關(guān)鍵詞：冷卻器;OxyCell換熱器;能量回收裝置

  中圖分類(lèi)號：TU995文獻標識碼：B文章編號：1000-4416(2006)12-0055-03

  空調系統的節能已是當務(wù)之急,降低空調系統的能耗對于減少建筑能耗、緩解當前電力緊張、優(yōu)化能源結構及保護環(huán)境等都具有非常重要的意義[1]。其中,利用冷卻器是空調系統節能的有效措施。本文對冷卻器的應用現狀及研究進(jìn)展進(jìn)行分析。

  1冷卻器的種類(lèi)和特點(diǎn)

  ①轉輪式換熱器

  轉輪式換熱器技術(shù)較成熟,具有高效、自?xún)�、適用面廣的優(yōu)點(diǎn)。但其體積較大,位置固定,阻力較大,有交叉污染[2]。由于轉輪式換熱器自身運動(dòng)部件需要消耗一定能量及結構固有的缺陷,空氣泄漏和芯體污染問(wèn)題仍無(wú)法解決,因此影響了它的綜合性能。

  ②板翅式換熱器

  板翅式換熱器由于無(wú)運動(dòng)部件,不存在空氣泄漏和芯體污染問(wèn)題,已成為西方工業(yè)發(fā)達國家的研究重點(diǎn)。板翅式換熱器結構見(jiàn)圖1。隔板為親水性材料,具有良好的傳熱和透濕性,且不透氣。當隔板兩側氣流之間存在溫差和水蒸氣分壓差時(shí),兩側氣流之間進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)。板翅式換熱器具有傳熱效率高、結構緊湊、輕巧牢固、適應性強、經(jīng)濟性好的優(yōu)點(diǎn)。但其阻力較大,密封墊片的結構需進(jìn)一步完善[3]。

  2冷卻器的應用現狀

  增大新風(fēng)量是改善室內空氣品質(zhì)最直接有效的方法之一。新風(fēng)量的增大雖然可顯著(zhù)改善室內空氣品質(zhì),但也導致新風(fēng)負荷增加,使提高室內空氣品質(zhì)與空調節能之間的矛盾更加突出。

  冷卻器是一種高效的節能產(chǎn)品,它可利用排風(fēng)中的冷(熱)量預冷(熱)新風(fēng),在新風(fēng)進(jìn)入室內或表冷器前,降低(提高)新風(fēng)比焓。冷卻器的使用可有效降低空調系統的負荷,提高空調系統的運行效率,減小空調設備裝機容量,節省空調系統的運行費用。冷卻器有效地解決了提高室內空氣品質(zhì)與空調系統節能之間的矛盾,在空調系統節能領(lǐng)域中具有不可替代的重要作用。

  我國相繼在有關(guān)規范中對在空調系統中使用能量回收裝置進(jìn)行了規定。但對幾座大城市的集中式空調系統進(jìn)行調查發(fā)現,絕大多數沒(méi)有安裝冷卻器等能量回收裝置,導致排風(fēng)中冷(熱)量的浪費。一些安裝了能量回收裝置的空調系統由于運行和管理不當,未能達到節能效果,新風(fēng)處理能耗仍相當大[4]。

  在西方發(fā)達國家,冷卻器已被廣泛應用于各種類(lèi)型的空調系統中。冷卻器被美國能源部2001年4月出版的《商業(yè)建筑能耗手冊》列為美國當今和未來(lái)最有經(jīng)濟優(yōu)勢的15項暖通空調節能技術(shù)之一,作為一種重要的節能產(chǎn)品在全美范圍內推廣[5]。在我國,冷卻器一直未能得到推廣和普及,其原因主要為:①?lài)�產(chǎn)冷卻器的熱濕交換材料性能不佳,但價(jià)格不菲。②迎面風(fēng)速對傳統芯材的影響很大,通常需將迎面風(fēng)速控制得很低時(shí),才能使冷卻器的熱回收率達到相關(guān)規范中規定的下限。因此,產(chǎn)品體積龐大,安裝受到限制。③由于缺乏冷卻器節能分析軟件,設計者無(wú)法評價(jià)使用冷卻器的經(jīng)濟性和節能性,限制了其發(fā)展。④與常規空調系統相比,全熱回收系統更復雜,不但要求設計者全面了解冷卻器的結構、性能、尺寸,而且要處理好新風(fēng)、回風(fēng)、排風(fēng)和送風(fēng)的關(guān)系。由于大多設計者對冷卻器沒(méi)有全面認識和深入了解,不少設計者不選用冷卻器。

  因此,應開(kāi)發(fā)性能優(yōu)良的熱濕交換材料,研制適應我國氣候特點(diǎn)的高效冷卻器。進(jìn)一步加強冷卻器在空調系統中的應用研究,優(yōu)化使用冷卻器空調系統的設計方法,并加強全面評價(jià)冷卻器在空調系統中的節能作用。

  3板翅式換熱器的研究進(jìn)展

  ①板翅式換熱器性能優(yōu)化的理論實(shí)驗研究。

  L.Z. Zhang等人[6]對板翅式換熱器芯材的傳熱、傳濕機理進(jìn)行了系統研究,并對其傳熱、傳濕基本方程、數學(xué)模型邊界條件等進(jìn)行了深入研究和模擬分析。Y.P.Zhang等人[7]通過(guò)嚴格的理論推導,建立了板翅式換熱器的數學(xué)模型。文獻[8]詳細介紹了一種新型板翅式換熱器的研制過(guò)程,實(shí)驗測試數據顯示,新型板翅式換熱器的顯熱傳熱效率可達72. 7%,全熱傳熱效率可達55. 7%。

  文獻[3]對板翅式冷卻器在不同運行工況下的性能進(jìn)行了實(shí)驗研究,板翅式換熱器的傳熱效率隨著(zhù)風(fēng)量的增大而下降,顯熱傳熱效率與風(fēng)量的變化成線(xiàn)性關(guān)系。當新、排風(fēng)濕度差較大時(shí),潛熱傳熱效率隨濕度差增大而增大的趨勢比較明顯。顯熱傳熱效率隨著(zhù)新、排風(fēng)溫度差的增大有所增加,但增加的趨勢不明顯。

  ②使用板翅式換熱器的空調系統的節能性分析。文獻[9、10]介紹了板翅式換熱器的結構、工作原理,分析了不同濕球溫度下板翅式換熱器的節能效果,并對其經(jīng)濟性進(jìn)行了分析。J. L. Niu等人[11]通過(guò)研究發(fā)現,使用板翅式換熱器比使用顯熱換熱器具有更大的優(yōu)勢。他們開(kāi)發(fā)的模型軟件分析顯示,香港地區使用板翅式換熱器每年可以節省58%的新風(fēng)處理能耗,而使用顯熱換熱器只能節省10%的新風(fēng)處理能耗。

  4OxyCell換熱器

  OxyCell換熱器為板翅式換熱器的一種,基于自然冷卻方式,是一種集間接蒸發(fā)冷卻、烘干、置換通風(fēng)等多項功能于一體的高效能源回收裝置。某型號OxyCell換熱器夏、冬季工作過(guò)程見(jiàn)圖2、3。圖2中OxyCell換熱器入口室外空氣溫度為3℃,風(fēng)量為600 m3/h。經(jīng)換熱器自然冷卻、間接蒸發(fā)冷卻溫度降為18℃,其中風(fēng)量為400 m3/h的新風(fēng)進(jìn)入室內,另有200 m3/h的新風(fēng)沿換熱器的蒸發(fā)端繼續參與熱濕交換并形成溫度為27℃、相對濕度為99%的二次空氣排出。圖3中OxyCell換熱器入口室外空氣溫度為5℃,風(fēng)量為200 m3/h,經(jīng)換熱器與溫度為22℃、風(fēng)量為200 m3/h的室內排風(fēng)進(jìn)行熱濕交換后,溫度升為18℃,排風(fēng)溫度降為9℃。利用OxyCell換熱器有效地回收了排風(fēng)中的顯熱和潛熱,降低了新風(fēng)處理能耗。

  過(guò)高的濕度對間接蒸發(fā)冷卻系統的性能有不良影響,OxyCell換熱器的烘干裝置可確保間接蒸發(fā)冷卻系統在任何濕度條件下達到最佳性能。OxyCell換熱器適用于小型制冷機。新風(fēng)中水蒸氣在換熱器中的冷凝過(guò)程可去除灰塵、異味、花粉、CO2等污染物,起到凈化室外空氣的作用。冷凝水可在置換通風(fēng)冷卻中循環(huán)利用。干燥空氣也具有潛在的制冷能力。

  5結語(yǔ)

  冷卻器作為一種重要的節能產(chǎn)品,在我國及國際上具有極大的市場(chǎng)潛力。目前,傳統的國產(chǎn)冷卻器換熱效率低、價(jià)格高、體積龐大、阻力大已成為制約其推廣和普及的主要原因。冷卻器的研發(fā)單位應從優(yōu)化結構、芯材性能入手,研發(fā)出適合我國氣候特點(diǎn)的冷卻器,進(jìn)一步推動(dòng)空調系統的節能。OxyCell換熱器在節能與環(huán)保的同時(shí)還可以提供健康舒適的環(huán)境,具有可觀(guān)的經(jīng)濟效益和良好的社會(huì )效益
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