住宅用通风换热器的研究

　　0前言

　　随着人民生活水平的提高,人们对生活质量的要求也在不断地提高,各种各样的空调器已进入千家万户以及大酒店、写字楼等公共场所,从而使空调系统的能耗成为建筑能耗中的大户。据统计在发达国家中暖通空调能耗占建筑能耗的65%;而建筑能耗在社会总能耗中的比例主要决定于国家的经济情况,发达国家建筑用能一般占到全国总能耗的30%～40%;因此暖通空调系统的能耗在全国能耗中所占的比例是较大的。我国的采暖用能占全国总能耗的9 6%,并且随着经济的发展,采暖的范围日益扩大,空调的应用迅速增加。在目前能源状况较为紧张的形势下,空调系统的能源有效利用和节能就成为设计中必需考虑的问题之一。通风换热技术是目前暖通空调系统节能中应用前景广泛的技术之一。进行通风换热一方面向室内提供新鲜空气,降低室内CO2及各种有害的浓度,保证室内空气的清新,使居住者有一个健康、舒适的生活和工作环境;另一方面利用排出的污气和引入室内的空气间的温度差,使两种气体在进行换气的同时进行热量的交换,回收排出气体所携带的部分热量,以达到节能的目的。对此,本文提出了一种以板式换热器为换热元件的通风换热器,并对其性能进行了实验测试。

　　1实验方法和实验数据

　　处理由于通风余热回收技术的实验研究在我国目前还处于起步阶段,从节约成本和便于搭建实验台的角度考虑,加工出一台小型样机,按照实际情况搭建了实验台,通过对其性能测试积累了一些经验,既为同类实验提供参考,又为进一步的优化设计奠定基础。

　　1 1实验方法介绍

　　整个实验台的系统图如图1所示,它由空气处理系统和数据采集系统两部分组成。

　　(1)空气处理系统图中上部左边管道为新风管道,右边为排风管道。新风和排风的温度均通过调节恒温水槽的温度来控制,以便模拟夏季工况进入换热器的室内外空气温度,新风和排风分别经换热器换热后直接排出。

　　(2)数据采集系统为了测量换热效果,分别在新、排风的进、出口管道上均装有T型铠铜—康铜热电偶,为了保证测量精度,所有热电偶均采用恒温水域法与具有0 1刻度的二级标准水银温度进行对比标定,所有热电偶均与Agilent34790A数据采集仪相连,然后通过计算机显示和进行数据处理;另外在新、排风入口管道上装有Testo425型便携式热线风速仪,测量进入换热器的空气流速;在新、排风的进、出口设有侧压孔,与微差压计相连,测量换热器新风侧和排风侧的进、出口压差;同时通过调速开关改变风机的转速,以便测定在不同风速下换热器的性能。

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　　1 2实验数据处理本实验测量的主要参数有换热器进出口空气温度,流速,换热器压降,通过自动数据采集系统将实验数据输入计算机。待实验工况达到稳定后,吸热量和放热量比较接近,热平衡误差小于5%开始采集数据。忽略散热损失,换热量的计算采用下述公式:Q=mhcph(Th1-Th2)=mccpc(Tc2-Tc1)(1)换热效率的计算公式为:η=Th1-Th2Th1-Tc1(2)式(1)(2)中:Q—新风、排风侧换热量,W;mh,mc—新风、排风量,m3·ｓ-1;cph,cpc—空气的定压比热,取1005J·Ｋg-1·℃-1;Th1—新风入口温度,℃;Th2—新风出口温度,℃;Tc1—排风入口温度,℃。

　　2实验结果分析

　　整个实验过程均是以北京地区夏季工况为例进行的,其空调房间室内温度保持在26℃,室外温度为32℃～40℃。图2给出了在进、排风量相等,不同室内外温差下,换热量随风量的变化曲线。从图中可以看出在相同的室内外温差下,随着风量的增加,换热量变大;另外,当风量一定时,随着室内外温差的变大,换热量也在逐渐增加。

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　　图3给出了夏季工况空调房间室内温度保持在26℃,不同风速下,室外新风经通风换热器换热后的温度变化情况。从图中可以看出,当风速保持不变,随着室内外温差的进一步变大,新风经通风换热器换热后的冷却效果十分明显,也就是说,相对于换热前,为了达到室内工况,处理新风所需要的制冷量变小,空调耗能减少,节能效果明显。另外,在相同的室内外温差下,随着风速的降低,新风经通风换热器换热后温降进一步增大。

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　　图4给出了换热效率随风量的变换曲线,从图中可以看出随着风速的增加,换热效率逐渐降低。

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　　图5给出了换热器冷热两侧压降随风速的变化曲线,随着风速的增加,换热器冷热两侧的压力损失也随之增大。

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　　3结论

　　(1)通过性能测试表明,自行设计开发加工的通风换热器基本达到了设计要求;

　　(2)通风换热器的换热效率为53-65%,且随着风速的降低,换热效率还会进一步提高;(3)应用自行开发的通风换热器进行余热回收,具有十分明显的节能效果。