浅谈排风能量回收技术在日坛国际广场中的应用

　　摘要：本文通过对日坛国际广场商业部分中央空调系统的介绍，阐述了排风能量回收系统和空调系统的结合，以及该系统对实现建筑节能目标的重要意义。
　　关键词：公共建筑，排风能量回收，节能
　　前言：
　　我国正处在工业化和城镇化加快发展阶段，能源消耗强度较高，消费规模不断扩大。节能是缓解能源约束，减轻环境压力，保障经济安全，实现全面建设小康社会目标和可持续发展的必然选择，体现了科学发展观的本质要求，是一项长期的战略任务。
　　公共建筑的采暖空调能耗特别高，其节能的潜力也最大。工程设计人员在建筑设计中应用节能技术，有利于改善公共建筑的热环境，提高暖通空调系统的能源利用效率，从根本上扭转公共建筑用能严重浪费的状况，为实现国家节约能源和环境保护的战略，贯彻有关政策和法规做出应有的贡献。
　　一、 排风能量回收的重要意义
　　所谓排风热回收就是利用排风中的能量来处理新风，就可以减少处理新风所需的能量，降低主机负荷，达到节能之目的。据调查，空调工程中处理新风的能耗大致要占到总能耗的25％～30％，对于高级宾馆和办公建筑可高达40％。可见，空调处理新风所消耗的能量是十分可观的。而空调房间排风中所含的能量更是相当可观，若加以回收利用可以取得很好的节能效益和环境效益，即利用全热交换器或显热交换器回收排风中的能量，节约新风负荷，尤其是冬季采用，效益更为明显。《公共建筑节能设计标准》中，明确提出了设计在技术经济分析合理时应优先考虑采用排风能量的热回收，并强制规定了一些必须采用热回收装置的系统。在选择热回收装置时，应当结合当地气候条件、经济状况、工程的实际状况、排风中有害气体的情况等多种因素综合考虑，以确定选用合适的热回收装置，从而达到花较少的投资，回收较多热(冷)量的目的。
　　采用排风热回收在进行空气处理，提供更加完善的空气质量的同时，节省了大量能源的消耗，运行和维护简单可靠，大量节省系统投资和运行费用，成为解决我国日益严峻的能源与环境问题的有效途径之一。
　　二、 热回收装置的设计要点
　　目前，常见的热回收装置有转轮式热回收装置、板式显热（全热）回收装置、热管式热回收装置和中间热媒式换热装置。
　　所谓全热回收是用具有吸湿作用的材料制作的，它既能传热又能传湿，可同时回收显热和潜热。显热回收用没有含吸湿作用的材料制作，只有传热，没有传湿能力，只能回收显热。
　　（1） 转轮式热回收装置
　　转轮式热回收装置是通过排风与新风交替逆向流过转轮来传递热量的。排风由转轮一侧的入口吸入，将所含的部分冷量（或热量）传递给转轮；而新风从的另一侧吸入，转轮以15～20r/min的速度旋转，将积蓄在转轮上的冷量（或热量）传递给新风，从而达到能量回收的目的。转轮中的转芯多数采用喷涂氯化锂溶液的铝箔制作而成。在一定运行条件下，热回收效率可达80%以上。但是转轮式换热器是两种介质交替转换,不能完全避免交叉污染,因此流过的气体必须是无害物质,另外设备装置较大,占有较多面积和空间,接管固定,带传动设备,消耗一定的动能。
　　（2） 板式显热（全热）回收装置
　　板式热回收装置分为全热式和显热式，不同之处在于全热型的采用了经特殊加工的纸张作为基材，并对其表面进行特殊处理后制成单元体粘结在隔板上。通过相互错排的换热通道进行送风与回风热交换。热回收效率可达75%。从换热原理上讲，换热介质逆流运动效率是最高的，但逆流换热器的结构复杂而且难于实现气密性，故常采用叉流交换方式。板式换热器结构简单，运行安全、可靠，无传动设备，不消耗动力，无温差损失，设备费用较低。但是设备体积大，须占用较大建筑空间，接管位置固定，缺乏灵活性，传热效率较低。
　　（3） 热管式热回收装置
　　热能通过蒸发器从外部热源经管壁传给工作流体，并流至凝结器，冷凝成液体，并将潜热传给外界冷源。冷凝后的液体通过吸液芯的毛细孔和沟槽返回至蒸发段，重新蒸发吸热。这种热回收方式无需动力消耗，借助另一介质的相变来传递热量传递效率较低。
　　（4） 中间热媒式换热装置
　　采用普通的盘管式换热器，利用水泵驱动热媒溶液作为介质在两个换热器中循环，实现能量的回收。中间热媒通常为水，为了降低水的冰点，一般在水中加入一定比例的乙二醇。新风与排风不会产生交叉污染,供热侧与得热侧之间通过管道连接,这种方式送排风完全隔离，在卫生场合应用较多。但是须配备循环泵,存在动力消耗,通过中间液体输送,温差损失大,换热效率较低,一般在40％～50％之间。


　　三、 热回收系统设计实例
　　北京日坛国际广场总建筑面积26万㎡，建筑高度为80m。其中地下二层为车库，地下一层至四层为裙房商业，主要包括商场，酒店配套和餐饮等。裙房以上为四栋独立高层建筑物，即酒店，写字楼及两栋高级公寓。
　　该工程建筑上的最大特点是裙房单层面积较大，建筑超长、超宽。为达到立面装饰效果，新风，排风均通过竖井由裙房屋面取得，新风口及排风、排烟口在屋面的距离均满足相关规范的要求。
　　经过综合的考虑，最后选用全热转轮回收装置作为本项目的热回收手段，既能回收显热，又能回收潜热。共选用4台转轮式热回收机组，每台风量40000m3/h。热回收机组带旁通管及旁通阀(电动调节阀)
　　1）有较高的热回收效率；
　　2）因转轮交替逆向进风，故有自净作用，不易被尘埃等阻塞；
　　3）必要时，可以用比例调节转轮回转速度来调节转轮效率，以适应不同季
　　节（如过渡季节和冬季）的情况。
　　利用排风进行能量回收可以有效降低整个空调系统的能源需求。以冬季为例，室外新风经过转轮热回收预热后，温度可以升高23.2℃，详见图2。

　　本工程选用的转轮式热回收机组配制的转轮，可以处理的新风比例不是固定的30%或40%，而是可以在30~100%范围内任意可调，在不耗费更多能量的情况下，充分满足室内的新风需求。
　　因此，利用转轮式热回收机组，不但可以通过减少主机系统的运行容量来节约运行费用，也可以通过全新风运行减少主机系统运行时间，来实现整个系统的节能运行。
　　总结：在本项目投入实际运行后，根据运行情况测算，能符合原设计要求，实现很好的节能效果。在大型商场空调系统中应用转轮热回收技术有其重要的意义，经济上随着电价上涨和转轮价格的下降，其投资收回周期越来越短，同时对于建设节能型社会也非常重要的实际意义。
　　
　　参考文献
　　[1]路延魁空气调节设计手册中国建筑工业出版社；
　　[2]赵荣义简明空调设计手册．中国建筑工业出版社；
　　[3]赵荣义等编空气调节（第三版）．中国建筑工业出版社；
　　[4]中华人民共和国建设部公共建筑节能设计标准（中华人民共和国国家标准GB50189－2005）；
　　[5]北京市建筑设计标准化办公室公共建筑节能设计标准（北京地方标准DBJ01-621-2005）；