空调系统中全热换热器的实验研究

李红民



空调系统中全热换热器的实验研究

李红民

（中南大学能源科学与工程学院 长沙 410083）

通过在空调系统中增设全热换热器，利用排风与新风进行热交换来实现热回收，能够显著减少空调系统的能耗。针对全热换热器，确定热湿交换性能实验方案，并进行了相应的实验测试。实验研究结果表明：全热换热器联合空调系统运行导致温度效率和焓效率都低于其独立运行时的温度效率和焓效率，因此空调系统与全热换热器的联合运行必须进行合理匹配。此研究为全热换热器在空调系统中的推广应用提供参考。

全热换热器；温度效率；实验研究

0 引言

近年来，随着人们生活水平的提高，人们对室内空气品质的要求也越来越高，增大新风量是改善室内空气品质最直接、最有效的方法之一，然而新风量的增大会显著地增加空调系统的新风负荷，如何在增大新风量的同时节省空调系统的能耗是当前暖通空调领域研究的热点[1-5]。空调系统中增设全热换热器，利用排风中的能量进行热回收，能够显著减少空调系统的能耗，对于改善室内空气品质、提高能源的利用效率具有非常重要的意义[6]。

全热换热器的工作性能直接影响空调系统的节能效果。本文针对全热换热器，确定热湿交换性能实验方案，并进行了相应的实验测试，为全热换热器在空调系统中的推广应用提供参考。

1 实验测试方案

实验装置由全热换热器，送、排风机及风管组成，如图1所示，室外新风在一侧通过全热式换热器，室内排风在另一侧通过全热式换热器，两者在全热换热器内进行传热、传质过程。测试时，为了降低空气在管道内某一截面上的温度、湿度的不均匀程度，将测量新风、排风进口空气参数的温度、湿度传感器设置在靠近全热式换热器进口处，将测量新风出口空气参数的温度、湿度传感器设置在距离全热式换热器出口0.8m处，将测量排风出口空气参数的温度、湿度传感器设置在距离全热式换热器出口2m处。实验在夏季工况下对新、排风进出口空气的干球温度、相对湿度、焓值进行测量，新风、排风管道中空气流速为6m/s。

根据式（1）计算全热换热器的温度效率，根据式（2）计算全热换热器的焓效率[7,8]。

式中，η、η分别为全热换热器显热效率、焓效率；T、T、T分别为新风进风、新风出风和排风进口干球温度；h、h、h分别为新风进风、新风出风和排风进风空气的焓值。

图1 全热换热器热湿交换性能实验原理图

2 实验结果与分析

图2为新、排风进出口温度的测试结果，其中（a）表示新风、排风的进口温度随测量时间的变化；（b）表示新风、排风的出口温度随测量时间的变化。从图中可知：室外新风通过全热换热器后温度降低明显，能够有效地降低新风负荷。

（a）新风、排风进口温度

（b）新风、排风出口温度

图2 新风、排风进出口温度

Fig.2 Inlet and outlet temperature of fresh and exhaust air

图3为新、排风进出口相对湿度的测试结果，其中（a）表示新风、排风的进口相对湿度随测量时间的变化；（b）表示新风、排风的出口相对湿度随测量时间的变化。从图3可知：新风通过全热换热器后的相对湿度变化不是很明显。

（a）新风、排风进口相对湿度

（b）新风、排风出口相对湿度

图3 新风、排风进出口相对湿度

Fig.3 Inlet and outlet relative humidity of fresh and exhaust air

图4为新、排风进出口焓值的测试结果，其中（a）表示新风、排风的进口焓值随测量时间的变化；（b）表示新风、排风的出口焓值随测量时间的变化。从图4可知：新风通过全热换热器后的焓值下降很明显，意味着新风在这个过程中吸收了排风中的冷量。

（a）新风、排风进口焓值

（b）新风、排风出口焓值

图4 新风、排风进出口焓值

Fig.4 Inlet and outlet enthalpy of fresh and exhaust air

图5 温度效率、焓效率曲线图

将上述测试结果整理代入（1）、（2）式计算得出的温度效率和焓效率的变化曲线如图5所示。从测试结果可以看出全热换热器联合空调系统运行时温度效率和焓效率都低于其独立运行时的温度效率和焓效率。

3 结论

本文对空调系统中全热换热器的工作性能进行了实验研究，得到的结论如下：空调系统中应用全热换热器，能够回收一部分的排风热损失，减少新风负荷。空调系统中应用全热换热器导致温度效率和焓效率都低于其独立运行时的温度效率和焓效率，因此空调系统与全热换热器的联合运行必须进行合理匹配。本文的研究为全热换热器在空调系统中的推广应用提供参考。

[1] 钟珂,亢燕铭,黄璞洁.板翅式空气全热交换器热回收效率的实验研究[J].暖通空调,2007,37(2):62-67.

[2] 贾代勇,袁印奎,杨家宝,等.空调用冷热回收装置的实验研究[J].建筑热能通风空调,2002(6):1-3.

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[5] 郭建,华泽钊,陶乐仁,等.空调系统排风热回收换热器的试验研究[J].可再生能源,2006,21(5):65-70.

[6] 吴丽.浅谈空调系统中的排风热回收[J].建筑节能,2009,37(5):43-46.

[7] 李芳,林泽安,彭飞,等.全热交换器换热效率影响因素的试验研究[J].制冷与空调,2010,10(2):50-52.

[8] 陶冶,钟秋,杨莉萍,等.板翘式全热交换器结构优化实验研究[J].建筑节能,2014,42(1):1-4.

Experimental Research on Heat Recovery Ventilator of Air Conditioning System

Li Hongmin

( School of Energy Science and Engineering, Central South University, Changsha, 410083 )

By adding an heat recovery ventilator in the air-conditioning system, the heat can be recycled through heat exchange between exhaust air and fresh air and the energy consumed by air conditioning system can be significantly reduced. In this paper, a experimental program was determined to test the heat and moisture exchange performance of heat recovery ventilator and the corresponding experimental test was carried out. The results show that the operation of heat recovery ventilator combined with air-conditioning system resulted in lower temperature efficiency and enthalpy efficiency than its independent operation. Therefore, the combined operation of the air conditioning system and the heat recovery ventilator must be reasonably matched. The research in this paper provides a reference for the popularization and application of heat recovery ventilator in air conditioning system.

heat recovery ventilator; temperature efficiency; experimental study

TK091

A

李红民（1969-），男，研究生，实验师，E-mail：19057407@qq.com

2017-11-23

1671-6612（2018）05-560-03