热管、转轮、板式、乙二醇热回收的比较.doc

1. 引言
建筑离不开能源，尤其是现代建筑物，更是能源消耗大户。在国民经济各部门中，建筑业能源消耗占总能耗的比例很大，一般在40%左右，我国也占到了27.6%。建筑能耗包括采暖、通风、空调、热水供应、照明、电梯、烹饪等能耗。建筑能耗在建筑业能耗中占了绝大部分，约80%以上；其中大部分能量是用于采暖、通风与空调。
建筑中有可能回收的热量有排风热量、内区热量、冷凝器排出热量、排水热量等。这些热量品位比较低，因此需要采用特殊措施来回收。废热资源蕴藏在各种生产过程中，据日本291个工厂（其中钢铁、石油、化工类工厂占90%）的调查的结果表明，每年总废热量为345.8×1012kJ，相当于11.8×106t标准煤的发热量。可见废热资源相当丰富。由于它们的品位非常低，因此，废热利用对象主要是采暖、热水供应、供冷等民用热用户，在建筑中的废热主要有通风与空调系统的排风、建筑内区的人员、灯光、设备热量、制冷设备冷凝侧排出的热量等。建筑中废热的应用需借助热回收技术。
目前在国外的通风空调系统中，普遍都设有热回收装置。在瑞典的节能规范中，明确规定，在需要供热时，当建筑需热量要依靠加热器来提供，而排风传给室外空气中的热能每年超过50Kwh时，必须装设热回收装置。
新风能耗在空调通风系统中，占了较大的比例。例如，办公楼建筑大约可占到空调总能耗的17%~23%。为保证空调房间室内空气品质，不能以削减新风量来节省能量，而且还可能需要增加新风量的供应。建筑中有新风进入，必有等量的室内空气排出。这些排风相对于新风来说，含有热量（冬季）或冷量（夏季）。有许多建筑中，排风是有组织的，不是无组织的从门窗等缝隙挤出的。这样有可能从排风中回收热量或冷量，以减少新风的能耗。如何直接从排风中回收热量，以降低通风能耗，是一项重要的节能措施。
2. 各种热回收装置的分析与比较
2.1转轮式热交换器与热回收系统。图1为转轮式热交换器与热回收系统。转轮式热交换器由转轮蓄热体、驱动电动机、控制器及外壳等部分组成。外壳分隔成两部分，分别与进风和排风管相连。电动机功率小于1Kw，装在边角通过三角皮带带动转轮蓄热体以10r/min左右的速度缓慢旋转。从而把排风中热量（或冷量）贮蓄起来，然后再传递到进风中。一般情况下，进、排风均应装设过滤器。
转轮式热交换器由于转轮蓄热体的材料不同，可分为四种类型：(1)ET型：由覆有吸湿性涂层的抗腐蚀铝合金箔制成，有优良的吸湿性能，可同时回收显热与潜热。全热效率可达70%~90%。(2)RT型：由纯铝箔制成，无吸湿量，主要回收显热。(3)PT型：由耐腐蚀铝合金箔制成，能耐较高的温度，进行显热交换。适用于厨房、印染厂及特殊的工业通风系统。(4)KT型：由耐腐蚀铝合金箔制成，外涂塑料层，有较强的耐腐蚀性，主要回收显热。适用于电镀车间、电机试验室、动物饲养房等。对RT型、PT型，当转轮温度低于排风露点温度时，则能对新风起加湿作用。
图1转轮式全热交换器及排风热回收系统

(a)转轮式全热交换器结构示意图； (b)热回收系统
1.净化扇形区；2.新风风机；3.排风风机                                 
2、排风与新风交替逆向流过转轮，具有自净作用
3、通过转速控制，能适应不同的室内外空气参数
4、回收效率高，可达到70%~90%
5、能应用于较高温度（≯80℃）的排风系统 1、装置较大，占用建筑面积和空间多
2、接管位置固定，配管灵活性差
3、有传动设备，自身需要消耗动力
4、压力损失较大
5、有少量渗漏，无法完全避免交叉污染
2.2板翅式全热交换器与热回收系统。图2为板翅式全热交换器与热回收系统。其是一种静止式的全热交换器。换热芯体是采用多孔纤维材料如特殊加工的纸作为基材，对其表面进行特殊处理后制成的板翅状单元体。在换热器中换热芯体交叉叠置，波纹板的波峰与隔板连在一起，将进、排风通路完全分开。特殊加工的纸既能传热又能传湿，但不透气。当进、排风之间有温差或水蒸气分压力差时，进、排风之间进行热、湿交换产生热回收。本设备仅适用于一般的通风空调工程，排风中含有有害成分时，不宜选用。由于热交换器无自净能力，新风和排风在进入热交换器之前应经过滤。
还有一种简单的板式显热交换器，只有隔板，而无翅片，新风和排风只进行显热交换，热交换效率较低。
2.3热管式热交换器与热回收系统。图3为热管式热交换器与热回收系统。热管是一根内壁衬有一层能产生毛细作用的吸液芯的密闭管子。吸液芯中含有作为传递介质的工作液体。若热管的一端受热，吸液芯中的液体就在这一端蒸发，蒸气流向热管较冷的区域，冷凝成液体，放出冷凝潜热。冷凝液重新被液芯所吸收，并借助毛细作用返回到吸液芯蒸发区。如此反复循环，将热量由一端转移到另一端。新风与排风不直接接触，新风不会被污染。
图2板翅式全热交换器及排风热回收系统

(a)板翅式全热交换器结构示意图；  (b)热回收系统     
1.翅片；2.隔板；3.板翅式热交换器；4.排风机；5.过滤器；6.新风机           
2、没有转动设备，不消耗电力
3、不需要中间热媒，没有温差损失
4、设备费用较低 1、设备体积较大，需占用较多建筑空间
2、接管位置固定，设计布置时缺乏灵活性
3、无自净能力图3热管式热交换器及热管

(a)热管式热交换器结构示意图；(b)热管
1.蒸发段；2.凝结段；3.绝热段；4.输热芯                           
2、没有转动部件，不额外消耗能量，运行安全可靠，使用寿命长
3、每根热管自成换热体系，便于更换
4、热管的传热是可逆的，冷、热流体可以变换
5、冷、热气流之间的温差较小时，也能得到一定的回收效率
6、本身的温降很小，接近于等温进行，换热效率较高 1、只能回收显热，不能回收潜热
2、接管位置固定，缺乏配管的灵活性
2.4中间媒体式热交换器及热回收系统。图4为中间媒体式热交换器热回收系统示意图。这种热回收系统通过由排风和新风的盘管、循环泵及中间媒体的管路系统组成的环路，将排风中的能量（热量或冷量）转移到新风中去。当冬季室外温度在0℃以上，或只用于夏季回收排风冷量时，中间媒体可以用水；当冬季室外温度在0℃以下时，中间媒体应使用乙二醇水溶液，溶液的浓度视室外温度而定。图4中间媒体式热交换器热回收系统示意图

1.排风侧盘管；2.新风侧盘管；3.循环泵；4.膨胀水箱
2、供热侧与得热侧之间通过管道连接，因此对距离没有限制，布置方便灵活
3、水泵、盘管均可选用常规产品 1、需配置循环水泵，有动力消耗
2、由于应用中间热媒，存在温差损失，热效率较低，一般为40%~50%
3、只能回收显热，不能回收潜热2.5热泵。图5为热泵热回收系统示意图。热泵通过从蒸发器吸热，冷凝器放热而把热量从一处传递到另一处。排风能量的热泵回收系统由压缩机、节流机构、两台分别放置在排风系统和新风系统中的空气/制冷剂换热盘管和四通换向阀组成。在夏季工况，排风侧的盘管为冷凝器，新风侧的盘管为蒸发器，从而冷却了新风，并充分利用了排风的冷量。在冬季工况，四通换向阀使制冷剂流向改变，这时排风侧的盘管为蒸发器，新风侧的盘管为冷凝器，系统从排风中吸热，而加热了新风。
图5热泵热回收示意图

3. 结束语
在废水、废气中所含的能量十分可观，加以回收利用，一方面可以取得很好的节能效益，另一方面还可以取得很好的环境效益，所以，热回收是节能的一条重要措施。因此，我国2005年颁布的《公共建筑节能设计标准》（GB 50189-2005）明确指出，在符合条件的地方，宜设置排风热回收装置。