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空调房间排风热回收装置设计选型探讨 (1)2010-09-09 15:29:06作者：来源：建筑环境与设备 第43期 【 文章转载请注明出处 】 空调房间一般设有新风送风系统，同时，也需要排风。众所周知，排风的温度或焓值在夏季低于室外空气，而冬季要高于室外空气，说明不论是冬季或夏季，排风的能量是可以回收利用的，采用热回收装置回收排风中的能量是空调系统的重要节能措施之一。 长沙有色冶金设计研究院 刘光大长沙市规划计院有限责任公司 欧阳焱概述(一级标题)空调房间一般设有新风送风系统，同时，也需要排风。众所周知，排风的温度或焓值在夏季低于室外空气，而冬季要高于室外空气，说明不论是冬季或夏季，排风的能量是可以回收利用的，采用热回收装置回收排风中的能量是空调系统的重要节能措施之一。设置排风热回收装置可以节约能源，降低空调运行费用，但是需要增加工程投资，尽管增加的投资可以通过减少的运行费用在一定期限内逐步回收，可是往往在工程建设中存在重节约投资，轻节约能量的思想，将工程投资与降低运行成本看成是互不相干的两件事，设置排风热回收方案常常被轻易拒绝。同时，也存在有对设置热回收装置方案缺乏必要的论证，在工程中不当使用的现象。影响热回收量的主要因素(一级标题)热回收装置按回收能量类别，一般分为全热回收型和显热回收型两类，在新风与排风质量流量相同的前提下，其换热效率按下列公式计算：显热回收效率 t=(t1-t2)/ (t1-t3)100% (1)湿交换效率 d=(d1-d2)/ (d1-d3)100% (2)全热交换效率 h=(h1-h2)/ (h1-h3)100% (3)式(1)(3)中，t、d、h分别表示空气的温度()、含湿量(g/kg)和比焓(kJ/kg)，下标1、2、3分别表示新风、送风和回风状态点，如图1所示。图1 热回收装置室内外状态 空调房间一般设有新风送风系统，同时，也需要排风。众所周知，排风的温度或焓值在夏季低于室外空气，而冬季要高于室外空气，说明不论是冬季或夏季，排风的能量是可以回收利用的，采用热回收装置回收排风中的能量是空调系统的重要节能措施之一。 热回收装置热回收量按下式计算：显热回收量 Qt=GC9t1-t3)t (4)全热回收量 Qh=G(h1-h3)h (5)式(4)、(5)中，G为排风量(kg/s)，为空气的重量比热(kJ/kg)由热平衡可以计算排风状态点4的参数：排风温度 t4=t1-(t1-t3)(1-t) (6)排风焓值 h4=h1-(h1-h3)(1-h) (7)式(4)和(5)表示出计算热回收量的主要影响因素，其中室内外空气的温度差或焓差是选择热回收装置的基本条件，它决定了采用热回收系统方案的可行性，但是室内外空气的温度差或焓差是随着室外气象参数波动而变化的，因此在空调季节热回收装置的热回收量也是随时都在变化的。换热效率是热回收装置的重要指标，同等条件下，热回收装置的换热效率越高，则热回收量越多，节能效果越显著。热回收量与空调排风量成正比，排风量越大，热回收量也越多。以上是影响热回收装置热回收量的基本因素。另外空调系统热回收装置的节能性和经济性还与其他许多因素有关，如空调系统的运行时间，能源和热回收装置的价格，冷热源设备的运行效率等，影响因素比较复杂。典型建筑热回收装置实例分析(一级标题)室内游泳馆热回收装置实例(二级标题)游泳馆通风的主要目的是在冬季排除室内余湿，保持室内舒适温度和相对湿度。室内外设计参数如下：室外：tw=-3，w=81%，dw=2.5g/kg，Iw=2.9kJ/kg室内：tn=29，n=65%，dn=16.4g/kg，In=71kJ/kg室内散湿量D=166kg/h，换热效率t=65%，h=65%，d=65%供热方式为燃气锅炉供热，空气流量G=D/(dn-dw)103=166/(16.4-2.5) 103=1 1942kg/h(1)选择显热热回收装置全热回收量Qt=119421.01(29+3)0.65=250877kJ/h=69.7kW，送风温度t2=17.8，回风露点温度21.8。 空调房间一般设有新风送风系统，同时，也需要排风。众所周知，排风的温度或焓值在夏季低于室外空气，而冬季要高于室外空气，说明不论是冬季或夏季，排风的能量是可以回收利用的，采用热回收装置回收排风中的能量是空调系统的重要节能措施之一。 (2)选择全热热回收装置全热回收量Qh=11942(71-2.9)0.65=528612kJ/h=147kW，送风点焓值h2=47.2kJ/kg，湿回收量d=9g/kg。计算结果表明，选择全热回收装置的热回收量约为显热回收量的2倍，但是在全热回收的同时，也回收了湿量约9g/kg，即送入新风的含湿量由原来的2.5g/kg增加到11.5g/kg，为了排除室内余湿，送风量需要大幅度增加。因此，对冬季散湿量大，以排湿为主的房间，选择全热回收装置并不合理。本例投资回收期的计算：热源为燃气锅炉，锅炉效率=90%，天然气价格2.4元/m3，显热回收装置设备投资70000元，热回收装置增加电耗4kW，温差修正系数0.6，仅冬天使用，使用时间为每年4个月，每天10小时。则年回收热量Q=50184(kWh);热回收装置耗电量N=4800(kWh);折算天然气消耗量V=5043m3;投资回收期a=5.8年。游泳馆排风热回收的特点是随着室外气温升高，含湿量增大，新风需要量也增加，室内外的温差减少，本例是按冬季设计工况进行分析计算的，温差修正系数取0.6。商场热回收装置实例(二级标题)某商场室内排风量为12000kg/h，冷热源分别按空气源热泵机组(COP制冷=3.2，COP制热=3.0)和离心式冷水机组(COP制冷=5.0)加燃气热水锅炉(=90%)两种方案计算。选择转轮全热回收装置，换热效率h=65%。室内外设计参数如下。室外：twx5.8，tws=27.8，hwx=88.4kJ/kg;twd=-3，wd=81%，hnx=2.9kJ/kg室内：tnx=26，nx=60%，hx=57.5kJ/kg;tnd=20，nx=45%，hnx =36.5kJ/kg夏季全热回收量Qhx=12000(88.4-57.5)0.65=241020kJ/h=67.0kW冬季全热回收量Qhd=12000(36.5-2.9)0.65=262080kJ/h=72.8kW空调主机采用空气源热泵机组时在计算工况下的小时节电量：夏季Nx=67.0/3.2=20.9kWh;冬季Nd=72.8/3.0=24.3kWh。空调主机采用水冷离心机加燃气热水锅炉时在计算工况下的小时节电量(节气量)：夏季Nx=67.0/5=13.4kWh;冬季Vd=(72.8860)/(86000.9)=8.1m3/h计算结果表明，全热回收量冬季略大于夏季，主要取决于室内参数(温湿度)取值。夏季热回收节约的电量与冷水机组的COP值有关，空气源热泵机组节电量比离心机组要高56%。 空调房间一般设有新风送风系统，同时，也需要排风。众所周知，排风的温度或焓值在夏季低于室外空气，而冬季要高于室外空气，说明不论是冬季或夏季，排风的能量是可以回收利用的，采用热回收装置回收排风中的能量是空调系统的重要节能措施之一。 本例投资回收期的计算：对空气源热泵和离心式冷水机组加燃气锅炉两种方案进行比较，采用全热回收装置。全热回收装置投资80000元，热回收装置增加电耗4kW，夏季运行100天/年，冬季运行75天/年，每天运行12小时，温差修正系数0.6，电价1.05元/kWh，天然气价格2.4元/m3。(1)空气源热泵方案夏季回收热量Qx=48240(kWh)，夏季热回收装置耗电量Nx=4800(kWh)，冬季回收热量Qd=39312(kWh)，冬季热回收装置耗电量Nd=3600(kWh)，夏季节省电量Nx=10275(kWh)，冬季节省电量Nd=9504(kWh)，投资回收期a=3.85年。(2)离心式冷水机组加燃气锅炉方案夏季回收热量Qx=48240，夏季热回收装置耗电量 Nx=4800(kWh)，冬季回收热量Qd=39312(kWh)，冬季热回收装置耗电量Nd=3600(kWh)，夏季节省电量Nx=4848(kWh)，冬季节省天然气量Vd=3571.2m3，投资回收期a=5.85年。由比较可以看出，由于夏季制冷效率的提高，采用离心式冷水机组加燃气锅炉方案的热回收机组投资回收期有所延长。办公建筑热回收装置实例(二级标题)办公建筑空调排风量G=12000kg/h，选择全热回收装置，=65%。空调冷热源为螺杆式冷水机组加燃气锅炉，制冷COP=4.8，锅炉热效率90%。室内外设计参数如下。室外：twx=35.8，tws=27.8，hwx=88.4kJ/kg，twd=-3，wd=81%，hwd=2.9kJ/kg;室内：tnx=26，nx=60%，hnx=57.5kJ/kg，tnd=20，nx=45%，hnx=36.5kJ/kg夏季回收量Qhx=241020kJ/h=67kW，冬季回收量Qtd=262080kJ/h=72.8kW。空调主机采用螺杆冷水机组加燃气热水锅炉时在计算工况下的小时节电量(节气量)：夏季Nx=67.0/4.8=14kWh，冬季Vd=(72.8860)/(86000.9)=8.1m3/h本例投资回收期的计算：全热回收装置价格80000元，热回收装置增加电耗4kW，夏季运行120天/年，冬季运行120天/年，每天运行8小时，温差修正系数0.6，电价0.76元/kWh，天然气价格2.4元/m3。则夏季回收热量Qx=38592(kWh)，夏季热回收装置耗电量 Nx=3840(kWh)，冬季回收热量Qd=41933(kWh)，冬季热回收装置耗电量，Nd=3840(kWh)，夏季节省电量Nx=4200(kWh)，冬季节省天然气量Vd=3809m3，投资回收期a=5.9年 空调房间一般设有新风送风系统，同时，也需要排风。众所周知，排风的温度或焓值在夏季低于室外空气，而冬季要高于室外空气，说明不论是冬季或夏季，排风的能量是可以回收利用的，采用热回收装置回收排风中的能量是空调系统的重要节能措施之一。 几点看法(一级标题)根据分析和比较，提出以下看法。(1)全热回收装置，在回收热量的同时回收了湿量，对冬季以排除室内湿负荷为主，增大进风含湿量会影响室内相对湿度的场所，不应选择全热回收装置。游泳池就是典型代表。(2)根据卫生要求，新风与排风不允许直接接触的系统，为防止交叉污染，不应选择新风与排风有直接接触的全热回收装置。(3)实例分析表明，全热回收量远大于显热回收量，在一般情况下，宜选择全热回收装置。(4)的节能量与冷热源设备的制冷、制热效率有关，回收相同的能量，冷热源设备效率越低，节约能量越多。(5)装置运行时间越长，设备得到充分利用，回收热量越多，经济效益越好。(6)确定热回收装置所回收的热量时，应扣除热回收装置所增加的耗电量。(7)对于在过渡季节需要利用室外天然冷源的空调系统，热回收装置宜设置旁通管，以免产生负面影响。由于设置旁通管占用空间较大，控制复杂，对于小风量的热回收装置，可以考虑将送风风机和排风风机分设开关控制，在过度季节可以根据维持室内微正压或微负压而只运行送风机或排风机。(8)确定热回收装置方案时，在考虑经济效益的同时，还必须考虑节能效益和环境效益，不能单纯追求投资回收期的长短。热回收系统的设计步骤(一级标题)(1)计要求，确定热回收方案，划分热回收系统;(2)根据室外气象参数和室内设计参数(tw、tn或Iw、In)及热回收