浅谈转轮热回收式空气处理机组改进及节能效果

摘 要：目前的热回收式空气处理机组存在着结构形式单一的问题。基于此，本文先是简单介绍了转轮热回收式空气处理机组的传统结构，然后提出了相应的转轮热回收式空气处理机组的改进方案，最后将某个商务建筑作为研究对象，对这种改进方案的节能效果进行了模拟计算。目的是提高转轮热回收式空气处理机组的节能效果。

关键词：热回收式空气处理机组；回收效率；混风阀

前言：近些年来，我国建筑的能耗越来越多，经过相关研究人员统计分析，空调通风系统所消耗的电量占建筑全年消耗总电量的一半左右。所以要在建筑的空调通风系统中应用节能技术，使用热回收式空气处理机组可以有效地降低能耗，但是，目前我国的热回收式空气处理机组存在着一定的问题，使得回风冷热量的回收不能达到最大化。因此，对于转轮热回收式空气处理机组改进及节能效果的研究是很有必要的。

1.转轮热回收式空气处理机组的改进方案

热回收式空气处理机组主要分为转轮式、热管式、板翅式以及液体循环式等。其中，转轮热回收式空气处理机组可以有效实现全热回收。传统的转轮热回收式空气处理机组是由排风机、混风阀、过滤器、转轮、表面冷却器以及送风机组合而成。以夏季时转轮机组的工作过程为例，室内产生的回风会在排风机的作用下通过排风侧混风段，一部分回风进入到热回收段，被转轮回收冷量，然后变为排风排出；另一部分回风会进入到新风侧混风段，这部分回风会和经过转轮处理的室外新风相互混合，然后经过热湿处理，最后在送风机的作用下送入室内。转轮热回收式空气处理机组具有较高的回收效率，可以有效地回收显热和潜热，可以应用于较高温度的排风系统中。

但是，在实际的应用中，排风机和送风机都是采用的定频风机，这会将排风侧混风段变为低压区，从而使得混风阀的调节失效，排风机会排出将近100%的室内回风，使得送风机输送的几乎全部都是来自室外的新风，这就相当于空调的系统使用全新风工况运行。虽然商业建筑的空调系统在供冷期不需要全新风工况运行，在这种状态下也可以进行热回收，但是会导致新风的处理量远远大于设计新风的处理量，这在一定程度上增大了新风处理的能耗[1]。

为了解决传统转轮机组中存在的问题，可以通过改进排风机的位置来解决，就是要将排风机安装在混风阀前端靠近回风口的位置。经过改进的转轮机组有效地避免了排风侧混风段变为低压区，充分发挥了混风阀调节新回风比的作用。

2.转轮热回收式空氣处理机组的节能效果

2.1转轮热回收式空气处理机组的能耗模拟计算

根据改进后转轮机组的各项参数，使用eQUEST软件来模拟计算转轮机组改造前后商业建筑空调系统的能耗。本次模拟实验的商业建筑位于天津，地下的建筑面积为7089平方米，地上的建筑面积为39295平方米，总建筑面积为46384平方米，建筑的总高度为33米，其中，第一层的层高为6米，2-6层的层高为5.4米。

2.2模拟设计的参数

建筑外窗的遮阳系数为0.91，可见光的折射率为0.85，东侧的窗墙比为0.1、南侧的为0.37、西侧的为0.23、北侧的为0.38；建筑屋面的传热系数为0.42、外墙为0.59、与非空调房间的间隔楼板为1.37、外窗为2.7。建筑的1-5层使用的是全空气系统，就是指标准变风量和新风机组相结合的系统，这种系统会通过转轮机组来回收回风的冷热量，实现新风和回风的有效混合。建筑的6层使用的是风机盘管加新风系统，新风系统安装转轮机组的目的是回收回风的冷热量。全空气系统和风机管盘加新风系统所使用的转轮机组的热回收率都是60%。

该建筑的供暖期是11月15号到次年的3月15号；供冷期是5月15号到9月15号。供暖期的室内设计温度是18摄氏度，送风温度是26℃；供冷期的室内设计温度是26℃，送风温度是17℃。该建筑的空调系统冷源是地下一层的集中制冷间；热源是建筑顶层的燃气热水锅炉房，供冷期和供暖期冷热源的供水温度是7.12℃，回水温度是55.5℃。供冷期的冷水是由离心式冷水机组所提供的，冷却水是由建筑顶层的冷却塔所制备的；供暖期的热水是由燃气热水锅炉房所提供的。该空调调水系统的冷热源和用户都是侧变流量运行，应用两管制，冬季和夏季运行模式的转换依靠阀门来实现。另外，风机会在空调系统的运行前以及关闭后多运行一个小时[2]。

2.3比较方案的确定

方案一：1-6层的空调系统均使用传统的转轮机组结构，；方案二：1-6层的空调系统均采用改进之后的转轮机组结构。方案一和方案二是在供冷期和供暖期的新风量占送风量的比例之间存在差异，其他客观条件都是相同的。因为传统转轮机组中混风阀的调接几乎失效，所以方案一可以看做是全新风工况运行，新风比是100%；方案二的新风比是30%。

3.模拟的结果与分析

3.1模拟的结果

在供冷期，方案一的耗电量为507MW·h，方案二的耗电量为235MW·h，可以看出，方案二的制冷耗电量明显少于方案一，节约了大约53.7%的电量；在供暖期，方案一的总耗气量为54371m3，方案二的总耗气量为16417m3，可以看出，方案二的耗气量明显少于方案一，节约了大于69.8%的天然气。

3.2模拟结果的分析

由模拟的结果可知，方案二比方案一节约电量272MW·h，选取折算系数为0.404kg/（kW·h），换算成标准煤约为110t；方案二比方案一节约天然气37954m3，选取折算系数为0.404kg/（kW·h），换算成标准煤约为50.5t。总的来说，方案二比方案一节约的总能耗换算成标准煤约为160.5t。按照1t标准煤燃烧会排放2566kg的二氧化碳量来计算，方案二比方案一的二氧化碳排放量减少了411.8t。二氧化硫的减排量需要用以下公式进行计算：

其中， m是指二氧化碳的减排量，单位是kg； mc是指标准煤的消耗量，单位是kg； S是指标准煤的含硫率，按照1%来计算； η是指脱硫的效率，按照一般水平计算，数值取为80%。

经过计算可得，方案二比方案一减少排放二氧化碳的量为513.5kg。因此，与传统的转轮热回收式空气处理机组相比，经过改进过后的转轮机组可以有效避免排风侧混风段出现低压区，可以保证混风阀充分发挥出调解新回风比的重要作用。在过渡季节关闭混风阀可以有效实现全新风工况运行；在冬季和夏季，打开混风阀可以有效实现最小新风工况运行，并能有效节约资源。通过eQUEST软件对改进前后某商业建筑空调系统的能耗进行模拟计算，说明改进后的转轮机组空调系统具有比较明显的节能减排效果。

结论：综上所述，对转轮热回收式空气处理机组进行改进可以提高空调通风系统的节能效果。分析可得，通过对转轮热回收式空气处理机组改进及节能效果的研究，给出了完整可行的改进方案，将排风机安装在混风阀前端靠近回风口的位置，可以有效地降低空调通风系统的能耗，节约了空调系统所消耗的电量，减少了空调系统所排放的二氧化碳和二氧化硫。希望本文可以为相关人员改进转轮热回收式空气处理机组提供参考。

参考文献：

[1]郑磊.转轮热交换器应用于全新风处理机组的实验研究[D].南京师范大学，2015.

[2]罗绒.转轮式热回收型间接—直接蒸发冷却空调机组的实验研究[D].西安工程大学，2013.

作者简介：

姓名：李青欣（1988.03.06）；性别：男，籍贯：辽宁省大连人，学历：本科，毕业于沈阳建筑大学；现有职称：初级工程师；研究方向：机电工程