低温热管能量回收装置在SPF实验动物设施中的应用
【摘要】 在SPF 实验动物设施中,一般采用全新风的净化空调系统,为了回收排风中热(冷) 量来预热(冷) 新风,我们在通风系统中安装了重力式低温热管换热器。经过多年运行观察及实际测试,达到了回收能量之目的。
【关键词】 换能器; 回收; 能量
Application of Low Temperature Heat Pipe Energy Retrieving
Apparatus to the SPF Experimental Animal Facility
WANGJin2heng , YUE Bing2fei
(Laboratory Animal Center , National Institute for the Control of Pharmaceutical and Biological Products , Beijing 100078 , China)
【Abstract】 Ventilation and air2 conditioning system of all fresh airflow is usually adopted in the SPF experimental animal
facility. In order to retrieve the energy of heat or cool of the system’s exhausted airflow , which can be used again to heat or cool
the fresh airflow in advance , gravitative low temperature heat pipe transdcers was installed in the ventilation system. Several years
running has proved that it can reach the purposes of retrieving energy.
【Key words】 Transducers ; Recovery ; Energy
提高能源的使用效率往往是一个国家或地区经济发展战略的重要目标之一。有效可靠,经济实用的节能技术越来越受到青睐。在SPF 实验动物设施中,一般采用全新风的净化空调系统,为了节约能源,回收排风中热(冷) 量,来预热(冷) 新风,降低空调机负荷,是一项重要的节能措施。我所实验动物中心,1992 年在新建的2 500 m2 SPF 实验动物设施中,加装了重力式低温热管换热器。通过十多年的运行观察和测试,该设备对新风预热(冷) 发挥着积极作用,不仅回收了部份能量,降低了空调机组的负荷,而且在没有加装其它新风预热设备的情况下,确保了空调箱中的加热盘管在冬季不被冷风冻裂。为了解该装置的使用效果,我们最近对该装置进行了测试,现将结果报告如下:
1 结构和工作原理
111 基本结构
低温重力式热管换热器是一个独立的箱体,通过支架支撑并可调换角度,外接4 个风口(新风进出口和排风进出口) ,不需外接电源。内有4 排(每排27 根) 热管,新风段( Ⅰ) 和排风段( Ⅱ) 之间有隔板,防止新风和排风混合。图1 是热管换热器斜置(加热季节) 示意图,制冷季节,新风段( Ⅰ) 在下,排风段( Ⅱ) 在上。
图1 热管换热器斜置(加热季节)
Fig. 1 The oblique placement of transducers working at heating mode
112 工作原理
换热器内的热管在受热段吸收高温流体热量,管内工质(液体) 汽化,蒸汽在压差作用下,上升至放热段,同时凝结成液体放出汽化潜热,热量传给放热段的低温流体,冷凝液体依靠重力回流到受热段,受热后再汽化,这样往复循环。热管在冷、热两段均有翅片,以强化传热。图2 是热管原理示意图。
图2 简单重力热管原理示意图
Fig. 2 Illustration of simple gravity heat pipe theory
2 检测和测算结果
211 检测方法
将4 支棒式温度计(北京玻璃制品研究所生产) ,分别插入换热器(2 250 * 1 300 * 970) 的4 个风口处,根据室外温度变化,先选定并记录新风进口温度T′1 ,同时记录其他3 个风口处的温度T″1 、T′2 和T″2 。
212 检测公式和测算结果
见表1、2。
热(冷) 回收率η=
(温度效率)
回收热(冷) 量Q =MCpΔT
M- 新风流量(kg/s)
Cp - 新风定压比热容(kJ/kg·℃)
ΔT - 升(降) 温差( ℃)
新风风速为6.23 m/s , 迎风面积0.8 m2
3 分析和结论
311 分析
(1) 根据检测结果,换热器热回收平均效率为25 % ,冷回收平均效率为27 % ,而换热器额定效率为50 ±2 %。该设备已应用12 年,效率已降低。
表1 加热季节换热器检测和测算结果
Tab. 1 The test results of transducers working at heating mode
表2 制冷季节换热器检测和测算结果
Tab. 2 The test results of transducers working at cooling mode
(2)根据设施要求,排风进T′2 的温度常年基本保持在20 ±1 ℃。新风进T′1 的温度在(20 ±7) ℃范围内,换热器回收热(冷) 量较小。换热器热量回收较冷量回收大。
(3) 根据北京市各月平均气温估算,全年单台换热器可回收热(冷) 量合计约153.89 ×103KW·h ,见表3 和图3。
表3 每月平均气温和换热器回收热(冷) 量
Tab. 3 The average temperature and retrieved energy per month
图3 换热器各月回收热(冷) 量图
Fig. 3 The figure of retrieved energy per month
312 结论
(1) 该换热器结构简单,成本低廉,工作可靠和不需要维护保养。
(2) 用于预热新风效果比较明显,可以避免空调箱中的加热盘管在冬季不被冷风冻裂。在北京地区,用它可以代替其它新风预热设备。
(3) 可以从排风中回收显热(冷) 量,降低能源消耗,从而降低空调机负荷。
参考文献:
1 ] 黄间盈,主编1 热管与热管换热器设计基础M 1 北京:中国铁道出版社. 199512 - 531
2 ] 陆耀庆,主编1 暖通空调设计指南M 1 北京:中国建筑工业出版社. 19961146 - 1471