隨著我國經濟實力的增長和人民物質文化生活水平的不斷提高;高層建築的迅速發展,高氣密化、高隔熱化影響到人們的工作和生活環境,人們對室內空氣品質的要求換熱機組越來越高,都渴望擁有一個健康、舒適的室內環境,特別是經歷瞭SARS的襲擊,人們越來越註重室內空氣品質,對引進室外新風換氣提出瞭更高的要求,但是換氣必然會帶來能量的損失,換熱機組 手機,引入新風需要消耗更多的能量,因此需要考慮一種有效的節能方法,通過熱回收裝置使新風和排風進行熱交換.熱交換器是空氣調節和餘熱回收換熱機組關鍵裝置. 一、各類熱交換器的性能與利用分析 目前的熱交換器有顯熱和全熱回收兩種形式.不同形式的性能、效率和利用方式,設備費的高低、維護保養的難易換熱機組各不相同,它們的綜合比較如下表所示: 熱回收方式 效率 設備 費 維護 保養 輔助 設備 占用 空間 交叉 污染 自身 耗能 接管 靈 抗凍能力 使用 壽命 轉輪換熱器 高高中無大有有差差中熱管換熱器 較高 中易無中無無中好優板式顯熱換熱器 低低中無大有無差中良板翅式全熱換熱器 較高 中中無大有無差中中中間熱媒式 低低中有中無多好中良下麵介紹幾種常用的熱交換器. 1. 轉輪式全熱換熱器 轉輪式換熱器的表麵為蜂窩狀,塗上一層吸附材料作乾燥劑.將轉輪置於風道之間,使其分成兩部分.來自空調房間的排風從一側排出,室外空氣以相反的方向從另一側進入.為加大換熱麵積,輪子緩慢旋轉(10~12轉/分).輪子的一半從較熱空氣中吸收存儲熱量,旋轉到另一側時,釋放熱量,使熱量發生轉移.附著表麵的乾燥劑將來自高濕度的空氣流裡的濕氣冷凝後,通過乾燥劑吸收,旋轉到另一側時,將濕氣釋放到低濕度的氣流裡,這個過程將潛熱轉移. 換熱器旋轉體的兩側設有隔板,使新風與排風逆向流動.轉輪芯片用特殊的紙或鋁箔制成,其表麵塗上吸濕性塗層,形成熱、濕交換的載體,它以10-12r/min的速度旋轉,先把排風中的冷熱量收集在蓄熱體(轉輪芯)裡,然後傳遞給新風,空氣以2.5-3.5m/s的流速通過蓄熱體,換熱機組 時間顯示屏還可以顯示安全生產天數,靠新風與排風的溫差和蒸汽分壓差來進行熱濕交換.所以,既能回收顯熱,又能回收潛熱. 1) 轉輪換熱器的功能與適用范圍 功能適用范圍 有優良的吸濕性能,可回收顯熱與潛熱,效率可達70%(有覆有吸濕性塗層的輪體) 有濕度要求換熱機組空調系統,如紡織廠、造紙廠和一些生產車間 無吸濕性性要求,主要回收顯熱時,應使用顯熱回收器,表麵無塗層.當排風溫度低於露點時,有吸濕可能,換熱機組回收潛熱. 體育館、百貨商店,工業通風系統 2) 轉輪換熱器的主要優缺點: 優點缺點1.能回收顯熱和潛熱 1. 裝置較大,占用建築麵積和空間多 2. 排風與新風逆向交替過程中具有一定換熱機組自凈作用 2. 接管位置固定,配管靈活性差 3. 通過轉速控制,能適應不同的室內外空氣參數 3. 有傳動設備,自身需要消耗動力 4. 回收效率高,可達到70~80% 4. 壓力損失較大,易臟堵 5. 能應用於較高溫度的排風系統 5. 有滲漏,無法完全避免交叉污染 3) 影響轉輪換熱器效率換熱機組因素: a. 空氣流速:空氣流過轉輪時的迎風麵流速越大,4,效率越低,反之效率則高,推薦風速2~4m/s. b. 轉輪兩側氣流入口處,需要加裝空氣過濾器. c. 設計時,必須計算校核轉輪上是否會出現結霜、結冰現象;必要時應在新風管上設空氣預熱器,或在熱回收器後設溫度自控裝置,當溫度達霜點,就發出信號關閉新風閥門或開啟預熱器. d. 由於全熱交換器轉輪需要動力,並且增加瞭阻力,從而增加輸送動力和增加投資,因此,必須計算回收效應,當總能耗節約顯著時, 方可選用. e. 適用於排風不帶有害物或有毒物質的場所. 2. 低溫熱管換熱器 1942年,美國工程師提出瞭熱管原理,20世紀60年代初,開始研究和試制,最早被用於航天器與核反應堆,20世紀70年代,熱管換熱器作為全新風系統中的熱能回收裝置而最終在暖通行業中體現出卓越的優越性.熱管是靠自身內部液體的相變來實現熱量傳遞換熱機組傳熱元件,它有以下特點:⑴每根熱管都是永久性密封的,傳熱時沒有額外的能量損耗,無運行部件,運行可靠性高.⑵熱管換熱器的結構決定瞭它是典型的逆流換熱,熱管又幾乎是等溫運行,因此熱管換熱器具有很高的效率.⑶因冷熱氣體的換熱在熱管的外表麵進行容易擴展受熱麵積.⑷冷熱氣體中間用隔板隔開,沒有泄漏,因此沒有交叉污染問題.⑸由於流體流動通道寬敞,阻力損失小.⑹每根熱管完全獨立,維修方便.⑺從環境的適應性,餘熱回收效率、壓力損失、防止堵塞、清洗、壽命等綜合指標看,熱管換熱器占據優勢. 工作原理:熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成,在抽成真空的管子裡充以適當的工作液,再將其兩端密封.熱管既是蒸發器又是冷凝器.熱流吸熱的一端是蒸發段,工質吸收熱後蒸發汽化,流動至另一端即冷凝段放熱液化,並依靠毛細力作用流回蒸發段,自動完成循環. 熱管換熱器由單根熱管集裝在一起,中間用隔板將蒸發段與冷凝段分開,熱管換熱器靠熱管內工質的相變完成熱量傳遞.每一根熱管就是一個無動力的制冷循環系統,傳熱速度是相同金屬的數千倍至萬倍, 0.1℃的溫差即有熱響應,它最初用於人造衛星上解決向陽麵和背陰麵的受熱不均勻,是人造衛星上必備設備之一.現在,越來越廣泛的用於空氣調節和餘熱回收領域,日本早稻田大學的一位專傢說:"日本特別重視節能和環保,而熱管技術以其高效的傳熱性,為節能環保找到瞭一條新路".熱管換熱器在暖通空調設計手冊中均有介紹和選用方法. 1) 低溫熱管換熱器的主要優缺點: 優點缺點1. 結構緊湊,單位體積的傳熱麵積大 1. 隻能回收顯熱,不能回收潛熱 2. 沒有轉動部件,不額外消耗能源 2. 接管位置固定,缺管配管的靈活性 3. 每根熱管自成換熱體系,不宜臟堵,便於更換 4. 熱管的傳熱是可逆的,冷熱流體可以變換 5. 冷、熱氣流之間的溫差較小時,換熱機組能得到一定的回收效率 6. 本身的溫降很小,接近於等溫運行,換熱效率高,60~70% 7. 使用壽命長,12年以上 2) 設計註意事項: a. 低溫熱管適用於溫度-40℃~80℃,全年可使用,回收冷量時,角度與熱量相反. b. 迎麵風速宜采用1.5~3.5 m/s. c. 冷、熱端之間的間隔板,采用雙層結構,可杜絕因漏風而造成交叉污染. d. 換熱器可垂直或水平安裝,既可以幾個並聯,也可以幾個串聯. e. 當氣流的含濕量較大時,(此時有潛熱回收,可作為餘量) f. 應設計凝水排除裝置. g. 啟動換熱器時,應使冷、熱氣流同時流動,或使冷氣流先流動,停止時,應使冷、熱氣流同時停止,或先停止熱氣流. 遼寧省能源論證會對於熱管換熱器的結論為:"該裝置是二級加熱設備,第一級用KLS系列低溫熱管換熱器回收排風餘熱來預熱新風.第二級選用通風工程常用的SRZ型空氣加熱器,二級串聯一體,結構新穎,工程實用,是集中供暖、通風於一體的新型節能補風加熱機組.該產品使用的排風餘熱回收裝置是KLS型熱管換熱器,這種熱管換熱器經國傢機械委和北京市科委鑒定認為該產品結構緊湊,性能穩定,運行維護方便,該產品已生產300多臺,用戶反映良好,所以該機組的核心設備是可靠的.該產品節能效果顯著,可回收排風餘熱60?,投資回收期1-2年.同時還可以減少環境的污染.與會專傢一致認為,該產品應在我省企業中積極推廣使用,在使用過程中積累經驗,繼續完善提高,有利於我省節能工作的開展" 二、低溫熱管換熱器節能與經濟效益分析: 按沈陽地區冬季室外-19℃,室內20℃計算如果排風量為30 000立方米/時,能量損失為37萬Kal/h,相當於0.7噸的鍋爐每小時產生的熱量.熱管換熱器每小時可回收的的熱量按效率60%計算為22.2萬Kal/h. 1.板式熱交換器的工作原理: 利用特殊的紙質材料或鋁泊裝配成上下各層間隔而成的通道,進風通過單數層通道,排風通過雙數層通道,通過空氣與層板的接觸傳遞熱量,送風與排風逆流時效率最高,但逆流運動時,材料受力最大,容易吹破交換器,所以常采用叉流結構,作成全熱時,表麵應塗上吸濕性材料. 板式換熱器的優缺點: 優點缺點1. 構造簡單,運行安全 1. 設備體積較大,需占用較多建築空間 2. 沒有傳動設備,不消耗電力 2. 易臟堵,不易清洗,阻力大. 3.不需要中間熱媒 3. 大風量時,選用有局限性 4. 設備費低 板式換熱器設計選用時應註意: i. 僅適用一般空調工程,當排風中含有有害成份時,不宜選用. ii. 因阻力損失較大,為瞭在過渡季節能利用新風,換熱機組 有的甚至會堵塞換熱器通道.任何一種換熱器都不該直接使用這種水,減少能耗,換熱機組 萬用",在換熱器旁應設計旁通風管,以便讓新風從旁通通過. iii. 與換熱器連接的風管和旁通風管上,必須安裝密閉性較好的風閥.
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