能量回收节能空调系统
随着人民生活水平的提高,建筑物的室内空气品质越来越被人们所重视。因此,空调设计中,保证建筑物足够的新风量以满足室内空气品质的要求是必须的。然而,新风负荷在整个空调负荷中却占较大的比率。在一些普通的高层建筑空调中,夏季新风负荷就占空调总负荷的30 %以上。而对些特殊的场合,如医院、商场、剧院、体育馆等人员密集的地方,新风的需求量则更大,有的甚至要求全新风。相应的,在这些场合新风负荷占空调总负荷的比率也很大。
另外,在现代小型家用空调和分散独立空调系统中,如VRV 空调系统,这种系统是不带新风的,室内空气品质较差,如靠不定时的开窗或者安装换气扇来实现,则空调负荷会显著增加。因此寻找一种既满足新风要求,又减少新风能耗的方法尤为重要。本文介绍了一种较为理想的做法,即在空调系统中采用热回收装置,通过回收排气中的余热对引入空调系统的新风进行预热或者预冷,来减少空调系统的能耗。
从焓湿图中可以容易分析出,空调排风中可供回收的余热中潜热占很大的部分,尤其是在夏季,室外空气中潜热量明显要大于显热量,而在潮湿的室外空气的条件下更是如此。因此,,空调系统采用全热回收装置有较大的节能潜力。
全热交换器系统节能案例分析:
上海地区某办公大楼楼层为6层,层高3.5m,吊顶后高度为3.0m,每层建筑面积500平方米,每层有办公室等24个房间,使用面积为360平方米。根据工程特点,本设计采用变频多联风冷热泵式中央空调系统,并装配了全热交换器,以达到既降低空调系统运行能耗、又改善室内空气品质、提高热舒适性的目的。
室内人均新风量:平均每房间按3人计算,每层共有办公人员72人,室内人均新风量按每人40立方米每小时计算,所需新风量Q=2880m3/h。室内换气次数:每层使用面积为360m2,吊顶后高度为3.0m,室内换气次数n按3次/h考虑,所需新风量Q=3240m3/h。根据设备选型,以两者中Q 值大者为依据的原则,即选取Q=3240m3/h,选用6台卧式XHBQ-3200型全热交换器能量回收机组,每层1台,额定新排风量为3200m3/h,相应新排风量为2800~3600m3/h。
全热交换器系统的经济效益
为评估经济效益,现就工程投资、耗电量、电力建设间接工程投资和全年运行电费等方面进行比较,求出实际采用ηhx=46.8%时的各项效益。
(1)由于本工程要求室外气温低于20℃时开始供热,室外气温高于26℃时开始供冷,只在20~26℃时可以不开启主机,该温度段处于过渡季.为贴近实际并考虑系统检修等情况,设过渡季为6个月,冬夏季合计使用空调6个月,以每天开机10小时计算,再考虑日温差变化和设备开机率,取综合时间系数η=0.8,则全年运行时间按30×6×10×0.8=1440小时。
(2)全年新风回收的热量
Q=q×h=96.6×1440=139104kWh
(3)平均全年制冷/制热性能系数COP为2.5,全年节约用电为Q/COP,即139104/2.5=55641.6kWh。
(4)运行电费按0.85元/kWh(上海市工业用电价格)计算,每年节约运行费用47295.40元。
(5)全热交换器系统换气按每m3/h造价8元计算,则全热交换器系统初投资为3180×6×8=152640元。采用全热交换器系统后,选用的空调系统的制冷量也相应减小96.6kW,按照空调系统每kW造价1000元计算,可节约空调系统初投资费96.6×1000元。因此,配置全热交换器系统后,初投资增加了56040元,而每年节约运行费用47295.40元,其动态回收期为1.18年,一年半后就能收回成本。
结论
本工程各系统均调试成功,达到预想效果。
(1)本工程全热交换器作为新排风系统,每年节约用电55641.6kWh,每年节约运行电费47295.40元,实测结果表明,回收的热量约为139104kWh,与理论计算值相当。
(2)国家规定,采取节能技术或设备增加的投资如果能在规定的时间内(称投资回收期,名称因行业不同而异)因运行费用的节约得以回收,则认为该项目可行。本工程采用全热交换器热回收设备以后,初投资增加了56040元,但每年可节约运行费用47295.40元,动态回收期为1.18年,因而该项目是可行的。
(3)由于直流式全新风系统要消耗较多的能量,针对这类系统,设置全热交换器可以解决能耗大的问题。