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热回收装置在空调系统中,特别是集中式全空气系统中,空调的 排风量较大,由此引起的能量损失较大。而及时回收排 风中的能量(冷量/热量),并将其有效利用,对于节 省空调系统的能量具有重要意义。目前,广泛用于空调排风能量回收的设备有转轮式热 回收装置、板式热回收装置、热管式热回收装置等。 1回转式热回收器 回转式热回收装置又称转轮热回收装置,它是由转 芯、金属机壳、驱动电机及传动装置、清洗扇等附件组 成。n转芯(转轮)是转轮热回收装置的重要部件,通常是 用喷涂有吸湿性的氯化锂溶液的铝箔,也有用浸渍过 氯化锂溶液的特殊纸或合成纤维做基材,形成热、湿 交换的载体。n在转芯的中央设有分隔板,他将整个转轮分隔成了排 风侧和新风侧,排风和送风气流逆向流动。n工作原理:冬季,由于空调排风的温度、湿度高于新风,排 风经过转轮时,转芯吸收空气的热量及水份,使转芯 材质的温度、水份升高,当转芯旋转到与新风接触时 ,转芯便向新风放出热量和水份,从而使新风升温和 增湿。夏季正好与冬季相反,降低新风的温度和含湿量 。n清洗扇又称净化扇形器,他的作用是迫使少量新风排 入排风中。当转轮从排风侧翼向新风侧时,这种少量 新风通过清洗扇对转轮起到自净作用,其结果可以防 止排风中夹带的气味向新风转移。清洗风量约占送风 量的5转轮热回收装置的安装如下图所示,分为垂直安装 和水平安装两种。n送风机、排风机与转轮的相对位置,可以有4种布 置方式: 1)转轮设置在送、排风机的吸入段上,称为双吸送 式(如图134a); 2)转轮设置在送、排风机的压出段上,称为双压送 式(如图134b) 3)转轮设置在送风机的压出段、排风机的吸入段上 (如图134c) 4)转轮设置在送风机的吸入段、排风机的压出段上 (如图134d)n在以上4中布置方式中,从减少漏风,保证换气量,减 少排风侧的有害气体、臭气对送风污染的可能性方面 来说,采用图134中的a、b方式较为有利,而以13 4a更好;n对于送风品质有严格要求的场合,如医院空调,为防 止回风对送风的污染,推荐采用134c方式。此时从 新风侧向排风侧的漏风量较大,在选用送风机型号规 格时要留有余量;n对于图134d图,由于排风侧的压力大于新风侧,排 风漏入送风系统的风量较大,故应避免采用这种方式 。n使用转轮热回收装置时应注意:1)空气流速:空气通过转轮时的迎风面流速越大,效 率越低,反之效率越高,推荐风速23m/s;2)转轮两侧气流入口处,需加装空气过滤器。3)在使用时必须考虑转轮上是否会出现结霜、结冰现 象;必要时应在新风管上设空气预热器,并在热回收 器内设置温度自控装置,当温度达到霜点,就发出信 号关闭新风阀门或开启预热器。4)由于转轮热回收装置需要动力使转轮旋转,从而增 加了输送动力和增加投资,因此必须计算回热效益。 当总能耗节约显著时,才可选用。n转轮热回收装置适用于排风不带有害物或有毒物的场所。 下图为转轮热回收器在寒冷地区室内游泳馆工程中的应用 。n由于游泳大厅冬季的热负荷相当大,采用转轮换热器就可 有效的回收排风带走的热量。考虑到所在地区冬季室外温 度较低,为防止转轮上出现结霜现象,故有时需对室外新 风进行预加热。2板式、板翅式热回收器 板式显热热回收装置是利用光滑板(例如铝箔)装配成 上下各层间隔而成的通道,在光滑平板之间通常构成U型或 三角形的截面。进风通过单数层通道,排风通过双数层通道,通过空气 与层板的接触传递热量。当送风与排风逆流时效率最高,但逆流时,材料受力最 大,容易吹破热回收器,所以常采用叉流结构。n板式显热热回收装置的优点是:构造简单,运行 安全,没有传动设备,不消耗电力,不需要中间 热媒n缺点是设备的体积较大,需占用较多的建筑空间 ,易脏堵,不宜清洗,阻力大。n在使用板式换热器时应注意: 1)新风温度不宜低于10,否则在排风侧会出现 结霜现象; 2)当新风温度低于10时,应在热交换之前设新 风预热器; 3)新风进入热交换器前,必须先经过空气过滤器净 化,排风进入热交换器前通常也需经过过滤,只 有当排风比较干净,不会污染热交换器时,才可 以不必设置过滤装置。3热管式热回收器 热管换热器是用来回收显热(显冷量)的一种空气 空气式能量回收设备,它的重要组成元件就是热管。热管的构造热管是利用某种工作流体(例如:氨、氟利昂等) 在管内产生相变和吸液芯多孔材料的毛细作用而进行热 量传递的一种传热元件。单根热管通常是使用铜管(铝管),将两端密封, 经抽真空后冲入相变工作流体制成。在热管的径向上,由以下3部分组成:第一部分是 外壳,当容器用;第二部分是紧贴在管子内壁上的吸 液芯,它的内部包含许多毛细孔或沟槽,在其中充满 了工作液体;第三部分是热管内的空间,供气态流体 通过。热 管 n在热管的轴向上也由3个部分组成:一是蒸发段( 又称加热段),通过该段热能从外部热源经管壁 传给工作液体,使工作液体吸热蒸发成蒸汽;二 是冷凝段(又称放热段),蒸汽在这里向外部热 源放热,自身凝结为液体;三是位于蒸发段和冷 凝段之间的为传输段,也叫绝热段,他作为工作 流体的通道,将热源与冷源分开。n在热管中吸液芯的材料对它的传热性能至关重要 。目前常用的材料有金属烧结管芯、发泡材料等 。n热管的工作原理热管的蒸发段一端置于空调的排风侧,冷凝段一段 置于新风侧。在冬季工况下:管内的工作流体在蒸发段通过管壁 从排风侧的热气流中吸热而成为蒸汽,该蒸汽聚集在 管中央空腔中,由于蒸汽压力的不断升高,迅速地流 向冷凝段。在冷凝段通过管壁把热量传递给管外侧的新风冷气 流,并凝结成液体。这种液体借助于吸液芯的毛细管 作用回到蒸发段,再从排风侧吸热蒸发。如此循环就可以把排风侧的热能传递给新风侧,使 新风得到预热,达到有效回收排风热量的目的。夏季工况正好相反,新风所处的热管变为蒸发段, 排风为冷凝段。(注意:此时热管的位置并未改变)n使用热管时应注意:空调工程中使用的多是重力热管 ,其性能受到热管倾斜角度的影响:当热管的冷凝段高于蒸发段时,对液态工作流体的 回流产生有利的作用,使热管吸热、放热效应正常。 但当热管的冷凝段低于蒸发段并达到某种程度时,即 使利用吸液芯的毛细作用也难以使工作液体返回蒸发 段,此时热管的吸、放热效应也就不存在了。图6.15 热管式热回收器 热管换热器及其应用热管换热器是由多根热管组成,为增大传热面积,管外 加有翅片。热管换热器的特点:热管换热器的每根热管是一个独立 的传热元件。热管换热器中间设有分隔板,他将热管的蒸发 段和冷凝段分隔开来。因此,热管换热器的每根管子同时处 于两个空气通路中,流经热管一侧的空气被加热,另一侧空 气被冷却。n应用热管换热器回收空调排风的能量时应注意: 1)就热管换热器的安装来说,务必使其中的热管保持水平 状态,绝不能将它呈垂直状态放置,因为那样会使热管 的吸热、放热效应停止。 2)对排风的要求为含尘量要小,且不含腐蚀性物质,否则 应采取空气过滤措施。3)冷端与热端之间的隔板,宜采用双层结构,以防止漏风 而造成交叉污染。 4)当热气流的含湿量较大时,应设计冷凝水排除装置。 5)启动热管换热器时一般应使冷、热气流同时通过换热器 。如果不能做到,则应开启时先开冷气流,关闭时先关 热气流。 6)一般来说,热管换热器冬季回收排风中的热量比较有利 ,夏季回收排风中冷量效果要差些。n新风换气机新风换气机是设在空调房间内的一种通风换气设 备,它在排走房间内污浊空气的同时,向室内输送 洁净的新鲜空气,并利用排风的热量(冷量)来加 热(或冷却)新风。第十四章 空气净化设备 一 、空气净化的目的和标准 1空气净化的目的 对于送入空调房间的空气,除了满足温度、湿度和气流速度外,还要满足空气净化的要求,即除去空 气中的尘埃、烟雾、微生物等悬浮微粒污染物,消除 各种气(异)味,最好能有足够的负离子含量等。空气净化的目的,就是要除掉上述污染,使人们有一个清新、舒适的工作和生活空间。根据空调房间内生产和人们工作生活对洁净度的要求 不同,空气中悬浮微粒的净化要求可分为3种标准。 (1)一般净化。对于夏季以降温为主要目的的一般空调 系统,通常无确定的控制指标,只需采用粗效过滤器一次滤 尘即可。 (2)中等净化。通常对空气中悬浮微粒的质量浓度有一 定要求。例如,对旅馆建筑的客房、餐厅、宴会厅、多功能 厅和康乐设施等,其空气含尘浓度0.15mg/m3。一般采用 两级过滤,在粗效过滤器的下游安装中效过滤器。 (3)超净净化。对空气中悬浮微粒的大小和数量均有严 格要求。在洁净工艺中,空气中悬浮微粒的大小和数量对生 产工艺有直接影响,所以超净净化级别均以粒径计数浓度来 划分。对要求无菌的生物洁净室,还要严格控制空气中微生 物的粒子数。为此,一般要采用粗、中、高效三种过滤器进 行三级过滤。 2 空气过滤器 空气过滤器是空调工程中广泛使用的、对空气进行净 化处理的主要装置,也是创造室内优质空气环境质量 不可缺少的重要装置,其主要作用是捕集空气中的悬 浮微粒。 1空气过滤器的滤尘机理与过滤效率 (1)滤尘机理空调系统中使用的空气过滤器主要是玻璃纤维和 合成纤维,以及由这些材料制成的滤布和滤纸。空气 过滤器的滤尘机理比较复杂,其主要机理如下: 撞击作用。尘粒在惯性力作用下,来不及随气流绕 弯而与滤料碰撞后被除掉。拦截作用。当尘粒粒径大于滤料的孔隙尺寸时被阻 留下来(筛滤作用)。扩散作用。尘粒(dg1m)随气体分子作布朗运动 时,接触纤维表面而附在表面上。尘粒越小,过滤速度 越低,扩散作用越明显。静电作用。含尘气流经过某些纤维时,由于气流的 摩擦可能产生电荷,从而增加了吸附尘粒的能力。静电 作用与纤维材料的物理性质有关。 (2)过滤效率 空气净化设备过滤掉的微粒量与进风中的微粒量之比,称 为过滤效率。影响空气过滤器效率的因素主要有: 尘粒粒径。尘粒越大,惯性作用越明显,过滤效率越高 ;尘粒越小,布朗运动产生的过滤效果越明显。 滤料纤维的粗细和密实性的影响。在同样密实条件下, 纤维直径越小,接触面积越大,从而过滤效果越好。纤维越 密实,过滤效率越高,但阻力越大。 过滤风速。风速越大时,阻力也随之增大。风速过大时甚 至可使附着的尘粒吹出。所以在高效过滤器中为了充分利用 扩散作用和减小阻力,都取极小过滤风速。 附尘影响。附着在纤维表面上的尘粒,将会使阻力也有 所上升。阻力过大,既不经济又使空调系统风量降低,而且 阻力过大,会使气流冲破滤料,所以过滤器需要经常清洗。 2.常用空气过滤器的种类和结构 国家标准GB/T14295-93空气过滤器和GB13554-92 高效空气过滤器将空气过滤器按其过滤效率分为 粗效过滤器、中效过滤器、高中效过滤器、亚高效过 滤器和高效过滤器五种。空调工程中常见的是初效、 中效和高效过滤器,高中效和亚高效过滤器则属于国 内较新的分类。 1.初效过滤器n常用的初效过滤器有:金属网格浸油过滤器 、干式玻璃纤维填充式过滤器、泡沫塑料过 滤器等。为了便于更换,过滤器一般做成块 状。n初效过滤器适用于一般的空调系统,对尘粒 较大的灰尘(5m)可以有效过滤。 初效空气过滤器n板式空气过滤器采用镀锌板或铝型外框,特制的 化纤材料为滤层。滤层为多结构。用户可方便地 自行清洗或自行更换滤层。是中央空调和集中通 风系统理想的预过滤单元。初效折叠式初效过滤器初效袋式过滤器n采用优质初效无纺布作滤料 ,与纸外框、铝合金外框、 金属外框和金属网配套加工 而成。 作为高效过滤器和 中效过滤器的前置过滤器, 可用于空调的一般过滤及净 化系统的预过滤。n上述几种过滤器,都需要进行人工清洗或更换,为 减少清洗过滤器的工作量,并提高运转维护水平, 可以采用自动卷绕式空气过滤器。这种过滤器采用合成纤维制成的毡状滤料,并安装在能自动卷绕的机构上,当滤料集尘到一定程度后,卷 绕机构在滤料前后压差的控制下,使滤料自上而下的移 动,当一卷滤料用完后,再更换新的。
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