排风热回收在酒店项目中的应用分析
柳景景
摘要 热回收装置的应用是社会可持续发展的必要措施，对热回收装置分类及应用范围做了简单介绍，并举例分析转轮热回收装置节能效益、经济效益。
关键词 排风热回收 节能 转轮热回收装置
在公共建筑的全年能耗中，暖通空调消耗的能量，大约占到50%~60%之间，其中新风负荷占暖通空调负荷的20%~30%，因此，降低新风负荷对于节约能源有十分重要的意义。热回收装置能回收排风中的能量，使能量被有效利用，从而能给社会带来重要的节能效益。
《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）明确规定：建筑物内设有集中排风系统且符合下列条件之一时，宜设置排风热回收装置。排风热回收装置(全热和显热) 的额定热回收效率不应低于60％。
1 送风量大于或等于3000m3／h 的直流式空气调节系统，且新风与排风的温度差大于或等于8℃；
2 设计新风量大于或等于4000m3／h 的空气调节系统新风与排风的温度差大于或等于8℃；
3 设有独立新风和排风的系统。
下面就排风热回收装置分类及性能比较进行论述。 1排风热回收装置分类
能量回收类型大概分为全热型和显热型。全热型：通过传热与传质过程，同时回收排风中的显热与潜热，此类型装置有转轮式、板翅式、溶液吸收式。显热型：通过表面传热，回收排风中的显热量，此类型装置有液体循环式、板式、热管式。
1.1转轮式全热回收器
全热回收转轮材质为具有吸湿表面的铝箔材料或其他蓄热吸湿材料。转轮作为蓄热芯体，新风通过转轮的一个半圆，而同时排风通过转轮的另一半圆，新风和排风以相反的方向交替流过转轮（参见图a ）。新风和排风间存在着温度差和湿度差，转轮不断地在高温高湿侧吸收热量和水分，并在低温低湿侧释放，来完成全热交换。转轮在电动机的驱动下以10r/min的速度旋转，排风从热交换器的上侧通过转轮排到室外。在这个过程中，排风中的大多数的全热保存在转轮中，而脏空气却被排出。而室外的空气从转轮的下半部分进入，通过转轮，室外的空气吸收转轮保存的能量，然后供应给室内。为了确保气流的分开，并防止气体、细菌、颗粒物等在转轮转动中从排风混流至新风中，标准的热回收器装有双清洁扇面。
图a) 图b)
转轮式全热回收器 液体循环式热回收器
1.2液体循环式热回收器
液体循环式热回收器也称为中间热媒式热回收器或组合式热回收器，他是由装置在排风管和新风管内的两组“水-空气”热交换器通过管道的连接而组成的系
统。为了让管道中的液体不停地循环流动，管路中装置有循环水泵（参见图b ）。
在冬季，由于排风温度高于循环水的温度，空气与水之间存在温度差；所以，当排风流过“水-空气”换热器时，排风中的显热向循环水传递，因此排风温度降低，水温升高；这是，由于循环水的温度高于新风的进风温度，水又将从排风中获得的热量传递给新风，新风因得热而温度升高。夏季流程相同，但热传递方向相反。热回收过程中，新风与排风互不接触，不会产生任何交叉污染，供热侧与得热侧之间通过管道连接，对位置无严格要求，且占用空间少，但必须配置循环水泵，需要额外消耗电力，热回收效率稍低，一般不高于60%。 1.3板式显热回收器
板式显热回收器工作流程(参见图c), 主要优缺点：结构简单, 运行安全、可靠，无传动设备，不消耗动力，不用中间热媒，无温差损失，设备费用较低、初投资少。但是设备体积偏大，须占用较大建筑空间，接管位置固定，布置时缺乏灵活性，只能回收显热，传热效率较低。
图c) 图d)
板式显热回收器 板翅式全热回收器
1.4板翅式全热回收器
板翅式全热回收器的结构和工作流程，与板式显热回收器基本相同(参见图d) ，没有传动装置，自身无需动力，隔板和板翅采用了一种特殊加工的纸或膜。这种纸很薄，厚度一般小于0.10mm ，具有良好的传热性和透湿性，但不透气，防止空气直接透过，当进排气的两侧存在温差和水蒸气压力差时就会产生热湿交换，从而实现全热回收，但是热效率低于转轮式热交换器。 1.5热管热回收器
热管是一种应用工质如氨的相变进行热交换的换热元件（参见图e ），当热管的一端被加热时，管内工质因得热而气化，吸热后的气态工质，沿管流向另一端，在这里将热量释放给被加热介质，气态工质因失热而冷凝为液态，在毛细管和重力的作用下回流至蒸发段，从而完成一个热力循环。热管热回收器结构紧凑，单位体积的传热面积大，传热可逆，但只能回收显热，接管位置固定，
缺乏配管的灵活性，全年应用时，需要改变倾斜方向。
图e)
热管元件结构示意图
下面对各种热回收装置进行一个比较：
热回收装置的性能比较
2 实例分析 2.1工程简介
某酒店位于哈尔滨市，是具有现代化设施的五星级涉外酒店。酒店总建筑面积为7.62万㎡，地下二层，地上二十二层。地上建筑面积6.12万㎡，包括：一至六层裙房，七至二十二层客房。夏季空气调节室外计算干/湿球温度30.7/23.9℃，冬季空气调节室外计算温度-27.1，冬季空气调节室外计算相对湿度73％，空调总冷负荷为6261kW ，夏季供冷设置两台水冷制冷量800RT 的离心式制冷机组和一台制冷量400RT 的螺杆式制冷机组。总热负荷为15197kW ，冬季供热热源为市政热网+2台2t/h的燃油(气) 蒸汽锅炉+2台4t/h的燃油(气) 热水锅炉。 2.2 经济分析
以客房区为例，对热回收新风机组技术经济进行分析。依据建筑方案酒店有448间客房，新风总量44800m3/h，排风总量40320m3/h，设置排风热回收装置，由于通风量较大适合采用转轮热回收形式。
客房新风、卫生间排风竖向设置，新风、卫生间排风分高低区设置，高区机组设于屋顶，低区机组设于设备夹层。高区卫生间排风在屋面进行收集，与高区新风进行全热交换，经过热回收后的新风再经冷热水盘管处理后，通过若干风管分散到卫生间的竖井中，再送至各个客房。如下图所示（图中显示一台机组）。设置两台11000m3/h风量的机组为高区新风（带热回收）机组。 哈尔滨地区冬季气候干燥，夏季室外空气含湿量不大，如果做全热回收，冬季室外温度较低，涉及到热回收装置结露结冰的问题；如做显热回收，涉及到回收的经济性问题，所以以下针对全热、显热及冬季预热到几度等相关问题对客房部分进行经济性分析。
客房通风系统图
冬、夏季新风处理结果：
2.2.1夏季节能计算 1）夏季全热节能计算
夏季两台机组回收冷负荷：Q=2*Gx( h’- hn )=2*11000*1.2 *(73-52.8)/3600=148 KW
设计工况主机电量：1400 KW，水泵电量：235（变频冷冻水泵）+195（定频冷却水泵）=430 KW，冷却塔电量：55 KW，转轮电量：2 KW 可减少功耗：W=148*（1400+195+55）/6261-2=37 KW
按电价取0.9元/KWh，整个制冷运行期(当量满负荷运行时间为1100h) 可节电36630元。
2）夏季显热节能计算
夏季两台机组回收冷负荷：Q=2*Gx(t’-tn )=2*11000*1.2 *(30.7-24.9)/3600=42.5 KW
可减少功耗：W=42.5*（1400+195+55）/6261-2=9.2 KW
整个制冷运行期(当量满负荷运行时间为1100h) 可节电9108元。 2.2.2冬季节能计算 1）冬季全热节能计算
新风预热温度5℃
冬季两台机组回收热负荷：Q=2*Gx( hn -h’)=2*11000*1.2 *(30.8-5.6)/3600=185KW
设计工况锅炉需燃气量：970 Nm3/h 节省燃气量：185*970/15197=11.8Nm3/h
按燃气价取3元/ Nm3/h，整个采暖运行期(当量满负荷运行时间为1500h) 可节电53100元。 新风预热温度-15℃
冬季两台机组回收热负荷：Q=2*Gx( hn -h’)=2*11000*1.2 *【25.7-（-14.7】/3600=296KW
设计工况锅炉需燃气量：970 Nm3/h 节省燃气量：296*970/15197=18.9Nm3/h
按燃气价取3元/ Nm3/h，整个采暖运行期(当量满负荷运行时间为1500h) 可节电85050元。 2）冬季显热节能计算 新风预热温度5℃
冬季两台机组回收热负荷：Q=2*Gx( tn -t’)=2*11000*1.2 *(17.75-5)/3600=93.5KW
设计工况锅炉需燃气量：970 Nm3/h 节省燃气量：93.5*970/15197=6.0Nm3/h
按燃气价取3元/ Nm3/h，整个采暖运行期(当量满负荷运行时间为1500h) 可节电27000元。
投资技术表
运行费用及回收期计算表
说明：
考虑到排风有结露的问题，排风的相对湿度降低，显热回收需要把新风预热到5℃，而全热回收新风预热到-15℃，虽然初投资偏高，但热回收量更大，节省费用更多，回收期更短，有较好的经济前景。
结论
对热回收装置类型及应用特点做了初步阐述，根据实例分析，在酒店项目中采用排风热回收装置具有可观的经济效益和节能效益，因此应推广热回收节能措施的应用。另在决定采用换热器进行热回收之前，应结合项目实际情况，根据当地地理、气候条件综合分析评判其技术经济性，以便更好的应用热回收装置。
参考文献 :
【1】 GB 50189-2005，公共建筑节能设计标准【S 】.
【2】 陆耀庆主编. 实用供热空调设计手册（第二版）【M 】 北京:中国建筑工业出版社
2008.
【3】 JGJ 26-2010, 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准【S 】.
【4】 郑刚. 热回收节能在空调系统中的应用【J 】 能源技术，2005,26（3）：124-126.
排风热回收在酒店项目中的应用分析
柳景景
摘要 热回收装置的应用是社会可持续发展的必要措施，对热回收装置分类及应用范围做了简单介绍，并举例分析转轮热回收装置节能效益、经济效益。
关键词 排风热回收 节能 转轮热回收装置
在公共建筑的全年能耗中，暖通空调消耗的能量，大约占到50%~60%之间，其中新风负荷占暖通空调负荷的20%~30%，因此，降低新风负荷对于节约能源有十分重要的意义。热回收装置能回收排风中的能量，使能量被有效利用，从而能给社会带来重要的节能效益。
《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）明确规定：建筑物内设有集中排风系统且符合下列条件之一时，宜设置排风热回收装置。排风热回收装置(全热和显热) 的额定热回收效率不应低于60％。
1 送风量大于或等于3000m3／h 的直流式空气调节系统，且新风与排风的温度差大于或等于8℃；
2 设计新风量大于或等于4000m3／h 的空气调节系统新风与排风的温度差大于或等于8℃；
3 设有独立新风和排风的系统。
下面就排风热回收装置分类及性能比较进行论述。 1排风热回收装置分类
能量回收类型大概分为全热型和显热型。全热型：通过传热与传质过程，同时回收排风中的显热与潜热，此类型装置有转轮式、板翅式、溶液吸收式。显热型：通过表面传热，回收排风中的显热量，此类型装置有液体循环式、板式、热管式。
1.1转轮式全热回收器
全热回收转轮材质为具有吸湿表面的铝箔材料或其他蓄热吸湿材料。转轮作为蓄热芯体，新风通过转轮的一个半圆，而同时排风通过转轮的另一半圆，新风和排风以相反的方向交替流过转轮（参见图a ）。新风和排风间存在着温度差和湿度差，转轮不断地在高温高湿侧吸收热量和水分，并在低温低湿侧释放，来完成全热交换。转轮在电动机的驱动下以10r/min的速度旋转，排风从热交换器的上侧通过转轮排到室外。在这个过程中，排风中的大多数的全热保存在转轮中，而脏空气却被排出。而室外的空气从转轮的下半部分进入，通过转轮，室外的空气吸收转轮保存的能量，然后供应给室内。为了确保气流的分开，并防止气体、细菌、颗粒物等在转轮转动中从排风混流至新风中，标准的热回收器装有双清洁扇面。
图a) 图b)
转轮式全热回收器 液体循环式热回收器
1.2液体循环式热回收器
液体循环式热回收器也称为中间热媒式热回收器或组合式热回收器，他是由装置在排风管和新风管内的两组“水-空气”热交换器通过管道的连接而组成的系
统。为了让管道中的液体不停地循环流动，管路中装置有循环水泵（参见图b ）。
在冬季，由于排风温度高于循环水的温度，空气与水之间存在温度差；所以，当排风流过“水-空气”换热器时，排风中的显热向循环水传递，因此排风温度降低，水温升高；这是，由于循环水的温度高于新风的进风温度，水又将从排风中获得的热量传递给新风，新风因得热而温度升高。夏季流程相同，但热传递方向相反。热回收过程中，新风与排风互不接触，不会产生任何交叉污染，供热侧与得热侧之间通过管道连接，对位置无严格要求，且占用空间少，但必须配置循环水泵，需要额外消耗电力，热回收效率稍低，一般不高于60%。 1.3板式显热回收器
板式显热回收器工作流程(参见图c), 主要优缺点：结构简单, 运行安全、可靠，无传动设备，不消耗动力，不用中间热媒，无温差损失，设备费用较低、初投资少。但是设备体积偏大，须占用较大建筑空间，接管位置固定，布置时缺乏灵活性，只能回收显热，传热效率较低。
图c) 图d)
板式显热回收器 板翅式全热回收器
1.4板翅式全热回收器
板翅式全热回收器的结构和工作流程，与板式显热回收器基本相同(参见图d) ，没有传动装置，自身无需动力，隔板和板翅采用了一种特殊加工的纸或膜。这种纸很薄，厚度一般小于0.10mm ，具有良好的传热性和透湿性，但不透气，防止空气直接透过，当进排气的两侧存在温差和水蒸气压力差时就会产生热湿交换，从而实现全热回收，但是热效率低于转轮式热交换器。 1.5热管热回收器
热管是一种应用工质如氨的相变进行热交换的换热元件（参见图e ），当热管的一端被加热时，管内工质因得热而气化，吸热后的气态工质，沿管流向另一端，在这里将热量释放给被加热介质，气态工质因失热而冷凝为液态，在毛细管和重力的作用下回流至蒸发段，从而完成一个热力循环。热管热回收器结构紧凑，单位体积的传热面积大，传热可逆，但只能回收显热，接管位置固定，
缺乏配管的灵活性，全年应用时，需要改变倾斜方向。
图e)
热管元件结构示意图
下面对各种热回收装置进行一个比较：
热回收装置的性能比较
2 实例分析 2.1工程简介
某酒店位于哈尔滨市，是具有现代化设施的五星级涉外酒店。酒店总建筑面积为7.62万㎡，地下二层，地上二十二层。地上建筑面积6.12万㎡，包括：一至六层裙房，七至二十二层客房。夏季空气调节室外计算干/湿球温度30.7/23.9℃，冬季空气调节室外计算温度-27.1，冬季空气调节室外计算相对湿度73％，空调总冷负荷为6261kW ，夏季供冷设置两台水冷制冷量800RT 的离心式制冷机组和一台制冷量400RT 的螺杆式制冷机组。总热负荷为15197kW ，冬季供热热源为市政热网+2台2t/h的燃油(气) 蒸汽锅炉+2台4t/h的燃油(气) 热水锅炉。 2.2 经济分析
以客房区为例，对热回收新风机组技术经济进行分析。依据建筑方案酒店有448间客房，新风总量44800m3/h，排风总量40320m3/h，设置排风热回收装置，由于通风量较大适合采用转轮热回收形式。
客房新风、卫生间排风竖向设置，新风、卫生间排风分高低区设置，高区机组设于屋顶，低区机组设于设备夹层。高区卫生间排风在屋面进行收集，与高区新风进行全热交换，经过热回收后的新风再经冷热水盘管处理后，通过若干风管分散到卫生间的竖井中，再送至各个客房。如下图所示（图中显示一台机组）。设置两台11000m3/h风量的机组为高区新风（带热回收）机组。 哈尔滨地区冬季气候干燥，夏季室外空气含湿量不大，如果做全热回收，冬季室外温度较低，涉及到热回收装置结露结冰的问题；如做显热回收，涉及到回收的经济性问题，所以以下针对全热、显热及冬季预热到几度等相关问题对客房部分进行经济性分析。
客房通风系统图
冬、夏季新风处理结果：
2.2.1夏季节能计算 1）夏季全热节能计算
夏季两台机组回收冷负荷：Q=2*Gx( h’- hn )=2*11000*1.2 *(73-52.8)/3600=148 KW
设计工况主机电量：1400 KW，水泵电量：235（变频冷冻水泵）+195（定频冷却水泵）=430 KW，冷却塔电量：55 KW，转轮电量：2 KW 可减少功耗：W=148*（1400+195+55）/6261-2=37 KW
按电价取0.9元/KWh，整个制冷运行期(当量满负荷运行时间为1100h) 可节电36630元。
2）夏季显热节能计算
夏季两台机组回收冷负荷：Q=2*Gx(t’-tn )=2*11000*1.2 *(30.7-24.9)/3600=42.5 KW
可减少功耗：W=42.5*（1400+195+55）/6261-2=9.2 KW
整个制冷运行期(当量满负荷运行时间为1100h) 可节电9108元。 2.2.2冬季节能计算 1）冬季全热节能计算
新风预热温度5℃
冬季两台机组回收热负荷：Q=2*Gx( hn -h’)=2*11000*1.2 *(30.8-5.6)/3600=185KW
设计工况锅炉需燃气量：970 Nm3/h 节省燃气量：185*970/15197=11.8Nm3/h
按燃气价取3元/ Nm3/h，整个采暖运行期(当量满负荷运行时间为1500h) 可节电53100元。 新风预热温度-15℃
冬季两台机组回收热负荷：Q=2*Gx( hn -h’)=2*11000*1.2 *【25.7-（-14.7】/3600=296KW
设计工况锅炉需燃气量：970 Nm3/h 节省燃气量：296*970/15197=18.9Nm3/h
按燃气价取3元/ Nm3/h，整个采暖运行期(当量满负荷运行时间为1500h) 可节电85050元。 2）冬季显热节能计算 新风预热温度5℃
冬季两台机组回收热负荷：Q=2*Gx( tn -t’)=2*11000*1.2 *(17.75-5)/3600=93.5KW
设计工况锅炉需燃气量：970 Nm3/h 节省燃气量：93.5*970/15197=6.0Nm3/h
按燃气价取3元/ Nm3/h，整个采暖运行期(当量满负荷运行时间为1500h) 可节电27000元。
投资技术表
运行费用及回收期计算表
说明：
考虑到排风有结露的问题，排风的相对湿度降低，显热回收需要把新风预热到5℃，而全热回收新风预热到-15℃，虽然初投资偏高，但热回收量更大，节省费用更多，回收期更短，有较好的经济前景。
结论
对热回收装置类型及应用特点做了初步阐述，根据实例分析，在酒店项目中采用排风热回收装置具有可观的经济效益和节能效益，因此应推广热回收节能措施的应用。另在决定采用换热器进行热回收之前，应结合项目实际情况，根据当地地理、气候条件综合分析评判其技术经济性，以便更好的应用热回收装置。
参考文献 :
【1】 GB 50189-2005，公共建筑节能设计标准【S 】.
【2】 陆耀庆主编. 实用供热空调设计手册（第二版）【M 】 北京:中国建筑工业出版社
2008.
【3】 JGJ 26-2010, 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准【S 】.
【4】 郑刚. 热回收节能在空调系统中的应用【J 】 能源技术，2005,26（3）：124-126.