节能空调系统技术概要（送风系统/设备）

送 风 系 统 / 设 备

送 风 系 统 是 指 空 调 系 统 内 负 责 把 经 过 处 理 的 空 气 运 送 到 空 调 房 间 中 的 系 统 。 此 系 统 包 括 所 有 在 冷 冻 空 气 输 送 网 络 内 的 设 备 ［ 例 如 通 风 管 道 、 风 扇 、 送 风 机 ］ 、 空 气 扩 散 器 ［ 即 风 咀 ］ 、 加 湿 及 除 湿 设 备 等 。 以 下 将 会 介 绍 多 种 可 以 被 应 用 在 送 风 系 统 中 的 节 能 科 技 。

• 置 换 式 通 风
  

• 送 风 系 统 的 热 回 收 装 置
  

  • 滚 动 式 热 交 换 器 和 除 湿 综 合 热 回 收 装 置
    

  • 热 管
    

  • 循 环 盘 管
    

  
  

• 液 态 乾 燥 剂 空 调
  

• 微 导 管 热 交 换 器
  

• 辐 射 顶 板 供 冷 系 统

置 换 式 通 风

技 术 概 要 ∶

置 换 式 通 风 是 通 过 从 地 板 附 近 送 出 低 流 速 、 而 低 温 的 风 。 送 风 会 慢 慢 地 向 天 花 板 的 方 向 上 升 而 取 代 陈 旧 的 空 气 。 房 间 内 的 空 气 将 呈 层 状 分 布 ， 温 度 较 高 的 空 气 主 要 集 中 在 房 间 的 上 部 ， 而 较 冷 及 较 新 鲜 的 空 气 则 集 中 在 工 作 区 域 。 下 图 为 置 换 式 通 风 系 统 的 示 意 图 。

置 换 式 通 风 系 统 示 意 图

它 如 何 节 约 能 源 ？
采 用 置 换 式 通 风 可 以 在 以 下 几 个 方 面 降 低 系 统 的 能 源 消 耗 ∶

能 节 潜 力

置 换 式 通 风 系 统 的 节 能 效 果 很 大 程 度 上 取 决 於 空 调 系 统 的 控 制 策 略 、 建 筑 物 的 类 型 、 和 气 候 环 境 。 总 体 来 说 ， 置 换 式 通 风 的 制 冷 耗 电 量 比 传 统 混 合 式 通 风 系 统 为 低 。

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送 风 系 统 的 热 回 收 装 置

技 术 概 要 以 及 怎 样 节 能 ∶

a) 滚 动 式 热 交 换 器 和 除 湿 综 合 热 回 收 装 置
滚 动 式 热 交 换 器 是 一 个 有 旋 转 轮 的 热 交 换 器 。 它 透 过 旋 转 轮 在 空 调 系 统 的 鲜 风 和 房 间 的 排 风 进 行 热 能 交 换 。 送 风 管 的 连 接 方 式 可 以 使 两 种 气 流 都 沿 轴 逆 流 方 式 流 经 大 约 半 个 旋 转 轮 。 旋 转 轮 中 的 多 孔 物 质 可 在 较 高 温 度 的 气 流 中 吸 热 ， 然 後 将 较 冷 的 气 流 加 热 。

有 些 滚 动 式 热 交 换 器 会 加 上 乾 燥 剂 （ 如 矽 胶 ） ， 这 可 把 湿 气 由 一 股 气 流 传 递 到 另 外 一 股 气 流 ， 因 此 较 潮 湿 的 空 气 会 被 弄 乾 而 较 乾 燥 的 空 气 会 被 湿 润 。 显 热 交 换 和 潜 热 交 换 在 滚 动 式 热 交 换 器 和 除 湿 综 合 热 回 收 装 置 中 同 时 发 生 。

滚 动 式 热 交 换 器 的 运 作 概 念

(b) 热 管
热 管 是 一 种 被 动 式 的 热 回 收 装 置 。 它 由 多 条 管 子 组 成 ， 而 这 些 管 子 被 分 隔 板 分 为 蒸 发 器 和 冷 凝 器 两 个 部 分 。 热 空 气 流 经 蒸 发 器 ， 而 冷 空 气 则 由 相 反 方 向 流 经 冷 凝 器 ， 从 而 使 热 能 於 两 种 气 流 间 传 递 。 下 图 是 典 型 的 热 管 示 意 图 。

热 管 换 热 器

为 了 提 高 除 湿 效 能 ， 热 管 的 盘 管 和 除 湿 盘 管 通 常 都 安 装 在 一 起 ， 形 成 包 围 式 的 布 置 ， 热 管 包 围 在 冷 却 盘 管 的 周 围 ， 而 部 分 热 导 热 管 盘 管 在 上 游 ， 另 外 一 部 分 则 在 下 游 。 如 下 图 一 样 。

热 管 在 风 柜 机 的 应 用

热 管 可 以 同 时 对 空 气 进 行 预 冷 和 加 热 处 理 。 热 管 的 预 冷 部 分 放 置 在 进 风 口 。 当 热 空 气 流 经 热 管 时 ， 热 管 中 的 制 冷 剂 会 蒸 发 ， 并 将 热 量 带 到 热 管 的 加 热 部 分 ， 从 而 把 空 气 加 热 。 空 气 流 经 冷 却 盘 管 便 会 继 续 被 冷 却 到 较 低 的 温 度 ， 从 而 移 除 更 多 空 气 内 的 冷 凝 水 。 这 些 被 " 过 度 冷 却 " 的 空 气 会 透 过 热 管 加 热 部 分 重 新 加 热 到 一 个 合 适 的 温 度 。

(c) 循 环 盘 管
循 环 盘 管 是 安 装 在 送 风 以 及 回 风 气 流 上 的 翅 片 式 铜 盘 管 。 盘 管 之 间 有 管 道 连 接 ， 可 循 环 水 、 乙 二 醇 或 传 热 液 体 。 这 系 统 利 用 排 风 中 的 能 量 对 室 外 鲜 风 进 行 事 先 处 理 。 在 夏 季 ， 空 调 房 间 的 排 风 先 对 盘 管 内 的 循 环 液 进 行 冷 却 ， 然 後 就 可 以 利 用 这 比 较 冷 的 循 环 液 对 温 度 较 高 的 鲜 风 进 行 预 冷 。 在 冬 季 ， 这 个 过 程 正 好 相 反 ， 排 风 中 的 热 量 会 被 用 来 预 热 较 冷 的 鲜 风 。

循 环 盘 管 系 统

液 态 乾 燥 剂 空 调 系 统

技 术 概 要 ∶
液 态 干 燥 剂 空 调 系 统 是 利 用 液 体 干 燥 剂 来 去 除 空 气 中 的 湿 气 和 潜 热 ， 氯 化 锂 是 最 常 用 的 干 燥 剂 溶 液 。 一 般 的 液 态 干 燥 剂 空 调 系 统 是 由 两 个 主 要 单 元 组 成 ， 分 别 是 吸 收 器 和 发 生 器 两 个 小 室 。 在 吸 收 器 里 ， 干 燥 剂 溶 液 会 被 喷 洒 在 湿 润 的 气 流 中 从 而 吸 取 气 流 中 的 水 份 。 吸 收 了 水 份 的 干 燥 剂 溶 液 会 被 稀 释 ， 而 这 稀 释 的 干 燥 剂 溶 液 会 被 送 到 发 生 器 。 在 发 生 器 里 ， 液 体 干 燥 剂 将 从 吸 收 器 所 吸 收 的 水 蒸 气 经 加 热 后 释 放 ， 并 从 气 流 中 排 走 。 经 除 湿 的 液 体 干 燥 剂 接 着 会 被 送 到 吸 收 器 循 环 再 用 。 下 图 是 这 系 统 的 示 意 图 。

液 态 乾 燥 剂 空 调 系 统 示 意 图

它 如 何 节 约 能 源 ？
液 态 乾 燥 剂 空 调 系 统 首 先 把 鲜 风 进 行 了 初 步 的 空 调 处 理 ， 并 且 降 低 了 空 气 的 湿 气 含 量 。 当 鲜 风 的 湿 球 温 度 和 送 入 的 鲜 风 的 温 度 比 较 低 时 ， 该 系 统 可 同 时 处 理 潜 负 荷 以 及 部 分 显 负 荷 。 由 於 此 系 统 已 经 处 理 了 大 部 份 的 湿 负 荷 ， 所 以 它 能 使 空 调 系 於 较 高 的 蒸 发 温 度 下 运 作 ， 从 而 提 高 机 组 的 性 能 系 数 （ COP ） .

乾 燥 剂 溶 液 的 再 生 过 程 需 要 有 热 量 输 入 ， 通 常 可 以 采 用 较 低 品 质 的 能 量 ， 如 太 阳 能 、 工 业 过 程 中 的 废 热 ， 从 而 减 少 最 初 能 源 的 消 耗 。

能 节 潜 力
液 态 乾 燥 剂 空 调 系 统 的 节 能 效 果 取 决 於 鲜 风 状 态 和 系 统 的 配 置 情 况 。 美 国 的 一 个 研 究 表 明 ， 与 传 统 的 新 风 处 理 机 组 相 比 ， 液 态 乾 燥 剂 空 调 系 统 在 鲜 风 空 调 预 处 理 中 能 节 约 20-25 ％ 的 能 源 [1] 。

进 一 步 的 资 料 来 源 ∶

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National Renewable Energy Laboratory

微 导 管 热 交 换 器

技 术 概 要 ∶

微 导 管 热 交 换 器 是 由 很 多 装 有 鳍 片 的 微 管 子 组 成 ， 而 流 体 就 在 管 子 内 流 动 。 空 气 会 与 管 子 成 直 角 地 流 过 来 进 行 热 交 换 。 在 微 管 子 与 微 管 子 之 间 有 许 多 扇 状 褶 皱 的 散 热 片 结 构 。 这 个 结 构 可 延 长 流 经 微 通 道 的 空 气 的 时 间 ， 从 而 提 高 散 热 效 率 。

它 如 何 节 约 能 源 ？

微 导 管 热 交 换 器 的 传 热 效 果 比 传 统 的 热 交 换 器 要 高 ， 其 原 因 如 下  ∶
1. 较 小 的 制 冷 剂 流 道 增 加 了 制 冷 剂 的 传 热 ；
2. 管 道 扁 平 的 流 向 降 低 了 空 气 的 流 动 阻 力 ， 从 而 产 生 了 较 高 的 空 气 流 量 和 降 低 了 风 机 的 功 率 消 耗 。

由 於 换 热 效 率 提 高 了 ， 微 通 道 热 交 换 器 可 比 传 统 热 交 换 器 有 较 小 的 体 积 ， 但 却 能 够 拥 有 相 同 的 换 热 量 。 体 积 较 小 的 热 交 换 器 降 低 了 制 冷 剂 的 压 力 损 失 ， 并 提 高 了 压 缩 机 的 整 体 效 率 。

能 节 潜 力

此 设 备 的 节 能 效 果 与 热 交 换 器 的 大 小 、 使 用 范 围 以 及 其 它 制 冷 部 件 的 优 化 配 置 有 很 大 关 系 。 总 体 来 说 ， 这 种 热 交 换 器 的 效 率 比 传 统 鳍 片 管 换 热 器 高 大 约 15 ％ 。

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辐 射 顶 板 供 冷 系 统

技 术 概 要 ∶

在 辐 射 顶 板 供 冷 系 统 （ 或 者 称 为 冷 梁 柱 系 统 ） 中 ， 房 间 的 天 花 板 内 设 有 冷 水 管 。 这 些 管 子 贴 近 天 花 板 表 面 或 者 安 装 在 嵌 镶 板 内 ， 通 过 自 然 对 流 和 辐 射 换 热 来 冷 却 房 间 （ 如 下 图 所 示 ） 。 但 是 ， 水 蒸 气 会 比 较 容 易 在 较 冷 的 天 花 板 表 面 凝 结 积 聚 ， 这 有 可 能 破 坏 天 花 板 的 材 料 。 因 此 ， 可 能 需 要 配 合 一 个 鲜 风 处 理 机 组 来 对 室 外 鲜 风 的 湿 度 进 行 处 理 。

天 花 板 辐 射 制 冷 系 统 示 意 图

它 如 何 节 约 能 源 ？

这 种 系 统 的 一 个 基 本 的 节 能 途 径 是 它 可 以 在 较 高 的 冷 冻 水 温 度 下 工 作 ， 这 样 就 提 高 了 制 冷 机 的 蒸 发 温 度 ， 从 而 降 低 了 制 冷 机 的 耗 电 量 。 天 花 板 辐 射 制 冷 系 统 所 需 的 冷 冻 水 温 度 通 常 比 传 统 的 制 冷 机 冷 水 温 度 高 摄 氏 3-5 度 。
除 了 较 高 的 冷 冻 水 温 度 运 作 之 外 ， 这 系 统 还 可 以 降 低 送 风 量 。 当 和 鲜 风 处 理 机 组 配 合 使 用 时 ， 辐 射 顶 板 供 冷 系 统 能 够 降 低 系 统 的 总 通 风 量 和 更 有 效 的 处 理 显 负 荷 ， 从 而 节 省 能 量 。 系 统 通 风 耗 电 量 的 降 低 是 因 为 通 风 量 只 要 满 足 房 间 的 通 风 要 求 （ 全 空 气 空 调 系 统 最 高 冷 冻 量 的 通 风 需 求 的 25% － 30 ％ ） 。

能 节 潜 力

根 据 美 国 一 项 研 究 显 示 ， 当 天 花 板 辐 射 制 冷 系 统 和 鲜 风 处 理 机 组 配 合 使 用 时 ， 此 系 统 的 鲜 风 制 冷 需 求 可 以 比 可 变 风 量 系 统 节 省 约 15% － 20 ％ [1] 。

参 考 资 料

1. Roth, K. W., et al, 2002, Energy consumption characteristics of commercial building HVAC systems volume III: Energy saving potential, Building Technologies Program, Department of Energy, United States