空调热回收系统的影响因素及节能分析

空调热回收系统的影响因素及节能分析

作者：曾范梅

来源：《城市建设理论研究》2012年第28期

摘要：文章首先论述了四种常见的空调系统利用排风对新风进行预处理的热回收装置，对其节能方式加以分析，并介绍了水环热泵热回收装置、冷凝热回收装置的工作原理及其特点，最后阐述了影响空调热回收系统的几种常见因素，仅供大家参考。

关键词：空调热回收系统、影响因素、节能分析

中图分类号：TB494 文献标识码：A 文章编号：

前言

现阶段，在我国经济高速发展的背景下，空调普及率也得到不断提高,其总能耗越来越高，余热大量浪费作为空调系统能耗的特点之一，受到越来越多的重视，所以，降低空调系统能耗其中一条很重要的措施就是保证预热与废热回收潜力得以充分挖掘与利用。

空调热回收系统节能分析

较为常见的四种排风热回收设备

（1）转轮式全热交换器

转轮式热交换器主要有转轮、驱动马达、机壳和控制部分组成。新风和排风分别在两个半部对向通过回转着的转轮转芯部分，转芯是用石棉纸、铝或其他材料制作的，呈蜂窝状（其中波纹板的峰高大致在1.66mm~2.66mm），它蓄存着从排风中获得的能量，当转向另一侧时，这些能量为新风所带走。如果转轮用吸湿材料制作，回收显热的同时还可以回收潜热，即为转轮式全热换热器。下图1即为转轮式全热交换器构造原理及系统。

图1 转轮式热交换器及排风热回收系统

（2）板翅式显热换热器

板翅式热交换器是应用板式换热原理工作的换热器。板翅式热交换器其结构由如下图2所示的单体，另加外壳体组成。

图2 板翅式热交换器及排风热回收系统

新风与室内空调排风分别呈正交叉方式流经板翅式显热换热器，进行传热显热交换过程。在夏季新风从排风获得冷量从而降温降湿；在冬季新风从排风中获得热量从而增温增湿。通过板翅式显热交换器回收能量，降低了系统的新风负荷。板翅式显热交换器的优点是结构简单；新、排风互不接触，可防止空气污染；可改变风量来调节热回收效率；无传动部件，运行可靠使用寿命长。其缺点是通过气流受到露点温度的限制，凝结水，结冰现象使其寿命下降。

（3）热管式热交换器

热管式热交换器主要由一定数量的热管组成。热交换器有两个部分，分别通过热气流和冷气流。由内部充注一定量冷媒的密闭真空金属管构成热管，一旦热管一端（冷凝端）受热，吸收外界热量后，管中液体迅速气化，在微小压差下流向热管的另一端，向外界放出热量后冷凝成为液体，液体通过贴壁金属网的毛细抽吸力返回到加热段，并再次受热气化，不断循环，热量就从管的一端向另一端传递。采用相变传热后，其优点是热管内部热阻很小，因此在较小温差的情况下也能获得较大的传热量。下图3为热管式热交换器结构。

图3 热管式热交换器的工作原理

（4）中间冷媒换热器

中间冷媒换热器原理最简单。在新风和排风侧，分别使用一个气液换热器，排风侧的空气流过时，对系统中的冷媒进行加热（或冷却）。而在新风侧被加热（或冷却）的冷媒再将热量（或冷量）转移到进入的新风上，冷媒在泵的作用下不断地循环，如下图4所示。中间冷媒换热器的优点是运行特性稳定可靠，使用寿命长；设备费用低；维修简便；安装方便、灵活，占地面积和空间小；新风与排风不会产生交叉污染。其缺点是要配备循环泵，存在动力消耗，通过中间液体输送，温差损失大，换热效率较低，一般在40%~50%。

图4 中间冷媒式热回收器工作原理图

（5）排风热回收装置性能比较

有关以上4 种排风热回收装置性能的比较见表1.

水环热泵回收内区的热量

水环热泵中央空调系统是以双管封闭式循环水系统将建筑物内各台水 / 空气热泵机组并联成一个水环路，以建筑物内部余热为低位热源的热泵系统。其工作原理如下图5所示。

图5 水环热泵空调系统原理图

水环热泵机组将循环水作为吸热源和排热源，通过四通换向阀来改变制冷剂的流向从而实现制热工况、制冷工况的转换。在制热工况时，机组吸收循环水中的热量连同压缩机功率一同

送入空调房间，在制冷工况时，水环热泵机组吸收空调房间的热量并把它排入循环水中。机组制冷、制热工况的选择由机组自带控制系统控制。水环热泵空调系统的优点：运行费用低；系统简单；分区极其灵活；不需庞大的制冷机房。水环热泵空调系统的缺点：噪声偏高；机组布点多；装机用电量偏高。

冷凝热回收

冷凝热利用主要分为以下两种方式：一种是间接式：利用常规空调的冷凝器侧排出的高温空气或37℃的水来加热制备生活热水；一种是直接式：制冷剂从压缩机出来后进入热回收器直接与自来水换热制备生活热水。

（1）间接式冷凝热回收

空调制冷中冷却水温度一般为30℃~38℃，属低品位热能，可以利用热泵技术来充分回收冷凝热，由制冷机组与热泵机组联合运行构成一套热回收装置。该装置把热泵的蒸发器并接到制冷机冷却水回路上，比较适合应用在现有的空调系统改造，但是运行费用高、投资较大。

（2）双冷凝器热回收

双冷凝器热回收制冷原理如图7所示，在压缩机和冷凝器之间加一个热回收器（冷凝器）回收冷凝热，从热交换器流出的气态或汽-液状的制冷剂，由后面的冷凝器吸收其余热量。该技术能够根据要求直接回收制冷机组的制冷剂蒸汽显热，或是显热加部分潜热来一次性加热或循环加热到水的指定温度。在中央空调冷水机组广泛应用的该技术。

图6 双冷凝器热回收制冷原理图

三、影响空调热回收系统的因素

风管漏风的影响

漏风普遍存在于空调系统中，主要是因为所有的风管在一定程度上都会漏风，在普通空调系统中，漏风量至少占到了系统风量的3％～5％，（漏风量的要求标准各国都不尽相同，我国国标规定最大漏风量要低于系统风量的10％）但是在一些典型的建筑物如商业建筑，在调查商用建筑后发现，很多建筑内风管漏风达到了系统风量的10%，有的甚至达到30%。主要是因为外包衣不严密、风管的磨损、固定点不合理以及安装工程质量差等。

风管的漏风对能量消耗有着巨大影响，特别在一些较大的空调系统中，例如夏季空调供风时，供风管内正压，风管密封性较差的话，导致处理好的冷风向外渗透，这部分冷风通常不经过热回收装置和空调房间，而是直接排到室外而浪费掉携带的冷量。如果回风管是负压，就会导致部分热风直接渗进风管，加大了冷水机组的负荷。