空调排风能量回收用热管 换热器的优化设计X.pdf

空调排风能量回收用热管 换热器的优化设计 Ξ 陈　洁　曹家枞 (东华大学) 摘 　要 　对用于回收空调排风热 (冷)量的热管换热器的整体优化设计进行研究 ,提出对其整体优化的设 计方法 ,建立寿命期总经济效益最大为目标的目标函数 ,并利用标准气象年数据 ,研究不同温度下的热管 换热器的最优结构 ,通过经济性分析 ,得出整个供暖 (冷)季的最优结构和最佳经济性能的热管换热器。 关键词 　热管换热器 　优化设计 　空调系统 　排风系统 　经济性 Optimum design for heat pipe heat exchanger in air2conditioning ventilation system Chen Jie 　Cao Jiacong (Donghua University) ABSTRACT　Focuses on the overall optimal design of heat pipe heat exchanger in air2condi2 tioning system , and considers the maximal net investment in life cycle of heat pipe heat ex2 changer as object function , using the temperature frequency spectrum of typical meteorological year , investigates the optimum configuration of heat pipe exchanger under different tempera2 ture spectrum , and then works out the right heat pipe heat exchanger with optimum configura2 tion and optimum economical performances in heating (cooling) season assisted by economic analysis. KEY WORDS 　heat pipe heat exchanger ; optimum design ; air2conditioning system ; ventila2 tion system ; economy 　　近年来 ,我国的能源形势日趋严峻 ,建筑用能 已超过全国能源消费总量的 1/ 4 ,并将随着人民生 活水平的提高逐步增加到 1/ 3 以上[1 ] 。在建筑能 耗中 ,大约 50 %～60 %消耗于空调制冷与采暖系 统。因此 ,建筑节能对可持续发展战略目标的意义 越来越重要。在空调系统中设置能量回收系统 ,将 排风带走的能量尽可能地转移给新风 ,以减少新风 负荷 ,是利用废热 (冷) 、节约能源的有效措施。热 管换热器不仅具有传热量大、温差小、重量轻、体积 小、热响应迅速等特点 ,而且还具有安装方便、维修 简单、使用寿命长、阻力损失小、进排风道便于分 隔、互不渗漏、无交叉污染等优点。对于空调排风 冷 (热)量回收用热管换热器 ,由于其工作在小温差 环境 ,室外温度等影响冷热负荷因素的变化对热管 换热器结构优化设计及经济性最优化的影响将是 显著的。笔者对这个问题的研究将有助于空调系 统的整体优化设计及改善系统的节能效果。 1 　室外温度的频率分布 对于任何地区 ,不同年份的年室外温度频谱尽 管大体类似 ,但还是不相同的 ,有的年份甚至相差 很大。从设计的角度考虑 ,采用标准气象年的数据 是自然而合理的。笔者以上海市的标准气象年数 第 7 卷 　第 3 期 　 2 0 0 7 年 6 月 　 　　　　 　　　制 冷 与 空 调 　　　　　REFRIGERA TION AND AIR - CONDITION IN G 　　　　 　 　　　　　　 44247 Ξ 收稿日期 :2006207224 　　　通讯作者 :陈洁 ,Email :ji118128 @163. com 据对空调系统进行分析。经整理后的室外温度频 率列于表 1 和表 2 ,冬季室外空气温度按 2 ℃的间 隔统计出相应的小时数 ,夏季按 1 ℃的间隔统计出 小时数 ,表中还列出了各温度段的平均室外温度。 表 1 　供暖期 (12 月、1 月、2 月)室外空气温度频率分布 室外温度 t/ ℃ t ≤- 2 - 2 t ≤0 0 t ≤2 2 t ≤4 4 t ≤6 6 t ≤8 8 t ≤10 10 t ≤12 t 12 小时数/ h 15 89 93 222 258 220 192 70 101 平均气温/ ℃ - 3. 01 -