空調(diào)房間排風(fēng)熱回收裝置設(shè)計選型探討

王科

（長沙市規(guī)劃計院有限責(zé)任公司 湖南長沙 410000）

1 引言

據(jù)調(diào)查顯示，空調(diào)房間中的新風(fēng)負(fù)荷在空調(diào)總負(fù)荷中的占比大約在20～30%，通過科學(xué)設(shè)置相應(yīng)的排風(fēng)熱回收裝置有利于減少空調(diào)能耗。對于不同的房間而言，是否需要設(shè)置排風(fēng)熱回收裝置應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目空調(diào)冷熱源性能，空調(diào)負(fù)荷特點(diǎn)、熱回收裝置的使用壽命，價格和節(jié)能效果以及能源價格來進(jìn)行方案論證，防止出現(xiàn)使用不當(dāng)?shù)那闆r。

2 熱回收量的主要影響因素

根據(jù)回收能量的類別，可將熱回收裝置分為兩類：一類是全熱回收型；一類是顯熱回收型。新風(fēng)與排風(fēng)無論是質(zhì)量或是流量均相同時，換熱效率計算公式如下[1]：

式中：t、d、h 為空氣溫度（℃）、含濕量（g/kg）、比焓（kJ/kg）；下標(biāo) 1、2、3為新風(fēng)、送風(fēng)、回風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。

熱回收裝置的熱回收量計算公式如下：

式中，G-排風(fēng)量（kg/s）；C-空氣的重量比熱（kJ/kg·℃）。

公式（4）和（5）可看出，其中室內(nèi)外空氣溫度差或焓差、換熱效率、空調(diào)排風(fēng)量成正比。上述均為影響熱回收量的幾個基本因素，此外熱回收裝置節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性還與其他一些因素相關(guān)，如：空調(diào)運(yùn)行時間、能源與熱回收裝置價格、冷熱源設(shè)備運(yùn)行效率等等，影響因素比較復(fù)雜。

3 典型建筑的熱回收裝置實(shí)例分析

為便于一些基本參數(shù)做如下統(tǒng)一：電價1.05元/kWh，天然氣8600kcal/Nm3，3.5 元/Nm3，熱水鍋爐效率 0.9，空氣源熱泵機(jī)組 COP（冷/熱）為 3.2/3.0，離心式冷水機(jī)組COP為5.0，熱回收裝置顯熱、全熱與濕交換效率均為65%；室外設(shè)計參數(shù) twx=35.8℃，tws=27.8℃，Iwx=88.4kJ/kg，twd=-3℃，φwd=81%，Iwd=2.9kJ/kg。

3.1 室內(nèi)游泳館

游泳館通風(fēng)目的在于冬季排濕，保持室內(nèi)舒適溫度和相對濕度。室內(nèi)設(shè)計參數(shù) tn=29℃，φn=65%，dn=16.4g/kg，In=71kJ/kg，室內(nèi)散濕量 D=166kg/h，供熱方式為燃?xì)忮仩t供熱。冬季除濕需空氣量為G=D/（dn-dw）×103=166/（16.4-2.5）×103=11942kg/h。

（1）選擇顯熱熱回收裝置

根據(jù)公式（4）和（1）計算熱回收量為69.7kW；送風(fēng)溫度t2=17.8℃。

（2）選擇全熱熱回收裝置

根據(jù)公式（5）和（3）計算熱回收量為147kW，送風(fēng)點(diǎn)焓值I2=47.2kJ/kg，濕回收量 9g/kg。

根據(jù)計算結(jié)果顯示，全熱回收裝置熱回收量達(dá)顯熱回收裝置的2倍，全熱回收同時，濕量回收達(dá)到了9g/kg，即送入新風(fēng)的含濕量從原本的2.5g/kg增至11.5g/kg，為排除室內(nèi)余濕，送風(fēng)量大幅增加。因此，對冬季散濕量大，以排濕為主的房間，設(shè)置全熱回收裝置并不合理。

本例投資回收期的計算：

顯熱回收裝置的設(shè)備投資約70000元，其電耗增加約4kW，溫差修正系數(shù)0.6，僅冬天使用，使用時間為每年3個月，每天10h。經(jīng)計算年熱回收量為 37638（kW·h），熱回收裝置的耗電量為 3600（kW·h），折算天然氣消耗量3782m3，投資回收期5.29年。

3.2 商場

根據(jù)某商場調(diào)查顯示，室內(nèi)排風(fēng)量達(dá)12000kg/h，冷熱源分別按空氣源熱泵機(jī)組與離心式冷水機(jī)組+燃?xì)鉄崴仩t這兩種方案進(jìn)行計算。

全熱回收裝置：

室內(nèi)外設(shè)計參數(shù) tnx=26℃，φnx=60%，Inx=57.5kJ/kg，tnd=20℃，φnx=45%，Inx=36.5kJ/kg

經(jīng)計算夏季熱回收量為67.0kW，冬季全熱回收量72.8kW。

本例投資回收期計算：

全熱回收裝置的設(shè)備投資約80000元，電耗增加約4kW，夏季共計運(yùn)行100d年，冬季運(yùn)行75d/年，每天運(yùn)行12h。兩方案的比較結(jié)果見表1。

表1 兩種方案對比情況（單位：kW·h）

根據(jù)表1數(shù)據(jù)顯示，夏季制冷效率提高，離心式冷水機(jī)組+燃?xì)忮仩t方案下的熱回收機(jī)組的投資回收期延長。

4 幾點(diǎn)結(jié)論

根據(jù)分析和比較，提出以下結(jié)論：

（1）全熱回收裝置的應(yīng)用，不僅回收了熱量，也回收了濕量，對于冬季以排濕為主的場所，不宜采用此種裝置；

（2）根據(jù)實(shí)際分析可知，全熱回收量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過顯熱回收量，由此通過將全熱回收裝置作為首選；

（3）冷熱源設(shè)備制冷、制熱效率越高，相應(yīng)的設(shè)置熱回收裝置經(jīng)濟(jì)性就越差；

（4）熱回收裝置的運(yùn)行時間越長，設(shè)備的利用率就越高，相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性越好；

（5）在選擇熱回收裝置方案時，人們不僅要考慮經(jīng)濟(jì)性，還需考慮節(jié)能與環(huán)境等因素。

5 熱回收系統(tǒng)的設(shè)計步驟

熱回收系統(tǒng)設(shè)計，可按下列步驟規(guī)范開展：

（1）根據(jù)設(shè)計要求，制定相應(yīng)的熱回收方案，對熱回收系統(tǒng)進(jìn)行劃分；

（2）根據(jù)室外的氣象參數(shù)、室內(nèi)的設(shè)計參數(shù)以及熱回收裝置換熱效率，對熱回收量進(jìn)行計算；

（3）根據(jù)熱回收量、冷熱源設(shè)備制冷/熱效率，對設(shè)備回收量進(jìn)行計算；

（4）對增設(shè)熱回收裝置后增加的熱量進(jìn)行計算；

（5）對回收能量與新增消耗能量之間的差值進(jìn)行計算，以此折算全年節(jié)約的能量費(fèi)用；

（6）根據(jù)熱回收裝置投資費(fèi)用、附加工程費(fèi)用等，對初投資回收期進(jìn)行計算。

6 結(jié)語

綜上所述，熱回收裝置的應(yīng)用存在諸多影響因素，如：室內(nèi)外的氣象參數(shù)、系統(tǒng)風(fēng)量、運(yùn)行時間、冷熱源設(shè)備效率、熱回收裝置換熱效率與能源價格等等。在編制熱回收裝置設(shè)置方案時，必須要全面開展相應(yīng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，而不是采用簡單的指標(biāo)劃線，獲得最佳的節(jié)能效果。