热回收技术在建筑环境与设备工程中的有效应用

2019-01-15王坤

山西建筑 2019年2期

关键词：冷凝器冷凝新风

王坤

(山西中方森特建筑工程设计研究院,山西太原 030002)

在建筑工程施工和使用的过程中需要消耗大量能源，其在社会总能耗中占比较高，且呈持续上升趋势，这对自然生态环境带来了严重的负面影响，对此，我们应采取科学的技术减少设备运行过程中的能源消耗，改善我国建筑环境。

1 热回收技术概述

1.1 热回收循环理念

在部分发达国家，新风换气机能量交换技术在工业领域得到了广泛的应用，且该技术在长期的发展和应用中也逐渐走向成熟。相关学者认为通过计算分配新风量与回收旧风量的比值，能够得出空调系统能量回收设备节约的能源。其一方面可有效保证室内空气的质量，另一方面还可将空调机制冷与恒温换气设备充分地结合在一起，进而更加合理地融合风系统或制冷系统以及供热系统来回收空调系统当中的部分能量。

1.2 热回收循环研究进展

现阶段主要采用余热或预冷室外空气的方式来降低建筑能耗，其主要是将冷却器或加热器与新风入口连接在一起，当新风进入到空调前首先要经过余热和预冷处理，进而起到降低新风负荷的作用。工作人员可利用多种类型的冷却器或加热器来回收能源，进而预热和预冷新风，在充分利用自然资源的同时也能够有效保证室内的舒适性和宜居性。计算不同因素影响下空调系统运行后，室内温度的比值是研究新风预处理与热回收设备运行效率的主要方式。

1.3 制约热回收循环应用的主要因素

热能形式转换时，墙体与玻璃窗外围护结构的热传导出现较大损失，这也是当前建筑材料技术应用过程中无法规避的浪费现象。在研究的过程中可借助热系统循环系统探索节能的方式方法，以能量守恒定律为基础最大限度地减少循环系统中的能量损失，实现节能的目的。或者也可采用现有的主流技术来减少热量损失，以提高能源循环利率。

另外还可采用液体循环式显热回收装置与建筑通风系统相结合的方式，保证换气量的充足供应，提高热回收的质量。而且在空调系统制冷的过程中一定会产生较多的热能，我们可通过热能收集装置来收集热能，将其进行加热蓄水处理，以供家庭生活使用，之后再将释放到自然界之中的热风实行回收处理，完成对水源的加热，充分发挥其功效。

2 热回收系统的原理及结构

热回收系统利用剩余的冷量或热量来处理新风，从而减少空调系统运行过程中的能源消耗。当前，热回收系统中的设备主要有三个，分别为板翘式全热回收器、热管式显热交换器、转轮式全热交换器，以下笔者将进行详细阐述。

2.1 板翘式全热回收器

这一装置的板翘和隔板间夹一张纸，其厚度较小，同时导热性较强，若在空调运行过程中两侧出现较大温差时，两侧的能源和湿度可有效交换，将多余能量全部回收，减少能源消耗。基于此，这种设备主要可吸收排风中的剩余能量。

2.2 热管式显热回收器

这一装置运行的过程中，热管为密封真空金属管，且管内有适量冷媒，因此若热管一端受热，液体吸收热量就可实现气化功能，同时受到压力的作用，气体流向热管的另一端，并释放热量，热量会以较快的速度冷凝，成为液态形式，之后贴壁金属网的毛细管抽吸液态的冷媒回到受热阶段，又因为传统热管式交换热率较低，通常在采取有效措施加以改进后，还会在热管外设置翘片，进而有效提高回收的效率。这种回收装置当中只有一根管子具有蒸发、绝热和冷凝的功能，因此设备灵活性不足，如图1所示。

2.3 转轮式全热回收器

这种装置主要采用铝箔制作而成，其表面也会涂抹一部分二氧化硅，起到吸收湿气的作用。其主要是将空调运行之中所产生的75%多余冷量进行有效的回收再利用，也就是说在设备运转的过程中，其中的一侧转轮可直接吸入排风，之后经过科学有效的处理将冷量传递给转轮，而另外一侧转轮可直接吸收新风，从而实现新风制冷的功能，这一技术也成为了当前发展速度较快的高效换热器，见图2。

2.4 盘管环路式热回收器

该装置主要是新风一侧和排风一侧各添加一个换热盘管，回路连通的盘管之内含有工作流体，将泵作为动力源，如此得以实现循环的过程。在夏季，排风位置的盘管将冷量传递给工作流体，工作流体可将工作介质传送到新风处的热管当中，可直接冷却新风，而冬季则刚好相反，排风处的盘管将热量传递给工作流体之后，工作流体可将介质传递给新风处的热管，从而达到加热空气的目的。

3 热回收的现状与应用分析

水冷制冷机组运行的过程中所产生的冷凝热通常经过冷却之后排入到大气当中，其可对环境构成较为严重的热污染，所以要做好冷凝热回收工作，并使其用以加热生活用水，最大限度提高能源利用率。冷凝热主要分为两个部分，其分别为过热蒸汽的热量和制冷剂两相相变的热量和过冷热量。热蒸汽一般在45 ℃～90 ℃，相变热量一般在40 ℃～45 ℃，而热水的热量为60 ℃，因此应结合两种热量的性质采取直接和间接回收的方式利用冷凝热。

3.1 双冷凝器热回收

该技术主要是在压缩机和冷凝器当中加设一个热回收器用以回收冷凝热，对于热交换器当中流出的制冷剂，由后方的冷凝器吸收剩余的热量，该技术可结合实际的要求，直接回收制冷机组运行过程中产生的剩余热量。并且其可在显热上设置一部分潜热进行一次性或循环加热，以此保证水温达到相应要求，该技术在中央空调冷水机组中应用较为广泛，且其在家用空调中也得到了很好的应用，故而该技术成为了家用空调十分常见的热回收方式。

现如今，我国的家用空调热回收技术取得了较为明显的进步，该技术可将空调器中压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽注入到热水换热设备中，从而实现热量交换。对生活热水进行有效加热。若换热器可独立承担冷媒热量，则无需使用风冷冷凝器，而若不能独立承担冷媒则应采用风冷和水冷冷凝器来承担冷凝过程中产生的负荷。

3.2 热泵回收

水冷技术的水温通常控制在30 ℃～38 ℃，其为低品质热能，若要对冷却水进行有效的回收和利用，则应采用热泵技术。组装一套热泵回收装置，其主要由制冷机组与热泵机组构成。若冷水机组和热泵机组同时工作，则其可通过空置冷却塔的风机来调节冷却水的回水水温，以电动三通阀来控制冷区二塔冷却水流量与蒸发器的流量比例，从而保证热泵蒸发器的出水温度一直处在32 ℃以下，保证冷水机组的运行效率。这种方式主要利用并联热泵机组的方式以冷凝热作为主要热源完成热水的制备。该技术在空调系统改造中具有较好的应用前景，但是该技术需要较大的资金投入，运行过程中也需要耗费大量的资金，且技术控制具有较强的复杂性，所以在应用的过程中也会出现各类不同的问题，比如，热水的温度无法满足设计的要求，进而影响了水资源的利用质量。

3.3 相变材料回收空调冷凝热

这一技术是一种新型的应用方式，该技术利用蓄热器取代了双冷凝器回收技术当中压缩机出口位置的冷凝器，同时其采用与常规风冷冷凝器或冷却塔连接的方式，可回收常规的风冷冷凝器或冷却塔排除热回收系统当中无法储存的热量。该系统温度主要随冷凝温度的变化而发生变化。起初常规的风冷冷凝器处于关闭状态，采用过热段制冷剂显热和冷凝潜热加热相变材料，冷凝压力会随着蓄热器当中变相材料温度的变化而变化。在系统冷凝压力达到极限时，应及时开启风冷冷凝器，进而将多余的热量释放出来，降低冷凝压力。这时蓄热器依然能够利用气态制冷剂完成相变材料的处理工作，从而提高相变材料的温度，若相变材料的温度达到规定数值后，系统将会自动恢复到冷凝模式。