管(guan)的(de)基本結構(gou)和工作(zuo)(zuo)原理都很簡單。在(zai)一密閉的(de)高(gao)度真空的(de)管(guan)子內(nei)(通常(chang)為(wei)金屬管(guan))，靠近管(guan)子內(nei)壁(bi)，貼裝以(yi)某種毛細(xi)結構(gou)(稱(cheng)為(wei)吸液(ye)芯)，再裝入某種工作(zuo)(zuo)物質(zhi)(即工質(zhi))，即為(wei)熱(re)(re)管(guan)。工作(zuo)(zuo)時，管(guan)的(de)一端(duan)從(cong)熱(re)(re)源吸熱(re)(re)，使工質(zhi)蒸發、汽(qi)化(hua)，見圖3。蒸汽(qi)流往另一端(duan)，該(gai)端(duan)在(zai)冷(leng)源放熱(re)(re)，蒸汽(qi)冷(leng)凝液(ye)化(hua)。凝液(ye)借(jie)毛細(xi)壓力(li)的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)，流回蒸發端(duan)、完成工質(zhi)的(de)自動(dong)循環。在(zai)物質(zhi)循環過程中，即同時進行著(zhu)熱(re)(re)量(liang)的(de)傳輸。

圖(tu)3 熱(re)管(guan)工作原理

1——熱(re)管殼體; 2——吸液芯; 3——蒸汽流; 4——絕熱(re)層; 5——液流

利用熱(re)(re)管進行空調(diao)(diao)熱(re)(re)回收時，溫度范圍一(yi)(yi)(yi)般(ban)為-20℃～+40℃。圖3所(suo)示(shi)的(de)(de)(de)(de)為一(yi)(yi)(yi)般(ban)空調(diao)(diao)系統回收排風(feng)(feng)(feng)能(neng)量的(de)(de)(de)(de)示(shi)意圖【1】。由圖可(ke)知，熱(re)(re)管換(huan)熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)(qi)分(fen)為兩段(duan)(duan)，一(yi)(yi)(yi)端是(shi)冷(leng)(leng)卻(que)段(duan)(duan)，另一(yi)(yi)(yi)段(duan)(duan)為加熱(re)(re)段(duan)(duan)。夏季(ji)時，室外空氣經過冷(leng)(leng)卻(que)段(duan)(duan)后(hou)流至空調(diao)(diao)器(qi)(qi)(qi)(qi)，從而既預冷(leng)(leng)卻(que)了新風(feng)(feng)(feng)，并(bing)將低了相對濕度，使二(er)次加熱(re)(re)量大大減(jian)少。冬季(ji)時，空調(diao)(diao)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)卻(que)器(qi)(qi)(qi)(qi)停止(zhi)了工作，排風(feng)(feng)(feng)側成(cheng)為加熱(re)(re)段(duan)(duan)，另一(yi)(yi)(yi)段(duan)(duan)成(cheng)為冷(leng)(leng)卻(que)段(duan)(duan)，新風(feng)(feng)(feng)流經換(huan)熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)(qi)時被加熱(re)(re)【1】。熱(re)(re)管換(huan)熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)這種(zhong)性能(neng)應用于如本文中所(suo)討論(lun)的(de)(de)(de)(de)有(you)害氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)新排風(feng)(feng)(feng)處理(li)，其節能(neng)效(xiao)果與一(yi)(yi)(yi)般(ban)的(de)(de)(de)(de)顯熱(re)(re)換(huan)熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)(qi)相比(bi)將是(shi)比(bi)較可(ke)觀的(de)(de)(de)(de)。

圖(tu)4 熱管換熱器的應用(yong)

兩種熱回收方式的分析比(bi)較

為了進一步(bu)分(fen)析以上兩(liang)種(zhong)熱回收方(fang)式性能(neng)的(de)優劣，本文(wen)將通過模擬實際的(de)空調工況(kuang)來說明二者(zhe)區(qu)別，從而選取一個較(jiao)為安(an)全、經濟、合理的(de)方(fang)法。

模擬工況

根據江蘇江陰的(de)氣候條(tiao)件,假設江陰的(de)某生物實驗(yan)室作為(wei)研究(jiu)對象來分析各種室外溫、濕度條(tiao)件下的(de)兩種換熱器的(de)節(jie)能情(qing)況。

夏(xia)季室(shi)外空調(diao)計算溫(wen)(wen)度(du)：干球(qiu)溫(wen)(wen)度(du)35.0℃，濕(shi)球(qiu)溫(wen)(wen)度(du)28.3℃;夏(xia)季室(shi)內溫(wen)(wen)度(du)： 干球(qiu)溫(wen)(wen)度(du)27℃， 濕(shi)球(qiu)溫(wen)(wen)20.4℃ ;冬季室(shi)外空調(diao)計算溫(wen)(wen)度(du)：干球(qiu)溫(wen)(wen)度(du)-6℃， 濕(shi)球(qiu)溫(wen)(wen)度(du)-7℃

冬季室內(nei)溫(wen)度(du)(du)：干球溫(wen)度(du)(du)18℃， 濕球溫(wen)度(du)(du)10.8℃

板(ban)翅式式全熱(re)交(jiao)換(huan)(huan)器換(huan)(huan)熱(re)效(xiao)率：68%;熱(re)管換(huan)(huan)熱(re)器換(huan)(huan)熱(re)效(xiao)率：68%;假定處(chu)理風量為(wei)1800，根據直流(liu)式送風系統可得：新排風風量比(bi)為(wei)1：1。

夏季、冬季工況(kuang)各狀態(tai)參數(shu)如表(biao)(biao)3、表(biao)(biao)4示。

表3 夏季工況各狀態點參數

表4 冬季工況各狀態點參數(shu)

由(you)表3所給數據，結合(he)公(gong)式1和(he)公(gong)式5很容易得出板翅(chi)式換熱(re)器(qi)回收的冷(leng)量與熱(re)管換熱(re)器(qi)回收的冷(leng)量

板翅式(shi)換(huan)熱器：

熱管換熱器：

由以(yi)上數據可以(yi)算出，夏(xia)季熱管換熱器回收能量僅為板翅式(shi)換熱器的：

同樣道(dao)理，結合公式1和公式5很容易(yi)得(de)出冬(dong)季工況下(xia)板翅式換(huan)熱(re)器(qi)回收(shou)的熱(re)量與熱(re)管換(huan)熱(re)器(qi)回收(shou)的熱(re)量

板翅式(shi)換熱器：

熱管換熱器：

由以上(shang)數據可以看出，冬季熱(re)管換(huan)熱(re)器回收能量僅為(wei)板翅式換(huan)熱(re)器的：

熱回收系統整體(ti)示意

確定選擇合理(li)的熱回收裝置之(zhi)后，就可以(yi)在整個空調系統(tong)中(zhong)布置管路以(yi)

保(bao)證熱交換器的應用，其工(gong)作示意(yi)圖如圖5。

圖(tu)5 熱回收裝置工作原理圖(tu)

如圖5所(suo)示：在(zai)冬季和夏季，關閉閥門(men)1、6，打開(kai)閥門(men)2、3、4、5，使室(shi)(shi)外(wai)新(xin)風(feng)通過(guo)(guo)熱交(jiao)換(huan)器進(jin)行熱交(jiao)換(huan)，然后(hou)(hou)進(jin)入(ru)(ru)送風(feng)空調(diao)機組(zu)進(jin)行二次處理(li)，最后(hou)(hou)送入(ru)(ru)房間，同(tong)(tong)樣，攜帶(dai)有害物(wu)質的(de)排風(feng)經(jing)過(guo)(guo)排風(feng)裝置的(de)殺毒(du)過(guo)(guo)濾(lv)處理(li)之后(hou)(hou)，經(jing)過(guo)(guo)熱交(jiao)換(huan)器后(hou)(hou)最后(hou)(hou)排入(ru)(ru)大氣;在(zai)過(guo)(guo)渡(du)季節，則關閉閥門(men)2、3、4、5，打開(kai)閥門(men)1、6，直接運用(yong)室(shi)(shi)外(wai)新(xin)風(feng)焓值即能滿足室(shi)(shi)內(nei)送風(feng)要(yao)求(qiu)，這種(zhong)靈(ling)活的(de)熱回收方式不(bu)僅顯著降(jiang)低(di)了(le)(le)空調(diao)用(yong)風(feng)的(de)能耗，起(qi)到了(le)(le)節能作用(yong)，同(tong)(tong)時也減少了(le)(le)熱回收裝置的(de)使用(yong)頻率(lv)，對延長(chang)其使用(yong)壽(shou)命，降(jiang)低(di)系統(tong)投資費(fei)用(yong)起(qi)到了(le)(le)良(liang)好作用(yong)。

結語：

夏(xia)季(ji)時選用熱(re)(re)(re)管換熱(re)(re)(re)器(qi)(qi)節(jie)能效果不明顯，在同等效率下熱(re)(re)(re)管換熱(re)(re)(re)器(qi)(qi)僅為(wei)轉(zhuan)輪式全熱(re)(re)(re)交(jiao)換器(qi)(qi)的25%;在冬季(ji)工況下，兩(liang)者(zhe)節(jie)能效果比(bi)較接近，然而仍可(ke)看(kan)出板(ban)(ban)翅式換熱(re)(re)(re)器(qi)(qi)占明顯優(you)勢，因此本文(wen)認為(wei)利用全熱(re)(re)(re)熱(re)(re)(re)回(hui)收(shou)器(qi)(qi)，如板(ban)(ban)翅式換熱(re)(re)(re)器(qi)(qi)進行(xing)(xing)熱(re)(re)(re)回(hui)收(shou)是一(yi)種比(bi)較可(ke)行(xing)(xing)的方法。

在安(an)全(quan)方面，板(ban)翅(chi)式(shi)換(huan)(huan)熱器的(de)隔(ge)板(ban)由(you)材料(liao)LT2制成(cheng)，LT2能夠很(hen)好阻隔(ge)空氣中(zhong)微粒的(de)過濾材料(liao)，同時又具(ju)有(you)良好透水(shui)性(xing)和透氣性(xing)的(de)特點進一步保(bao)證了板(ban)翅(chi)式(shi)換(huan)(huan)熱器運用的(de)安(an)全(quan)可靠(kao)。

采用帶有(you)全(quan)熱回收(shou)(shou)(shou)器(qi)的新(xin)(xin)風(feng)空調機，利用全(quan)熱回收(shou)(shou)(shou)實現(xian)新(xin)(xin)風(feng)和排風(feng)的顯熱、潛熱熱濕交換，熱回收(shou)(shou)(shou)效率高，可以(yi)使新(xin)(xin)風(feng)處理能耗大大降低，從而(er)使空調系統全(quan)新(xin)(xin)風(feng)方式運行(xing)成為可能。

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