热回收节能技术在洁净空调系统中的应用

发表时间:2021/7/28   来源:《基层建设》2021年第13期   作者:赵雯慧
[导读] 摘要:目前我国建筑能耗随着经济的快速发展也在逐步上升,但是根据相关数据表明空调系统占据了其总量的接近50%左右。
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        摘要:目前我国建筑能耗随着经济的快速发展也在逐步上升,但是根据相关数据表明空调系统占据了其总量的接近50%左右。与此同时,还出现了一系列的问题比如“大楼并发症”等,此外随着生活水平的快速提升,不仅注重空调效能,同时室内空气质量也愈发受到人们的关注。系统集风冷热泵四管制冷热水机组,风冷热泵冷凝热全热回收机组及常规水冷冷水机组这三种冷冻主机联合运行,运用冷冻机房群控技术实现多种运行模式的切换,从而实现全面精准的热回收。该空调系统节能效果显著,已成功应用于实际工程中,具有良好的发展前景。考虑到目前流行的热回收节能技术有多种,在装置原理和特点上也是有所不同,在现代建筑物当中,很多建筑物自身具有一定的特殊性,所以对于环境因素的要求也是比较高,相对重要的地方都会采用洁净空调系统,在温度以及湿度等方面相比于普通的空调系统是有着更为严格的要求,能有效避免低温低湿空气直接排放到室外,在避免资源浪费的同时也可以吸收排风能量,不仅可以达到节能降耗低碳环保的作用,在提高能源利用效率时也能够为企业节约大量的运行成本。对此本文从当前各种热能回收装置的结构以及特点进行比较分析,详细阐述该项技术对于洁净空调系统的重要性。
        关键词:洁净空调;热回收节能;应用
        1.热湿处理方法
        为了能够更好的满足空调洁净用房的湿度和温度上的需求,而就目前来看所存在的具体形式可以分为以下几种:首先,新风在经过机组冷却盘管后可以实现初步的降低温度去除空气中的水分子,但是该项工作在整体效率上并不是很彻底还需要做进一步的处理,那么接下来就需要使用直膨式蒸发器有利于更好的改善空气湿度,在经过加热后就需要送入到循环机组,在系统内部进行输送的过程中,最后就会被直接送入到室内。从处理效率来看相对比较高,但需要配备相应的设备,洁净空调系统目前大多数都是应用于医院的手术区域,对于机组数量的要求比较多,在数量较少的情况下就显得有些不合时宜,依旧采用这种方式,在效率上就显得比较低下,所以是不适合采用热湿处理方式。其次,还需要注意取新风与室内的回风在混合后进一步处理,可以达到露点,经过冷却除湿过后加热到送风状态点送入室内,适用于机组数量较少的区域。在整个处理流程当中,在热过程通过设置于表冷段后的电加热装置,但需要注意的是,这种方式是存在冷热量相互抵消的可能性。
        综上所述,通过对上述两种空调系统的分析,从能源消耗以及局限性的角度来分析,就可以发现,对环境要求相对来说较高,并且基础数量相对比较少的区域,就需要采用带热回收节能装置的洁净空调。因为新风与回风混合后,再经过过滤,首先就需要通过冷处理,然后再经过较为深层次的除湿系统进行处理,过后可实现对冷凝热进行回收再利用,通过最终效果来看,能够以更小的能耗实现将空气加热输送至所需送风温度的目标,至于多余的冷凝热则可以一并排出。
        2.常见的排风热回收设备
        在通常情况下新风负荷所占据的比例相对比较大,可以达到总量的接近30%,通过利用排风中的能量置换,有助于减少处理过程中所需要的能量。因此其优点就在于降低负荷提高整个空调系统的经济性,并且整个排风系统回收在原理上也是呈一致性的,接下来详细讲解各项装置的结构以及各项事宜。
        2.1转轮式全热交换器
        从其组成部分来看,分别由驱动马达以及控制部分和机壳等组合而成,原理在于新风和排风分别通过轮体旋转的过程中,实现对材料的蓄热和放热,促使两股气流之间的热量交换。从形态来看,呈现蜂窝状之所以能够实现热回收,原因就在于是通过较为特殊的复合纤维以及铝合金制作而成,且在其表面还涂抹有吸湿材料。从整体流程来看,室内排风在经过转轮后入口处吸入,然后在将热能传送给转轮,需要注意的是转动速度可以控制在8r/min-10r/min,通过材料与空气之间所存在的温度差以及水分差以此进行湿热交换,从而有利于实现排风与新风之间能量转移。此外,转轮的热回收效率普遍在70%左右,个别情况下还可以达到80%以上,考虑到季节不同其需求也会有所变化,因此就需要适当地调整转轮速度。
        2.2板翅式显热换热器
        由于隔板和换热器本身具有良好的传热以及透湿性能,而其外壳是用薄钢板制作而成并且在其上方还分别设置四个风管接口。波纹板是经过特殊处理多孔纤维材料,要注意在进行热交换的过程中考虑客观条件,比如温差、空气中水分子含量,只有注重各项因素才能够达到较好的传热作用。然而换热效率的高低与迎面风速以及新排风量比等相关条件,有着密不可分的联系,就目前来看国产品牌平均值介于60%上下波动,其幅度范围不会超过10%。在夏季也能够起到明显的降低温度驱除空气湿度作用,但是在冬季从中获得的热量,可以实现提高温度避免空气出现过度干燥的情况,除了结构简单以外还能够降低新风负荷,可以实现新、旧两种系统互不接触避免出现对室内空气污染,通过改变风量大小以此实现对热回收效率调节,无需通过其他转动部件就可以保证设备的使用寿命得到延长。但是其缺点也比较明显,通过气流在受到露点温度限制的情况容易产生结冰,对于设备寿命产生影响。


        2.3热管式热交换器
        从其结构组成形式来看总共是分为两大部分,可以分别通过冷、热气流。比如当热管的冷凝端在经过加热过后,其内部液体温度就呈现快速上升的态势在达到一定值情况下快速气化,而剩余下来的则在气压的作用下会自动的流向另一端口,而这样的状态会随着温度的变化不断循环,考虑到材料的特殊性,因此其热阻率相对比较低也能够在较小的温差下获得比较大的传热量。因此和常用的技术相比其优点就表现在管壁温度具有可调节性,当冷端温度低于流体露点温度,那么就可以起到去除水分子以及降低系统负荷作用。同时还具备恒温特性,鉴于可变导热管材料特殊性,可以实现在内部气温不断升高的情况下,也能够保持冷凝段或者是热源温度不变。这样的特点,就使得与其他的换热方式具有极大的优势。而传热效率高也是一大优点,和其他的金属,比如铜和铝相比在同等单位质量的情况下,可以实现额外多个数量级的热量传递,并且在此过程中其效率可以达到80%以上。
        2.4中间冷媒换热器
        在新、排风侧口可以分别使用气液换热器,那么空气在流通的过程中,就可以自动实现对能量的转换,并且冷媒在泵的作用下也不会出现停止而是循环运转,在此过程中冷媒在泵的作用下会出现不停地循环工作,主要依据还是在于换热器能够稳定运行,且维修方便占地空间以及使用面积都是比较小,在运转过程中也不会产生交叉性的污染,更不会对室内的空气造成明显影响,在4种装置当中其原理是相对比较简单。但是其缺陷就在于需要配备循环泵,考虑到是通过液体输送所以温差所带来的损失相对比较大,因而在换热效率上也不会超过50%相对比较低。
        3.冷凝热的热回收
        在通常情况下是经过冷却塔直接释放到大气中因此就会对环境造成不同程度的污染但是在采用了冷凝热的回收技术以后可以用于对资源再次利用,比如用于加热生活用水避免对资源浪费的同时也提高了对能源的利用效率。比如过热蒸汽的温度大多数都是集中在45℃~90℃之间,但是在通常情况下普通的生活热水的需求度是在60℃,但是根据热量性质的不同对此就需要采用针对性的方法比如直接或者是间接回收。
        3.1过热蒸汽热量的回收
        首先这是明显高于平时热水所要求的温度,整个回收的流程相对比较简单,对于高温热量的回收只需要能够满足日常生活的热水需求量。在装置上可以采用板式换热器,这是因为其主要工人能够有助于降低设备的运转负担提高工作效率。但也需要认识其不足,比如斜热值比较小,那么就容易导致在换热的过程中热水是不能够处于冷却的状态,而是需要不停的进行循环加热,而在另一方面冷凝器在运转的过程中其放热量的高低也会根据空调所处的实际负荷做出相应的变化,因此在热水需求量存在较大差异的情况下,最好采用蓄热装置进行调配,在无法提供足够热量的同时,也可以采用储存热源对其进行加热。
        4.冷凝水冷量的回收
        假如蒸发器表面的温度是低于空气露点状态时的温度,那么装置在运转的过程中其水蒸气就会在其表面呈现凝结状态,而在大多数情况下的做法就是需要通过力的作用将其送入到接水盘然后再通过排水管直接排放,这样的方式简单有效但是容易对环境造成一定的污染。之外还需要考虑到从冷凝水中回收能量的潜力也是蛮大的,尤其是在空气湿度相对比较高的情况下水分子含量是比较充裕,而根据相关试验表明根据目前国内空调装机量测算出,假如能够对冷量进行合理的利用,不仅可以节约大量的电力资源同时还可以产出1.17GW冷量。而回收的流程就可以通过降低空气源热泵机组进风的温度进行冷却,无论是用于医院的洁净空调或者是家用的,其安装的位置都需要高于室外机其好处就在于能够让冷凝水可以自动地流动,直接淋在冷凝器表面。考虑到空调当中的冷凝水流量是比较低,因此为了能够达到更好的冷却效果也需要采取相应的措施,在部分设备的材料上也需要进行相应的选择比如排水管路就应当选择疏水性的材料,其好处就在于能够迅速将其排放不会出现浸润的现象。
        结束语:
        如今随着科技的快速发展,城市对于能源消耗的总量在日益增加当中,尤其是空调系统在整个建筑物的能耗中有相当大的比重。而目前国内尤其是南方地区随着生产需求的不断扩大化,曾经一度消失的“电荒”问题已经开始出现,因此关于空调系统的节能技术已经成为社会各界关注的重点。通过对冷热量的回收降低对人员的消耗和减少对环境的污染,对于冷凝热以及冷凝水的热量回收都能够有助于降低系统运行的能耗,提高整个系统的运行效率。
        参考文献:
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        [2]王维蔚. 热回收技术在卷烟厂空调系统中节能潜力分析[D].昆明理工大学,2018.
        [3]宫平. 热能回收装置在洁净空调系统中的应用分析[J]. 工程技术(全文版):00305-00305.
        [4]柯有钰. 关于排风热回收系统方式在洁净手术部空调系统中应用的可行性分析[J]. 洁净与空调技术,2011(4):45-47.
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