是一种蓄热能量回收设备。分为显热回收和全热回收两种。显热回收转轮的材质一般为铝箔,全热回收转轮材质为具有吸湿表面的铝箔材料或其他蓄热吸湿材料。转轮作为蓄热芯体,新风通过转轮的一个半圆,而同时排风通过转轮的另一半圆,新风和排风以相反的方向交替流过转轮。新风和排风间存在着温度差和湿度差,转轮不断地在高温高湿侧吸收热量和水分,并在低温低湿侧释放,来完成全热交换。
转轮在电动机的驱动下以10r/min的速度旋转,排风从热交换器的上侧通过转轮排到室外。在这个过程中,排风中的大多数的全热保存在转轮中,而脏空气却被排出。而室外的空气从转轮的下半部分进入,通过转轮,室外的空气吸收转轮保存的能量,然后供应给室内。当转轮低于4r/min的速度旋转时,效率明显下降。转轮换热器的特点是设备结构紧凑、占地面积小,节省空间、热回收效率高、单个转轮的迎风面积大,阻力小。适合于风量较大的空调系统中。
W1:和排风换热后的状态点 C:混合点 L:机器露点 O:送风状态点
夏季空气处理过程
1、 经过焓回收后W1状态点的确定:
(下标1为室外状态点,2为经过热交换后的状态点,n为室内状态点)
转轮全热换热器的显然效率为:
求得t2=27.8℃
转轮全热换热器的潜热然效率为:
求得d2=14.5g/kg(干)
2、经过焓回收后减少的新风冷负荷减少:
3、空调系统冷负荷减少:
L点为to=13℃与φ=95%的交点,IL=34.5kJ/kg
全热换热器使空调的负荷降低20%;显热换热器使空调的负荷降低16%。
采用三种方案进行对比:方案A,采用传统全空气系统,一次回风,新风比15%;方案B,全空气系统+显热回收;方案C,全空气系统+全热回收。
系统A,采用全空气系统,一次回风,新风比15%
系统B,采用全空气系统+显热换热器
室内送风温度=室外温度-(室外温度-室内温度)×温度回收率
TS= TW -(TW -TN)×RW
系统C,采用全空气系统+全热换热器
室内送风焓值=室外焓值-(室内焓值-室外焓值)×焓值回收率
IS= IW -(IN-IW)×RH
换热效率的表达式有三个:
温度效率ηt=(t1-t2)/(t1-t3)×100%
湿度效率ηd=(d1-d2)/(d1-d3)×100%
全热效率ηi=(i1-i2)/(i1-i3)×100%
t1、d1、i1-新风的初温度℃、初湿度g/kg、初焓值kj/kg
t2、d2、i2-新风的终温度℃、终湿度g/kg、终焓值kj/kg
t3、d3、i3-排风的初温度℃、初湿度g/kg、初焓值kj/kg
设备耗电量P(kw)=PN×T
PN-设备额定功率kw
T -设备累计运行时间h
冷却塔全年总循环水量Wa(m3/a)=WN·T[ε+(1-ε)/n]
WN-冷却塔额定循环水量m3/a
T-设备累计运行时间h
冷却塔补水量QW=0.02Wa
负荷率ε=qc/qR·T=τe/T
qc-全年空调冷负荷kJ/a
qR-冷机的最大出力kJ/h
τe-当量满负荷运行时间h
T -设备累计运行时间h
4、投资与运行的比较
设计工况
某办公楼总建筑面积10000m2。
夏季室外空气参数:干球温度35℃,湿球温度18℃.;室内空气状态参数:室内温度25℃,相对湿度55%;夏季冷负荷为1200kW,送风温差8℃;媒供回水温度: 7~12℃。空调系统为全空气系统,新风量占总风量15%,300000*0.15=45000(m3/h),新风负荷735 kw。
工业用水价格2.5元/m
3;商业电价1元/度;系统补水量占额定循环水量的0.5%。
选择6台50000m3/h的空调机组负责送风;选择2台制冷量600kw冷水机组。
初投资费用
初投资费用为土建费、设备费、安装费(含材料费)、电增容费用之和。土建费1000元/平方米;安装费按设备费的20%计算;电增容费550元/kW。各方案的初投资见下表:
|
方案 |
设备 |
总价
(万元) |
合计
(万元) |
|
方案A
老式空调系统 |
组合式空调机组 |
25 |
359 |
|
冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔 |
225 |
|
空调机房 |
20 |
|
安装 |
54 |
|
电增容 |
35 |
|
方案B
显热回收空调系统 |
组合式空调机组 |
29 |
363.8 |
|
冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔 |
225 |
|
空调机房 |
20 |
|
安装 |
54.8 |
|
电增容 |
35 |
|
方案C
全热回收空调系统 |
组合式空调机组 |
32 |
367.4 |
|
冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔 |
225 |
|
空调机房 |
20 |
|
安装 |
55.4 |
|
电增容 |
35 |
运行费用
运行费用包括水电费、维修费、人工费等。 运行费最低的方案为最较经济的方案。三个方案的维修费和人工费均为3.65万元。
|
方案 |
设备 |
耗电量(kw) |
耗水量(kg/h) |
设备每天计运行时间(h) |
|
方案A
|
空调机组 |
130 |
750 |
6 |
|
冷水机组、冷冻水泵、
冷却水泵、冷却塔 |
300 |
3300 |
|
方案B
|
显热回收空调机组 |
136 |
750 |
5.1 |
|
冷水机组、冷冻水泵、
冷却水泵、冷却塔 |
300 |
3300 |
|
方案C
|
全热回收空调机组 |
160 |
750 |
4.6 |
|
冷水机组、冷冻水泵、
冷却水泵、冷却塔 |
300 |
3300 |
注:设备每天计运行时间数据由厂家提供
有关旁通系统
部分机组具有旁通功能,风排出时不再经过热换热器。在过渡季节或其它时间段里室内更舒适时,如春天室外气候温暖宜人而室内却略显阴冷,或盛夏的晚间室外可能已是凉风习习而室内仍闷热难耐,这时利用旁通系统就能将室外的空气直接送进室内,充分利用大自然中的免费能源降低运行成本,保持室内环境舒爽清新。合理使用旁通功能,还可以延长机器内部热回收器的使用寿命。
5、总结
通过对数据的分析,初投资费用相差不大,运行费用如下:
|
方案 |
耗电量(元/天) |
耗水量(元/天) |
设备每天计运行时间(h) |
|
A |
2580 |
61 |
6 |
|
B |
2224 |
52 |
5.1 |
|
C |
2116 |
47 |
4.6 |
由于采用了热回收装置,方案B、C的耗电量、耗水量明显低于方案A。方案C为最经济方案,节能效果最为显著。
参考文献:
(1)《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005。
(2)《实用供暖空调设计手册》,陆耀庆。
(3)《空调与制冷技术手册》,陈沛霖等。
(4)《几种新型除湿方式在亚热带气候环境下的能耗分析》,张立志。
(5)《一种亲水/憎水双极膜的全热交换器传热传质特性》,张立志。
(6)《浅谈全热交换器在工程中的应用》,罗春燕。