建筑物中的熱回收裝置應用

+黃旭騰+劉磊

摘要：空調熱量連同耗費的能量一同排往室外，給室外環境造成了嚴重的熱污染，并加重了城市熱島效應，還造成了能量的浪費。面對能源的日益緊張，資源的嚴重浪費，不可再生資源的二次利用的重要性在經濟社會的發展過程中日漸凸現。

關鍵詞：熱回收；能耗；乙二醇

1研究背景

由于空調系統在建筑物能耗所占比重大，所以提高其能量利用率，降低機組負荷對創建綠色節能建筑意義重大。普通送排風系統使得空調機組負荷大，能源利用率低。多對多溶液循環式熱回收裝置在排風側將排風中的冷量（熱量）通過換熱器傳遞給乙二醇溶液，降低（提高）乙二醇溶液的溫度，然后通過循環泵將被冷卻（加熱）的乙二醇溶液輸送至新風側的換熱器中，降低（提高）新風溫度，減小負荷，降低整個空調系統的運營成本，實現能量回收。

西長安街13號院項目為了到達國家綠色三星級建筑的標準，在設計初始就融入了綠色節能的理念。在地下一層設置了多對多溶液循環式熱回收裝置，對新風和排風進行熱回收，以達到節能環保的目的。

2溶液循環式熱回收裝置的組成與基本原理

2.1熱回收裝置的重要組成部分

此類熱回收系統的主要由熱媒介，熱回收送排風機組，溶液循環泵和隔膜式膨脹罐組成。

2.1.1熱媒介

該系統采用的熱媒介為容積百分比為30%的乙二醇水溶液，乙二醇水溶液是一種被廣泛使用的冷媒介。乙二醇可以與水任意比例的混合，且化學性質穩定。在該熱回收系統中由于只是針對送排風的熱量的回收，溫度波動小。乙二醇水溶液的工作范圍大，完全能滿足運行要求。但是乙二醇水溶液有一定的腐蝕性，易發生氧化反應，會腐蝕輸送管道，影響系統的正常運營。所以需要在乙二醇水溶液中添加緩蝕劑，減少其腐蝕性。該項目乙二醇水溶液管道材質為焊接鋼管，故有必要在溶液添加緩蝕劑，以減少對鋼管的腐蝕。

2.1.2熱回收送排風機組

具有熱回收功能的空調機組與常用空調機組相似，但在機組內部增加了一個熱回收段。熱回收段通過冷媒傳遞的熱量（或者冷量），對通過熱回收段的空氣進行加熱（或者降溫），從而降低機組負荷。

2.1.3溶液循環泵和隔膜式膨脹罐。冷媒通過在管道內的流動傳遞熱量（或者冷量）。由溶液循環泵的運行保證乙二醇水溶液的循環流動，實現熱回收功效。溶液循環泵一備一用。泵的揚程為12m，對應流量為30m3/h。在泵正常工作時，出水口的末端也是泵的進水口。運行時有可能產生負壓現象，通過隔膜罐的作用避免管道內產生負壓。同時由于管道乙二醇水溶液溫度在變化，溶液的體積也會變化，導致管道內壓力不斷。但是整個系統可以通過膨脹罐的調節作用，避免這類情形的發生。膨脹罐內有兩個艙室，分別是盛裝液體的和盛裝氣體的。當管道內壓力變化時，通過氣體艙調節溶液艙的體積，改變系統壓力。

2.2熱回收裝置原理

夏季時，室內溫度低，室外溫度高。經由新風系統送至室內的新風溫度高，直接導致室內溫度上升，致使空調系統負荷增大。與此同時，經由排風系統排至室外的空氣，溫度低，導致空調的制冷效果減小，同樣使得室內空調系統的負荷增大。冬季時，其運行狀態類似，由新風系統送至室內的新風溫度低，導致室內溫度下降，增加空調負荷。由排風系統排至室外的空氣溫度高，導致空調制熱效果減小，也使空調負荷增大。

該類熱回收系統在夏季運行時將新風系統中的熱量由乙二醇水溶液吸收后，經過循環泵至排風系統，以此由排風系統排出的空氣來降低新風的溫度。同樣在冬季時，系統運行時將排風系統排出空氣的熱量由乙二醇水溶液吸收后，經循環泵至新風系統，以此新風來降低排風系統排出空氣的溫度，達到節能的目的，降低空調系統負荷。

3經濟效益淺析

由該溶液循環式熱回收系統的熱回收效率對該系統所產生的經濟效益進行分析。夏季運行時：

各類參數；室外溫度36℃，室內26℃。熱回收效率為55%。該建筑物地下一層新風機組進風量為124000m3/h。冬季空調機組運行80天，機組一天運行12小時。

計算公式：

溫度交換效率

式中：η1—溫度交換效率（%）；

tOA—新風進風干球溫度（℃）；

tSA—新風出風干球溫度（℃）；

tRA—排風進風干球溫度（℃）。

暫且tRA為冬季室內空調設計狀態點溫度為26℃，G為新風量124000m3/h，tOA=-10℃，tRA=26℃，η1=55%，則tSA=η1*（tRA-tOA）+tOA=55%*（36-26）+（26）=5.5+26=31.5℃

則熱回收的熱量為：c*m*△t =1.01*（124000*1.3/3600）*（31.5-26）=248.7KJ

那么熱回收功率為248.7KW。

因為空調cop為5.22

則節省的電能有

80*12* 248.7/5.22=45738kw*h

電費收費按每度電0.8元計算

那么這個夏季可節省電費36590元

4結論

建筑物在使用過程中采用一些綠色節能的先進設備，節省了整體的運行成本。同時提高了能源利用率，減少了資源的浪費。

溶液循環式熱回收裝置在使用時，在保證達到對室內環境的要求的同時，降低了空調系統的負荷，延長了設備的使用壽命。溶液循環式熱回收裝置中排風和新風完全隔離，保證了室內空氣品質。

參考文獻

[1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準(JGJ134—2010)[M].北京:中國建筑工業出版.

[2] 黃翔.空調工程[M].北京:機械工業出版社,2006.

[3] 朱林主編.暖通空調常用數據手冊(第二版)[M].北京:中國建筑工業出版社,2002.

[4] 路亞俊主編.暖通空調[M].中國建筑工業出版社(第二版),2003.

基金項目：國家十二五科技支撐計劃項目，課題名稱：公共機構新建建筑綠色建設關鍵技術研究與示范（2013BAJ15B05）。

作者簡介：黃旭騰（1979.01- ），男，浙江人，建筑工程，學士學位，工程師，中國建筑第二工程局有限公司專業技術負責。

摘要：空調熱量連同耗費的能量一同排往室外，給室外環境造成了嚴重的熱污染，并加重了城市熱島效應，還造成了能量的浪費。面對能源的日益緊張，資源的嚴重浪費，不可再生資源的二次利用的重要性在經濟社會的發展過程中日漸凸現。

關鍵詞：熱回收；能耗；乙二醇

1研究背景

由于空調系統在建筑物能耗所占比重大，所以提高其能量利用率，降低機組負荷對創建綠色節能建筑意義重大。普通送排風系統使得空調機組負荷大，能源利用率低。多對多溶液循環式熱回收裝置在排風側將排風中的冷量（熱量）通過換熱器傳遞給乙二醇溶液，降低（提高）乙二醇溶液的溫度，然后通過循環泵將被冷卻（加熱）的乙二醇溶液輸送至新風側的換熱器中，降低（提高）新風溫度，減小負荷，降低整個空調系統的運營成本，實現能量回收。

西長安街13號院項目為了到達國家綠色三星級建筑的標準，在設計初始就融入了綠色節能的理念。在地下一層設置了多對多溶液循環式熱回收裝置，對新風和排風進行熱回收，以達到節能環保的目的。

2溶液循環式熱回收裝置的組成與基本原理

2.1熱回收裝置的重要組成部分

此類熱回收系統的主要由熱媒介，熱回收送排風機組，溶液循環泵和隔膜式膨脹罐組成。

2.1.1熱媒介

該系統采用的熱媒介為容積百分比為30%的乙二醇水溶液，乙二醇水溶液是一種被廣泛使用的冷媒介。乙二醇可以與水任意比例的混合，且化學性質穩定。在該熱回收系統中由于只是針對送排風的熱量的回收，溫度波動小。乙二醇水溶液的工作范圍大，完全能滿足運行要求。但是乙二醇水溶液有一定的腐蝕性，易發生氧化反應，會腐蝕輸送管道，影響系統的正常運營。所以需要在乙二醇水溶液中添加緩蝕劑，減少其腐蝕性。該項目乙二醇水溶液管道材質為焊接鋼管，故有必要在溶液添加緩蝕劑，以減少對鋼管的腐蝕。

2.1.2熱回收送排風機組

具有熱回收功能的空調機組與常用空調機組相似，但在機組內部增加了一個熱回收段。熱回收段通過冷媒傳遞的熱量（或者冷量），對通過熱回收段的空氣進行加熱（或者降溫），從而降低機組負荷。

2.1.3溶液循環泵和隔膜式膨脹罐。冷媒通過在管道內的流動傳遞熱量（或者冷量）。由溶液循環泵的運行保證乙二醇水溶液的循環流動，實現熱回收功效。溶液循環泵一備一用。泵的揚程為12m，對應流量為30m3/h。在泵正常工作時，出水口的末端也是泵的進水口。運行時有可能產生負壓現象，通過隔膜罐的作用避免管道內產生負壓。同時由于管道乙二醇水溶液溫度在變化，溶液的體積也會變化，導致管道內壓力不斷。但是整個系統可以通過膨脹罐的調節作用，避免這類情形的發生。膨脹罐內有兩個艙室，分別是盛裝液體的和盛裝氣體的。當管道內壓力變化時，通過氣體艙調節溶液艙的體積，改變系統壓力。

2.2熱回收裝置原理

夏季時，室內溫度低，室外溫度高。經由新風系統送至室內的新風溫度高，直接導致室內溫度上升，致使空調系統負荷增大。與此同時，經由排風系統排至室外的空氣，溫度低，導致空調的制冷效果減小，同樣使得室內空調系統的負荷增大。冬季時，其運行狀態類似，由新風系統送至室內的新風溫度低，導致室內溫度下降，增加空調負荷。由排風系統排至室外的空氣溫度高，導致空調制熱效果減小，也使空調負荷增大。

該類熱回收系統在夏季運行時將新風系統中的熱量由乙二醇水溶液吸收后，經過循環泵至排風系統，以此由排風系統排出的空氣來降低新風的溫度。同樣在冬季時，系統運行時將排風系統排出空氣的熱量由乙二醇水溶液吸收后，經循環泵至新風系統，以此新風來降低排風系統排出空氣的溫度，達到節能的目的，降低空調系統負荷。

3經濟效益淺析

由該溶液循環式熱回收系統的熱回收效率對該系統所產生的經濟效益進行分析。夏季運行時：

各類參數；室外溫度36℃，室內26℃。熱回收效率為55%。該建筑物地下一層新風機組進風量為124000m3/h。冬季空調機組運行80天，機組一天運行12小時。

計算公式：

溫度交換效率

式中：η1—溫度交換效率（%）；

tOA—新風進風干球溫度（℃）；

tSA—新風出風干球溫度（℃）；

tRA—排風進風干球溫度（℃）。

暫且tRA為冬季室內空調設計狀態點溫度為26℃，G為新風量124000m3/h，tOA=-10℃，tRA=26℃，η1=55%，則tSA=η1*（tRA-tOA）+tOA=55%*（36-26）+（26）=5.5+26=31.5℃

則熱回收的熱量為：c*m*△t =1.01*（124000*1.3/3600）*（31.5-26）=248.7KJ

那么熱回收功率為248.7KW。

因為空調cop為5.22

則節省的電能有

80*12* 248.7/5.22=45738kw*h

電費收費按每度電0.8元計算

那么這個夏季可節省電費36590元

4結論

建筑物在使用過程中采用一些綠色節能的先進設備，節省了整體的運行成本。同時提高了能源利用率，減少了資源的浪費。

溶液循環式熱回收裝置在使用時，在保證達到對室內環境的要求的同時，降低了空調系統的負荷，延長了設備的使用壽命。溶液循環式熱回收裝置中排風和新風完全隔離，保證了室內空氣品質。

參考文獻

[1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準(JGJ134—2010)[M].北京:中國建筑工業出版.

[2] 黃翔.空調工程[M].北京:機械工業出版社,2006.

[3] 朱林主編.暖通空調常用數據手冊(第二版)[M].北京:中國建筑工業出版社,2002.

[4] 路亞俊主編.暖通空調[M].中國建筑工業出版社(第二版),2003.

基金項目：國家十二五科技支撐計劃項目，課題名稱：公共機構新建建筑綠色建設關鍵技術研究與示范（2013BAJ15B05）。

作者簡介：黃旭騰（1979.01- ），男，浙江人，建筑工程，學士學位，工程師，中國建筑第二工程局有限公司專業技術負責。

摘要：空調熱量連同耗費的能量一同排往室外，給室外環境造成了嚴重的熱污染，并加重了城市熱島效應，還造成了能量的浪費。面對能源的日益緊張，資源的嚴重浪費，不可再生資源的二次利用的重要性在經濟社會的發展過程中日漸凸現。

關鍵詞：熱回收；能耗；乙二醇

1研究背景

由于空調系統在建筑物能耗所占比重大，所以提高其能量利用率，降低機組負荷對創建綠色節能建筑意義重大。普通送排風系統使得空調機組負荷大，能源利用率低。多對多溶液循環式熱回收裝置在排風側將排風中的冷量（熱量）通過換熱器傳遞給乙二醇溶液，降低（提高）乙二醇溶液的溫度，然后通過循環泵將被冷卻（加熱）的乙二醇溶液輸送至新風側的換熱器中，降低（提高）新風溫度，減小負荷，降低整個空調系統的運營成本，實現能量回收。

西長安街13號院項目為了到達國家綠色三星級建筑的標準，在設計初始就融入了綠色節能的理念。在地下一層設置了多對多溶液循環式熱回收裝置，對新風和排風進行熱回收，以達到節能環保的目的。

2溶液循環式熱回收裝置的組成與基本原理

2.1熱回收裝置的重要組成部分

此類熱回收系統的主要由熱媒介，熱回收送排風機組，溶液循環泵和隔膜式膨脹罐組成。

2.1.1熱媒介

該系統采用的熱媒介為容積百分比為30%的乙二醇水溶液，乙二醇水溶液是一種被廣泛使用的冷媒介。乙二醇可以與水任意比例的混合，且化學性質穩定。在該熱回收系統中由于只是針對送排風的熱量的回收，溫度波動小。乙二醇水溶液的工作范圍大，完全能滿足運行要求。但是乙二醇水溶液有一定的腐蝕性，易發生氧化反應，會腐蝕輸送管道，影響系統的正常運營。所以需要在乙二醇水溶液中添加緩蝕劑，減少其腐蝕性。該項目乙二醇水溶液管道材質為焊接鋼管，故有必要在溶液添加緩蝕劑，以減少對鋼管的腐蝕。

2.1.2熱回收送排風機組

具有熱回收功能的空調機組與常用空調機組相似，但在機組內部增加了一個熱回收段。熱回收段通過冷媒傳遞的熱量（或者冷量），對通過熱回收段的空氣進行加熱（或者降溫），從而降低機組負荷。

2.1.3溶液循環泵和隔膜式膨脹罐。冷媒通過在管道內的流動傳遞熱量（或者冷量）。由溶液循環泵的運行保證乙二醇水溶液的循環流動，實現熱回收功效。溶液循環泵一備一用。泵的揚程為12m，對應流量為30m3/h。在泵正常工作時，出水口的末端也是泵的進水口。運行時有可能產生負壓現象，通過隔膜罐的作用避免管道內產生負壓。同時由于管道乙二醇水溶液溫度在變化，溶液的體積也會變化，導致管道內壓力不斷。但是整個系統可以通過膨脹罐的調節作用，避免這類情形的發生。膨脹罐內有兩個艙室，分別是盛裝液體的和盛裝氣體的。當管道內壓力變化時，通過氣體艙調節溶液艙的體積，改變系統壓力。

2.2熱回收裝置原理

夏季時，室內溫度低，室外溫度高。經由新風系統送至室內的新風溫度高，直接導致室內溫度上升，致使空調系統負荷增大。與此同時，經由排風系統排至室外的空氣，溫度低，導致空調的制冷效果減小，同樣使得室內空調系統的負荷增大。冬季時，其運行狀態類似，由新風系統送至室內的新風溫度低，導致室內溫度下降，增加空調負荷。由排風系統排至室外的空氣溫度高，導致空調制熱效果減小，也使空調負荷增大。

該類熱回收系統在夏季運行時將新風系統中的熱量由乙二醇水溶液吸收后，經過循環泵至排風系統，以此由排風系統排出的空氣來降低新風的溫度。同樣在冬季時，系統運行時將排風系統排出空氣的熱量由乙二醇水溶液吸收后，經循環泵至新風系統，以此新風來降低排風系統排出空氣的溫度，達到節能的目的，降低空調系統負荷。

3經濟效益淺析

由該溶液循環式熱回收系統的熱回收效率對該系統所產生的經濟效益進行分析。夏季運行時：

各類參數；室外溫度36℃，室內26℃。熱回收效率為55%。該建筑物地下一層新風機組進風量為124000m3/h。冬季空調機組運行80天，機組一天運行12小時。

計算公式：

溫度交換效率

式中：η1—溫度交換效率（%）；

tOA—新風進風干球溫度（℃）；

tSA—新風出風干球溫度（℃）；

tRA—排風進風干球溫度（℃）。

暫且tRA為冬季室內空調設計狀態點溫度為26℃，G為新風量124000m3/h，tOA=-10℃，tRA=26℃，η1=55%，則tSA=η1*（tRA-tOA）+tOA=55%*（36-26）+（26）=5.5+26=31.5℃

則熱回收的熱量為：c*m*△t =1.01*（124000*1.3/3600）*（31.5-26）=248.7KJ

那么熱回收功率為248.7KW。

因為空調cop為5.22

則節省的電能有

80*12* 248.7/5.22=45738kw*h

電費收費按每度電0.8元計算

那么這個夏季可節省電費36590元

4結論

建筑物在使用過程中采用一些綠色節能的先進設備，節省了整體的運行成本。同時提高了能源利用率，減少了資源的浪費。

溶液循環式熱回收裝置在使用時，在保證達到對室內環境的要求的同時，降低了空調系統的負荷，延長了設備的使用壽命。溶液循環式熱回收裝置中排風和新風完全隔離，保證了室內空氣品質。

參考文獻

[1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準(JGJ134—2010)[M].北京:中國建筑工業出版.

[2] 黃翔.空調工程[M].北京:機械工業出版社,2006.

[3] 朱林主編.暖通空調常用數據手冊(第二版)[M].北京:中國建筑工業出版社,2002.

[4] 路亞俊主編.暖通空調[M].中國建筑工業出版社(第二版),2003.

基金項目：國家十二五科技支撐計劃項目，課題名稱：公共機構新建建筑綠色建設關鍵技術研究與示范（2013BAJ15B05）。

作者簡介：黃旭騰（1979.01- ），男，浙江人，建筑工程，學士學位，工程師，中國建筑第二工程局有限公司專業技術負責。