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;高層建筑的迅速發展,高氣密化、高隔熱化影響到人們的工作和生活,人們對室內空氣品質的要求也越來越高,都渴望擁有一個健康、舒適的室內,特別是經歷了SARS的襲擊,人們越來越注重室內空氣品質,對引進室外新風換氣提出了更高的要求,但是換氣必然會帶來能量的損失,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余熱回收的關鍵裝置。
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、保養的難易也各不相同,它們的綜合比較如下表(1)所示:
(表1)各類換熱器性能綜合比較表
下面介紹幾種常用的熱交換器。
1.轉輪式全熱換熱器廣州板式換熱器廠家
轉輪式換熱器的表面為蜂窩狀,涂上一層吸附材料作干燥劑。將轉輪置于風道之間,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。為加大換熱面積,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,熱量,使熱量發生轉移。附著表面的干燥劑將來自高濕度的空氣流里的濕氣冷凝后,通過干燥劑吸收,旋轉到另一側時,將濕氣到低濕度的氣流里,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,其表面涂上吸濕性涂層,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)里,然后傳遞給新風,空氣以2.5-3.5m/s的流速通過蓄熱體,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(表2):
(表3)轉輪換熱器的主要優缺點
3)影響轉輪換熱器效率的因素:
a.空氣流速:空氣流過轉輪時的迎風面流速越大,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,或在熱回收器后設溫度自控裝置,當溫度達霜點,就發出信號關閉新風閥門或預熱器。
d.由于全熱交換器轉輪需要動力,并且增加了阻力,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.適用于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,美國工程師提出了熱管原理,20世紀60年代初,開始研究和試制,最早被用于航天器與核反應堆,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的傳熱元件,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了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面進行容易擴展受熱面積。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由于流體流動通道寬敞,阻力損失小。⑹每根熱管完全,維修方便。⑺從的適應性,余熱回收效率、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,在抽成真空的管子里充以適當的工作液,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,工質吸收熱后蒸發汽化,流動至另一端即冷凝段放熱液化,并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,它最初用于人造衛星上解決向陽面和背陰面的受熱不均勻,是人造衛星上必備設備之一?,F在,越來越廣泛的用于空氣調節和余熱回收領域,日本早稻田大學的一位專家說:“日本特別重視節能和環保,而熱管技術以其高效的傳熱性,為節能環保找到了一條新”。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(表4):
(表4)低溫熱管換熱器的主要優缺點
2)設計注意事項:
a.低溫熱管適用于溫度-40℃~80℃,全年可使用,回收冷量時,角度與熱量相反。
b.迎面風速宜采用1.5~3.5m/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,既可以幾個并聯,也可以幾個。
e.當氣流的含濕量較大時,(此時有潛熱回收,可作為余量)
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。