4.6.1 分類、特點(diǎn)及檢測(cè)性能要求
空氣熱回收裝置(英文為：air—to—air energy recovery ventilalion equipment)是指帶有獨(dú)立的風(fēng)機(jī)、空氣過(guò)濾器，具備單獨(dú)或與空氣輸送系統(tǒng)結(jié)合完成通風(fēng)換氣、能量回收功能的裝置。
在空調(diào)系統(tǒng)中使用空氣熱回收裝置具有減小供熱(冷)裝置容量，減少制冷和供熱設(shè)備、空氣處理設(shè)備、水泵等設(shè)備與管路的投資，減少全年能耗，降低運(yùn)行費(fèi)用，減少對(duì)環(huán)境的污染等優(yōu)點(diǎn)。
1 分類及特點(diǎn)見(jiàn)表4.6.1-1。檢測(cè)性能要求見(jiàn)表4.6.1-2和表4.6.1-3。技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見(jiàn)表4.6.1-4。
2 相關(guān)規(guī)定
《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50189—2005)中規(guī)定：設(shè)有集中排風(fēng)的建筑，當(dāng)新風(fēng)與排風(fēng)溫差≥8℃時(shí)，在新風(fēng)量≥4000m³／h的空調(diào)系統(tǒng)、或送風(fēng)量≥3000m³／h的直流式空調(diào)系統(tǒng)、以及設(shè)有獨(dú)立新風(fēng)和排風(fēng)的系統(tǒng)，宜設(shè)置熱回收裝置，要求熱回收裝置的額定熱回收效率不應(yīng)低于60％。
3 選用注意事項(xiàng)
1)空氣熱回收裝置的進(jìn)口處均宜設(shè)置空氣過(guò)濾器。
2)為使排風(fēng)側(cè)不出現(xiàn)結(jié)霜或結(jié)冰現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)校核新風(fēng)溫度。一般不宜低于-10℃。否則，宜在熱交換器前設(shè)置新風(fēng)預(yù)熱器，并設(shè)低溫報(bào)警自控系統(tǒng)(一些廠家生產(chǎn)有專門寒冷地區(qū)用產(chǎn)品，裝置運(yùn)行溫度≥-20℃)。

表4.6.1-1  空氣熱回收裝置分類及特點(diǎn)

表4.6.1-2  空氣熱回收裝置檢測(cè)性能要求

注：表4.6.1-2~表4.6.1-3引自《空氣—空氣能量回收裝置》GB/T 21087-2007。

表4.6.1-3 空氣熱回收裝置交換效率要求

注：1 交換效率為按《空氣—空氣能量回收裝置》GB/T 21087-2007標(biāo)準(zhǔn)中的6.1.2中表3規(guī)定工況條件下的測(cè)量效率。
2 焓效率適用于全熱交換裝置，溫度效率適用于顯熱交換裝置。

表4.6.1-4  空氣熱回收裝置技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

注：本表引自陸耀慶主編《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版）。

4.6.2 板式、板翅式空氣熱回收裝置
1 特點(diǎn)、適用范圍
板式、板翅式空氣熱回收裝置分為顯熱和全熱型。顯熱型熱回收裝置的基材為鋁箔等導(dǎo)熱性能好的金屬，導(dǎo)熱鋁箔間分為有板翅或無(wú)板翅型。全熱型熱回收裝置采用多孔纖維性材料如特殊加工的紙或膜作為隔板材質(zhì)，當(dāng)隔板兩側(cè)氣流之間存在溫度差和水蒸汽分壓力差時(shí)，兩側(cè)氣流之間就通過(guò)所產(chǎn)生的傳熱和傳質(zhì)過(guò)程，進(jìn)行全熱交換。芯體結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖4.6.2。其特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，雙向換氣，效率高，機(jī)體內(nèi)m²有運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)行，安全、可靠，各出入門接管便利，安裝方便，設(shè)備費(fèi)用較低。
適用于一般民用空調(diào)工程。大型板式顯熱型熱回收裝置也可用于工業(yè)空調(diào)工程。

圖4.6.2  芯體結(jié)構(gòu)示意圖

2 選用要點(diǎn)
1)當(dāng)排風(fēng)中含有有害成分時(shí)，不宜選用板式全熱熱回收裝置。
2)針對(duì)過(guò)渡季全新風(fēng)運(yùn)行工況，為了減少能耗，在熱回收機(jī)處應(yīng)設(shè)計(jì)旁通風(fēng)道，并安裝密閉性較好的風(fēng)閥，使空氣繞過(guò)熱回收裝置。
3)迎面風(fēng)速宜取2.5～3.5m／s。
4)新風(fēng)溫度一般不宜低于-10℃，否則，排風(fēng)側(cè)會(huì)出現(xiàn)結(jié)霜。宜在新風(fēng)進(jìn)入換熱器之前進(jìn)行預(yù)熱。
5)新風(fēng)在進(jìn)入換熱器之前，必須先進(jìn)行凈化處理；一般情況下，排風(fēng)也應(yīng)該進(jìn)行過(guò)濾處理；但當(dāng)排風(fēng)比較干凈時(shí)，可以不再處理。
4.6.3 轉(zhuǎn)輪式空氣熱回收裝置
1 特點(diǎn)、適用范圍
轉(zhuǎn)輪式空氣熱回收裝置是在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中讓排風(fēng)與新風(fēng)以相逆的方向流過(guò)轉(zhuǎn)輪(蓄熱體)而各自釋放和吸收能量。它既能回收顯熱，又能回收潛熱。排風(fēng)與新風(fēng)交替逆向流過(guò)轉(zhuǎn)輪，具有自凈作用。它可以通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的控制來(lái)適應(yīng)不同的室內(nèi)外空氣參數(shù)；可以采用不同的芯體材質(zhì)和涂覆層，用于不同介質(zhì)(圖4.6.3)。

圖4.6.3  轉(zhuǎn)輪式熱回收裝置示意圖

轉(zhuǎn)輪式熱回收裝置回收效率高，可達(dá)70％～85％。適用于較高溫度的排風(fēng)系統(tǒng)。其存在的一些問(wèn)題是：裝置較大，占用面積和空間較大．接管位置固定，配管靈活性差，大，有少量滲漏，無(wú)法避免交叉污染。
轉(zhuǎn)輪式熱回收裝置一般用于有一定濕度要求的空調(diào)系統(tǒng)，如旅館、辦公樓、紡織廠等一些大型空調(diào)系統(tǒng)。
2 選用要點(diǎn)
1)空氣流過(guò)轉(zhuǎn)輪時(shí)的迎風(fēng)面流速越大，效率越低，經(jīng)濟(jì)流速為2～4m／s。
2)由于轉(zhuǎn)輪熱回收裝置需要?jiǎng)恿?，并且裝置阻力較板式熱回收裝置高，所以裝置初投資和運(yùn)行費(fèi)用都有所增加。選用時(shí)，應(yīng)綜合考慮總能耗節(jié)約和裝置初投資及運(yùn)行費(fèi)用三方面因素，通過(guò)進(jìn)行回收效益計(jì)算，確定選用方案。
3)當(dāng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速＜4r／min時(shí)，熱回收效率將明顯下降；但當(dāng)＞10r／min以后，效率幾乎不再變化。綜合考慮運(yùn)行費(fèi)用，轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速宜控制在4～10r／min范圍內(nèi)使用。
4)轉(zhuǎn)輪單位體積的換熱表面積，通常稱為比表面積。比表面積愈大，回收效率愈高。但隨著比表面積的增加，空氣流過(guò)轉(zhuǎn)輪時(shí)的壓力損失也將增大，一般認(rèn)為經(jīng)濟(jì)比表面積為2800～3000m²／m³。
5)一般情況下，轉(zhuǎn)輪式空氣熱回收裝置宜布置在負(fù)壓段，適用于排風(fēng)不帶有害或有毒物質(zhì)的場(chǎng)合。
6)由于轉(zhuǎn)輪長(zhǎng)期不工作會(huì)因局部吸濕過(guò)量而導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪不平衡，所以，針對(duì)斷續(xù)使用的情況，宜設(shè)計(jì)定時(shí)開(kāi)關(guān)，使轉(zhuǎn)輪定時(shí)做短期運(yùn)行。
7)為了經(jīng)濟(jì)合理，新風(fēng)量和排風(fēng)量宜相等。若排風(fēng)量與新風(fēng)量差別≥20％時(shí)，宜采用旁通風(fēng)管調(diào)節(jié)。
8)對(duì)于過(guò)渡季熱回收裝置不運(yùn)行的系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置旁通風(fēng)管，以減少壓力損失，節(jié)省能耗。
9)轉(zhuǎn)輪的空氣入口處宜設(shè)置空氣過(guò)濾裝置。
4.6.4 熱管式熱回收裝置
1 特點(diǎn)、適用范圍
熱管式熱回收裝置是一種借助工質(zhì)(如氨，丙酮，甲醇等)的相變進(jìn)行熱傳遞的換熱元件。熱管式熱回收裝置的工作溫度范圍一般為-20～40℃，熱管材質(zhì)一般為銅鋁或鋁合金。熱管元件結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖4.6.4-1，外形見(jiàn)圖4.6.4-2。
熱管為高效傳熱元件，其導(dǎo)熱能力比金屬高出幾百倍，并具有均溫特性好，熱流密度可調(diào)，傳熱方向可逆等特性。熱管換熱器不僅具有熱管固有的傳熱量大、溫差小、換熱效率高、重量輕、體積小、熱響應(yīng)迅速等特點(diǎn)，而且還具有無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件及相應(yīng)能量消耗低、安裝方便、維護(hù)工作量小且簡(jiǎn)便、使用壽命長(zhǎng)、阻力損失小、進(jìn)排風(fēng)流道間便于分隔、互不滲漏等優(yōu)點(diǎn)。
適用于空調(diào)、通風(fēng)工程的顯熱熱回收。

圖4.6.4-1 熱管元件結(jié)構(gòu)示意圖

圖4.6.4-2 熱管式熱回收裝置外形圖

2 選用要點(diǎn)
1)冬季和夏季均可使用的熱回收裝置，應(yīng)配置可以轉(zhuǎn)動(dòng)的支架；同時(shí)，在熱回收裝置與風(fēng)管之間必須設(shè)置長(zhǎng)度不少于500mm的柔性過(guò)渡接頭，以保證換熱器可以轉(zhuǎn)動(dòng)。
2)水平安裝時(shí)，低溫側(cè)上傾5°～7°。需注意，熱管式熱回收裝置全年使用，由于冬季的低溫側(cè)夏季變成了高溫側(cè)，因此宜在換季時(shí)，用手動(dòng)方法將原上傾側(cè)調(diào)整為下傾10°～14°。
3)冷、熱端之間的隔板，應(yīng)為雙層結(jié)構(gòu)，以防止因漏風(fēng)而造成的交叉污染。
4)熱回收裝置可以垂直或水平安裝。多個(gè)裝置之間的連接根據(jù)需要既可以并聯(lián)，也可以串聯(lián)。
5)當(dāng)新風(fēng)出口溫度低于露點(diǎn)溫度或熱氣流的含濕量較大時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)安裝凝水排除裝置。
6)啟動(dòng)熱回收裝置時(shí)，應(yīng)使冷、熱氣流同時(shí)流動(dòng)，或使冷氣流先流動(dòng)。停止時(shí)，應(yīng)使冷、熱氣流同時(shí)停止或先停止熱氣流的流動(dòng)。
7)迎面風(fēng)速一般宜采用2.0～3.0m／s。
8)考慮熱管及翅片上積灰等因素，建議用查出的換熱量乘以0.9作為安全系數(shù)。如冷卻端為濕工況，加熱端的安全系數(shù)值應(yīng)增加。
4.6.5 液體循環(huán)式熱回收裝置
1 特點(diǎn)、適用范圍
液體循環(huán)式熱回收裝置采用普通盤管式熱交換器，以水作為介質(zhì)，利用水泵使水在兩個(gè)熱交換器內(nèi)循環(huán)，將排風(fēng)中的熱(冷)量傳遞給新風(fēng)，從而實(shí)現(xiàn)熱能回收，其工作流程見(jiàn)圖4.6.5-1。

圖4.6.5-1  工作流程示意圖

該裝置優(yōu)點(diǎn)包括：新風(fēng)與排風(fēng)之間不會(huì)產(chǎn)生交叉污染；由于供熱與得熱兩側(cè)通過(guò)管路連接，對(duì)距離m²有限制；布置方便靈活；換熱盤管數(shù)經(jīng)計(jì)算選擇合適時(shí)，顯熱回收率可達(dá)55％～60％。
缺點(diǎn)主要有：只能回收顯熱，不能回收潛熱；由于中間介質(zhì)造成溫差損失，使換熱效率較低(一般≤60％，增加盤管數(shù)可使換熱效率有所提高，但水泵和風(fēng)機(jī)耗電量相應(yīng)增加因素需考慮)。
液體循環(huán)式熱回收裝置適用于對(duì)新風(fēng)質(zhì)量要求較高或集中新排風(fēng)口間距離較遠(yuǎn)的場(chǎng)合使用。
2 選用要點(diǎn)
1）通常以水作為中間熱媒。用于寒冷地區(qū)時(shí)，通常在水中加入一定比例的乙二醇。不同質(zhì)量百分比對(duì)應(yīng)乙二醇水溶液的凝固點(diǎn)見(jiàn)圖4.6.5-2。
2）盤管的排數(shù)宜選6~8排，盤管的迎風(fēng)面風(fēng)速宜取2~3m/s；通過(guò)管束的水流速宜采用0.6~1m/s。
3)當(dāng)供熱側(cè)與得熱側(cè)的風(fēng)量不相等時(shí)，循環(huán)水量應(yīng)按數(shù)值大的風(fēng)量確定。
4）為了防止盤管表面結(jié)霜（在寒冷地區(qū)用乙二醇水溶液時(shí)），宜設(shè)水量調(diào)節(jié)裝置。

圖4.6.5-2  乙二醇溶液凝固點(diǎn)

4.6.6 設(shè)計(jì)選用要點(diǎn)
1 熱回收效率及熱回收能量計(jì)算公式
1）溫度效率計(jì)算公式

2）焓效率計(jì)算公式

式中：t1、h1——新風(fēng)初溫（℃）、新風(fēng)初焓值（kJ/kg）；
t2、h2——新風(fēng)終溫（℃）、新風(fēng)終焓值（kJ/kg）；
t3、h3——室內(nèi)空氣溫度（℃）、室內(nèi)空氣焓值（kJ/kg）。
注：溫度、焓值符號(hào)的含義見(jiàn)圖4.6.6。

圖4.6.6  效率計(jì)算公式符號(hào)意義

全熱交換效率公式有溫度效率和焓效率，在排風(fēng)量Lp與新風(fēng)量Lw之比不為1時(shí)，應(yīng)在進(jìn)行以上效率計(jì)算的結(jié)果基礎(chǔ)上減去△η，△η的取值見(jiàn)表4.6.6。

表4.6.6 △η取值

3）顯熱回收能量計(jì)算公式
顯熱回收體現(xiàn)在新風(fēng)和排風(fēng)溫差上所含的部分能量計(jì)算公式為：

式中：Ex——顯熱回收能量（kW）；
G——新風(fēng)量（kg/h）；
（t1-t3）——新風(fēng)溫度變化量（℃）；
Cp——空氣的定壓比熱容，取1.01kJ/（kg?℃）；
——顯熱回收效率。
4）全熱回收能量計(jì)算公式

式中：Eq——全熱回收能量（kW）；
——全熱回收效率。
4.6.7 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范
《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50019—2003。
《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50189—2005。
《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ 26—95。
《空氣—空氣能量回收裝置》GB／T 21087—2007。