關(guān)于客房排風(fēng)的熱回收系統(tǒng).doc

關(guān)于客房排風(fēng)的熱回收系統(tǒng)1 熱回收系統(tǒng)節(jié)能的重要性在中高檔標(biāo)準(zhǔn)客房中，新風(fēng)量取值應(yīng)在30-50m3/h.p之間，其新風(fēng)負(fù)荷占空調(diào)總負(fù)荷的1/4-1/3。一般來說，當(dāng)新風(fēng)量與排風(fēng)量之比小于1：1.05時，才能滿足客房內(nèi)衛(wèi)生間應(yīng)保持負(fù)壓的規(guī)范要求，但這要消耗空調(diào)能量的30以上?？头啃l(wèi)生間的排風(fēng)比較集中，聚集的廢氣一相對較大，其排風(fēng)量在一定長的時產(chǎn)是內(nèi)較穩(wěn)定，它潛藏著大量的冷熱能，有相當(dāng)大的利用價值。1.2 熱回收系統(tǒng)設(shè)計實例長沙市某座大廈，曾設(shè)計過客房排風(fēng)的熱回收系統(tǒng)。大廈在24-37層中，有448套客房，均按二類賓館雙從標(biāo)準(zhǔn)間設(shè)置。每套房間取80m3/h的新風(fēng)量，其總量為3.6x1043/h。從而，確定客房區(qū)的新風(fēng)量與排風(fēng)量之比為1：1.125 。這部分建筑還有辦公、會議等輔助間及內(nèi)封閉式走廊，均需送新風(fēng)，計算出總新風(fēng)量約為5x104m3/h。根據(jù)系統(tǒng)的排風(fēng)量與新風(fēng)量之比為1.3。參考產(chǎn)品樣本，選擇轉(zhuǎn)輪組密度12孔、cm2、厚度200mm 、最大轉(zhuǎn)速10r/min的轉(zhuǎn)輪式全熱交換器，以額定風(fēng)量5x104m3/h，轉(zhuǎn)輪直徑3800mm等參數(shù)，查設(shè)備特性曲線得出：熱濕交換率=072。經(jīng)計算得出，全熱回收量約為32x104kcal/h。2 熱回收裝置2.1熱回收裝置概況針對客房排氣熱回收性質(zhì)而言，中間熱媒式換熱器，具有新風(fēng)與排風(fēng)會產(chǎn)生交叉污染和布置方便靈活的優(yōu)點。但需配備循環(huán)不泵來輸送中間熱媒，傳遞冷熱量，消耗動力，并有水系統(tǒng)處理等問題。另外，其溫差損失大，熱效率僅有40-50，且不且回收潛熱，板式換熱器，雖然沒有傳動設(shè)備，但也只能回收顯熱；管式換熱器，需要借助另一種介質(zhì)的相變進行熱傳遞，亦不能回收潛熱，空氣-空氣熱回收泵，其節(jié)能效率高，可回收大量潛熱。然而，需配壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器等一系列設(shè)施，其本身的能耗，設(shè)備投資及維修管理工作量均大于其它。2.2 轉(zhuǎn)輪式換熱器在換熱器旋轉(zhuǎn)體（轉(zhuǎn)輪）的兩側(cè)設(shè)有他隔板，使新風(fēng)與排風(fēng)反向逆流。轉(zhuǎn)輪芯片多為用鋁合金箔制造，其表面覆蓋著吸濕性涂層，形成熱、濕交換的載體，它以8-10r/min的速度緩慢旋轉(zhuǎn)，先把排風(fēng)中的冷熱量收集在蓄熱體（轉(zhuǎn)輪芯）里，然后傳遞給新風(fēng)，空氣以2.5-3.5m/s的流速通過蓄熱體，靠新風(fēng)與排風(fēng)的溫差和蒸汽分壓差來進行熱濕交換。所以，既能回收顯熱，又能回收潛熱。蓄熱體是由平直形的波紋形相間的兩種箔片構(gòu)成，其相互平行軸向通道，使內(nèi)部氣流形成不偏斜的層流，避免了隨氣流帶進粉塵微粒堵塞通道的現(xiàn)象。光滑的轉(zhuǎn)輪表面及交替改變氣流方向的層流，確保了蓄熱體本身良好的自凈作用。但是，它同樣有著不可忽視的弱點，也是在設(shè)計系統(tǒng)配置時，應(yīng)注意解決的問題。（1）由于送風(fēng)與排風(fēng)之間的壓差存在，無法完全避免氣體的交叉污染，有少量氣體互相滲漏。（2）因受轉(zhuǎn)芯體密集結(jié)構(gòu)及旋轉(zhuǎn)變化通道的影響，氣流壓降較大，一般為125pa左右。（3）為了保證蓄熱體高效率的性能，充分發(fā)揮熱濕交換的回收作用，限制了轉(zhuǎn)輪迎風(fēng)面的流速不能過大。使整體裝置占用建筑空間過大。（4）轉(zhuǎn)輪式換熱器將送風(fēng)和排風(fēng)的接管位置固定限定，使系統(tǒng)布置的靈活性很差。3 熱回收系統(tǒng)配置的合理性3.1熱回收系統(tǒng)的配置的要點3.1.1 排氣應(yīng)垂直向上集合客房衛(wèi)生間在熱浴時，有氣流上浮現(xiàn)象。一旦停電，豎井應(yīng)能保證熱氣自排通暢，避免頂部窩集廢氣漫延其它房間，造成二次污染，新風(fēng)處理機和熱回收器一定要設(shè)在客房頂部的設(shè)備層內(nèi)，并要考慮排氣系統(tǒng)頂部的總水平干管應(yīng)有靜壓箱作用。3.1.2 系統(tǒng)規(guī)模要適中對于大負(fù)荷的熱回收系統(tǒng)，當(dāng)風(fēng)量大于15000m3/h時，應(yīng)組成兩個以上的小系統(tǒng)為宜，并有利于各系統(tǒng)支管風(fēng)量的均勻分布和風(fēng)壓的平衡調(diào)節(jié)。3.1.3 送風(fēng)壓人、排氣吸出為了發(fā)揮自凈扇形器的作用，必須使送，排風(fēng)兩側(cè)間壓差為200pa。所以，當(dāng)系統(tǒng)為送風(fēng)壓入、排風(fēng)吸出布置時，就能保證送風(fēng)側(cè)壓力大于排風(fēng)側(cè)壓力，而不存在排氣漏入新風(fēng)中去的問題。3.2 大廈熱回收系統(tǒng)配置的剖析3.2.1 排氣系統(tǒng)倒置，運行隱患多在大廈內(nèi)，23和40兩層為設(shè)備層，客房上部兩層做銀行總辦，使客房與頂部設(shè)備層隔開。只能將新風(fēng)機組和轉(zhuǎn)輪式換熱器放在客房底部設(shè)備層內(nèi)，形成倒置的排氣系統(tǒng)。其隱患：一是，一旦停電，排氣聚集豎井頂部，無法排出，倒流至其它客房內(nèi)；二是，建筑立面中部相當(dāng)于一面屏風(fēng)，當(dāng)伸至外墻的排氣口迎風(fēng)時，臭氣可能殃及到其它層的客房內(nèi)。3.2.2 系統(tǒng)龐大，設(shè)備布置困難，影響換熱性能在設(shè)備層里，水、電、風(fēng)各專業(yè)系統(tǒng)管道錯綜復(fù)雜，無法安置兩套新風(fēng)處理及熱回收設(shè)備。使50000m3/h風(fēng)量的轉(zhuǎn)輪式換熱器、4000x400mm的空間尺寸，硬擠在4.4m層高的梁柱間跨內(nèi)，造成換熱器上部氣流不暢，導(dǎo)致轉(zhuǎn)芯斷面風(fēng)量分配不均，新風(fēng)、排風(fēng)間熱濕交換不充分，直接影響熱回收效率。3.2.3 送、排風(fēng)的壓差難保證由于各機組占地大，形狀受約束，難以相互調(diào)配，沒能做到送風(fēng)壓入、排風(fēng)吸出的組合方式。系統(tǒng)運行時，很難保證轉(zhuǎn)輪體兩側(cè)送風(fēng)大于排風(fēng)的壓差，有可能造成排風(fēng)向新風(fēng)泄漏住宅小區(qū)集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)及其基于網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)1 引言建筑能耗在全球能源的消耗中占有相當(dāng)大的比例，在一些發(fā)達(dá)國家，其比例有的已達(dá)到40%。我國作為一個發(fā)展中國家，近年來建筑能耗所占的比重也越來越大，業(yè)已占到全國總能耗的20%左右，這其中更有85%的是用于建筑的采暖和空調(diào)1。由于我國用于發(fā)電的一次能源在多為原煤（原煤發(fā)電約占總量的75%左右），而原煤屬于不清潔能源，其在開采、運輸、使用過程中都會對環(huán)境造成極大的污染。因此，做好建筑能耗的優(yōu)化管理就可達(dá)到節(jié)約能源和保護環(huán)境的雙重目的。住宅小區(qū)集中供冷是指通過小區(qū)內(nèi)的管網(wǎng)向用戶輸配供應(yīng)冷源機房生產(chǎn)的冷水，以滿足用戶空氣調(diào)節(jié)的需要。由于集中供冷的規(guī)模效應(yīng)，使得它在防止大氣污染、提高能源利用率、有效利用空間、全國各地和資金、美化城市形象等方面具有十分突出的優(yōu)點，非常符合綠色建筑、健康住宅的健康、舒適、節(jié)能、環(huán)保的要求，因而有著重大的經(jīng)濟效益和社會效益，是現(xiàn)代化住宅小區(qū)建筑空調(diào)發(fā)展的必然趨勢。由于住宅小區(qū)的集中供冷系統(tǒng)非常復(fù)雜，因此對其進行優(yōu)化管理必須引進系統(tǒng)工程的概念，不能僅僅只從技術(shù)或經(jīng)濟的角度對其進行考慮，而應(yīng)該全面考慮技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境、人文等多方面因素。基于以上這種理念，我們經(jīng)過大量的工作后，提出了基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)框架及其實現(xiàn)途徑。該系統(tǒng)充分利用控制、計量、廢熱利用等多種手段，對住宅小區(qū)集中供冷系統(tǒng)的設(shè)計、建造、使用等過程進行全程優(yōu)化管理。 2 集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)本文提出的住宅小區(qū)集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)包括以下幾個部分：住宅小區(qū)集中供冷冷源決策系統(tǒng)、住宅小區(qū)集中供冷最優(yōu)設(shè)計系統(tǒng)、集中供冷系統(tǒng)與人工景觀相結(jié)合的技術(shù)、住宅小區(qū)集中供冷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和住宅小區(qū)集中供冷自動計費系統(tǒng)。21 住宅小區(qū)集中供冷冷源決策系統(tǒng)2傳統(tǒng)的集中供冷冷源決策往往只注重某個方面因素的分析，而不涉及復(fù)雜因素的相互影響。由于住宅小區(qū)集中供冷是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，其最優(yōu)性受到技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境、文化等多個方面的制約，因此，僅僅只從某個方面進行分析，肯定不能得出一個滿意的結(jié)果。本文提出的住宅小區(qū)集中供冷冷源決策系統(tǒng)采用美國數(shù)學(xué)家t.l.sady教授在20世紀(jì)70年代提出的層次分析法（analytical hierarchy process，簡稱ahp）對住宅不區(qū)的集中供冷冷源進行決策。層次分析法是一種把數(shù)據(jù)、專家意見和分析人員的判斷有效結(jié)合的方法，是一種定性分析和定量分析相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法。它把一個復(fù)雜的問題分解成各組成因素，然后用兩兩比較的方法確定決策方案中各因素的相對重要性。由于住宅小區(qū)集中供冷冷源決策中具有諸多因素不能明確化的特點，如系統(tǒng)對環(huán)境的影響以及系統(tǒng)的可靠性等，因此，層次分析法能很好地應(yīng)用于集中供冷系統(tǒng)的冷源決策過程。22 住宅小區(qū)集中供冷最優(yōu)設(shè)計系統(tǒng)3冷源形式確定后，利用住宅小區(qū)集中供冷最優(yōu)設(shè)計系統(tǒng)可以對系統(tǒng)進行設(shè)計。該系統(tǒng)采用計算機模擬分析的方法，以整個集中供冷為其優(yōu)化對象。它首先對住宅小區(qū)集中供冷的全年能耗按變基準(zhǔn)溫度度日法進行預(yù)測，然后采用壽命周期費用（life cycle cost，簡稱lcc）分析法對整個集中供冷系統(tǒng)進行經(jīng)濟分析，從而得出冷源以及冷水輸配系統(tǒng)的最佳配置、冷水的最優(yōu)供回水溫差等。23 集中供冷系統(tǒng)與人工景觀相結(jié)合的技術(shù)3隨著人們生活水平的提高，人們對環(huán)境的要求也越來越高，在一些住宅小區(qū)中，噴泉和人造瀑布等人工景觀隨處可見。集中供冷系統(tǒng)的冷卻塔通常會發(fā)出較大的噪聲，且其形象與周圍環(huán)境也極不協(xié)調(diào)。因此，我們特提出了一種利用噴泉或人造瀑布來代替冷卻塔對循環(huán)冷卻水進行冷卻的方案（圖1和圖2）。采用這種方案后，可以達(dá)到美化環(huán)境、改善小區(qū)微氣候，減少冷卻塔的投資和消除冷卻塔的運行噪聲等目的，從而使得集中供冷系統(tǒng)對小區(qū)環(huán)境的影響降到最小。圖1噴泉冷卻方式 圖2 人工瀑布冷卻方式通過對該方案的熱力分析和其它相關(guān)技術(shù)的研究表明，經(jīng)過精心的設(shè)計、完善的運行管理、巧妙的布局，將循環(huán)冷卻水應(yīng)用于小區(qū)水景工程中是完全可行的。24 住宅小區(qū)集中供冷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)4集中供冷系統(tǒng)可以分為四個部分：冷源、冷卻水系統(tǒng)、冷水系統(tǒng)和末端用戶。由于受計算機技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)等科學(xué)的限制，傳統(tǒng)的集中供冷系統(tǒng)一般采用和設(shè)備單體控制的方法，即系統(tǒng)中每個部分的控制都是各自為政，沒有考慮集中集中供冷中各個部分之間的相互影響，每個部分都有著自己獨立的控制方案，而不是從系統(tǒng)的整體出發(fā)，沒有一個統(tǒng)一的最優(yōu)控制方案。另外，其每個部分的控制方案都是一成不變的，都是建立在一些憑經(jīng)驗建立的數(shù)學(xué)模型上，而沒有考慮到具體系統(tǒng)的不同。與傳統(tǒng)的控制方案不同，集中供冷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)把整個集中供冷系統(tǒng)（除開末端用戶部分）作為自己的優(yōu)化控制目標(biāo)，不再只是孤立地對各個部分進行控制，而是充分考慮到各個部分之間的相互影響。在集中供冷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，它不僅利用最新的計算機通信技術(shù)把整個系統(tǒng)有機的聯(lián)合起來，而且還利用人工智能新技術(shù)對整個系統(tǒng)的控制過程進行最優(yōu)化的處理，最后，它利用節(jié)能效果極佳的變頻技術(shù)使整個系統(tǒng)真正在最節(jié)能最高效的狀況下運行。25 住宅小區(qū)集中供冷自動計費系統(tǒng)5在我國，由于各方面的原因，現(xiàn)有的對集中供冷的收費仍采用傳統(tǒng)的按面積收費的方法，該方法存在著許多的弊端，造成了能源的大量浪費。由于集中供冷計費能夠?qū)⒂脩舻淖陨砝媾c其能量的消耗結(jié)合起來，這勢必會增加用戶的節(jié)能意識，推動節(jié)能工作的良性向前發(fā)展，并使得用戶的生活水平環(huán)境不斷地提高和改善。因此，在集中供冷的住宅小區(qū)中必須進行分戶計費。通過對現(xiàn)有集中供冷收費方法進行詳細(xì)地分析后，我們提出了一個基于公平的集中供冷計費方法，該方法充分考慮到各用戶圍護結(jié)構(gòu)的不同和用戶之間熱傳遞所帶來的影響，因此可以大幅減少在計費中出現(xiàn)的一些糾紛，增加計費的公平性。在此基礎(chǔ)上開發(fā)集中供冷計費系統(tǒng)可以自動對各用戶消耗的冷量進行計量，并可根據(jù)積壓用戶的圍護結(jié)構(gòu)對其消耗的冷量進行自動調(diào)節(jié)。采用住宅小區(qū)集中供冷自動計費系統(tǒng)后，可以促進用戶更加主動地節(jié)約能源，從根本上杜絕集中供冷能源的人為浪費。3 集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通過對住宅小區(qū)集中供冷系統(tǒng)和各種通信技術(shù)的綜合分析，集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)采用lontalk作為自己的通信協(xié)議來集成集中供冷系統(tǒng)內(nèi)的各類子系統(tǒng)：集中供冷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、集中供冷自動計費系統(tǒng)以及其他控制或管理子系統(tǒng)。lonworks現(xiàn)場總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活多變，可根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特點采用不同的網(wǎng)絡(luò)連接方式，具有高度的可靠性、較好的可維護性和擴充性。在lonworks現(xiàn)場總線中，由于采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-網(wǎng)絡(luò)變量，各類設(shè)備采集的數(shù)據(jù)可以共享，因此能節(jié)約大量的設(shè)備費用。建立在lonworks現(xiàn)場上的lontalk是一種開放性通信協(xié)議，遵守協(xié)議的設(shè)備和系統(tǒng)可以直接互連，組成無主站點對點的分布式網(wǎng)絡(luò)。由于lontalk通信協(xié)議已被子世界上3000多家著名企業(yè)采用，使得其已成為事實上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)可能通過internet與外界聯(lián)系，這使得決策人員、操作人員和管理人員可以集中供冷系統(tǒng)進行遠(yuǎn)程監(jiān)控。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，維修人員可在千里之外對其進行處理，因而能節(jié)省大量的人力和物力。（圖3）圖3 集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)在集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)中，我們采用密套接字協(xié)議層（security socket layer，簡稱ssl）技術(shù)來保證系統(tǒng)的安全性，允許客戶/服務(wù)器應(yīng)用程序之間的通信不會被偷聽、篡改和偽造。協(xié)作管理環(huán)境（cooperation management enviroment,簡稱cme）軟件功能模塊包括電子白板、基于web的訪問工具、多媒體數(shù)據(jù)存儲、文本信息交流工具和傳輸工具，通過這些工具，監(jiān)控人員即使在千里之外，也會覺得自己跟被管理的設(shè)備近在咫尺。4 應(yīng)用實例應(yīng)深圳市某單位的要求，我們利用本文提出的住宅小區(qū)集中供冷優(yōu)化管理系統(tǒng)對深圳市某住宅小區(qū)的集中供冷系統(tǒng)進行了方案設(shè)計。該住宅小區(qū)位于深圳市區(qū)，預(yù)計住戶總數(shù)將達(dá)到31240戶。根據(jù)該小區(qū)的規(guī)劃，我們擬設(shè)立三個集中供冷系統(tǒng)對小區(qū)進行供冷，其中，系統(tǒng)a共有住戶13337戶，系統(tǒng)b共有住戶8691戶，系統(tǒng)c共有住戶9212戶。 以下是我們?yōu)樵撔^(qū)設(shè)計的集中供冷系統(tǒng)部分方案：（1）集中供冷冷源使用的能源，可以分為電力方式、熱力方式和混合方式。其中熱力方式包括燃?xì)?、燃油、燃煤、外部供汽四種情況，混合方式指電力與熱力兼有的方式。與以上三種能耗方式對應(yīng)，集中供冷系統(tǒng)常用的冷源設(shè)備主要是離心式（或螺桿式）制冷機和吸收式制冷機（包括直燃吸收式制冷機和蒸汽型吸收式制冷機）。根據(jù)本文提出的集中供冷冷源決策系統(tǒng)和深圳當(dāng)?shù)氐哪茉凑?，考慮到設(shè)備的初投資（包括增容費）、運行費用（與當(dāng)?shù)氐碾妰r、燃油價、天然氣價等密切相關(guān)）、工作可靠性、對環(huán)境的影響等幾個方面的因素后認(rèn)為：在該小區(qū)的集中供冷系統(tǒng)中采用燃油價、天然氣價等密切相關(guān)）、工作可靠性、對環(huán)境影響等幾個方面的因素后認(rèn)為：在該小區(qū)的集中供冷系統(tǒng)中采用燃?xì)庑椭比紮C具有最佳的經(jīng)濟和環(huán)境效益。（2）由地該住宅小區(qū)集中供冷系統(tǒng)的供冷范圍比較大，這就使得冷水輸送系統(tǒng)的消耗的能量非常大，而且室外管網(wǎng)的初投資和管網(wǎng)的冷損失也隨著增大。通過對整個系統(tǒng)的優(yōu)化分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)維持冷水機組的供水溫度不變而提高回水溫度時，可以提高整個集中供冷系統(tǒng)的經(jīng)濟性。經(jīng)過詳細(xì)計算確定，該小區(qū)集中供冷系統(tǒng)的最佳供回水溫差為t=89。（3）為了進一步美化該住宅小區(qū)的環(huán)境，我們設(shè)計了利用人工瀑布或噴泉代替冷卻塔對循環(huán)冷卻水進行冷卻的方案。具體方案為：在噴泉、瀑布跌落的水池中堆放一定的淋水填料，在填料的下部安裝有風(fēng)機，這樣就形成一個降低水溫用的冷卻構(gòu)筑物。其中，風(fēng)機用來加大通風(fēng)量，而淋水填料可以將水滴變成更小的水滴或很薄的水膜，以增大水與空氣的接觸面積和延長兩者的接觸時間，從而加強水與空氣的熱濕交換。水的冷卻過程主要是在淋水填料中進行。（4）小區(qū)集中供冷協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分別采集集中供冷系統(tǒng)中的冷卻水流量、冷凍水流量、冷卻水入口溫度、冷凍水出口溫度、冷卻水塔風(fēng)機功率及開啟臺數(shù)、冷卻水泵功率及開啟臺數(shù)、冷凍水泵功率及開啟臺數(shù)、機組的能耗量（燃料量或耗電量）等參數(shù)后，在中央控制計算機上運用人工智能方法對這些參數(shù)進行優(yōu)化組合，以求出整個集中供冷系統(tǒng)在當(dāng)前負(fù)荷下的最優(yōu)狀