浅谈热回收技术在空调系统中的应用
在如今倡导低碳经济的背景下，节能、环保成为可持续发展的主题。在总能源消耗中，建筑能耗占了相当大的比重，而空调系统又是建筑物的主要能耗之一，目前空调能耗已经达到建筑能耗的60%以上，空调系统所消耗的能源总量已超过我国一次能源总量的20%［1］。
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的一种。建筑物中有可能回收的热量有排风热量、内区热量、冷凝器排出的热量等。合理有效的回收这部分热量不仅能降低空调系统本身的能耗，还能减少对室外环境的污染。本文将分别对这三种形式的热回收方法进行介绍。
1. 排风热回收
新风能耗在空调系统中，占较大比例。国外有关人员统计，新风负荷一般占总负荷的20%～30%，甚至更多。为保证室内良好的空气品质，不能以削减新风量来降低新风能耗。因此对排风采取热回收的方法成为降低新风能耗的主要手段。采用新排风热能回收装置，可节约新风耗能70%～80%，节约空调负荷10%～20%，从而节省空调设备的初投资和运行费［2］。
1.1 排风热回收设备的结构、工作原理及特点。
1.1.1 转轮式（回转式）热交换器。
转轮式（回转式）热交换器是一种蓄热蓄湿型的热交换器，其构造原理及系统如图1所示。新风和排风分别在两个半部对向通过回转着的转轮转芯部分，转芯是用石棉纸、铝或其他材料制作的，呈蜂窝状（其中波纹板的峰高大致在1.6~2.6mm），它蓄纯着从排风中获得的能量，当转向另一侧时，这些能量为新风所带走。石棉纸等基材上浸涂溴化锂吸湿剂，以使石棉纸等材料与空气之间不仅有热量交换，而且有湿交换，大大提高了热回收效率。
转轮式（回转式）热交换器的优点是：（1）阻力较小；（2）热交换效率较高；（3）具有自净作用不易堵塞。缺点是：（1）体积大；（2）有驱动装置；（3）新风可能被污染（4）系统布置困难。
1.1.2 板翅式热交换器。
板翅式热交换器其结构由如图2（a）所示的单体，另加外壳体组成。一半，外壳体用薄钢板制作，其上有四个风管接口。为便于单体的定位和安装取出（为了清洁和更换），外壳体的内侧壁上设有定位导轨，并衬有密封填料，以防两股短路混合造成交叉污染［3］。单体由若干个波纹半交叉叠置而成，波纹板的波峰与隔板连接在一起。如果
换热元件采用特殊加工的纸（如浸溴化锂的石棉纸等），既能传热又能传湿，但不透气。这类用特殊加工纸做成的板翅式热交换器是板翅式全热交换器。如果材料采用的是铝板或钢板，用焊接将波纹板与隔板连接在一起，而无湿交换，则为板翅式显热交换器。
板翅式热交换器的优点是：（1）新、排风无交叉污染；（2）无驱动装置。缺点是有结露、结霜、堵塞风管的可能。
1.1.3 热管式热交换器。
热管式热交换器由若干根热管所组成，如图3所示。热交换器分为两部分，分别通过冷、热气流。热管是由两头密闭的金属管，内套纤维状材料的输液芯组成，抽真空后，充相变工质（如氨、甲醇等）。当热管的一端 (冷凝端)受热后，管中的液体吸收外界热量迅速气化，在微小压差下流向热管的另一端，向外界放出热量后冷凝成为液体，液体借助于贴壁金属网的毛细抽吸力返回到加热段，并再次受热气化，如此不断循环，热量就从管的一端传向另一端。由于是相变传热，且热管内部热阻很小，所以在较小的温差下也能获得较大的传热量［4］。
热管式热交换器的优点是：（1）新、排风无交叉污染；（2）可以在低温差下传递热量，工作范围宽。缺点是：只能进行显热回收。
1.1.4 盘管环路式热回收装置。
盘管环路式热回收装置在新风和排风侧各设置一个换热盘管，盘管间用环路连接，管内通以工作流体（水或乙二醇水溶液），靠泵的作用强制循环。工作时排风侧的盘管将热量（冬季工况）或冷量（夏季工况）传递给工作流体，工作流体将工作介质输送到新风侧的盘管，以加热新风（冬季工况）或冷却新风（夏季工况），如图4所示。
盘管环路式热回收装置的优点是：（1）新、排风无交叉污染；（2）管路布置灵活。缺点是:：（1）热交换效率低；（2）只能进行显热回收。
1.2 排风热回收技术的应用。
有关排风热回收的应用条件在《公共建筑节能设计标准》的5.3.14条给出了明确的规定。随着这一标准的出台，排风热回收技术在实际中得到了广泛的应用。值得一提的是，在北方的地区，对于游泳馆和大中型洗浴场所中，进行热回收处理后排风仍有一定的温度和含湿量。当排风经过风管排到室外的过程中，如果保温做的不好或者风速较低，很容易结露而在风管中凝结成大量的水。因此在实际工程中排风管设计要求有一定的坡度，同时在低点处设置水封。如图5所示。
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水/空气热泵机组并联在一起。图6为典型的水环热泵空调系统原理图。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。
3. 冷凝热量的回收
现代建筑中都设有空调系统，空调系统的冷凝热往往直接排放到大气中未加以利用。制冷机组在空调工况下向大气环境排放大量的冷凝热，通常冷凝热可达制冷量的1.15~1.3倍［5］。大量的冷凝热直接排入大气,造成较大的能源浪费，这些热量的散发又使周围环境温度升高，造成严重的环境热污染。若将制冷机组的冷凝热予以回收利用,用来加热生活热水和生产工艺热水,不但可以减少冷凝热对环境造成的热污染，而且还是一种变废为宝的节能方法。冷凝热利用方式主要可分为直接式和间接式。直接式是指制冷剂从压缩机出来后进入热回收器直接与自来水换热制备生活热水。间接式是指利用常规空调的冷凝器侧排出的高温空气或冷却水水来加热制备生活热水。间接式由于要增加的设备比较多，换热效率比较低，所以该技术应用范围不广［6］。近年来我国应用冷凝热热回收形式主要有以下几种：
3.1 双冷凝器热回收。
图7所示为双冷凝器热回收原理图。双冷凝器热回收技术是在压缩机和冷凝器之间加一个热回收器(冷凝器)回收冷凝热，从热交换器流出的汽——液状或气态的制冷剂，由后面的冷凝器吸收其余热量。该技术可以根据要求直接回收制冷机组的制冷剂蒸汽，该形式主要应用于中央空调冷水机组。
图6 水环热泵空调系统原理图
图7 双冷凝器热回收制冷原理图
3.2 热泵热回收。
空调制冷中冷却水温度一般为 3o～38℃，属低品位热能，要想充分回收冷凝热可以利用热泵技术，由制冷机组与热泵机组联合运行构成一套热回收装置．热泵回收冷凝热技术比较适合在现有的的空调系统改造中应用，但是投资较大，运行费用高。由于控制复杂，应用时容易出现问题，热水温度往往达不到设计温度，影响利用效果。
4. 小结
在大力提倡低碳经济的时代，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。热回收主要是对排风热量、内区热量、冷凝器排出的热量的再次利用，该技术有助于减少系统的运行费用，提高效率。
参考文献
［1］ 张天伟,张吉光,韩海涛.空调系统的节能措施［j］.制冷与空调,2005,19(1)：28～30.
［2］ 吴丽.浅谈空调系统中的排风热回收［j］.建筑节能,2009,37(2)：44～46.
［3］ 陈沛霖．空调制冷技术手册［m］．.上海：同济大学出版社,1989．
［4］ 郑钢．热回收节能在空调系统中的应用［j］．能源技术，2005，26(3)：124～126．
［5］ 吴献忠,夏波,吕林泉等.冷凝热热回收机组的开发和应用［j］.制冷与空调,2001,1(6):29～32.
［6］ 张震 ，周光辉等．我国的空调冷凝热热回收的研究现状．中原工学院学报［j］．2005，17（4）.