曲丽惠　耿鹏鹏

[摘要]空气能量回收装置是在新风和排风之间进行热湿交换，回收室内排风中的能量，对新风进行预热（预冷）的装置。本文介绍了空气能量回收装置的不同形式及其特点，描述了国内外的研究现状，指出使用空气能量回收装置时应当根据空气处理方式和室外气象条件的变化采取不同调节方式，以达到良好的节能效果。

[关键词]空气能量回收，节能，全热，显热

[中图分类号]S210.4 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0412-01

1 引言

近十几年来，我国经济的快速发展带来了人们生活水平的大幅度提高，人们对生活舒适度的要求也越来越高，加之我国大部分地区的气候条件需要采暧空调，使得采暧空调设备的使用率提高，这势必要造成能耗的增长。而在我国能量总消费量中，建筑能耗所占比例已由1978年的10%上升到2001年的27.45%，其中采暧空调能耗占建筑总能耗的55%左右，提倡建筑节能尤其是采暖空调系统节能迫在眉睫。为了实现建筑节能一般采取的措施有两条，一是提高围护结构的密封保温隔热；二是提高采暖空调系统的用能效率。围护结构密封性的提高造成了一些空气品质下降的问题，尤其是前年的非典，对空调新风量有更高的要求。但增大新风量势必会造成用能的增加。据调查，在建筑物的空调负荷中，新风负荷所占比例比较大，一般占空调总负荷的20%～30%。空调运行中引入新风的同时，要排走室内的部分空气，排走的空气带走部分能量，而同时又投入能量来处理新风。如果在系统中安装能量回收装置，用排风中的能量来处理新风，就可以减少处理新风所需的能量，降低机组负荷，提高空调系统的经济性。

2 空气能量回收装置的分类及性能比较

迄今为止，国内外使用和研究的空气能量回收装置主要有以下几种：转轮式、静止平板式、盘管回收环式、热管式、双塔回收环式等。

转轮式空气能量回收装置是在转动过程中让排风与新风以逆向或同向流过转轮面释放和吸收能量。根据转轮的转芯的材质可分为全热转轮空气能量回收装置和显热转轮空气能量回收装置。全热转轮能量回收装置的转芯由可吸湿材料卷绕成蜂窝状而成的，可同时在新风和回风之间进行热量和湿量交换。显热转轮回收装置的转芯不能吸湿，新风和回风之间只能进行显热交换。

静止平板式空气能量回收装置的核心部件是由分层的平板分隔和封闭后形成送风和回风通道的板式热交换器，它没有转动部件，根据平板的材质是否吸湿也可以分为全热板式和显热板式空气能量回收装置。

盘管回收环式空气能量回收装置在排风和送风管道上分别装有盘管。两盘管间由管道连接起来，用一循环泵使管道中的液体（通常是水或乙二醇溶液）在两盘管问循环，从而使排风和送风间的能量通过盘管和中间介质进行交换。这种能量回收装置只能在新风和排风之间进行显热交换。

热管式空气能量回收装置的能量回收原理是在热管内充注一定量的工质，送风和回风分别流经热管的两端，通过热管中工质的反复冷凝和蒸发来传递热量，达到能量回收的目的。热管式能量回收装置只能进行显热交换。

双塔回收环式空气能量回收装置通过泵使吸收液在送风塔和排风塔之间循环，新风、排风通过送风塔和排风塔进行热湿交换，是一种全热式能量回收装置。

3 研究现状

3.1 空气能量回收装置的理论和实验研究

对空气能量回收装置的理论和实验研究作为空调能量回收的基础研究，主要是建立能量回收过程的数学模型，揭示节能机理，建立计算能量回收效率、阻力的计算分析公式，为空气能量回收装置的设计制作和结构改进提供理论依据。

Simonson等从非线性的耦合的热湿交换方程组中推导了转轮式空气能量回收装置的全热交换的基本无量纲数。研究发现热湿交换的无量纲数与显热交换的无量纲数类似，都是运行的温度和湿度的函数，另外还与吸附材料的特性有关。为了突出运行状态在热湿交换中的重要性，作者定义了一个运行状态系数（H*），它表示潜热与显热能量的比值。

龙恩深进行了热管式空气能量回收装置的优化设计。作者优化分析的结果认为设计效率为80%比较合理，冷热回收装置的阻力应当控制在150Pa以内。结合优化设计的结果，作者对冷热回收器的经济效益进行了分析发现，运行费用的节省和设备初投资的回收年限主要取决于系统全年运行时间，对于全年运行时间小于1000～时的地区或空调系统，加装冷热回收器的优越性主要体现在降低峰值冷负荷，减少系统初投资。

L.Z.Zhang等对采用了多孔渗透膜的能量回收空调机进行了理论分析，提出了具体的热质交换模型。当冷热空气流经隔膜时发生热质交换，回收冷（热）量。对隔膜单元的热质交换分析发现，当冷热空气呈交叉流时，隔膜并未完全用于热质交换；当冷热气流呈逆流时，显热、潜热及焓效率有所提高。

3.2 空气能量回收装置在工程中应用的节能效果分析

对空气能量回收装置在工程中应用的节能效果分析分为两种：一种是对具体工程进行节能分析；另一种是研究如何调节能量回收装置以获得最大的节能效益。

3.2.1 实际工程采用能量回收装置后的节能效果分析

长春市冬季室外计算干球温度为-26℃，如果直接引入新风必须要在新风处理机组出口安装电加热器，但这样会使年耗电量大幅度增长。针对这种情况采用了空气能量回收装置，在排风排至室外前先与新风进行热交换。侯佳敏分别对系统的冬夏季运行进行了节能分析，发现由于长春冬季寒冷，但夏季室外温度并不是很高，所以采暧季能量回收比空调季要多，大约是空调季的10倍。因此能量回收量的多少与地理位置和气候有很大的关系。

研究主要是针对某个具体工程实例进行分析，对同类建筑的设计提供了参考。但空气能量回收装置的节能效果随所在地点的气候条件和空气调节方式的不同而不同，因此不能简单的将计算结果推广到其他建筑使用。

3.2.2 提高能量回收装置的节能效益的研究

邓宇春用区域搜索算法分析了定风量、定新风比的蒸汽加湿表冷式空调系统使用全热转轮能量回收装置、透湿膜全热板式能量回收装置和显热能量回收装置时空调系统设备能耗特点，比较了不同类型的回收装置的节能效果。

4 结论

采用空气能量回收装置回收排风的能量来预冷（热）新风，来减少空调系统的能耗是可行的。但能量回收装置全年的回收能量效果除了与装置本身的特性有关，还取决于应用空气能量回收装置的空调系统的空气方式和根据室外气象条件的变化采取的能量回收调节方式。若不根据室外气象条件的变化采用相应的能量回收调节方式，随着室外气象条件的变化，使用空气能量回收装置有可能会增加空调系统的能耗。