热回收技术在建筑环境与设备工程中的应用 黄春阳

发表时间:2021/7/6   来源:《基层建设》2021年第10期   作者:黄春阳
[导读] 摘要:空调系统的节能方式很多,冷量和热量回收就是众多方法中的一种。
        安徽节源环保科技有限公司  安徽合肥  230088
        摘要:空调系统的节能方式很多,冷量和热量回收就是众多方法中的一种。空调系统中可供回收的余热、余冷主要分布在排风,冷凝热和室内冷凝水中。合理回收冷量式热量不仅能提高空调系统本身的性能,还能减少对环境的热污染,缓解城市的“热岛效应”。热回收技术在降低能耗、保护环境中发挥重要作用,随着热回收技术的发展和完善,其应用效果会越来越明显,在建筑环境与设备工程领域会发挥更大的作用。
        关键词:热回收技术;建筑环境与设备工程;应用
        1 排风热回收方式
        热回收系统就是把建筑物内外的余热(冷)或废热(冷)回收作为供热(冷)或其他加热(制冷)设备的热(冷)源加以利用的系统。在空调系统中的排风热回收系统按照处理方法可分为两类:1)无源换热法,仅通过各种热交换设备,外界不增加任何可促进转换的能源,将排风中的冷热量进行回收;2)有源热回收法,利用热力循环原理,加入少量电能或机械能,将排风的冷热量进行回收;按照回收能量的性质可以分为显热回收和全热回收;按照换热器的类型可以分为板式、转轮式、热管式、中间热媒式和热泵式等。
        (l)转轮式全热回收器。又称回转型全热回收器,能回收扫汽中75%左右的剩余冷量。排风由转轮一侧的入口吸入,将所含的部分冷量传递给转轮;而新风从转轮的另一侧吸入,转轮以15一20r/min的速度旋转将积蓄在轮转上的冷量传递给新风。转轮的本体是由铝箔制成,并在表面均匀喷涂有二氧化硅吸湿剂。因此,转轮可以实现对潜热的回收,大大提高了系统的热回收效率。
        (2)板翅式全热回收器。与一般的板翅式换热器不同,用于排风余能回收的热交换器,隔板和板翅采用了一种特殊的纸张。这种纸很薄,具有良好的传热性和透湿性,但不透气,当进排气的两侧存在温差和水蒸气压力差时就会产生热湿交换,从而实现全热回收。
        (3)热管式热回收装置。热管是由内部充注一定量冷媒的密闭真空金属管构成,当热管的一端(冷凝端)受热后,管中的液体吸收外界热量迅速气化,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,液体借助于贴壁金属网的毛细抽吸力返回到加热段,并再次受热气化,如此不断循环,热量就从管的一端传向另一端。由于是相变传热,且热管内部热阻很小,所以在较小的温差下也能获得较大的传热量。
        (4)中间冷媒式。原理最为简单,实现成本也最为低廉。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冷却。而在新风侧被冷却的冷媒再将冷量转移到进入的新风上,冷媒在泵的作用下不断地在系统的循环。
        排风热回收系统的形式非常多,要根据实际的工程情况综合技术、经济分析比较,才能合理确定适合的方式。

例如板翅式适用于住宅,小型办公楼,通常适用于1 000 m3/h风量以下,当排风中有有害物质的时候不宜选用,过渡季节或冬季使用新风供冷时在新风和排风管道上分别设置旁通风道,安装风阀,让空气绕过换热器;热管式适用于2 000 m3/h~30 000 m3/h风量,通常在各类中小规模公共建筑中比较常见,尤其适用于医院、游泳池等排风中含尘量不多的情况,使用时应考虑积灰等因素对使用效率的影响;转轮式和分离式一般用于大型公共建筑如商厦、候机楼、体育馆等建筑,风量不小于30 000 m3/h,适合排风不带有害和有毒物质的情况使用严寒低温区设计时应特别考虑转轮上会不会结霜、结冰的情况;热泵式则适用于1 000 m3/h~10 000 m3/h风量,适用于分层设置热回收装置的办公楼,单独设置冷热源的情况,无集中冷热源的中小规模项目。
        2 冷凝器热回收技术
        当蒸发器表面温度低于空气露点温度时,空气中的水蒸气会在表面凝结,通常的做法是让这些冷凝水在重力的作用下落入蒸发器接水盘,通过排水管排至室外。这种排放方式处理不当回引起滴水现象,造成了对环境的污染。从冷凝水中回收余能的潜力很大,特别是当环境空气湿度高,系统湿负荷大,冷凝水量相当可观。
        冷凝水冷量的回收可以用来降低空气源热泵(或单冷)机组进风的温度或对新风进行预冷。对于家用分体式空调,为了便于蒸发器回油,室内机的安装位置要高于室外机,冷凝水可以自动流至室外机,直接喷淋于冷凝器表面。由于冷凝水通常为无压流动,流量又小,为了使冷却效果更好还可采取如下措施:管路的蒸发器接出端应布置在蒸发器风机的正压段,同时冷凝器的接入端应位于冷凝风机的负压段;使冷凝水尽快排出。冷凝水的排水管路内表面应为疏水性材料,水不浸润其表面,有利于尽快排放。
        2.1 全冷凝热回收
        将全热回收器与风冷冷凝器并联,对全部的冷凝热进行热回收用于加热冷水,但热品质受制于冷凝温度。此外,机组的冷凝温度受到影响从而导致热泵运行工况稳定性差。通过四通阀以及截止阀的开闭配合,该系统可以实现制冷、制热和热回收等模式。当制冷与热回收模式同时运行是最为经济。
        2.2 部分凝热回收
        部分冷凝热回收是在压缩机出口冷凝入口之间串一个热回收器以吸收冷凝热中的显热,用于加热生活热水。由于压缩机排气温度高,可以直接制取给排水专业要求的55℃〜60℃高温热水,具有较高的热品质,但可回收的显热热量较少,约为制冷量的15%,因为热回收量有限,所以比重更大的冷凝潜热量被排放到了大气环境中。但是,部分冷凝热回收模式不影响相变段的冷凝热量,使得冷凝温度波动小,热泵可以保持良好的运行稳定性。
        2.3 复合冷凝热回收
        复合冷凝热回收热泵机组,也被称之为两级全热回收机组,基于已有的热机组组,设置串联的热回收器,靠近压缩机排气口一级热回收器吸收显热,可以用于制取高60℃的高温热水,远离压缩机的二级热回收器吸收潜热,可以用于制取41℃〜48℃的中温热水;同时可以进行梯级应用用,分段加热热水。但是制取的高温热水量受制于冷凝热的显热量。采用复合方式进行热回收,一方面可以控制中温热水温度,冷凝温度波动减小,克服了全热回收运行工况稳定性差的缺点;另一方面能分段回收全部的冷凝热量,克服了部分冷凝热回收中潜热量浪费的弊端。
        3结语
        上文通过对热回收技术在建筑环境与设备工程领域的实际应用,对于强化和提升空调设备的运行效率,控制能源消耗,具有积极意义和作用。
        参考文献:
        [1]刘新波,李广敏.兰炭企业余热回收技术在工程中的应用[J].河南化工,2019(6):34-36
        [2]蔡春秀.热回收技术在建筑环境与建筑设备中的运用[J].科技创新与应用,2016(15):253-253.
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