热管式空调系统的节能分析.pdf

1 9 9 8 年 7 月 第14卷第3期 沈　阳　建　筑　工　程　学　院　学　报 Journal of Shenyang A rch. and Civ . Eng . Inst. Jul.　 1998 Vo l. 14, No . 3 　　收稿日期　1998—03—13 第一作者: 36 岁,女, 讲师,沈阳建筑工程学院城建系,沈阳, 110015. 热管式空调系统的节能分析 敖永安　谢忠奎　李志新 摘　要　介绍一种新型热管换热器在大型集中空调系统中的应用方法,并对该 系统的理论和实际耗能量与一二次回风系统进行比较. 关键词　热管; 集中空调系统;预热器;再热器 中图法分类号　T B494. 热管是一种借助工质的相变进行热传递的换热元件, 它具有许多优点: 如结构紧凑、无转 动部件、传热方向可逆; 冷热流之间温差较小时,也能得到一定的回收效率;热管本身温降很 小,几乎达到等温运行,换热效率较高.所以做为节能元件,它已广泛地用于热交换过程中. 目前随着我国经济建设的发展, 空调系统在我国日趋普及.伴随而来的是空调系统大量耗 能这一世界性问题摆在了人们的面前. 特别是大型集中空调系统的冷热抵消及节能问题更是 迫在眉睫, 对此,国内外有关工程人员采取了很多措施: 二次回风系统、变风量系统、以及各种 回热装置等等. 其中包括热管换热回收器系统. 但是大多只是对冬季的新风进行部分预热, 对 夏季二次加热量略有减少, 并未完全取消预热器.本研究在工艺性空调系统中加入高效热管换 热器,经分析发现,如果控制得当,在完全取消冬季新风预热器和夏季二次加热器后,本系统仍 能达到与一次、二次送风完全相同的送风状态, 满足室内温湿度要求. 图 1　热管式空调系统的流程图 1　热管式空调系统 热管式空调系统的流程图如图 1所示. 新风在 热管换热器中处理到状态点 W ,进入集中空调箱, 和 室内回风混合后达到状态点 C. 再流经表冷器, 达到 露点状态L .再经热管加热后,达到送风状态点 O, 由 风机送入室内,经热湿处理后达到室内状态点 N . 　　热管换热器分为三段如图 2 所示. 分别由两组 热管组成,两端头分别由电控插板分层隔开,由温控 器分别控制插板进出, 从而分别调节热管的迎风面 积以保证新风出口温度不变.中间段由一隔板密闭分成两部分,冬夏两季室外空气各走一边. 图 2　热管换热器示意图 夏季, 室外空气经热管换热器中间段一边(蒸发 段)降温后流至空调器,由空调器处理到“露点”状 态后, 空气又流过装入空调器中的那部分热管换 热器(冷凝段) ,空气升温, 从而既预冷了新风,又 提高了自身温度, 并降低了相对湿度,使二次加热 量大大减少,甚至可以不设二次加热. 冬季, 夏季 使用的那部分热管换热器停止工作, 换热器另一 端开始工作. 排风流经热管换热器的另一端,换热 器的排风侧成为蒸发段,新风进入热管换热器中 间段的另一边(冷凝段) ,冬季新风在此预热. 2　结果与分析 2. 1　三种系统的理论比较 图 3　焓湿图处理方式比较 在热湿比 相同,定风量、送风状态点相同, 室内冬夏两季 湿负荷相同条件下, 对一次回风系统、二次回风系统及热管式 空调系统工作状态参数及条件模拟做比较. 三种系统冬夏两 季,空气处理过程及节能量分别用焓( i)湿( d)图(如图 3)表示. 　　系统流程如下(其中, a 为一次回风系统; b 为二次回风系 统; c为热管式空调系统) . 夏季: a　 N W C 冷却 L 电加热 O 　 N ; b　 N W C 冷却 L′ N O 　 N ; 二次回风比一次回风可减少再热量 i0- iL ; c　 N W C″ 冷却 L″ 热管 加热 O 　 N ; Q冷 = i o - i L　　C = C″　　ic = iL iL 　　所以热管式系统冷量可以比二次及一次风系统有所减少, 且与二次风系统相同, 能节省再热量 io- iL . 冬季: a 　W 预热W i N C 等焓 加湿 L 二次加热 O′ 　 N ; b 　W 预热W 1 N C′ 等焓 加湿 L′ N O 加热 O′ 　 N ; c 　W 热管W 1 N C″ 喷蒸气 O 加热 O″ 　 N ; 热管式系统比一次和二次回风系统节省预热量 i w1- iw . 2. 2　三种系统热量消耗模拟比较 以沈阳地区某车间为例,对一次回风、二次回风及热管式空调系统做相同条件下热量消耗 的实际比较. 271第 3期 敖永安等:热管式空调系统的节能分析 　　 模拟条件如下. 室内空气参数为　tN = 20±1℃, N= 60% . 室外空气参数为　夏季: tW X= 31℃, W X= 78%; 冬季: tWD= - 23℃, W D= 63% 计算参数: