浅析热回收系统的节能效益

浅析热回收系统的节能效益

浅析热回收系统的节能效益

赵颖 黄炜

(中国矿业大学，江苏徐州 221008)

摘 要 本文叙述了热回收系统的优点，并结合实际案例分析，来说明热回收的经济性。并且通过计算，总结出了热回收系统的经济效益和社会效益。 关键词 热回收 节能 经济性

THE ANALYSIS OF THE ENERGY EFFICIENCY OF HEAT RECOVERY

SYSTEMS

Zhao Ying Huang Wei

(China University of Mining and Technology, Jiangsu Xuzhou, 221008)

Abstract This paper described the advantages of heat recovery systems and combined with practical case studies to illustrate the economy of the heat recovery. And summed up the economic and social benefits of the heat recovery system by calculation. Keywords Heat recovery Energy saving Economy

1.1 热回收系统的分类 0 前言

工程中常以热回收的种类来分为全热换热器和

目前，空调耗能已经达到建筑能耗的60%以上，

显热换热器，全热换热器可同时回收显热和潜热。

空调系统所消耗的能源总量已经超过我国一次能源

常见的全热热回收设备有转轮式和板翅式、溶液吸

总量的20%。随着经济的发展，空调能耗必将对我

收式换热器，显热换热器设备有转轮式、板式、液

国的能源消耗造成长期的、巨大的影响。为保证能

体循环式、热管式换热器[5]。

源的可持续发展，空调节能起着十分重大的意义。

1.2 空调热回收系统的安装方式

常规空调制冷系统中的能耗问题，与自然冷却

对于热回收系统，常见的安装方式分为两种：

相比，“制冷”的过程实际上是通过消耗一定的外

一是不设旁通的热回收系统，参见图1，其特点是

界能量（如电能、热能、太阳能等），把热量从“低

投资少、安装简便、占地省，但是在不需要回收热

[5]

温热源”转移到“高温热源”的过程。

量的过渡季节增加了风机能耗；二是设置旁通的热

热回收系统既是回收建筑物内外的余热（冷）

回收系统，参见图2，其特点是过渡季节新、排风

或废热（冷）并把回收的热（冷）量作为供热（冷）

经旁通管绕过热回收装置，不增加风机能耗，但系

或其他加热设备的热源而加以利用的系统。简单地

统复杂，机房面积增大，风机数量增加，初投资增

说，热回收的原理就是将排气中的热量通过热回收

加[2]。

装置进行回收利用，提供空调热源或生活、工艺用 热水[5]。

热回收空调中显著的节能效果已受到越来越多人的关注，这与其本身具备的特点和优势是密不可分的。

1 热回收系统的分类及方式

图1 空调热回收系统安装方式1

浅析热回收系统的节能效益

应用情况来看，对于空调系统的排风热回收，应尽量做到全热回收[1]。

国外有关人员统计，新风负荷一般占总负荷的20%～30%，甚至更多。利用新排风热能回收装置，可节约新风耗能70%～80%，节约空调负荷10%～20%。因此，合理利用空调中的热回收，可节省空调设备的初投资和运行费用[4]。

3 热回收系统设计案例

图2 空调热回收系统安装方式2

常见的热回收率计算仅考虑在设计工况下的静

态工况，其结果较理想。但实际上室外新风状态参

数是变量，装置效率和系统所回收的能量也是变量，

绝大多数时间系统不在设计工况下运行，甚至在某

些时段热回收系统所增加的能耗大于其回收的热

量，因此按照全年逐时室外气象参数动态计算系统

节能量更加合理[2]。

2 热回收系统的优点

根据调查，空调工程中处理新风的能耗大致要

占到总能耗的25%～30%，对于高级宾馆和办公建

筑可高达40%。由此可见，空调处理新风所消耗的

能量是十分可观的。而空调房间排风中所含的能量

更是相当可观，若加以回收利用可以取得很好的节

能效益和环境效益，尤其是冬季采用，效益更为明

显[5]。

热回收技术主要有两个特点：一是废热的利用，

可以免费获取热水；二是可以提高机组工作效率、

延长其工作寿命。

热回收系统具有以下优点：

（1）热回收系统可以充分利用空调系统的废

热，将空调系统中产生的低品位热量有效地利用起

来。

（2）热回收系统减少了排到环境的废热；它利

用废热来回热生活用热水，降低了使用生活热水的

费用。

（3）和传统中央空调相比，具有一机多用的功

能，除能全年为房间提供中央空调冷、热空气调节

外，还能一年四季为房间提供恒温的中央热水。

（4）运行调节灵活，管路系统简单，能效高、运行费用省的特点[5]。

（5）安装简便，不受场所的限制，使用寿命长，安全。

另外，随着《公共建筑节能设计标准》[1]的实施，各类空调系统排风能量的回收成为一种重要的建筑节能途径。从近几年多种通风能量回收设备的

为了具体的说明热回收系统的优点，以及采用热回收可以获得的经济效益，下面我们从一个设计案例，通过计算来验证。 本案例以安庆市某地下工程冬季空调为例进行分析。此工程总新风量为30000m3/h（10Kg/h）。安庆市冬季设计参数室外：干球温度tw=-2.6℃，相对湿度φ=40%，焓值i=-8.5kJ/kg；室内：干球温度tn=20℃，相对湿度φ=47%，焓值i=38.7kJ/kg。 本设计通过回收排风的热量对新风进行预热，采用板翅式热回收器。其效率按照60％计算，则经

热回收器后的送风温度可根据以下公式确定：

ts=(tn-tw)·η+tw （1）

式中：ts——送风温度，℃；

tw——新风温度，℃；

tn——回风温度，℃；

η——热回收器效率。

代入数据，求得：

ts=10.96℃ 新风负荷计算公式：

Qw=GwCp(tn-tw) （2）

式中：Gw——风量；

Cp——空气定压比热容。

采用热回收的情况，新风负荷：

Qw=GwCp(tn-tw)=91Kw 若不采用热回收的情况，新风负荷：

Q w′=GwCp(tn-tw)=228Kw 则显热回收量为：

Q=Qw′-Qw=137kW

图3 冬季空气处理过程焓湿图

浅析热回收系统的节能效益

如图3所示，是冬季空气处理焓湿图。从焓湿图，我们可以看出，室外新风经过与排风的换热，从状态点W吸收显热量升温到W′，再与室内回风N混合到C′，经处理后达到送风状态点O，然后送入室内。如果不经过热回收，那么新风与回风的混合点将落在C点。因此，对排风的合理热回收利用，使我们节省了 Q=GCp(tc'-tc)的热量[5]。

4 节能效果分析

上述工程是以热泵作为冷热源，总风量为

30000m3/h，因此选用风量为8000m3/h板翅式热回

收型机组4台。现把冬季回收的热量折算成热泵运

行时消耗的电量，总新风量为30000m3/h，节约新风

热负荷137kw，若采用电加热来预热新风可节省电

力137kw；安庆市平均电价为0.7元/kw·h，则每小

时节省95.9元；冬季和夏季均按照每天8小时计算，夏季的节能效果按照冬季的节能效果模式计算；一

台8000m3/h的板翅式热回收型机组增加投资66200

元，则该项目所加的初投资为26.5万元。

表1 运行节能效果

每小时

每年节全年时间 天数

节省 省 节省机组总元/h

万元 /共计 投资 年

万元/万元

年

夏季

103 95.9 1.52

冬季 148 95.9 11.36

12.88

26.5

通过计算，得到表1，可以看到，机组回收的

排风能量，冬季与夏季相差较大，这是因为板翅式热回收器余热回收机组回收显热的效果明显。冬季空调排风中可供回收的余热中显热所占比例较大，所以冬季使用板翅式热回收器余热回收装置比夏季节能效果优越很多。全年可节省共计12.88万元。由此可知，在全年正常运行的情况下，投资回收期为2.06年。由此可见，排风的能量回收不仅可以节省能耗，在经济效益和社会效益上也是很可观的。

由上述案例，可以看出，利用排风热回收装置回收排风中的冷热量是一种有效的节能方式，在我国有很大的节能潜力，有较大的推广价值。另外，可以推知，对于不同的气候条件应该具体分析，选择适合当地的回收方式。

5 结论

采用热回收系统，在投资上，中央空调增加热回收的价格要低于空气源热泵，考虑到冬季和过渡季节，还需要增加其他手段制热水，综合成本就高于热泵热水器了。但是，我们从上述设计案例计算

结果可以看到，采用热回收，投资回收期很短，所以，经济效益还是非常可观的。

其中，新风能耗在空调通风系统中占有比较大的比例。但是为了保证房间室内的空气品质，不能以削减新风量来节省能量，还有可能需要增加新风量的供应。这些排风相对于新风来说，含有热量或者冷量，所以，就可以从排风中回收热量或者冷量，以减少新风的能耗，降低成本，节约能源。 另外，影响排风热回收效果的有热交换器的换热效率、排风装置运行时间、室内外温差（焓差）等几个因素，所以在具体设计和应用时要根据当地的实际温湿度、空调运行时间等来分析，合理选择回收方式，确定回收装置运行的时间等，以使得系统具有最好的节能性。根据中国的气候条件，在南方城市(如广州、深圳等)及中部常年较潮湿的城市

(如武汉、长沙、重庆等)较适宜用全热回收，在北方气候寒冷、湿度较小的城市(如哈尔滨、北京、沈阳等)较适宜用显热回收[6]。 参 考 文 献 [1] 钟珂，亢燕铭. 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] 刘宇宁，李永振. 不同地区采用排风热回收装置的节能

效果和经济性探讨［J］.暖通空调,2008,38(9):15-19. [3] 吴宇红，梁江. 空调排风热回收系统设计应用浅析［J］.

暖通空调,2008,38(9):60-63.

[4] 吴丽. 浅谈空调系统中的排风热回收［J］.建筑节

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[5] 李宏，连慧亮，李靖. 热回收系统的经济性及应用［J］.

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[6] 袁旭东，柯莹，王鑫. 空调系统排风热回收的节能性分

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