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全熱交換機
時間:2022-12-24 人氣: 來源:山東合運電氣有限公司
全熱交換機(energyrecoveryventilation,ERV)是住宅和商業(yè)空調(diào)系統(tǒng)中的能量復原過程,經(jīng)由處理(預處理)進入的室外通風空氣,交換建筑物或空調(diào)空間排出的空氣中包含的能量,所使用的特定設備可稱為全熱交換機,“全熱”一詞出自熱焓(enthalpy)的日文漢字譯詞。在較溫暖的季節(jié),全熱交換機系統(tǒng)進行預冷和除濕;在較冷的季節(jié),系統(tǒng)會加濕和預熱。ERV系統(tǒng)可幫助空調(diào)系統(tǒng)設計滿足通風和能源標準(例如美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學會,簡稱ASHRAE。可改善室內(nèi)空氣質(zhì)量并降低空調(diào)系統(tǒng)設備的總容量,從而降低耗能。)基本上在所有條件下,全熱交換機系統(tǒng)使空調(diào)系統(tǒng)能夠保持40-50%的室內(nèi)相對濕度,必須使用鼓風機的動力來克服系統(tǒng)中的壓力下降,因此會產(chǎn)生輕微的能源需求。
重要性
全球近一半的能源用于建筑,有一半的加熱與冷卻成本是由通風引起。第二,發(fā)電和電網(wǎng)是為了滿足用電高峰的需求,使用適當?shù)娜珶峤粨Q機是一種具成本效益、可持續(xù)且快速的方法,能降低全球能源消耗、改善室內(nèi)空氣質(zhì)量并保護建筑物和環(huán)境。
轉移方式
全熱交換機是一種空氣對空氣的熱交換器,可傳遞顯熱(sensibleheat)和潛熱(latentheat)。由于溫度和濕度都會轉移,因此全熱交換機被描述為總焓(enthalpic)裝置。相比之下,熱回收通風機(heatrecoveryventilation,HRV)只能傳遞顯熱。換句話說,所有全熱交換機都是熱回收通風機,但并非所有熱回收通風機都是全熱交換機,將熱回收通風機和全熱交換機互換是不正確的。在夏季運行時,全熱交換機系統(tǒng)對進入的外部空氣進行冷卻和除濕,排氣流冷卻冷凝器盤管使通風空氣降溫,系統(tǒng)將熱量送入排氣流中。在冬季時則反向運作,系統(tǒng)不將熱量送入排氣流中,而是從排氣流中吸取熱量以預熱進入的通風空氣。在這個階段,空氣通過一個主要單元,然后進入被調(diào)節(jié)的空間。這類型的系統(tǒng)在夏季的排出空氣比通風空氣溫度低是正常的,在冬季則比通風空氣溫度高,如此系統(tǒng)才有效果并且有效率地運作。性能系數(shù)(coefficientofperformance,COP)將隨著條件變得更加極端(冷卻更多的熱和濕氣,加熱更低的溫度)
效能
ERV效能是透過計算兩個氣流之間傳輸?shù)哪芰颗c通過熱交換器傳輸?shù)目偰芰康谋戎怠J袌錾舷嚓P商品琳瑯滿目,效能也大相徑庭。其中一些系統(tǒng)的熱交換效率可以高達70-80%,而某些系統(tǒng)的熱交換效率則甚至只有50%。盡管這個這樣的數(shù)據(jù)已經(jīng)比基本的HVAC系統(tǒng)更優(yōu)秀,但它效率之低,實在不能與其他同類型系統(tǒng)相提并論。目前正在進行研究嘗試將熱能傳遞效率提高到90%。使用現(xiàn)代“低成本、燃氣型態(tài)”的熱交換技術將效率大大提高。高導電性多孔材料的使用被認為可以產(chǎn)生超過90%的交換效率。通過超過90%的高效率,可能有多達五個能源損失的因素可以被改善。家庭通風研究所(HVI)已為美國境內(nèi)制造的所有設備開發(fā)了相對應的標準檢測,但當然,很難涵蓋所有產(chǎn)品。最重要的是必須比較制造商提供的數(shù)據(jù)跟HVI檢測的數(shù)據(jù)差異。(附帶說明:加拿大的產(chǎn)品則是由R-2000標準來規(guī)范,跟HVI類似)
全熱交換機裝置類型
**全熱交換僅適用于吸濕裝置和冷凝水回收裝置
焓輪
旋轉輪換熱器是一個旋轉圓柱體,充滿適合空氣滲透的材料。通常是由聚合物、鋁或合成纖維構成,提供合理透氣所需的大表面積。(焓是熱量的測量標準。當焓輪在氣流供應端和排氣端間旋轉時,它會吸收熱能并釋放到較冷的氣流中。熱交換背后的驅(qū)動力是氣流之間的溫度差異(熱梯度)。我們必須通過干燥劑的使用來完成熱的傳遞與交換。干燥劑通過吸附的方式來傳遞水分,而吸附的力量主要是由相對氣流中蒸汽的部分壓力差所提供。典型的干燥劑由二氧化硅凝膠和分子篩組成。焓輪是轉移潛藏和外顯熱能的最佳設備。轉子的構成材料(最常見的聚合物、鋁或玻璃纖維)決定了設備的耐久性。使用旋轉式能量復原裝置時,兩個氣流必須相鄰以利進行能量傳輸。此外,在較冷的氣候下應該要考慮增加一些花費在防寒抗凍上,以避免轉子結冰。系統(tǒng)可以通過間歇調(diào)節(jié)轉子的速度、預熱空氣或周期性停止/晃動系統(tǒng)來避免結冰。
板式熱交換機
固定板式熱交換機沒有活動零件,由分隔和密封的交替層板所組成,典型的流動是橫流式,且由于大多數(shù)板是實心及不可滲透,其結果是只能進行顯熱傳遞。
透過顯熱或全熱交換芯體來調(diào)節(jié)進入的新鮮空氣,在這情形下,芯體是由鋁或塑膠板制成,濕度水準是透過水蒸氣傳遞來調(diào)節(jié),并結合裝有干燥劑或可滲透板的轉輪來完成。
2006年,由Paul即一家專門負責被動式房屋通風系統(tǒng)的公司,推出焓板,一種用透濕材料制成的錯流、逆流、空氣對空氣熱交換機。此外,聚合物固定板逆流全熱交換機,則是在1998年,由建筑性能設備公司(buildingperformanceequipment(BPE))推出,該公司是住宅、商業(yè)和工業(yè)空氣對空氣全熱交換機制造商。這些熱交換機不僅可引入改進為提高節(jié)能及新鮮空氣,也可作為新建筑的替代品。在新建筑情形,全熱交換機將有效降低系統(tǒng)所需的加熱/冷卻能力,至于節(jié)能總量的百分比將取決于裝置的效率(高達90%顯熱)和建筑物的緯度。
而由于固定板式熱交換機需使用多個部分,通常與高壓降及占地面積較大有關聯(lián)。又由于無法提供大量的潛能傳遞,這些系統(tǒng)在較冷的氣候條件下也有很高的機會結霜。
此外,芬蘭回收能源公司(RecyclingEnergyInt.Corp.)的專利技術,是以蓄熱式板式熱交換機為基礎,利用空氣濕度透過循環(huán)冷凝和蒸發(fā)(例如潛熱),使得不僅有高年熱效率,且為自凈化方式無微生物板。因此,該裝置稱為熱焓交換機(enthalpyrecoveryventilator),而不是全熱交換機(heatorenergyrecoveryventilator)。公司所獲得專利的LatentHeatPump,就是以熱焓交換機為基礎,其性能系數(shù)(COP)在夏季為33,冬季為15。
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