某博物馆项目转轮热回收系统经济性分析

某博物馆项目转轮热回收系统经济性分析

安建恒,吴,桃,廖乐阳

中国建筑第八工程局有限公司西南分公司，四川 成都 610000

摘要：从现行规范角度提出采用空气热回收装置的必要性，比较各类热回收装置的性能特征和适用对象；结合项目实例，分析转轮式全热回收装置在空调系统中的热回收效率及设备投资回收期，对热回收机组的地域性进行经济性分析。

关键词：热回收；节能；投资回收期；

引言：建筑全年总能耗中，空调能耗占有相当大的比例。对全国公共建筑的能耗调查表明，空调能耗占整个建筑能耗的50%~60%，其中新风能耗占比30%~40%。随着建筑维护结构热工性能的不断改善与人员舒适度要求的逐步提高，维护结构能耗占比越来越小，新风能耗占比越来越大。

近年来，随着建筑业的迅速发展，能源形式十分严峻，节约能源也被人们越来越重视。中央空调作为主要耗能系统，设备节能存在很大的提升空间。针对空气处理系统，各种能量回收设备在空调系统中越来越广泛的被应用。

1 项目概况

某博物馆项目根据使用功能、建设标准和物业管理等因素，中央空调系统设置如下：展厅、游客中心及其相关用房采用集中空调系统；其余功能用房（如库房、办公区、配电房）根据温湿度要求采用不同的分散式空调系统。

为实现运行节能，原设计中博物馆部分展厅采用组合式转轮热回收空调机组，现结合项目所在地的气候参数及当地实行电价等因素，对转轮式热回收机组进行经济性分析。

2 热回收设计依据

2.1 根据《博物馆建筑设计规范》JGJ66-2015第10.3.14条 “当技术经济比较合理时，博物馆的集中机械排风系统宜设置热回收装置”。 

2.2 根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）第7.3.23条 “设有集中排风的空调系统，且技术经济合理时，宜设置空气-空气能量回收装置。”

空气热回收系统进行技术经济比较时，应充分考虑气象参数、系统使用时间等因素，在满足节能的前提下，如果系统的回收期过长时，则不应采用热回收系统。

3 热回收系统对比分析

3.1 新排风中显热和潜热能量的构成比例是选择显热或全热空气能量回收装置的关键因素。在严寒地区及夏季室外空气比熔低于室内空气设计比焰而室外空气温度又高于室内空气设计温度的温和地区，宜选用显热回收装置;在其他地区，尤其是夏热冬冷地区，宜选用全热回收装置。

常用的空气能量回收装置性能和适用对象参见表1

表1  常用的空气能量回收装置性能和使用对象参照下表：

常用空气能量回收装置的特点比较参见表2

表2  各类热回收装置的特点比较

3.2 该项目位于四川省：（参考四川省成都市）

（1）夏季：空调室外干球计算温度31.8℃；空调室外湿球计算温度26.4℃；夏季空调室外相对湿度73%；含湿量21.7 g/kg干空气；焓值87.6 kJ/kg。冬季：空调室外计算温度1.0℃；空调室外计算相对湿度83%；含湿量3.3 g/kg干空气；焓值9.5 kJ/kg。

（2）展览区室内参数

夏季室内空调设计温度25℃；相对湿度55%；含湿量10.9 g/kg干空气；焓值52.9kJ/kg；冬季室内空调设计温度20℃；相对湿度40%；含湿量5.8 g/kg干空气；焓值：34.9kJ/kg；

（3）夏季空调供冷时长按照150d计算，冬季空调供热时长按照90d计算；

该项目施工图拟采用转轮热回收机组进行排风冷热量回收。

全热回收包括显热回收与潜热回收，对于显热回收室内外温差越大（一般大于8℃时，换热效果明显），则新风与排风的热量交换越明显。一般热交换器进排风温差约为4℃左右，根据室内外温差大小确定。成都地区夏季空调室外计算温度为31.8℃，机组排风温度为25℃（即为室内设计温度），温差为6.8℃，新风热交换后温度约为28℃，假设新风量与排风量相同（一般新风量略大于排风量），查焓湿图得焓值约为69 kJ/kg；

根据全热回收效率公式： 

将数值带入上述公式得出成都地区转轮热回收全热效率约为52.7%，小于规范要求的60%，由于成都地区夏季空调室外温度较低，故不适用转轮式热回收机组。

3.3 通过查阅相关资料与文献[1]，成都地区转轮热回收全年全热回收总能量在八个全国主要代表城市中最低。如下图所示：

   图1  中国各地区转轮全年全热回收总能量

通过查阅相关网站，项目所在地工商用电价约为0.65元/（kW·h），地区电价越低每年设备投入使用运行所节省的耗电费用越少，则对应的设备初投资回收期越长，经过计算，该项目设备的投资回收期约8年左右，考虑到设备的折旧与维修等因素，该博物馆中央空调系统（新风系统）不适宜采用热回收系统。

结语

本文通过对空气热回收装置进行介绍对比，结合项目特征、当地室外气象参数及电价，经过计算得出：该博物馆当空调机组采用转轮热回收装置时，机组的全热回收效率较低（约52.7%＜60%，不满足节能规范要求），且由于当地电价低，设备的投资回收期较长。为满足本项目成本控制及工期要求，建议取消设置转轮热回收空调机组。

参考文献：

[1] 冯劲梅，朱向平，曾嘉明，徐洪梁.转轮热回收计算方法及节能分析[J].上海应用技术学院学报（自然科学版），2014(03):249-252.

[2] 卢钧，连之伟.热回收装置在空调工程中的应用[J].制冷工程与电力机械，2007(04):82-85.