热管热泵低温热能回收应用研究新11 - 图文(4)

吉林建筑工程学院硕士学位论文

装置（energy recovery ventilation equipment ,ERVE，也称能回收或焓回收）[13]。显热回收装置，只回收空气中的显热，这种装置适用于严寒地带。全热回收装置，一般称为热回收除湿转轮，也叫能量回收空调器，不但能够回收室内外湿空气中的显热，而且也能够回收湿空气中的潜热。全热回收装置在湿热和严寒地带非常适用，并且能够有效避免湿热空气从室外直接经过风管进入室内产生凝结水的问题，按工作原理的不同，分为转轮式、板翅式、热管式和中间媒体式。

空调系统的热回收一直是暖通空调界研究的课题之一。排风热回收技术在国外已经比较成熟。在美国和加拿大，这方面的技术从几十年前就已经开始了。现在已有比较完整的研究体系，还有专门的热回收组织。并且各种类型的热回收设备已经在市场上全面销售。排风热回收在国内目前刚刚起步，研究的不是很多，但也取得了一定的成绩。国内目前已研制成功蜂窝状铝膜式、热管式等显热回收器，以及可同时解决夏季全热回收的纸质和高分子膜式透湿型全热回收器。介于热回收对节能的强大潜力和国内现有的使用情况来看，热回收有着比较好的回收效率和回收期，定会越来越引起人们及政府部门的重视。

2.2 建筑通风热能回收理论分析

2.2.1板式显热热交换器

空气-空气板式显热热交换器和常规的水-水板式换热器大致相同。图2-1为板式显热热交换器的工作原理图。如图示新风和排风交叉通过换热器进行热交换，在换热器内进行热量交换后，然后将新风和排风分别送入室内和排出室外。

板式换热器具有不需要传动设备，不需要消耗电力，设备费用低；结构简单，运行安全可靠，并且不需要中间热媒，无温差损失等优点。但因其设备体积较大，需要占用较大的建筑空间；而且其接管的位置相对固定，所以在实际应用布置时没有很好的灵活性。

在实际应用时应注意以下两点[14]：

（1）当新风温度过低时，排风侧会有结霜，因此在实际运行时要有一定的结霜保护措施。如在换热器前安置新风预热装置。

（2）在新风和排风进入换热器之前，应加设过滤设备，防止污染设

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新风室内排风排风

图2-1 板式显热热交换器的工作原理图

Figure 2-1 Board style manifested heat’s heat interchanger's work

schematic diagram

室外新风

2.2.2热管换热器

热管换热器是一种借助管内工质（如氨、氟利昂-113、丙酮、甲醇等）的相变进行热传递的换热元件。它传递的是显热。

热管是由两头密闭的金属管，内套纤维状材料的输液芯组成；制作时先将管内抽成真空，在此状态下充入相变工质[15]。热管的基本工作原理是：当管的一段蒸发段被热流体加热后，工质液体气化成蒸汽。蒸汽在管内扩散并转移到另一段凝结段；在这端被冷流体所冷却，蒸汽凝结成液体。液体在输液芯内毛细力的作用下返回蒸发段。如此反复循环，将热量由热管的一端转移到另一端（如图2-2）。热管两端的结构是一样的，随着两种流体温度的变化，蒸发段与凝结段随之变化。热管在排风通路的一侧夏季为凝结段，冬季为蒸发段。而热管在新风通路的一侧夏季为蒸发段，冬季为凝结段；为强化管外的传热能力，通常在管外侧加翅片，翅化比一般为10～25。沿气流方向的热管排数通常为4～10排。热交换器的中间设有隔板将其分成两个区，每个热管被分成两部分，分别至于新风区和排风区中。热管换热器只能进行显热传递，新风与排风不直接接触，新风不会被污染。可以在低温差下传递热量，能在-40℃～500℃范围内进行工作，热交换效率约50%～60%。热管没有转动部件，不额外消耗能量，运行安全可靠，适用寿命长，结构紧凑，单位体积的传热面积大，每根热管自成换热体系，便于更换。

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图2-2 热管式热交换器及热管 （a） 热管式热交换器（b） 热管 1 蒸发段；2 凝结段；3 绝热段；4 输液段

Figure 2-2 The heat pipe heat changer and heat pipe

利用热管进行空调热回收时，一般应用的都是重力热管，温度范围一般为-20℃～+40℃，在这个温度范围内可以使用的管内工质有很多种，由于氨的传热性能好，热管温降小，并可以和许多材料相容，所以通常认为氨比较好。另外由于冷热空气温差较小，仅为十几度到二三十度，管材一般为铝或铝合金，翅化比宜取较大值。由于冷、热空气的温差较小，为了提高换热效率，一般不选择热阻小的管芯结构，如轴向槽道或周向槽道管芯、金属烧结管芯。热管换热器分为三段，中间为加热段，两端是冷却段。夏季时室外空气经中间段后流至空调器，空调器后“露点”状态的空气又流过换热器的冷却段，从而既冷却了新风，又提高了自身的温度，并降低了相对湿度，使二次加热量大大减少。冬季时空调器的冷却器停止工作，排风侧成为加热段另外两段为冷却段，新风流经换热器时被预热。

2.2.3板翅式全热热交换器

板翅式全热热交换器的结构和板式显热热交换器的结构基本相同，工作流程也比较相似。其结构如图2-3所示。

板翅式全热热交换器是在板式显热热交换器的基础上进行改造。采用多孔纤维材料如特殊加工的纸或膜作为基材，对其表面进行特殊处理后制成单

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元体；单元体的波纹板交叉叠积，并用胶使其峰谷与隔板粘结而组成的。当隔板两侧的气流间存在温度差和湿度差时，两者间就会产生热传递和湿传递，从而进行全热交换。

排风新风室外新风室内排风

图2-3 板翅式全热热交换器的结构示意图

Figure 2-3 Board wing type entire hot heat interchanger's structure

schematic drawing

对传统的板翅式全热热交换器而言，其换热效率与结构有很大的关系。另外当通过的新风与排风不同时，换热效率也有很大的不同。一般而言，当室内的排风量为一定值时，进入的新风量越小，换热效率越高；新风量越大，换热效率越低。

板翅式热交换器与排风热回收系统相似，热交换器在新风和排风风机的吸入端。因热交换器自身无自净能力，新风和排风在进入热交换器之前首先应过滤。热交换器的热效率与新排风量比、迎风面风速等因素有关。板翅式热交换器无驱动部件，结构比较紧凑；因为有隔板，减少了污染物从排风到新风的转移。缺点是阻力较大，无自净能力。板翅式热交换器传热面既不透气也不透湿，因此新风不会被排风污染。但板翅式热交换器只能通过传热壁面进行热量交换，当传热面温度低于被冷却空气的露点时，就会有凝结水产生；若凝结水量大，则会堵塞通道；若新风温度低于0℃，则会结霜，严重地堵塞通道。此类热交换器作为冬季排风热回收设备时，不宜用在北方寒冷地区。板翅式热交换器及排风热回收系统如图2-4所示。

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图2-4 板翅式热交换器排风热回收系统

1 板翅式热交换器；2 排风风机；3 过滤器；4 新风风机

Figure 2-4 The plate-fin heat changer with exhaust heat recovery system

2.2.4转轮式全热热交换器

轮转式全热热交换器是另外一种被经常使用的全热回收装置。其结构示意图如图2-5所示。它是一种蓄热蓄湿型的热交换器，新风和排风分别在上下两个区通过，进行热湿交换完成热回收。

图2-5 转轮的构造及原理示意

Figure 2-5 Runner's structure and principle hint

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