1、、前言隨著我國空調(diào)普及率的逐年提高，其能耗不斷增加，建筑能耗在總能耗中所占比重越來越大。在一些 歐美國家，建筑能耗中的采暖、通風(fēng)和空調(diào)的耗能占全國總能耗的30% ；在我國也達(dá)到20%左右，而且 在迅速增加。高級民用建筑的中央空調(diào)耗能占建筑總耗能的30%60%。能源的高消耗對我國發(fā)展造成了 很大的壓力，根據(jù)發(fā)改委能源組提供的材料，從1980年到1985年我們國家GDP的年增長率是10.7%， 能源消費(fèi)的增長率是10.9%，19861990年GDP年增長是7.9%，能源消費(fèi)的增長率9.2%。19911995 年GDP的年增長率是12%，能源消費(fèi)的增長率是5.9%。19952000年，GDP開始時(shí)8

2、.3%，后來調(diào)整 為8.6%，能源消費(fèi)增長率是0.6%。20012005年GDP年增長率是9.47%，能源的消費(fèi)增長是9.93%。 其中2003年GDP的增長率是10%，能源是15.3%，2004年GDP是10.1%，能源增長率是16.1%。從 這個(gè)數(shù)字可以看出，我們國家從19802005年GDP的增長一直在7.812%之前，基本上是這個(gè)范圍內(nèi) 波動(dòng)，而能源消耗的波動(dòng)很大，特別是2003、2004年，能源的消費(fèi)增長遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于GDP的增長。和發(fā)展國 家相比我國每平方米的能耗是他們的3倍，這說明在能源的高消費(fèi)上必須要引起全社會(huì)的重視。目前中國 每年竣工建筑面積約為20億m2,其中公共建筑約有4億m2

3、。在公共建筑（特別是大型商場、高檔旅館 酒店、高檔辦公樓等）的全年能耗中，大約50%60%消耗于空調(diào)制冷與采暖系統(tǒng)，20%30%用于照明。 而在空調(diào)采暖這部分能耗中，大約20%50%由外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱所消耗（夏熱冬暖地區(qū)大約20%，夏熱冬 冷地區(qū)大約35%，寒冷地區(qū)大約40%，嚴(yán)寒地區(qū)大約50%）。從目前情況分析，這些建筑在圍護(hù)結(jié)構(gòu)、 采暖空調(diào)系統(tǒng)，以及照明方面，共有節(jié)約能源50%的潛力。采暖空調(diào)節(jié)能潛力最大，在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方面 加以控制就能夠有效的節(jié)能能源。而新風(fēng)帶來的潛熱負(fù)荷可以占到空調(diào)總負(fù)荷的20%40%，開發(fā)節(jié)能的 新風(fēng)系統(tǒng)是建筑節(jié)能領(lǐng)域的一項(xiàng)重大課題。因此降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗對降低建筑物

4、耗能、節(jié)約能源有重要 意義。本文主要對空調(diào)系統(tǒng)的熱回收技術(shù)原理進(jìn)行分析介紹。二、空調(diào)冷水機(jī)組余熱回收中央空調(diào)的冷水機(jī)組在夏天制冷時(shí)，一般機(jī)組的排熱是通過冷卻塔將熱量排出。在夏天，利用熱回收 技術(shù)，將該排出的低品位熱量有效地利用起來，結(jié)合蓄能技術(shù)，為用戶提供生活熱水，達(dá)到節(jié)約能源的目 的。目前，酒店、醫(yī)院、辦公大樓的主要能耗是中央空調(diào)系統(tǒng)的耗電及熱水鍋爐的耗油消耗。利用中央空 調(diào)的余熱回收裝置全部或部分取代鍋爐供應(yīng)熱水，將會(huì)使中央空調(diào)系統(tǒng)能源得到全面的綜合利用，從而使 用戶的能耗大幅下降。通常，該熱回收一般有部分熱回收和全部熱回收。1、部分熱回收部分熱回收將中央空調(diào)在冷凝（水冷或風(fēng)冷）時(shí)排放到大

5、氣中的熱量，采用一套高效的熱交換裝置對 熱量進(jìn)行回收，制成熱水供需要使用熱水的地方使用，如圖1所示。由于回收的熱量較大，它可以完全替 代燃油燃?xì)忮仩t生產(chǎn)熱水，節(jié)省大量的燃油燃?xì)狻Ｍ瑫r(shí)，減輕了制冷主機(jī)（壓縮機(jī)）的冷凝負(fù)荷，可使主 機(jī)耗電降低1020%。此外冷卻水泵的負(fù)荷大大地減輕，冷卻水泵的節(jié)電效果將會(huì)大幅度提高，其節(jié)能率 可提高到5070%。圖1中央空調(diào)機(jī)組部分熱回收系統(tǒng)原理2、全部熱回收全部熱回收主要是將冷卻水的排熱全部利用，如圖2所示。但一般冷水機(jī)組的冷卻水設(shè)計(jì)溫度為出水 37C、回水32C,屬低品位熱源，采用一般的熱交換不能充分回收這部分熱能，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮提高 冷凝壓力，或?qū)⒗鋮s水

6、與高溫源熱泵或其他輔助熱源結(jié)合，充分回收這部分熱量，系統(tǒng)簡單可靠。圖2中央空調(diào)機(jī)組全部熱回收系統(tǒng)原理三、排風(fēng)和空氣處理能量回收在建筑物的空調(diào)負(fù)荷中，新風(fēng)負(fù)荷所占比例比較大，一般占空調(diào)總負(fù)荷的20%30%。為保證室內(nèi)環(huán) 境衛(wèi)生，空調(diào)運(yùn)行時(shí)要排走室內(nèi)部分空氣，必然會(huì)帶走部分能量，而同時(shí)又要投入能量對新風(fēng)進(jìn)行處理。 如果在系統(tǒng)中安裝能量回收裝置，用排風(fēng)中的能量來處理新風(fēng)，就可減少處理新風(fēng)所需的能量，降低機(jī)組 負(fù)荷，提高空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。目前熱回收設(shè)備主要有兩類：間接式，如熱泵等；直接式，它利用熱回收 換熱器回收能量。下面對能量的直接回收技術(shù)原理簡單描述。排風(fēng)能量回收原理對于全空氣中央空調(diào)系統(tǒng)，一般新

7、風(fēng)比15%或以上，其全空氣系統(tǒng)+排風(fēng)能量回收方案如圖3所示。 圖中的熱交換器是能量回收設(shè)備。通常，空氣能量回收設(shè)備有兩類：一類是顯熱回收型，一類是全熱回收 型。顯熱回收的能量體現(xiàn)在新風(fēng)和排風(fēng)的溫差上所含的能量；全熱回收體現(xiàn)在新風(fēng)和排風(fēng)的焓差上所含的 能量。圖3中央空調(diào)系統(tǒng)排風(fēng)能量回收系統(tǒng)原理2、空氣處理過程中的能量回收中央空調(diào)系統(tǒng)空氣處理過程中的能量具有很高的回收潛力。以一次回風(fēng)中央空調(diào)系統(tǒng)為例，采用熱管 熱交換器的空調(diào)器能量回收系統(tǒng)如圖3所示。在該熱回收裝置中，熱管中的蒸發(fā)器部分和冷凝器部分分別 用于冷卻回風(fēng)和加熱送風(fēng)。室內(nèi)空氣狀態(tài)4下的回風(fēng)經(jīng)過熱管中的蒸發(fā)器部分被冷卻到狀態(tài)6。狀態(tài)6下 的

8、回風(fēng)部分作為排風(fēng)，而大部分回風(fēng)與室外新風(fēng)混合，混合后在狀態(tài)1的空氣經(jīng)表冷器冷卻去濕到飽和狀 態(tài)2,飽和狀態(tài)2下的濕空氣經(jīng)熱毛細(xì)動(dòng)力循環(huán)熱管中的冷凝器部分加熱到要求的送風(fēng)狀態(tài)3送入室內(nèi)。 與傳統(tǒng)一次回風(fēng)空調(diào)器系統(tǒng)相比，空調(diào)系統(tǒng)制冷量由熱管中的蒸發(fā)器部分的交換冷量和表冷器部分的冷量 組成。從而有效地節(jié)省了空調(diào)能耗。圖4中央空調(diào)系統(tǒng)空氣處理中能量回收系統(tǒng)原理3、能量回收用換熱器簡介空調(diào)排風(fēng)或空氣處理中地能量回收地關(guān)鍵設(shè)備是能量回收換熱器。該裝置有多種，常用的回收裝置有: 金屬壁換熱器、熱管換熱器、轉(zhuǎn)輪式換熱器、靜止型板翅式換熱器等。其中金屬壁換熱器和熱管換熱器只 能回收顯熱，轉(zhuǎn)輪式換熱器、靜止型板翅

9、式換熱器不僅能回收顯熱，還能回收潛熱，因此效率較高。但轉(zhuǎn) 輪式換熱器存在新風(fēng)和排風(fēng)混合的問題。而靜止型板翅式換熱器沒有運(yùn)動(dòng)部件，可靠性高，混風(fēng)率低。板翅式熱交換器：具有換熱系數(shù)高，結(jié)構(gòu)緊湊，經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，是廣泛使用的換熱器之一。近年來 已用于回收空調(diào)排風(fēng)中的能量，具有良好的效果。一般熱交換器的效率可達(dá)70%左右。是一種空氣與空氣 直接換熱式的換熱器，它沒有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，因此也被稱作固定式換熱器，是一種比較理想的能量回收設(shè)備。 靜止型板翅式換熱器采用多孔纖維材料為基材，對表面進(jìn)行特殊處理后制成單元體；單元體的波紋板交叉 疊積，并用膠使其峰谷與隔板粘結(jié)而成，兩股氣流呈交叉形流過換熱器。顯熱換熱器的隔

10、板是非透過性的、 具有良好導(dǎo)熱特性的材料，一般多為鋁質(zhì)材料；全熱換熱器是一種透過型的空氣-空氣熱交換器，隔板是 由經(jīng)過處理的、具有較好傳熱透濕特性的材料構(gòu)成。顯熱的換熱機(jī)制是介質(zhì)兩側(cè)流過不同溫度的空氣時(shí)， 熱量通過傳導(dǎo)的方式進(jìn)行換熱。全熱換熱器中潛熱的換熱通過下述兩種機(jī)制進(jìn)行。一是通過介質(zhì)兩側(cè)水蒸 氣分壓差進(jìn)行濕度交換；二是高濕側(cè)的水蒸氣被吸濕劑吸收，通過紙纖維的毛細(xì)管作用向低濕側(cè)釋放。當(dāng)隔 板兩側(cè)存在溫差和水蒸氣分壓力差時(shí)，兩者就產(chǎn)生傳熱和傳質(zhì)進(jìn)程，從而來進(jìn)行顯熱和全熱的換熱。在板翅式換熱器中，波狀翅片既起輔助傳熱的作用，又起支撐和導(dǎo)流作用。根據(jù)翅片所形成的流道和 氣流方向的不同，板翅式換熱

11、器可分為叉流式、逆流式和順流式。轉(zhuǎn)輪式換熱器：是一種蓄熱能量回收設(shè)備。分為顯熱回收和全熱回收兩種。顯熱回收轉(zhuǎn)輪的材質(zhì)一般 為鋁箔，全熱回收轉(zhuǎn)輪材質(zhì)為具有吸濕表面的鋁箔材料或其他蓄熱吸濕材料。轉(zhuǎn)輪作為蓄熱芯體，新風(fēng)通 過轉(zhuǎn)輪的一個(gè)半圓，而同時(shí)排風(fēng)通過轉(zhuǎn)輪的另一半圓，新風(fēng)和排風(fēng)以相反的方向交替流過轉(zhuǎn)輪。新風(fēng)和排 風(fēng)間存在著溫度差和濕度差，轉(zhuǎn)輪不斷地在高溫高濕側(cè)吸收熱量和水分，并在低溫低濕側(cè)釋放，來完成全 熱交換。轉(zhuǎn)輪在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下以10r/min的速度旋轉(zhuǎn)，排風(fēng)從熱交換器的上側(cè)通過轉(zhuǎn)輪排到室外。在這 個(gè)過程中，排風(fēng)中的大多數(shù)的全熱保存在轉(zhuǎn)輪中，而臟空氣卻被排出。而室外的空氣從轉(zhuǎn)輪的下半部分進(jìn) 入，通過轉(zhuǎn)輪，室外的空氣吸收轉(zhuǎn)輪保存的能量，然后供應(yīng)給室內(nèi)。當(dāng)轉(zhuǎn)輪低于4r/min的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，效 率明顯下降。轉(zhuǎn)輪換熱器的特點(diǎn)是設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，節(jié)省空間、熱回收效率高、單個(gè)轉(zhuǎn)輪的迎 風(fēng)面積大，阻力小。適合于風(fēng)量較大的空調(diào)系統(tǒng)中。熱管換熱器：熱管由于其具有很高的傳熱系數(shù)，因而近年熱管用于空調(diào)熱回收系統(tǒng)中的研究得到很大 的發(fā)展。熱管由于熱傳遞速度快、傳遞溫降小、結(jié)構(gòu)簡單和易控制等特點(diǎn)，因而將被廣泛用于空調(diào)系統(tǒng)的 熱回收和熱控制。四、結(jié)論中央空調(diào)熱回收系統(tǒng)能充分利用空調(diào)系統(tǒng)的余熱和廢熱，將空調(diào)系統(tǒng)中產(chǎn)生的低品位熱量有效地利用 起來，達(dá)