暖通空调工程中换热器的运行节能分析

袁涛

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

暖通空调中的换热器传递着冷流体、热流体之间的能量，换热器在整个暖通空调的运行过程中能源消耗的比重非常高，为了提高资源的利用效率，应该注重换热器运行的节能控制，在换热器中全面落实运行节能的方法，完善换热器在暖通空调中的运用，确保换热器具备节能降耗的条件。换热器的类型包括：波节管式、板式、螺纹扰动盘管式、螺旋螺纹管式。供暖用换热器，一台停止工作时，运行的换热器的设计换热量应保证基本供热量的需求，寒冷地区不应低于设计供热量的65%，严寒地区不应低于设计供热量的70%。

1 暖通空调工程中换热器运行节能的方法

本文结合暖通空调空调的运行，例举换热器运行节能中的3 点方法，提高换热器运行节能的实践水平。

1.1 蒸汽节能方法

暖通空调中换热器运行节能时提出“节约蒸汽”的要求，采用蒸汽节能方法，辅助减少暖通空调的能耗[1]。暖通空调在建筑工程中负责采暖和生活热水，换热器运行节能中实行蒸汽节能，可以重新利用蒸汽资源，缓解换热器在运行期间的能耗压力，换热器蒸汽节能措施中专门针对汽水加热节能、蒸汽温控节能、凝结水热能回收节能进行应用，重新利用蒸汽中的热量，暖通空调的系统供应商方面，可以调节蒸汽的控制方式，促使换热器具备蒸汽换热节能的条件，同时在换热器运行期间回收二次蒸汽，达到运行节能的目标。换热器蒸汽节能在工业建筑暖通空调中与民用建筑有着明显的差异，工业建筑中换热器的蒸汽节能措施中主要以废气再利用为核心，提出尾气余热回收再利用、换热机组集成、系统节能的要求，合理利用蒸汽节能的方法，可使换热器在运行中实现节能。

1.2 电能节约方法

暖通空调换热器的电能节约也是运行节能中的一项重要工作。暖通空调在换热器电能节约中采用了两种方法，第一种是低沸点溶剂蒸馏回流工艺，换热器在无冷却介质的条件下就可以完成冷冻的工作，此类工艺减少了介质冷冻时电机的能源消耗，在很大程度上节约了电能资源；第二种是换热器的精细化生产工艺，精细化生产减少了换热器蒸馏时消耗的时间，有利于提高换热器的工作效率，由此实现了电能节约。

1.3 成本节约方法

暖通空调工程的成本投资较大，换热器节能运行过程中提倡成本节约，主要是通过换热器的成本节约来减少暖通空调工程建设时的成本投资规模[2]。一是改进暖通空调中换热器的生产工艺，降低换热器的投资成本，换热器结构中的冷凝器可以选择一级设备，在提高设备运行水平的同时做到成本节约；二是在暖通空调工程的现场环境中，规划换热器的安装位置和安装方式，因为换热器的安装费用比较高，所以安装时要注意暖通工程中新建项目、整改项目的协调性，换热器中设备、管道安装要合理，避免出现二次返工的情况；三是换热器运行时中间体、溶剂使用量的成本节约，回收换热器中的溶剂再次投入到换热工艺中；最后是暖通空调工程中换热器的维护、保养，此类工作可以降低换热器的故障发生机率，延长换热器的使用寿命。

2 暖通空调工程换热器运行节能实验研究

暖通空调工程换热器运行节能实验研究中，选择列管式换热器与板式换热器进行实验分析，探讨换热器运行节能的效果。实验模拟了暖通空调换热器的换热过程，记录了实验中的相关数据。

2.1 实验分析

根据换热器在暖通空调中的运行方式，模拟实验以前拼接好换热装置，换热器外部敷设硬质塑料，防止换热器热量散失[3]。模拟实验中换热器上要接入温控器和加热器，向换热器提供持续加热的条件。换热器选择“水-水”换热方式，热水泵中抽出换热器的水，并且把水传输到电加热器内，待水温上涨到规定数值后，向换热器内输送冷水完成换热的过程。该实验中两种热水器并联在同一个系统内，运用阀门控制换热器的应用，方便记录模拟实验中的数据。

2.2 数据处理

模拟实验中研究换热器运行节能的主要数据有：换热器压降数据、热水流量、冷水流量、进口温度、出口温度，在此基础上计算出换热器的换热量，具体的计算公式如下：

上述公式中，Q1是指换热器热水的平均放热量，Q2是指换热器冷水的平均吸热量，M1是指热水流量，M2是指冷水流量，cp1是指热水状态下换热器的定压比热，cp2是指冷水状态下换热器的定压比热，T1是热水进口温度，T2是热水出口温度，t1是冷水的进口温度，t2是冷水的出口温度。换热器平均换热量Q 的计算方法如下：

暖通空调换热器传热系数K 的计算方式为：

公式中，F 表示换热器自身的换热面积，本实验中两种换热器的换热面积是不同的，△tm 是指逆向流换热，△t 是指换热器运行工作过程中的平均温度差，其中△tm 的计算方法为：

经过实验模拟和计算后，得出列管式换热器与板式换热器的最佳运行流量，如下表1 和表2，根据表中的数据分析可以看出，列管式换热器与板式换热器在整个模拟实验中，节能效益最大时的水流速约为0.083kg/s，列管式换热器独立运行到最佳效益状态时的流速是0.069kg/s，而板式换热器流速是0.109kg/s，此类数据为暖通空调工程中换热器的运行节能提供了相关的参考依据。

表1 列管式换热器最佳运行流量计算表

表2 板式换热器最佳运行流量计算表

2.3 结果分析

暖通空调工程中换热器运行节能模拟实验中，表明了流量与传热效果的关系、流量与换热器阻力的关系、换热器最佳流速等参数，为运行节能设计提供了依据，在换热器运行节能设计中，不论是蒸汽节能还是电能节约，均可以参考模拟实验中的数据，积极提高换热器在暖通空调工程中的节能效益。

3 总结

暖通空调工程中换热器运行的过程中，全面落实节能方法，降低暖通空调工程的能耗，积极提高暖通空调的能源效益和经济效益。在研究暖通空调中换热器运行节能时采用实验分析的方法，同时为换热器运行节能提出可行的建议，促使换热器运行中可以实现最大化的节能降耗。