热管热泵低温热能回收应用研究新11 - 图文(5)

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转轮式换热器由转轮蓄热体、驱动电动机、控制器、外壳等部分组成，转轮式全热交换器的转轮是用铝、石棉纸或其他材料卷成，内有蜂窝状的空气通道。转轮的厚度为200mm。石棉纸等基材上浸涂氯化锂吸湿剂，以使石棉纸等材料与空气之间不仅有热交换，还有湿交换，即潜热交换。在室内被污染的排风经过转轮向室外排走时，空气中所含的热量和水分的绝大部分被 积蓄在转轮中，当新风从另外一部分经过转轮时吸收蓄积在转轮中的全热，实现热能回收。冬季，室外新风在通过蜂窝状转轮的时候由于温度差、水蒸气分压力差的存在，积蓄在转轮里的热量和水分会放出，使新风被预热和加湿变成温暖、湿润的空气送进室内；夏季原理同上，新风向转轮释放热量和水分由排风带出，成为凉爽干燥的空气。

转轮式热交换器与热回收系统，用转轮式热交换器回收排风中的热量，在风机配置时，注意应使新风区的空气压力稍大于排风区，从而使少量新风通过净化扇形区进入排风通道。新、排风空气入口处，宜安装空气过滤器。在严寒地带，需计算校核转轮在冬季是否会霜冻，必要时应在新风进风管上设置空气预热器。排风热回收系统见图2-6。转轮换热器回收效率高，可达到70%～80%；因转轮交替逆向进风，故有自净作用，不易被尘埃等阻塞。

图2-6 转轮式换热器排风热回收系统

Figure 2-6 The rotary heat exchanger with exhaust heat recovery system

2.2.5热泵

空气源热泵是一种具有节能效益和环保效益的空调系统的冷热源。在实

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际应用中，空气源热泵的制热（冷）性能系数和制热（冷）容量受到室外空气参数的影响较大，使热泵的应用受到地理位置的限制。在实际应用中，若能将空调系统的排风有组织的引至空气源热泵的室外换热器入口，则可减小由于室外环境造成的影响，增大空气源热泵在实际运行的制热（冷）性能系数和制热（冷）容量，而且还可以达到回收空调排风的热（冷）量，达到节能的目的。

利用热泵回收排风的能量节能效果显著。从表2-1可以看出利用空调排风为低温热源时有明显的节能效果[16]。

目前国内相关单位和机构已有相关的产品研制成果并开始广泛应用，如吉林建筑工程学院环境工程学院冉春雨等人已经对热泵热回收系统进行了一系列实验研究，对其经济及节能性均进行了分析，已初步把此系统用于实际工程中，反应良好。

表2-1 用空调排风为热源制得1MWh冷（热）量的节能情况

Table2-1 With shifts the wind to result in 1MWh coldly spatially for the heat

source system (heat) the quantity energy conservation situation 地点 北京 上海 广州 南京 长沙 成都 郑州 济南 武汉 夏季节电量，kWh 44.3 50.2 46.6 58.8 65.2 32.0 62.6 56.3 60.0 节电率，% 13.0 14.5 13.6 16.6 18.1 9.8 17.5 16.0 16.9 冬季节电量，kWh 117.6 77.0 31.8 97.4 73.6 49.9 92.4 106.6 83.9 节电率，% 31.2 22.9 10.9 27.3 22.1 16.1 26.2 29.1 24.4 2.3建筑通风热能回收方式性能对比

2.3.1各种热交换器性能比较

在前述各种设备各具特点，在热回收效率、设备费用、维护保养、占用空间等方面各有不同的性能，表2-2为它们的性能比较[17]。

由上表可以看出，各种排风热回收装置的性能各有不同。在具体使用时，应根据实际工程和空调系统的所在地及系统的特点予以适当选取。

表2-2 各种排风热回收装置的性能比较

Table2-2 The variety of heat performance comparison

热回收方式 回收设备占用维护辅助交叉自身接管抗冻使用效率 费用 空间 保养 设备 污染 能耗 灵活 能力 寿命 -16-

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板式热回收器（显热） 热管式热交换器（显热） 板翅式热交换器（全热） 转轮式热交换器（全热） 热泵式热回收器（全热） 低 中 较高 高 中 低 中 中 高 高 大 中 大 大 大 中 易 中 中 高 无 无 无 无 有 有 无 有 有 无 无 无 无 有 多 差 中 差 差 好 中 好 中 差 差 良 优 中 中 低 2.3.2 热回收装置投资的回收期

空调系统由于增加了热回收装置，虽然初投资有所增加，但在空调系统运行中，热回收装置回收了一定的热（冷）量，减少了供热量或制冷量，节省了运行费用。初投资的增加与节省的运行费用相比较，所增加的初投资回收期的长短，决定了设置热回收装置的种类与可行性。根据各地气象条件的不同，热回收装置投资回收期年限也不同，大约在1.5～4.0年[17]。

2.4 本章小结

本章对排风热回收系统中几种常用的热回收设备进行了介绍，并侧重分析了各种热能回收方式的结构和工作原理，并对其经济性能做出了简单的对比，简单介绍了热回收装置的投资回收期。

本章通过对全热、显热回收装置的分析，得出：热管换热器，热回收效率一般，但无交叉污染，且使用寿命长；热泵热回收装置热回收效率一般，同样存在着无交叉污染，接管比较灵活。且两者存在一些互补性，如能把两者结合起来使用，可能会收到良好的效果。

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第3章 热管热泵低温热能回收机组的原理与设计

3.1 热管热泵低温热能回收原理

热泵实质上是一种能源提升装置，它以消耗一部分高位能（机械能、电能或高温热能等）为补偿，通过热力循环，把环境介质（水、空气、土壤）中贮存的不能直接利用的低位能量转换为可以利用的高位能。热管式热交换器是一种借助工质的相变进行热传递的换热元件。利用建筑内部热量的手段称为“热回收”。本课题是通过热管热泵联合运行来实现热能回收。

1012516制冷制热9PF72HP384XF11图3-1 热管热泵低温热能回收机组工作原理图

Figure 3-1 Heat pipe heat pump low temperature heat energy recycling unit

work schematic diagram

1—压缩机；2—翅片管蒸发器；3—翅片管冷凝器；4—节流装置；5—四通换向阀；6—液体分离器；7—排风机；8—新风机；9、10 —电动保温风阀；11—联动自控调节风阀；12—热管

热管热泵低温热能回收机组工作原理如图3-1所示，包括热管12、翅片管蒸发器2、四通换向阀5、翅片管冷凝器3、节流装置4、压缩机1组合成的热管热泵低温热能回收机组，与空调房间相连通的新风系统XF及排风系统

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PF，置于排风管道PF内的热管的蒸发段、翅片式蒸发器和排风机组成排风通道系统；置于新风管道XF内的热管的冷凝段、新风机和翅片式冷凝器组成新风送风通道系统。在冬季，采用热管的冷凝段对新风进行预热，之后通过冷凝器3对引入室内的新风进行二次加热，避免了冬季运行时，室外寒冷空气对传统新风机组中水加热盘管的冻损；将建筑排风（或预混室外空气）作为热管蒸发段和蒸发器2的换热介质，两次回收建筑排风热量，实现热回收作用；节约能量的同时可以提高热管热泵低温热能回收机组在严寒地区冬季运行的性能。该机组避免了新风与建筑排风交叉污染的现象，保证了严寒地区冬季建筑室内空气品质。避免严寒地区冬季低温冻损盘管的现象。与以往热泵机组或热管单独运行相比运行效率大大提高。

冬季：在室外环境温度较低的状态下，需将室外低温空气处理到高温状态。此时，新风通道侧换热器3为冷凝器，排风通道侧换热器2为蒸发器，电动阀9关断，热管热泵低温热能回收机组按照制热循环运行，将室外低温空气通过热管的冷凝段和翅片管冷凝器3分别进行热交换，吸收一定的热量温度升高后送入空调房间；空调房间内的排风通过排翅片管蒸发器2和热管的蒸发段分别进行热交换，排出室外。考虑热交换所需风量要求，通过联动自控调节风阀11控制部分室外空气混合排风。充分的回收室内空气热量，实现热回收功能。同时因翅片管冷凝器中流动的是制冷剂，避免了盘管冻损。制冷剂流程为： 压缩机 1 液体分离器 6 四通换向阀 5 翅片管冷凝器3 节流装置 4 四通换向阀5 三通调节阀 8 翅片管蒸发器2 图3-2热管热泵热回收新风机组制冷剂流程图

Figure 3-2 The refrigerant flow diagranm of the recovery fresh air heat pump

units and thermosyphon

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