转轮式全热交换器——一种高效的热回收装置RotaryTotal2HeatExchanger——AnEfficientHeatRecoveryUnit秦伶俐李洪芳(上海水产大学200090)〔摘要〕本文通过计算,对采用转轮式全热交换器与未采用的空调系统的耗能量、一次性投资及运行费用等方面进行了比较。从计算结果可知,空调系统中采用转轮式全热交换器不仅可以节省能耗和一次性投资,并且可以节省运行费用;是一种非常经济高效的空调节能装置,值得大力推广使用。〔关键词〕转轮式全热交换器温度效率焓效率新风负荷自从本世纪七十年代世界性能源危机以来,节能成为国内外暖通界关注的焦点问题之一。采用热回收装置就是目前较成熟的一种节能措施。热回收装置的种类很多,有转轮式热交换器、板式热交换器、热管式热交换器、盘管闭路式热交换器、间接蒸发式热交换器等。它们又可分为显热型和全热型;回转型和静止型等各种不同形式。而全热交换器是当今世界公认的暧通空调领域的最佳能量回收装置。在欧美发达国家,从1970年至今,在暖通空调系统中安装该装置的总装机容量已达3000万千瓦,每年可节省一次能源(燃烧油)约400万吨,价值5亿美元以上。图1热回收设备的种类02制冷RefrigerationNo.31998(Vol164)1998年第3期(总64期)©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.1转轮式全热交换器的工作原理全热交换器主要是由转芯、传动装置、自控调速装置及机体构成。转芯是转轮式全热交换器的主体,它可以采用各种不同材料和工艺制成。目前成熟的做法是采用铝箔或合金钢作为基本原料,添加Na2SO4、NaCl和LiCl等吸热剂和吸湿剂以及增加强度的胶料加工而成;也有采用硅酸盐类物质烧结而成的复合材料制作的。转轮式全热交换器是利用转轮转芯的蓄热和吸收水分的作用来回收排风中的冷量(或热量),并将其回收的冷量(或热量)直接传给新风,在夏季和冬季分别使新风获得降温去湿和升温加湿处理,从而降低空调系统中处理新风用能。其工作原理和处理过程的焓湿图如图2、图3。图2工作原理图图3空气状态变化的I—D图该设备可以同时回收显热和潜热。其显热和全热回收效率分别为:显热交换效率(温度效率)=(新风送风温差�新风回风温差)×100%;全热交换效率(焓效率)=(新风送风焓差�新风回风焓差)×100%;对于成熟产品(如进口产品),其热回收效率全年可达到70～90%。使用转轮式全热交换器后的空调系统较之未使用的系统,既可减少系统投资,又可节省运行费用,其经济性非常可观。2全热交换器回收能量及经济性计算下面通过一个实例来对采用转轮式全热交换器的空调系统进行经济分析。系统图见图4。按上海市气象条件查得:室外计算温度:干球温度34℃,相对湿度70%,焓95kJ�kg,密度1113kg�m3;室内设计温度:干球温度27℃,相对湿度50%,焓55kJ�kg,密度1117kg�m3;12秦伶俐、李洪芳:转轮式全热交换器——一种高效的热回收装置©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.该系统的总送风量为80000m3�h,新风量为16000m3�h;对于一套处理风量为16000m3�h的全热交换器,如果选择面风速为3m�s,则其换热效率为75%左右,系统阻力约为160Pa,换热器马达消耗功率约为1kW。G焓(焓效率)=〔(h新风-h送风)�(h新风-h回风)〕×100%h新风-h回风=95-55=40kJ�kgh新风-h送风=G焓(h新风-h回风)=0175×40=30kJ�kgh送风=h新风-30=95-30=65kJ�kg图4空调系统示意图未安装转轮式全热交换器前所需新风负荷为:Q新=16000×1113×(95-55)�3600=20019kW安装转轮式全热交换器后的新风负荷为:Q新′=16000×1113×(65-55)�3600=5012kW节约新风负荷为:20019-5012=15017kW热回收系统消耗送(排)风风机的功率为:P1=160×16000�3600=711W=01711kW热回收转轮的马达功耗为1kW,热回收系统耗电量为:P=2×0171+1=2142kW。增加一次性投资:1)转轮式全热交换机组:170000元2)风管、阀门、风口等:8000元3)电气及控制:2000元4)安装费:10000元共计增加:190000元减少投资:1)节约空调负荷15017kW,相同负荷空调系统的造价约为200000元2)运行费用减少:节省新风负荷:15017kW22制冷RefrigerationNo.31998(Vol164)1998年第3期(总64期)©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsre...
