无尘车间内热管低温热能回收机组应用于空调新风机组的效率

此文让我们了解将热管热泵低温热能回收机组应用于无尘车间工程中空调新风机组，充分利用建筑物的排风预热新风，从而可以较好地提高新风机组入口的新风温度，有效地延长了新风机组在整个采暖期的运行时间，解决热泵机组、新风机组在严寒地区冬季运行的冻损问题，保证了良好的室内空气品质。

1 热管热泵低温热能回收机组原理热泵实质上是一种能源提升装置，它以消耗一部分高位能（机械能、电能或高温热能等）为补偿，通过热力循环，把环境介质（水、空气、土壤）中贮存的不能直接利用的低位能量转换为可以利用的高位能。热管式热交换器是一种借助工质的相变进行热传递的换热元件[2]。利用建筑内部热量的手段称为“热回收”[3]。本实验是通过热管热泵联合运行来实现热能回收。

热管热泵低温热能回收机组工作原理如图1所示，包括热管 12、翅片管蒸发器 2、四通换向阀5、翅片管冷凝器 3、节流装置 4、压缩机 1 组合成的热管热泵低温热能回收机组，1 与空调房间相连通的新风系统XF及排风系统PF，置于排风管道PF 内的热管的蒸发段、翅片式蒸发器和排风机组成排风通道系统；置 2于新风管道XF 内的热管的冷凝段、新风机和翅片式冷凝器组成新风送风通道系统。

在冬季，采用热管的冷凝段对新风进行预热，之后通过冷凝器3对引入室内的新风进行二次加热，避免了冬季运行时，室外寒冷空气对传统新风机组中水加热盘管的冻损；将建筑排风（或预混室外空气）作为热管蒸发段和蒸发器2的换热介质，两次回收建筑排风热量，实现热回收作用；节约能量的同时可以提高热管热泵低温热；回收机组在严寒地区冬季运行的性能。

该机组避免了新风与建筑排风交叉污染的现象，保证了严寒地区冬季建筑室内空气品质。避免严寒地区冬季低温冻损盘管的现象。与以往热泵机组或热管单独运行相比运行效率大大提高。夏季在室外环境温度较高的状态下，需将室外高温空气处理到低温状态。此时，新风通道侧换热器3为蒸发器，排风通道侧换

热器 2 为冷凝器，电动阀 9 开启，机组按照制冷循环运行，该机组可以实现空调功能。

将室外高温空气通过热管的蒸发段和翅片管蒸发器3分别进行热交换，对室外空气进行冷却处理后送入空调房间；空调房间内的排风通过冷凝段和翅片管冷凝器2 分别进行热交换，吸热后排出室外。本装置充分地回收室内空气冷量，实现冷量回收功能。

2 热管热泵低温热能回收机组的实验结果与分析

本实验是在2009年―2010年冬季供暖工况下进行的。对所测结果的分析选取整个系统测试期间进行研究，分析热管热泵低温热能回收机组的供热工作性能，对热管热泵低温热能回收机组在整个供热测试期间每天的供热工作性能并对结果进行分析。找出热管热泵低温热能回收机组的节能优越性所在。

2.1 测试期间系统的运行结果与分析本课题选择在东北最冷季节进行实验，为了使实验结果更具有参考性，实验在理论分析的基础上使热管热泵低温热能回收机组连续运行 20 天，并对这20 天实验数据进行整理，从中选出具有代表性的 12 天的实验数据进行分析总结。

2.1.1 热管热泵低温热能回收机组运行期间的温度变化情况

绘制热管热泵低温热能回收机组运行期间温度变化曲线图如图 2 所示。从图中可以看出，系统运行期间，室外温度在-17.94℃~ -28.98℃之间变化，室外平均气温为-22.97℃。送风温度的变化范围为 3.72℃~16.53℃，送风平均温度为 11.35℃。满足新风预热要求，并能很好地解决冬季寒冷地区新风机组冻裂的问题，延长在寒冷地区新风机组的运行时间。排风温度的变化范围为 -9.01℃~ -18.39℃，平均排风温度为 -14.71℃。大大降低了排风温度，有效地回收了排风的热量。真正起到了节能减排的目的。

2.1.2 热管热泵低温热能回收机组运行期间回收的热量

热管热泵低温热能回收机组对排风的热量进行二次回收，并对新风进行二次预热。进而实现用回收的热量加热新风，实现节能减排的目的。图3是系统运行期间各机组的制热量随时间的变化情况。www.iwuchen.com

从图中可以看出，热管热泵低温热能回收机组的制热量在2.10 kW~2.28 kW之间变化，测试期间平均制热量为 2.20 kW。热泵的制热量在 1.85 kW~2.03kW 之间变化，测试之间平均制热量为 1.95 kW。热管的制热量在0.23 kW~ 0.30 kW 之间变化，测试期间平均制热量为 0.25 kW。从以上分析可以看出，此系统热回收效果显著。

2.1.3 热管热泵低温热能回收机组运行期间热回收效率

热管热泵低温热能回收机组运行期间热回收效率如图 4 所示。从图中可以看出，热管热泵低温热能回收机组在运行期间的热回收效率在72%~92%之间变化，平均热回收效率为 83%，热回收效果显著。进一步说明了此设备真正起到了节能减排的目的。应用前景较好。

2.1.4 运行能耗及经济分析

依据实验绘制系统运行期间耗电量如图 5 所示。从图中可以看出，采用电加热器为新风加热每天平均耗电量为0.61 kWh，而采用热管热泵低温热能回收机组预热新风每小时平均耗电量为 0.48kWh。可以节省 22% 的运行费用。

3 结论

本文主要论述了实验的研究原理及根据实验数据的分析，总结出了热管热泵低温热能回收机组的运行特征和实际运行效果。通过计算及分析得出：

1）热管热泵低温热能回收机组运行期间，当室外温度在-17.94℃~ -28.98℃之间变化，平均气温为 -22.97℃。

通过此机组可使送风温度控制在3.72℃~16.53℃之间，平均送风温度为 11.35℃，满足新风预热要求，并能很好地解决冬季寒冷地区新风机组冻裂的问题，延长在寒冷地区新风机组的运行时间。

通过此机组排风温度的变化范围为-9.01℃~ -18.39℃，平均排风温度为-14.71℃。大大降低了排风温度，有效地回收了排风的热量。真正起到了节能减排的目的。

2 ）热管热泵低温热能回收机组的制热量在2.10 kW~2.28 kW 之间变化，测试期间平均制热量为 2.20 kW。从以上数据可以看出，此系统热回收效果显著。

3）采用热管热泵低温热能回收机组预热新风每天平均耗电量仅为 0.48 kWh。如采用常规的电加热器为新风加热，每天平均耗电量为 0.61 kWh。进而可以节省 22% 的运行费用。

4）热管热泵低温热能回收机组在运行期间的热回收效率在 72%~92% 之间，平均热回收效率可达 83%，热回收效果显著。进一步说明了此设备较好地实现了节能减排的目标，具有较好的应用前景。