折流杆换热器
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转轮式全热换热器在北京某办公楼中的应用点击：1873 日期：[ 2014-04-26 22:06:11 ] |
| 转轮式全热换热器在北京某办公楼中的应用 周凌云 蒋小易 （现代建筑设计集团华东建筑设计研究院，上海200002） 摘要：介绍了北京某办公楼中转轮式全热换热器的设计，对系统进行节能和经济性分析，并对这种系统的应用提出了一些建议；通过分析认为合适的转轮式全热换热器不仅可以节约运行能耗，还可以节省初投资。作为一种节能技术有着广阔的应用前景。 关键词：转轮式全热换热器； 新风能耗； 热回收 中图分类号：TU83 文献标识码：A 文章编号：1006-8449（2008）05-0043-03 0 引言 当今世界已经进入高油价时代，节能减排成为我国最重要的基本国策之一。随着经济的发展，建筑能耗增长迅猛。在民用建筑中空调能耗占建筑总能耗的50%以上，而在建筑物空调负荷中，夏季新风负荷占到四分之一以上，冬季总负荷则比例更高。同时现代社会人们90%的时间是在室内度过。室内空气品质的好坏直接影响人类的身体健康，增加新风量可以改善室内空气品质，但又会大大增加空调负荷。如何解决好提高室内空气品质与节能环保的矛盾就成为我们空调设计的重要问题之一。全热换热器作为一种节能技术，是协调两者矛盾，降低新风能耗的有效手段。降低新风能耗不仅可以减少空调运行的能耗，还可以减小空调峰值负荷，减少冷水机、锅炉以及水泵的容量，起到节约冷热源初投资的作用。 目前，业内常见的全热换热器有两种形式：1）板式换热器，最高换热效率约70%；2）转轮式换热器，在3m/s 的面风速下，最高换热效率可达到 80%。 1 工程应用实例 北京市某办公楼，建筑面积近14万m2，地下3层为车库、设备用房与一些配套用房，地上11层，地上单层面积近10 000m2。其中，地上3~10层为办公与会议区，每层设置7个全空气变风量空调系统（VAV），分别设集中的新风与排风立管，接至屋顶。 主要办公区的最小新风总量394 000m3/h，办公区排风总量327 000m3/h，其余为卫生间排风量和房间正压排风量。设计从国家和北京地方规范的节能要求出发，7个新排风系统均配备了全热换热器，其中，6个系统最小新风量约60 000m3/h，1个系统约30 000 m3/h。由于，转轮式换热器换热效率要高于板式换热器，且两者在大风量的情况下外形尺寸比较接近，因此本工程采用了转轮式全热换热器。按照30 000m3/h新风设置一台全热换热器，60 000m3/h的系统并联两台换热器，共设置 13 台转轮式全热换热器，其平均新风量为30 300m3/h，排风量为 25 200m3/h。 换热器均配用了变频风机，可根据办公空调系统需要变频调节新风量，也可作台数控制。考虑到过渡季节尽可能多的利用新风供冷，另外设置了新、排风机，在过渡季开启。典型风系统原理如图1所示。 根据北京室外气象参数和室内设计参数，通过选型计算，得出空气参数见表1。 夏季换热焓湿图如图2a），冬季换热焓湿图如图2b）。 图 2 换热焓湿图 a夏季) b冬季) 全热换热器的换热效率和回收能量按公式（1）和公式（2）计算： 新风换热焓效率为63.4％，由于新风风量大于排风风量，换热效率比新排风量相等时有所下降。此时夏季新风回收的焓差为18.5 kJ/kg，冬季为28.5 kJ/kg。根据公式（1）和公式（2）可得，单台换热器减少的峰值负荷q在夏季为187kW，冬季为288kW，13台换热器夏季总共可降低峰值负荷达 2431kW，约总冷负荷的15％，冬季为 3744kW，约占总热负荷的 25％，减少峰值负荷效果相当明显。 2 经济分析 本工程冷源为冰蓄冷系统，冷水机为双工况离心机，如初投资按照0.19元（/kJ/h）的价格估算，夏季因节能而减少装机容量2431kW，则冷水机可节约的投资约为167万元。转轮式全热换热器的价格较大，可按4 元（/m3/h）估算，则增加的投资为 157 万元，在冷水机方面已经节约了初投资10万元。本工程冬季用城市热网换取的热水供热，冬季因节能而减少容量3744kW，节约了热水板换的初投资。此外，节能使水泵流量降低了15％～20％，冷却塔容量相应减少15％，从而降低了水泵与冷却塔的初投资。冷却塔的容量也相应减少15％，同样也减少了投资。 为了能够准确了解能耗方面的运行状况，采用E-QUEST 软件对 3～10 层办公区进行全年运行模拟，室外参数按照北京市全年气象资料；办公室按照每天工作8h，中午12：00休息1h；采用变风量VAV空调系统，分内外区；建筑窗墙比为80%；夏季与冬季室内温度分别为25℃和20℃；冷源为冰蓄冷系统，热源为城市热网；每台转轮的功率为0.375kW；室内人员，设备，照明情况和最小新风量如表2；围护结构、运行时间和空调系统参数的设置均参照GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》的规定，标准中规定不大于的，取限制的上限，规定不小于的，取限制的下限。 全年模拟运行计算结果见表3。 全年模拟运行计算结果见表3。 按上述参数计算，全年运行节约用电量120850kWh，按北京白天电价在1.1元/kWh左右，节约电费约13.3万元，节约燃气量9966MJ。 此外，降低用电负荷对于削减电力峰值负荷也起到很大的作用，有相当重要的社会意义。 3 在设计中注意到的一些问题 （1）转轮式全热交换器的换热效率与其面风速密切相关，面风速越低，换热效率越高。在本工程中，面风速按5m/s选取，此时换热效率约63％。若尺寸放大，面风速每减少1m/s，换热效率可提高约5％，阻力可减少55Pa，但此时设备价格增加，占用机房空间增加。因此选取全热交换器时，应从节约能耗、阻力、初投资和机房空间综合考虑，选取合适的全热交换器，一般来说，面风速不超过5m/s，送风阻力不超过250Pa； （2）新排风比例对换热效率也有明显影响，新排风量相等时效率可超过70％，但当排风风量为新风风量的80％时，换热效率下降到63％。因此，除必要的卫生间排风和保持正压所需要的渗透风外，可尽量增大排风量来提高换热效率； （3）全热交换器的交换芯的洁净度也是保证其换热效率的一个重要因素，室外新风中有很多灰尘，而内部的排风也会带出室内的尘埃，因此在全热交换器的进风口应设置粗效过滤器，以减少灰尘对其换热效率的影响。同时应要求维护人员定时清洗过滤器和交换芯，保证其正常工作； （4）考虑到转轮式全热交换器存在一定的新、排风通路，为尽量减少新风受到排风的污染，应将其新风处于风机的正压段，排风处于风机的负压段。并要求设备本身做好防漏风的密封措施，如采取迷宫式密封条等； （5）应选用高性能的吸湿剂形式，如优质的分子筛，保证其孔径足够小，具有很好的选择性吸附能力，只吸附分子直径比其孔径小的物体分子：如水分子，一些常见的废气因为其分子直径都比较大，因此不能被吸收，只能随排风排到室外，这样就有效的避免了因潜热回收而带来的交叉污染； （6）全热换热器是否需要启动运行的判别条件可根据焓差法来控制，通过测定室外温湿度来确定其焓值，夏季室外焓值高于室内焓值时可启动换热器；当度降低，室外焓值低于室内焓值时关闭换热器；当室外 温度降低到需要供热时又可以启动换热器来节能； （7）全热换热器在严寒或潮湿地区应注意防止结霜的问题，如果新风换热过程线与100％或90％湿度线相交的话，在换热器上就会结霜，影响设备正常运行，需在新风入口设置预热盘管。 4 结语 （1）采用高效转轮式全热换热器，可以明显的降低空调新风负荷，对节能环保具有相当大的意义； （2）选用合适的转轮式全热换热器，不仅可以降低用电负荷高峰，节约运行费用，还可以节省初投资； （3）设计时需从多方面考虑如何提高转轮式全热换热器的换热效率，减少新排风的交叉污染。 本文例举了北京某办公楼中转轮式全热交换器的设计，通过运行能耗的计算、经济分析的比较，认为转轮式全热交换器在各类建筑中，特别是新风要求高的建筑中值得推广。 参考文献： [1] 叶大法，杨国荣. 变风量空调系统设计[M]. 中国建筑工业出版社，2007. [2] 李芳芹，赵贤兵. 全热换热器在空调系统中的节能分析[J]. 上海电力学院学报，2006，（12）. [3] 陆耀庆，等. 实用供热空调设计手册[M]. 中国建筑工业出版社，1994. |
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