空調(diào)換熱器熱管、轉(zhuǎn)輪、板式熱回收的比較

空調(diào)換熱器熱管 轉(zhuǎn)輪 板式回收的比較空調(diào)換熱器熱管 轉(zhuǎn)輪 板式回收的比較 一 各種熱回收裝置的圖解分析與比較一 各種熱回收裝置的圖解分析與比較 1 轉(zhuǎn)輪式熱交換器與熱回收系統(tǒng) 圖 1 為轉(zhuǎn)輪式熱交換器與熱回收系統(tǒng) a 轉(zhuǎn)輪式全熱交換器結(jié)構(gòu)示意圖 b 熱回收系統(tǒng) 1 1 圖 1 中 1 凈化扇形區(qū) 2 新風風機 3 排風風機 1 2 排風與新風交替逆向流過轉(zhuǎn)輪 具有自凈作用 1 3 通過轉(zhuǎn)速控制 能適應不同的室內(nèi)外空氣參數(shù) 1 4 回收效率高 可達到 70 90 1 5 能應用于較高溫度 80 的排風系統(tǒng) 1 裝置較大 占用建筑面積和空間多 2 接管位置固定 配管靈活性差 3 有傳動設備 自身需要消耗動力 4 壓力損失較大 5 有少量滲漏 無法完全避免交叉污染 轉(zhuǎn)輪式熱交換器由轉(zhuǎn)輪蓄熱體 驅(qū)動電動機 控制器及外殼等部分組成 外殼分隔成兩 部分 分別與進風和排風管相連 電動機功率小于 1Kw 裝在邊角通過三角皮帶帶動轉(zhuǎn)輪蓄 熱體以 10r min 左右的速度緩慢旋轉(zhuǎn) 從而把排風中熱量 或冷量 貯蓄起來 然后再傳遞 到進風中 一般情況下 進 排風均應裝設過濾器 轉(zhuǎn)輪式熱交換器由于轉(zhuǎn)輪蓄熱體的材料不同 可分為四種類型 1 ET 型 由覆有吸濕 性涂層的抗腐蝕鋁合金箔制成 有優(yōu)良的吸濕性能 可同時回收顯熱與潛熱 全熱效率可達 70 90 2 RT 型 由純鋁箔制成 無吸濕量 主要回收顯熱 3 PT 型 由耐腐蝕鋁合金 箔制成 能耐較高的溫度 進行顯熱交換 適用于廚房 印染廠及特殊的工業(yè)通風系統(tǒng) 4 KT 型 由耐腐蝕鋁合金箔制成 外涂塑料層 有較強的耐腐蝕性 主要回收顯熱 適用于電 鍍車間 電機試驗室 動物飼養(yǎng)房等 對 RT 型 PT 型 當轉(zhuǎn)輪溫度低于排風露點溫度時 則能對新風起加濕作用 2 板翅式全熱交換器與熱回收系統(tǒng) 圖 2 為板翅式全熱交換器與熱回收系統(tǒng) a 板翅式全熱交換器結(jié)構(gòu)示意圖 b 熱回收系統(tǒng) 2 1 圖片中 1 翅片 2 隔板 3 板翅式熱交換器 4 排風機 5 過濾器 6 新風機 2 2 沒有轉(zhuǎn)動設備 不消耗電力 2 3 不需要中間熱媒 沒有溫差損失 2 4 設備費用較低 1 設備體積較大 需占用較多建筑空間 2 接管位置固定 設計布置時缺乏靈活性 3 無自凈能力 其是一種靜止式的全熱交換器 換熱芯體是采用多孔纖維材料如特殊加工的作為基材 對其表面進行特殊處理后制成的板翅狀單元體 在換熱器中換熱芯體交叉疊置 波紋板的 波峰與隔板連在一起 將進 排風通路完全分開 特殊加工的紙既能傳熱又能傳濕 但不 透氣 當進 排風之間有溫差或水蒸氣分壓力差時 進 排風之間進行熱 濕交換產(chǎn)生熱 回收 本設備僅適用于一般的通風空調(diào)工程 排風中含有有害成分時 不宜選用 由于熱 交換器無自凈能力 新風和排風在進入熱交換器之前應經(jīng)過濾 還有一種簡單的板式顯熱交換器 只有隔板 而無翅片 新風和排風只進行顯熱交換 熱交換效率較低 3 熱管式熱交換器與熱回收系統(tǒng) 圖 3 為熱管式熱交換器與熱回收系統(tǒng) a 熱管式熱交換器結(jié)構(gòu)示意圖 b 熱管 3 1 圖中 1 蒸發(fā)段 2 凝結(jié)段 3 絕熱段 4 輸熱芯 3 2 沒有轉(zhuǎn)動部件 不額外消耗能量 運行安全可靠 使用壽命長 3 3 每根熱管自成換熱體系 便于更換 3 4 熱管的傳熱是可逆的 冷 熱流體可以變換 3 5 冷 熱氣流之間的溫差較小時 也能得到一定的回收效率 3 6 本身的溫降很小 接近于等溫進行 換熱效率較高 1 只能回收顯熱 不能回收潛熱 2 接管位置固定 缺乏配管的靈活性 熱管是一根內(nèi)壁襯有一層能產(chǎn)生毛細作用的吸液芯的密閉管子 吸液芯中含有作為傳遞 介質(zhì)的工作液體 若熱管的一端受熱 吸液芯中的液體就在這一端蒸發(fā) 蒸氣流向熱管較冷 的區(qū)域 冷凝成液體 放出冷凝潛熱 冷凝液重新被液芯所吸收 并借助毛細作用返回到吸 液芯蒸發(fā)區(qū) 如此反復循環(huán) 將熱量由一端轉(zhuǎn)移到另一端 新風與排風不直接接觸 新風不 會被污染 4 中間媒體式熱交換器及熱回收系統(tǒng) 圖 4 為中間媒體式熱交換器熱回收系統(tǒng)示意圖 4 1 圖中 1 排風側(cè)盤管 2 新風側(cè)盤管 3 循環(huán)泵 4 膨脹水箱 4 2 供熱側(cè)與得熱側(cè)之間通過管道連接 因此對距離沒有限制 布置方便靈活 4 3 水泵 盤管均可選用常規(guī)產(chǎn)品 1 需配置循環(huán)水泵 有動力消耗 2 由于應用中間熱媒 存在溫差損失 熱效率較低 一般為 40 50 3 只能回收顯熱 不能回收潛熱 2 5 熱泵 這種熱回收系統(tǒng)通過由排風和新風的盤管 循環(huán)泵及中間媒體的管路系統(tǒng)組成的環(huán)路 將排風中的能量 熱量或冷量 轉(zhuǎn)移到新風中去 當冬季室外溫度在 0 以上 或只用于夏 季回收排風冷量時 中間媒體可以用水 當冬季室外溫度在 0 以下時 中間媒體應使用乙 二醇水溶液 溶液的濃度視室外溫度而定 5 熱泵熱回收系統(tǒng)示意圖 熱泵通過從蒸發(fā)器吸熱 冷凝器放熱而把熱量從一處傳遞到另一處 排風能量的熱泵回 收系統(tǒng)由壓縮機 節(jié)流機構(gòu) 兩臺分別放置在排風系統(tǒng)和新風系統(tǒng)中的空氣 制冷劑換熱盤管 和四通換向閥組成 在夏季工況 排風側(cè)的盤管為冷凝器 新風側(cè)的盤管為蒸發(fā)器 從而冷 卻了新風 并充分利用了排風的冷量 在冬季工況 四通換向閥使制冷劑流向改變 這時排 風側(cè)的盤管為蒸發(fā)器 新風側(cè)的盤管為冷凝器 系統(tǒng)從排風中吸熱 而加熱了新風 圖 5 熱泵熱回收示意圖 二 各類熱交換器的性能與利用分析二 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 維護保養(yǎng)的難易也各不相同 它們的綜合比較如下表所示 熱回收方式效率 設備 費 維護 保養(yǎng) 輔助 設備 占用 空間 交叉 污染 自身 耗能 接管 靈活 抗凍 能力 使用 壽命 轉(zhuǎn)輪換熱器高高中無大有有差差中 熱管換熱器較高中易無中無無中好優(yōu) 板式顯熱換熱器低低中無大有無差中良 板翅式全熱換熱器 較高中中無大有無差中中 中間熱媒式低低中有中無多好中良 幾種常用的熱交換器 幾種常用的熱交換器 1 1 轉(zhuǎn)輪式全熱換熱器轉(zhuǎn)輪式全熱換熱器 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)輪置于風道之間 使 其分成兩部分 來自空調(diào)房間的排風從一側(cè)排出 室外空氣以相反的方向從另一側(cè)進入 為 加大換熱面積 輪子緩慢旋轉(zhuǎn) 10 12 轉(zhuǎn) 分 輪子的一半從較熱空氣中吸收存儲熱量 旋 轉(zhuǎn)到另一側(cè)時 釋放熱量 使熱量發(fā)生轉(zhuǎn)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(zhuǎn)到另一側(cè)時 將濕氣釋放到低濕度的氣流里 這個過程 將潛熱轉(zhuǎn)移 換熱器旋轉(zhuǎn)體的兩側(cè)設有隔板 使新風與排風逆向流動 轉(zhuǎn)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(zhuǎn) 先把 排風中的冷熱量收集在蓄熱體 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)輪換熱器的功能與適用范圍 功 能適用范圍 有優(yōu)良的吸濕性能 可回收顯熱與潛熱 效率有濕度要求的空調(diào)系統(tǒng) 如紡織廠 造 可達 70 有覆有吸濕性涂層的輪體 紙廠和一些生產(chǎn)車間 無吸濕性性要求 主要回收顯熱時 應使用顯 熱回收器 表面無涂層 當排風溫度低于露點 時 有吸濕可能 也回收潛熱 體育館 百貨商店 工業(yè)通風系統(tǒng) 2 轉(zhuǎn)輪換熱器的主要優(yōu)缺點 優(yōu) 點缺 點 1 能回收顯熱和潛熱1 裝置較大 占用建筑面積和空間多 2 排風與新風逆向交替過程中具有一定的 自凈作用 2 接管位置固定 配管靈活性差 3 通過轉(zhuǎn)速控制 能適應不同的室內(nèi)外空 氣參數(shù) 3 有傳動設備 自身需要消耗動力 4 回收效率高 可達到 70 80 4 壓力損失較大 易臟堵 5 能應用于較高溫度的排風系統(tǒng)5 有滲漏 無法完全避免交叉污染 3 影響轉(zhuǎn)輪換熱器效率的因素 a 空氣流速 空氣流過轉(zhuǎn)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(zhuǎn)輪兩側(cè)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(zhuǎn)輪上是否會出現(xiàn)結(jié)霜 結(jié)冰現(xiàn)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(fā)出信 號關閉新風閥門或開啟預熱器 d 由于全熱交換器轉(zhuǎn)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(jié)約顯著時 方可選用 e 適用于排風不帶有害物或有毒物質(zhì)的場所 2 2 低溫熱管換熱器低溫熱管換熱器 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(tǒng)中的熱能回收裝置而最 終在暖通行業(yè)中體現(xiàn)出卓越的優(yōu)越性 熱管是靠自身內(nèi)部液體的相變來實現(xiàn)熱量傳遞的傳熱 元件 它有以下特點 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 熱管換熱器的結(jié)構(gòu)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 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 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 由于流體流 動通道寬敞 阻力損失小 每根熱管完全獨立 維修方便 從環(huán)境的適應性 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(jù)優(yōu)勢 工作原理工作原理 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?shù)墓ぷ饕?再 將其兩端密封 熱管既是蒸發(fā)器又是冷凝器 熱流吸熱的一端是蒸發(fā)段 工質(zhì) 吸收熱后蒸發(fā)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(fā)段 自動完成循環(huán) 熱管換熱器由單根熱管集裝在一起 中間用隔板將蒸發(fā)段與冷凝段分開 熱管換熱器靠 熱管內(nèi)工質(zhì)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(huán)系統(tǒng) 傳熱速度是 相同金屬的數(shù)千倍至萬倍 0 1 的溫差即有熱響應 它最初用于人造衛(wèi)星上解決向陽面和 背陰面的受熱不均勻 是人造衛(wèi)星上必備設備之一 現(xiàn)在 越來越廣泛的用于空氣調(diào)節(jié)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(jié)能和環(huán)保 而熱管技術以其 高效的傳熱性 為節(jié)能環(huán)保找到了一條新路 熱管換熱器在暖通空調(diào)設計手冊中均有介紹 和選用方法 1 1 低溫熱管換熱器的主要優(yōu)缺點 低溫熱管換熱器的主要優(yōu)缺點 優(yōu) 點缺 點 1 結(jié)構(gòu)緊湊 單位體積的傳熱面積大1 只能回收顯熱 不能回收潛熱 2 沒有轉(zhuǎn)動部件 不額外消耗能源2 接管位置固定 缺管配管的靈活性 3 每根熱管自成換熱體系 不易臟堵 便于 更換 4 熱管的傳熱是可逆的 冷熱流體可以變換 5 冷 熱氣流之間的溫差較小時 也能得到 一定的回收效率 6 本身的溫降很小 接近于等溫運行 換熱 效率高 60 70 7 使用壽命長 12 年以上 2 2 設計注意事項 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 5 m s c 冷 熱端之間的間隔板 采用雙層結(jié)構(gòu) 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(lián) 也可以幾個串聯(lián) 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 遼寧省能源論證會對于熱管換熱器的結(jié)論為 該裝置是二級加熱設備 第一級用 KLS 系列低溫熱管換熱器回收排風余熱來預熱新風 第二級選用通風工程常用的 SRZ 型空氣加熱器 二級串聯(lián)一體 結(jié)構(gòu)新穎 工程實用 是集中供暖 通風于一體的新 型節(jié)能補風加熱機組 該產(chǎn)品使用的排風余熱回收裝置是 KLS 型熱管換熱器 這種熱 管換熱器經(jīng)國家機械委和北京市科委鑒定認為該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊 性能穩(wěn)定 運行維護 方便 該產(chǎn)品已生產(chǎn) 300 多臺 用戶反映良好 所以該機組的核心設備是可靠的 該 產(chǎn)品節(jié)能效果顯著 可回收排風余熱 60 投資回收期 1 2 年 同時還可以減少環(huán) 境的污染 與會專家一致認為 該產(chǎn)品應在我省企業(yè)中積極推廣使用 在使用過程中 積累經(jīng)驗 繼續(xù)完善提高 有利于我省節(jié)能工作的開展 三 低溫熱管換熱器節(jié)能與經(jīng)濟效益分析 三 低溫熱管換熱器節(jié)能與經(jīng)濟效益分析 按沈陽地區(qū)冬季室外 19 室內(nèi) 20 計算如果排風量為 30 000 立方米 時 能量損 失為 37 萬 Kal h 相當于 0 7 噸的鍋爐每小時產(chǎn)生的熱量 熱管換熱器每小時可回收的的 熱量按效率 60 計算為 22 2 萬 Kal h 四四 板式熱交換器的工作原理 板式熱交換器的工作原理 利用特殊的紙質(zhì)材料或鋁泊裝配成上下各層間隔而成的通道 進風通過單數(shù)層通道 排風通過雙數(shù)層通道 通過空氣與層板的接觸傳遞熱量 送風與排風逆流時效率最高 但逆流運動時 材料受力最大 容易吹破交換器 所以常采用叉流