浅析热回收技术在建筑环境与设备工程中的应用
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摘要：近年来，随着国家一些节能政策法规的出台，各种与节能有关的新技术应运而生。热回收技术就是众多节能方法中是有效降低能耗和减少热污染的好方法，在未来有很大的发展空间。合理有效的回收这部分热量不仅能降低建筑能耗，还能减少对环境的污染。本文在排风热回收、空调冷凝热回收、内区排热量回收三个方面做了详细的论述，介绍了在建筑环境和设备工程中的应用前景，以供大家参考借鉴。
关键词：热回收技术；建筑环境与设备工程
中图分类号： F252 文献标识码： A 文章编号：
引言：随着经济的快速发展，资源紧缺已成为制约我国经济发展的瓶须。在总能源消耗中，建筑能耗占了相当大的比重。在建筑节能中，包含许多可以回收的热量，如排风热(冷)量、内区热量、冷凝器排热量等，这些热量品值比较低，因此需要采用特殊措施来进行回收。以下将分别对这三种形式的热回收方法进行介绍。1开展热回收工作的意义
建筑工程及建筑设备使用过程中存在着很大的热量流失，这些热量的流失既是资源的浪费，也是节能工作的不力造成的，本文提供的三种热回收技术，就是基于现代建筑物中普遍常见的热量流失而设计的，若能在建筑工程中配套应用，将会成为建筑节能工作取得有效进展的重要保障。
2 热回收的种类及应用
2.1 排风热回收
2.1.1 排风热回收系统的重要性
所谓热回收系统既是回收建筑物内外的余热(冷) 或废热( 冷) 并把回收的热( 冷) 量作为供热( 冷) 或其他加热设备的热源而加以利用的系统。我们知道传统空调系统能耗基本上占建筑总能耗的20% ~ 40%, 而空调系统中新风负荷又占总负荷的20%~ 30% , 则新风耗能占建筑总能耗的4% ~ 12%, 进行了合理的空气风平衡, 热平衡后, 新风的耗能则被排风带走, 排出室外, 白白浪费掉。设置热回收系统, 以热回收装置的回收效率为60%计, 空调系统节能效率可以达到建筑总能耗的2. 4%~ 7. 2%。
2.1.2 热回收装置的概况
热回收方式比较多, 但归纳起来共两大类。即全热回收装置、显热回收装置。全热回收装置即回收显热, 又能回收潜热, 此类装置有转轮式换热器、板翅式换热器、热泵式换热器。显热回收装置有中间热媒式换热器, 板式显热换热器, 热管式换热器。
中间热媒换热器, 新风与排风不会产生交叉污染, 供热侧与得热侧之间通过管道连接, 管道可以延长, 布置灵活方便, 但是须配备循环水泵, 存在动力消耗, 通过中间热媒输送, 温差损失大, 换热效率较低, 在60% 以下。板式显热换热器, 结构简单, 运行安全、可靠,无传动设备, 不消耗动力, 无温差损失, 设备费用较低。但是设备体积大, 须占用较大建筑空间, 接管位置固定, 缺乏灵活性, 传热效率较低。热管式换热器, 无需动力消耗, 借助另一介质的相变来传递热量, 传递效率较低。全热回收装置中转轮式换热器是通过排风与新风交替逆向流过转轮, 转轮中间有清洗扇, 本身对转轮有自净作用, 对转速控制, 能适应不同的室外空气参数, 而且能使效率达到70% ~ 80% 以上。但是转轮式换热器是两种介质交替转换, 不能完全避免交叉污染, 因此流过气体必须是无害物质, 另外设备装置较大, 占有较多面积和空间,接管固定, 带传动设备, 消耗一定的动能。板翅式换热器与板式显热抵制热器结构相似, 仅在换热隔板材质上采用特殊加工的纸或膜,通过水蒸汽分压力差进行传热和传质的交换, 热效率低于转轮式热交换器。热泵式换热器, 能回收大量潜能, 热效率高。但是需配备压缩机, 冷凝器, 蒸发器等一系列配套设备, 其本身能耗, 设备投资造价比较高。
2.1.3 回收装置投资的回收期
空调系统增加了热回收装置, 势必初投资增大, 在空调系统运行中, 热回收装置回收了一定的热( 冷) 量, 减少了加热量或供冷量, 节省了运行费用。初投资的增加与节省的运行费用相比较, 所增加的初投资的回收期的长短, 决定了设置热回收装置的可行性。
2.1.4 热回收系统设计的合理性
（1）系统规模要适中
热回收装置一般布置在建筑物顶层或设备层内。设备本身尺寸比较大, 仅就处理15000m3/ h风量的热回收装置及风道占用建筑尺寸就在5. 1×6. 8m 左右, 很显然配置热回收装置有很大困难, 所以选择新风量标准应按建筑规模等级, 遵循国家标准选取最小新风量。对于大负荷的热回收系统, 当风量超过15000m3/ h 时, 应组成若干个小系统, 有利于设备、风道布置。
（2）系统运行的可靠性
全热回收装置换热是靠新风与排风的温差和蒸汽分压力差来达到热湿交换, 为使设备在高效率工况下运行, 进入装置新风和排风应设空气过滤器。装置运行环境温度应在- 5℃以上, 否则结霜, 不能正常工作。
（3）保证热回系统的清洁度
转轮式换热器缺点就是存在交叉污染, 为发挥扇形器自净作用, 应当使系统新风压入, 排风吸出, 保证新风压力大于排风压力, 压差控制在200Pa 左右, 这样可以提高空气品质, 达到系统最大限度的清洁性。
（4）自动控制的重要性
在设置热回收装置的空调系统里, 要想得到有效的热量回收, 宜设计和配备必要的自控装置,以确保回收系统在合理的状态下工作。
2.2 内区热量回收
建筑内区无外墙和外窗, 四季无围护结构冷、热负荷。但内区中有人员、灯光、发热设备等, 因此全年均有余热。回收内区热量主要采用水环热泵空调系统, 即用水环路。
将小型的水/ 空气热泵机组并联在一起。水环热泵空调系统由室内水/ 空气热泵机组、水循环环路和辅助设备三部分组成。
2.3 冷凝热量的回收
2.3.1 冷凝热回收的可行性
在夏季，中央空调的制冷机组制冷时,一般将机组的冷凝热通过冷却塔排向室外。相关数据显示：压缩式制冷机组的冷凝热量约是制冷量的1.2 倍；吸收式制冷机组的冷凝热量约是制冷量的2.5倍。冷凝热量的任意排放，浪费了能源，增加了城市的热岛效应。如果把这部分冷凝热用来制备热水，在夏季时可以少开或停开用于制备热水的锅炉，减少制备热水的能耗，同时还可以降低冷凝器周围环境的温度，使冷凝温度降低，减少空调机组的能耗。冷凝热热回收就是利用热回收技术把排出室外的低品位能量有效地回收，用来加热生活用热水，温度可以达到65℃左右，再利用蓄热水箱,持续为用户提供生活热水，达到节能的目的
2.3.2 设计方案
热泵回收：运行过程是在冷却水循环中增设水源热泵机组，使热泵机组与冷却塔并联于冷却水循环中，把热泵的蒸发器并接到制冷机组冷却水回路上，以冷却水中的冷凝热作为热泵的低品位热源，通过热泵机组将低品位的冷凝热转变成高品位的生活热水，从而将制冷系统工作时冷却塔散失的冷凝热加以回收利用，生产出65℃左右的热水供用户使用。其原理如下：从冷凝器出来的冷却水没有全部进入冷却塔，而是分为两路：第一路进入冷却塔，冷却后返回冷凝器；第二路进入水源热泵机组的蒸发器，作为热泵机组的低温热源，放出热量后再返回冷却塔。
此方案比较适合现有空调冷却水系统的改造，不会受到制冷机组种类的限制，因为改造的过程中只涉及冷却水系统，只是把热泵的蒸发器并接到制冷机组冷却水回路上，对冷水机组影响较小，也比较容易操作。另外，冷凝热的回收率高，热水的供应量较大，而且热水可以加热到65℃，系统方案在运行过程中的控制也比较容易实现。
2.3.3 系统中存在的问题及注意事项
（1）冷凝热的回收量与热水用量的时间段不一致。一方面，冷凝器的放热量随空调负荷变化而变化的，冷凝热的变化受很多因素的影响，冷凝热量是动态变化的；另一方面，热水用量受到入住人数、天气情况等因素制约，热水用量不稳定，所以冷凝热的回收量与热水用量有很大的波动性。因此，我们可以增加蓄热水箱来调节热回收量和利用量在时间段上的不一致。
（2）冷凝热的回收量与热水用量的季节段不一致。在夏季制冷机组运行时间很长，冷凝热量也相应的比较大，然而在过渡季节和冬季，制冷机组的运行时间将逐渐减少，所以，冷凝热也随季节的变化而变化，但是不论哪个季节，人们都会有热水的需求，这就会引起冷凝热量和热水用量在季节上的不一致。因此，我们可以适当开启原有热水系统的锅炉或者增加辅助热源来提供热水。
3 结束语
总之，在大力提倡可持续发展经济的时代，热回收技术已经成为有效降低能耗和减少热污染的好方法。在减少系统的运行费用和提高效率方面，必将有非常广阔的应用和发展空间。
参考文献：
[1] 匡 芳. 热泵热回收技术在空调系统中的应用[J]. 有色金属设计, 2008,(01) .
[2] 夏增域. 热回收技术与应用[J]. 上海节能, 2002,(06) .