廖明洁珠海市某酒店余热设计以及经济性分析

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1、北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计 珠海市某酒店余热回收系统设计及经济性分析珠海市酒店余热设计以及经济性分析摘 要随着社会的高速发展，人员流动越来越大，各大城市纷纷建立起不同类型的酒店。酒店规模的扩大、功能的复杂化，造成能源极大消耗，不仅给能源带来巨大的压力，也降低了酒店的经营者的盈利。本文针对酒店建筑进行排风热回收系统设计，利用软件TRNSYS16对酒店某层进行热回收模拟。分别对显热、全热以及热泵回收三种不同的方案进行模拟分析，模拟结果可得三种排风回收方式的空调负荷和能耗，并结合三种方案的初投资、运行费用进行了经济性分析。关键词：排风热回收；TRNSYS16；显热全热回收；热泵回收

2、；经济性分析Waste heat design and economic analysis of Zhuhai HotelAbstractWith the rapid development of society, the flow of people is increasing, and different types of hotels have been set up in cities. The expansion of the hotel scale and the complexity of its functions cause great energy consumption，

3、 which not only brings great pressure on energy， but also reduces the profitability of the hotel operators. This paper designs the exhaust heat recovery system for hotel buildings. It uses software T16 to simulate the heat recovery of a certain floor of the hotel， including sensible heat recovery， t

4、otal heat recovery and heat pump recovery. Through the control of all aspects of the exhaust heat recovery system and the output and input， it can simulate three exhaust heat recovery modes to compare the load and energy consumption of the original air conditioning. Thus， more energy can be recovere

5、d in that way， and then the economic analysis of three kinds of exhaust heat recovery is made from the initial investment， operation cost and saved cost.Keywords: fuel utilization; cogeneration; district heating; boiler目 录1 绪论11.1本设计课题的研究背景11.1.1酒店类建筑的能耗以及余热情况11.1.2建筑余热回收的可行性11.1.3余热回收的意义22.1酒店类建筑可利

6、用余热以及其利用方式32.1.1冷凝热32.1.2排风热92.1.3设备散热量132.2本章小结143排风热回收系统运行的控制与模拟153.1软件TRNSYS16的介绍153.3排风热回收系统模拟163.3.1排风热回收系统运行的控制原则163.3.2模型建立及参数设置173.3.3模拟的结果及讨论213.4排风热回收系统对空调系统的影响283.5本章小结294 热回收技术经济性分析304.1各种热回收方案技术经济比较304.1.1生命（寿命周期成本费用）304.1.2投资回收期314.2本章小结315 总结321 绪论1.1本设计课题的研究背景1.1.1酒店类建筑的能耗以及余热情况在当今社会

7、，多数建筑存在着耗能严重的问题，很大一部分是来源于建筑本身设计导致的，这部分建筑能耗高我们没法很好的去解决只能在今后的建筑上推行绿色建筑的法定法规。还有一部分是能源利用率不高导致的，在宾馆类建筑里能耗占比比最大的是空调能耗，其次是照明能耗和设备能耗。作为一名准暖通人员，以往的空调设计重点在如何提高制冷量，降低耗功量上，很少有人会注意到回收余热这一方面。在空调设计中冷凝热，排风余热和机组余热都是很好的回收对象。在2000年商业建筑的能耗调查统计中，可以看到商业建筑为提供热水所消耗的能源占建筑总能耗的10%40%，在酒店类建筑中甚至能达到总能耗的31%。而在空调系统中冷凝热的排气温度很大，而且是主

8、要的建筑余热。宾馆类建筑的热水需求很大，建筑余热中的冷凝热有很大潜力利用自身的余热去制备热水。在回收方面由于建筑的余热温度较低，属于低品位热源，再加上热源有些分散回收有一定的难度。本文利用软件TRNSYS16，对建筑内的排风余热回收进行探讨模拟。合理的利用余热，不仅大大减少建筑的能耗还能提高室内的空气质量，还能减少对环境的伤害。1.1.2建筑余热回收的可行性在排风余热回收中，由于室内室外具有温差，新排风上一个是我们室内在空调环境下处理过的空气，一个是室外未处理的空气。我们通常的做法是排风直接通过风机排出室外，新风通过新风机组处理后送入室外。这里就产生个问题新风从室外送入室内需要处理是因为在夏季

9、室外的温度会高于室内，室外的空气含适量也高于室内，而在冬季室外的温度和空气含湿量都有低于室内温度。这导致了我们需要而外的耗能去处理这方面的差值。而余热回收恰好是利用了排风也就是原本的室内空气去预处理送入室内的新风。虽然说不能处理后的新风完全满足室内要求的新风，但可以减少了一部分空调承担的负荷。在国外例如美国，加拿大排风热回收技术已经相对很成熟了，已经有十几年的研究时间，排风热回收等产品在市场也有着不错的推广。目前国内也在换热器领域有不错的成果，但仍然有很大的潜力在节能方面。1.1.3余热回收的意义酒店类建筑的余热有很多种，其中占比较大的有空调系统中的冷凝热，排风热以及设备房散热等等。（1）节能

10、与经济的需要国民经济在高速发展，人们的节奏变快，越来越多人因为工作或者旅行去往不同的地方，而由此酒店的数量也越来越多。随着酒店数量的增大，也越多人注意到宾馆类建筑耗能巨大。在我国建筑的能耗中空调能耗和新排风能耗占全国总能耗的20%左右，高级民用建筑的空调耗能甚至可以达到建筑总耗能的30%-60%1。随着我国住宅业的快速发展及空调普及率的大幅度提高，势必造成空调用电和能耗的迅速增加2。在空调能耗中新风能耗能占到30%甚至更多3。再加上酒店空调的使用时间具有集中性，基本是全天开启，其需要的消耗的能源巨大。同理其所浪费的余热也数量巨大，排风余热回收，不仅可以将利用起来浪费的能源，减少空调的负荷，降低

11、空调选型的型号，还可以减少对环境的破坏，提高空调系统的经济性。（2）室内空气品质的保证随着社会的进步，人们对空气质量的要求也慢慢提高了。经过了20世纪70年代的能源危机人们开始认识到了节能的重要性。建筑物开始向节能方向发展，制定了绿色建筑的标准，其中就有为了减少建筑的热损失，建筑围护结构变得紧密，这一举动的改变使得门窗缝隙进风量减少，这不利于室内外进行换气也导致了室内空气质量降低。20世纪以后人们在室内活动的时间变长，特别是老人和小孩们，有些人甚至可以达到一天90%的时间在室内。室内空气品质如果不好容易导致病态建筑综合症(SBS)，这种病症也容易影响人们的心身健康。为保证室内的空气品质有足够多

12、的新风量，1999年及2001年先后颁布了第四、第五个版本。该标准最新一版是ASHRAE标准62.1-2004，新的标准适用于商业建筑、公共建筑和高层建筑。在一些人群密集的场所对空气质量的要求更高，如商城，办公室，医院等等场所。这样一来新风的需求就更大了，需要对新风处理的耗能就更大。因此排风的余热回收很有必要，不仅节约能源还能改善空气品质，对维护人们健康也有很大的帮助。2工程概况该酒店为珠海某酒店（如图2.1所示），楼层共有12层，酒店总共有247个客房，其占地面积为1255m2，酒店朝向为北偏西8.3，三到四十层为统一户型。本毕业设计以三到十层中的一层为例做排风余热回收设计，一层有22个客房

13、其中18个为普通客房，4个为高级客房，客房的面积为585m2，每间客房住两人，也就是说一层假设有44人，按照标准该层的新风量为44x30=1320m3/h，空调的设计温度为24C。原系统为独立新风系统，具有新风机组，本文余热回收设计，在减少了新风机组的情况下添加了排风系统，热交换器和热泵，通过TRNSYS 16软件模拟出三种排风热回收的节能效果，比较他们之间经济性。2.1酒店类建筑可利用余热以及其利用方式宾馆建筑中存在着大量的可回收的余热，如空调系统中冷凝热，排风热，以及一些高温高湿空间（洗衣室，配电房）的余热等。接下来重点来介绍下面几种余热情况。2.1.1冷凝热（1）冷凝热制备热水的意义在制

14、冷循环中，制冷剂通过压缩机做功在蒸发器中吸收了低温热源的热量，然后在冷凝器中向高温热源释放热量，其释放的冷凝热是为冷水机组制冷量和压缩机做功的总和。一般来说冷凝热不能够直接排放，需要通过冷却塔或者风冷冷凝器排放到大气中，排热必然要消耗能量。反观之前的研究，人们的研究的重点一直放在如何提高制冷系数，降低压缩机的耗工量，从而忽略了冷凝热的潜能。浪费的冷凝热还会对环境造成一定的污染，加剧城市的热岛效应。另一方面来看，随着城市的热岛效应室外温度的升高，这会恶化了风冷冷凝器的工作环境，导致系统的cop降低，增大空调机组的能耗。这也就是说节能是很有必要的。利用空调中的冷凝热可以用来制备热水，很大程度可以减

15、缓或者说取代锅炉，锅炉的减少能减少对环境的破坏。另一方面来说利用了空调的冷凝热还可以减少冷却塔的规模或者是运行时间，省电。72图2.1 珠海某酒店三到十层平面图（2）冷凝热的计算以及分析在空调用制冷技术中介绍到冷凝热的计算方法为：开启式压缩机的制冷机组，冷凝热越等于制冷量和压缩机指示功率的总和：k=o+Pi=p （式2.1） 制冷剂种类有关。对于全封闭式制冷机组的冷凝热，其冷凝热计算方式根据苏联B.B.雅柯勃松的试验数据，整理成为与其制冷量比值的形式:式中：tk 是冷凝温度，C；以常见的R22为例，其系数A为0.86，系数B为0.0042。图2.2为蒸汽压缩式制冷理论循环的压焓图，图中可以看出

16、冷凝热是图中23过程，其中的散热一部分是来自于温度较高的过热蒸汽变成饱和蒸汽的显热部分(22)，另一部分是来自制冷剂两相相变热量潜热(23)和过冷部分(33)。实验表明，温度较高的显热部分热量在冷凝热中的占比较小，而相变热量在40到50度部分的热量占冷凝热比例较大。但这部分热量不足以满足我们日常用水需求，所以需要不断的循环加热。图2.2 蒸汽压缩式制冷理论循环(3) 冷凝热的利用方式根据冷凝热两种热量性质的不同，有两种回收方法，分别是直接式和间接式。直接式卫生热水系统（见图2.3）是在压缩机后面接入一个热回收换热器，从压缩机出来的制冷剂能直接与卫生用水通过热换热器进行换热。压缩机出来的制冷剂温

17、度很高足够满足生活用水，但由于制冷剂的比容较大，用这种方法回收的显热占冷凝热的比值很小，因此在回收余热的过程中需要循环加热，需要在系统中加入辅助热源以满足大型场合的需求，如果需要利用其中的潜热取预热的话，还需要添加一定容量的预热补水水池。而且换热回收用水升温较少，所需的预热补水水池的容积较大，水循环和热水供应的时间是逐时变化的，几个部分又互相影响，会导致整个控制系统复杂起来，所以在实际工程中很少采用直接式卫生热水系统来回收空调中的冷凝热。间接式余热回收方式是回收经过冷凝器的冷却水，这部分的热量根据冷凝器的设计温度一般不会太高，是低于我们日常用水的温度属于低品位热源，回收的热能只能达到预热热水的

18、目的。因此间接式余热回收系统需要再添加一个热泵，将冷却水作为热泵的低温热源通过热泵将低温热源转变为高温热源以满足生活用水。间接式余热回收系统一般采用热泵与冷却塔串联或者并联的方式，如图2.4，2.5。当热水需求小的时候还需要通过冷却塔将多余的冷凝热散到大气中。通过热泵来回收冷凝热，热泵自身也会耗能但回收的能量远大于耗能，所以热泵余热回收还是有很好的经济效益的。而且在原有的机组上加入热泵不需要设置过多的控制，对机组本身也没有很大的影响，改造起来方便，更适合于对现有空调系统的改造。(4) 冷凝热回收所遇到的问题在冷凝热回收中，常常因为回收时间和热水供应时间不匹配而不能很好的进行余热回收，因此我们需

19、要设计蓄热水箱来储存一部分的热量。而且不同规模的建筑所需的热水供应量和空调使用时间也不同，这就让蓄水水箱容积的设计比较困难。而且从国内外这方面研究来看，系统的动态分析数据比较少，如果能将某些规模的建筑数据化，能大概推算出回收时间和空调使用时间的匹配段，这也能更好的推广冷凝热制备热水这一领域。2.1.2排风热（1）排风热回收装置的介绍利用气-气换热器可以回收排风中的能量，回收的能量根据其能量形式的不同，可以分为潜热回收和潜热回收。常见的换热器有：板翅式换热器，转轮换热器，热管换热器等等。除了换热器，还可以利用热泵来回收空调排风余热。a. 板翅式换热器板翅式换热器属于静止式换热器，其结构紧凑，换热

20、效率高，维护成本低。其中波纹板常用铝板或者是钢板，只要新排风之间存在着温差就可以通过它进行换热，其换热的能量为显热，又称为显热板翅式换热器。但波纹板换成具有一定传热和透湿性能的材料时，就可进行潜热换热，这种换热器成为全热换热器。b. 热泵热泵工作原理和空调差不多，在低温热源蒸发器处吸热，然后在高温热源冷凝器处放热，由此可以夏季的时候将排风的冷量传递到新风，冬季的时候将热量传递给新风。与换热器不同的地方是，热泵有制冷制热两种模式，需要通过四通换向阀来使制冷剂的流向改变。本文模拟使用的热泵为空气源热泵。（3）排风热回收系统a. 换热器能量回收分析换热器气流周线图如图2.7所示，显热换热效率计算公式

21、为：在实际工程中排风的风量会稍低于新风的风量，本文忽略新排风之间的差值，因此式中显热换热效率的计算公式可简化为：s=totpvetotR （式2.4） 式中可以看出，在室tR确定的情况下，tpre的变化很大程度受to以及s的影响。显热回收能量计算的式子为2.5，考虑到换热器需要做功耗能，其主要的耗能部件为风机，假设风机的能耗为P，根据式2.5可以推算出显热换热器实际的回收能量为式（2.6）。根据式子（2.5）可以绘画出显热换热器在不同的室外温度下回收的能量曲线，由于Qs单位是KJ/h，P的单位是kW，所以式子（2.5）所算Qs需除于3600单位换算成kW，再画出风机的能耗P曲线，得到图2.8。

22、图2.8中标阴影部分的面积为显热换热器中实际回收到的能量，从图中可以看出室内外温差越大，回收能量的节能效果越显著。图中可得当不考虑风机能耗时，室外温度ttRc，ttsmin，ttwmax的回收能量是正数。室外温度twmattsmin，thsmin，htsmin，thsmin，hhwmax分别是适合显热和全热回收的两个区间。然后简单介绍了几种设备机房余热回收的可操作性。3排风热回收系统运行的控制与模拟3.1软件TRNSYS16的介绍TRNSYS的全称为Transient System Simulation Program，是空调系统仿真模拟软件，主要用于空调系统部件的控制分析，对空调系统进行动态

23、模拟，可以根据需要灵活地组合系统形式和控制方法。该软件由美国威斯康星大学建筑技术与太阳能利用研究所的研究人员开发，本文中所用的版本是TRNSYS 16。3.2排风热回收系统的设计第二章已经介绍了酒店的大搞情况见图2.1，本文主要选取三到十层中的一层来进行排风热回收模拟分析，讨论三种回收方式下排风热回收的回收效果，以及设置排风控制系统。该楼层面积585m2，楼高在3.2m，夏季室内空气设计参数为tR=24C，=60%，设计新风量为1320m3/h。本文根据情况设计三种回收方式，排风显热回收，排风全热回收和排风热泵回收，改造设备表见表3.1。表3.1 排风热回收系统改造设备表独立新风系统（原系统）

24、显热回收系统全热回收系统热泵回收系统新风机组1000显热换热器0100全热换热器0010热泵0001排风系统01113.3排风热回收系统模拟本文为了探究珠海地区哪种排风回收方式更适合，利用TRNSYS 16软件进行了设置模拟。显热全热排风系统回收系统相同，新增了排风系统以及换热器，不同在于换热器的类型不同，显热换热器只对排风显热进行回收，全热回收除了回收显热还回收潜热。热泵排风回收除了将热交换器换成了热泵，由于热泵不仅能利用回收的能量处理新风，热泵自身产生的制冷量能降低建筑内部的负荷，所以设置中新风负荷的计算与显全热排风回收系统不同在于新风负荷部分，热泵是直接全部承担了而且新风自身还承担了一部

25、分的建筑负荷。第二个不同是热换热器是直接两种气体直接换热，换热的效果是为新风提供热量还是冷量都是不需要额外控制的，但是对于热泵来说需要调节流向，制冷和制热时蒸发器和冷凝器需要，因此在热泵排风回收时需要将制冷制热和排风，换热器三种控制器分开，可以很好的区分控制互不干扰。第三个不同的是为防止回收的能量过多造成负荷处理过度，所以在热泵系统里多设置了两个小的控制分别控制制冷制热两部分的回收溢出，其效果是减少这种溢出的能量回收，相当于房间温度以达到我们所需的温度是不再制热或者制冷，这里控制的条件与原设计温度相差0.5C。3.3.1排风热回收系统运行的控制原则本文换热器的启停控制主要是由室外温度来控制的，

26、当室外温度高于空调的设计温度或者是低于供热的设计温度时，换热器与排风是开启的，当室外温度处于供热设计温度和空调设计温度之间的区间时，换热器和排风处于关闭状态。本文中的控制温度可进行调整，模拟出不同温度控制下热换热器回收的能量之间的比较。实现过程：通过TRNSYS的用户页面创建一个计算器设置所需的条件，输入端与室外温度相连让室外温度参数传到计算器上，计算器的输出端分别与换热器和排风风机相连，通过室外温度来控制他们。（a）新风换热与旁通的切换当室外温度适合热回收的时候，开启换热器，让新排风进行热交换；当室外温度不适合进行热回收的时候，新风直接通过旁通管路送入房间内，不再与排风进行换热。（b）空调的

27、启停设置一个开窗通风的计算器，当室外温度处于2224C时，空调关闭开窗通风，方法与换热器和排风的启停相似。3.3.2模型建立及参数设置图3.1为通过TRNSYS16连接的显热全热排风热回收系统关系图，Weather data为珠海的气象参数，Building为楼层模型参数的构建，Type667b为换热器可以对其效率进行设置来对显热潜热进行回收，还有几个计算器是对参数进行单位换算计算或者对系统进行1和0的控制。输出段主要输出了逐时和逐月负荷（冷热负荷，换热器冷负荷），室内外温度，新风量以及逐月能耗统计。（红线为新风流向，蓝线为排风流向，粉色虚线为控制线，蓝色虚线为输出线。（见图3.1）（1） 模

28、型参数的选取（根据GB 50189-2015 公共建筑节能标准）：墙：k=0.8W/m2k；窗门比：0.3；人员人数和活动时间设置：44人，活动时间见表3.1；窗：k=2.54 W/m2k，太阳得热系数为0.44%/100，见表3.2；设备散热量和设备使用时间设置：建筑设置230W PC一共有22台，使用时间见表3.3；灯光散热量和灯光使用时间设置：灯光功率取7W/m2见表4.4，开启时间见表3.5（2）空调模拟参数选取：制冷设计温度24C，除湿60%，空调开启时间，设置了开窗通风时不开空调，开窗通风的条件是当室外温度在22C24C时；（3）新排风量选取：44x30=1320m3/h；（4）数

29、据的串联：参数的传递（5）输出数据：楼层冷热负荷，回收冷热负荷，机组耗功量，新风负荷，室内外温度；图3.1排风显潜热回收系统的关系连接图表3.1房间人员逐时在室率（%）建筑类别运行下列计算时间时刻（h）房间人员逐时在室率（%）时段123456789101112宾馆建筑、住院部全年707070707070707050505050时间段131415161718192021222324全年505050505050707070707070表3.2 夏热冬暖地区甲类公共建筑围护结构热工性能限值围护结构部位传热系数K太阳得热系数SHGCW/（m2 K)（东、南、西向/北向）单一立面 外窗（包括 透光幕墙）

30、窗墙面积比205.20. 52/0. 20窗墙面积比0. 304.00. 44/0. 520. 30窗墙面积比0. 403.00. 35/0. 440. 40窗墙面积比0. 502.70. 35/0. 400. 50窗墙面积比0. 602.50. 26/0. 350. 60窗墙面积比0. 702.50. 24/0. 300. 70窗墙面积比0. 802.50. 22/0. 26窗墙面积比0. 802.00.18/0. 26屋顶透光部分（屋顶透光部分面积20%）3.00. 30表3.3 电气设备逐时使用率（ % ）建筑类别运行下列计算时刻（h）电气设备逐时使用率时段123456789101112

31、宾馆建筑、 住院部全年000000000000全年959595959595959595959595建筑类别运行 时段下列计算时刻（h）电气设备逐时使用率131415161718192021222324宾馆建筑、 住院部全年00000808080808000全年959595959595959595959595表3.4 照明功率密度值（W/m2）建筑类别照明功率密度办公建筑9宾馆建筑7商场建筑10学校建筑.教学楼9表3.5 照明开关时间（%）建筑类别运行时段下列计算时刻（h）照明开关时间（%）123456789101112宾馆建筑、 住院部全年101010101010303030303030运行时

32、段131415161718192021222324全年3030505060909090908010103.3.3模拟的结果及讨论(1)原空调系统负荷模拟本文的空调设计温度为24C，供热设计温度为22C，图3.2是未开余热换热器时空调逐时负荷，图3.3是未开热换热器时新风逐时的冷负荷，图3.4为未开换热器时机组耗电量。这种图片，上面的小字都可以裁掉，留着没意义，左上角的图3.2 未开启热回收时的空调逐时负荷（kW）图3.3 未开启热回收时新风逐时负荷（kW）图3.4 未开启热回收时的机组耗电量（kWh）（2）排风显热负荷系统模拟在模拟了空调系统的基础上开启显热换热器，换热效率为75%，将回收的能

33、量用来预处理新风，并通过室外温度来控制热换热器的启停。图3.5为开启显热换热器后空调的逐时负荷，图3.6为显热热换热器所回收的冷量（由于软件换热器回收的单位为kJ/h需除于3600转化为kW）， 3.7 排风显热回收时机组的耗电量（kW）。图3.5排风显热回收时空调负荷（kW） 图3.6为显热热换热器所回收的冷量（kW）图3.7 排风显热回收时机组的耗电量（kW）（3）排风全热系统负荷系统设置热换热器换成换热效率为70%。图3.8为全热换热器的空调逐时冷负荷，图3.9为全热换热器新风承担的逐时负荷（这里已经将新风自身的负荷全部承担的再额外承担建筑内的负荷）， 3.10 排风显热回收时机组的耗电

34、量（kW）。图3.8 全热回收时空调的逐时负荷变化（kW）图3.9 新风承担的逐时负荷（kW）图3.10全热回收时机组耗电量的逐时变化（4）热泵排风热回收系统模拟a. 制冷制热外部文件的修改由于软件内部的热泵内部数据制冷量制热量数据太大，所以自行修改通过新风量推算出排风量，再通过排风量以及假定的温差求出制冷时的热泵需要耗功量为3.53，再假定cop为3.5求出所需的制冷量为2.75左右，制热量按制冷量的1.1倍来选取，修改完两个外部文件后导入软件热泵中使用。b. 热泵排风热回收系统模拟采用热泵回收余热的时候，室内温度即为热泵的环境温度，夏天空调的设计温度为24C，从图3.9中可以查出当温度为2

35、4C时，热泵的制冷量为2.4kW，制冷量为0.75kW，cop约为3.2。图3.11为空调逐时负荷，图3.12为逐时冷热负荷，图3.13为机组耗电量，图3.14为处理后的新风承担的负荷逐时变化。（关系连接图见3.11）图3.11 排风热泵回收系统连图3.12热泵回收时空调的显热潜热负荷逐时变化（kW）图3.13 热泵回收时室内温度，热泵制冷量和能耗的逐时变化图3.14 热泵回收时机组能耗的逐时变化（kWh）图3.15 热泵回收时处理后的新风承担的逐时负荷变化(kW)3.4排风热回收系统对空调系统的影响根据上述各种排风热回收的逐时负荷和新风冷负荷，整理出表3.6，各排风热回收系统模拟结果，T1为

36、显热回收系统，T2为全热回收系统，T3为热泵回收系统，T4为原空调系统，比较各种余热回收系统的负荷。表3.6 三种排风热回收系统数据整理表T1T2T3T4空调负荷(kW)111315.99104294.0799733.8452292.33新风负荷(kW)52134.5352847.6854209.3752134.53回收的负荷(kW)0.0010258.5831573.0013718.00机组能耗(kWh)45609.9943054.6336664.0526052.49实际的新风负荷(kW)52134.5342589.1022636.370.00空调负荷与原系统负荷比值1.000.940.90

37、0.47新风负荷与原系统负荷比值1.000.810.430.00机组能耗与原系统能耗的比例1.000.940.800.57根据表3.6的模拟结果我们可知：（1） 上表的耗电量是指新排风以及换热器的耗功以及室内负荷冷热负荷换成算权重的耗功量之和，权重取值看表3.7。（2） 显热回收的空调负荷减少了6%，新风负荷减少了约20%，机组能耗包括新排风能耗和热换热器能耗和供暖供冷的耗电量，显热回收降低了6%（3） 全热回收的空调负荷减少了10%，新风负荷减少了约60%，机组能耗包括新排风能耗和热换热器能耗和供暖供冷的耗电量降低了20%。（4） 对比显热全热能很明显看出全热回收的能量更多，新风负荷和空调负

38、荷全热都降低的更多，这是因为沿海地区负荷中的潜热量很大，所以在珠海地区全热回收比显热回收更有价值一点。（5） 热泵回收和全热回收相比，热泵回收不仅能承担全部的新风负荷还能承担一部分的室内负荷，承担了室内大约53%的负荷，机组能耗比原系统节约了43%，能看出排风热泵回收十分节能。表3.7供暖供冷系统综合效率折算权重气候区系统综合效率折算权重居住建筑公共建筑严寒地区，寒冷地区供暖系统综合效率折算权重1.6供冷系统综合效率折算权重2.8(Ec.bid = 0 )2.5夏热冬冷地区 夏热冬暖地区 温和地区供暖系统综合效率折算权重1.82.2供冷系统综合效率折算权重2.82.53.5本章小结利用软件TR

39、NSYS16对三种排风热回收方式进行模拟，从模拟结果可知在不考虑经费的情况下，热泵的回收效果最好，全热回收的效果其次，显热回收效果最不明显，耗电量方面因为热泵自身的cop取的稍微高了点，制冷制热效果好其能耗也比较低，所以其回收效果远大于自身能耗，因此能耗方面热泵回收会节能很多，所以综上所述在珠海酒店类建筑排风回收使用热泵回收更合适。4 热回收技术经济性分析对空调系统热回收技术进行经济性分析的方法有费用效益分析方法，总投资费用法，生命成本周期（ Life Circle Cost，LCC）分析和回收期（ Payback period，PBP）分析结合的方法等等。本文主要利用生命周期概念和投资回收期

40、概念计算比较出三种排风热回收的投资回收期。4.1各种热回收方案技术经济比较4.1.1生命（寿命周期成本费用）对于空调设备而言，寿命周期费用是指在设备的寿命周期内发生的全部费用，包括设备初期的研制、开发、设计、制造、安装、调试、使用和维修等，直至设备终止使用（淘汰或报废）为止所发生的费用的总和，设备 LCC 的基本构成如图4.1所示。图4.1 设备寿命周期费用基本构成排风热回收系统LCC的函数表达式：4.1.2投资回收期对系统进行生命（寿命）周期成本费用与节约的费用进行比较得到的投资回收期，计算公式为：PBP=设备出投资使用设备此设备每年节约的费用 （式4.2）原空调系统含有独立新风系统，方案一

41、中添加了显热换热器和排风管道，减少了新风机组的费用，市面价为三千，添加的换热器的效率为75%，市面价格为2500，每年能降低3%的能耗，珠海的每度电0.63元。方案二与方案一相同，市面价全热回热器为2500（显热换热效率为75%，潜热回收效率为70%），方案三添加热泵（制冷量为2.3kW/h，制热量为3.02kW/h，风量为1056m3/h），市面价为3200，总结起来为表4.1。表4.1 三种排风热回收方式的初投资以及其回收年份原空调系统显热热回收全热热回收热泵热回收设备初投资3000.002500.002500.003200.00排风管路投资0.00900.00900.00900.00回收

42、节约电量钱0.001609.885635.9412321.22回收年限2.110.600.33综上所述，热泵热回收的出投资最高，但其节约的电费最多，回收年限最短，仅需四个月左右就可以回本了，但单看初投资显热全热回收的初投资最少。4.2本章小结根据各方案的初投资以及节约的电量比较三个排风热回收的回收年限，可以看出虽然热泵回收的初投资相较前两种方案的初投资高，但其每年回收的电费是前两者的两倍，最后算出排风显热回收大概需要两年回本，排风全热回收需要七个月左右回本，热泵回收的回收年限最短，只需要四个月。5 总结本文介绍了宾馆类建筑中几种余热以及其利用方式，重点放在了排风热回收系统的设计。利用软件TRN

43、SYS16对独立新风系统，排风显热回收系统，排风全热回收系统以及热泵系统进行模拟。通过模拟三种回收方式和原空调系统的室内空调负荷，新风负荷，回收能量和机组耗电量，结论得出热泵回收的效果最好，排风热泵回收不仅能承担全部的新风负荷，而且还可以承担一部分的室内空调负荷。在模拟过程中因为是全英文的需要大概分清常见的模块以及模块下热回收系统需要用到的板块，通过视频学习以及请教软件老师，先是创建一个建筑的模型，本毕业设计模拟的是中间的楼，大致设置其门窗的传热系数，由于是中间层上下都不需要而外设置关联传热，整个一层当作是直接暴露在外界。由于软件的建筑模型设置需要一个个房间进行设置，每个房间都需要关联旁边房间

44、设置时间繁琐，本设计将一层楼当作一个房间来设置，建筑的模型设置全部按照GB 50189.2015 公共建筑节能标准来设置。创建好建筑的模型后开始这个排风热回收连线，创建两个风机新排风机和一个热交换器，这里的热交换器可以进行设置显潜热效率，所以显全热排风热回收系统是同一个，在连线的过程中最关键的点是要理解是什么数据进行了传递，传递去了哪里以及需要输出什么东西。数据的输出本设计中利用了两种模块，一种是逐时输出可以有运行后图像显示，另一种是逐月输出文本需要利用excel重新打开排布。在数据的传递中需要十分注意单位的换算以及公式运算，模拟系统中利用里面的计算器进行了数据的运算。计算器除了对数据的运算还

45、可以用来做控制，当满足什么条件时换热器的开启用0和1进行控制。热泵排风热回收系统和前面系统很不同的地方在它不单单只是两种空气流体接触进行热交换，它自身会对室内温度造成影响，所以模拟系统中需要设置制热和制冷控制部分。还有为防止热泵制冷或制热过度热量浪费，再设置多两个防溢出模块。在整个热回收系统建好后最重要的是准确输出需要的数据，本毕设输出了室内外温度，室内负荷（冷负荷热负荷）为区分负荷需要通过计算器进行区分，回收冷热负荷此处的负荷是直接用在新风，新风负荷（直接连接室内室外焓值，通过运算输出），机组的能耗包括新排风机能耗输出，空调能耗利用权重表估算和换热器的能耗。热泵排风热回收系统中新风负荷由于热

46、泵全部承担了，热泵回收剩下的承担了室内的负荷，多输出了承担的负荷。在整个软件学习过程中常常会因为某些数据设置或者定义而报错，还有许多次数据未传递而运行不了。随着报错的次数多了慢慢也看懂了简单的报错，主要还是要理解整个排风系统，如何利用模块取达到自己需要的东西。整个模拟下来，不停的对开不开换热器时数据进行比较，反复确定数据的准确性最后得出了表3.6，由于数据的输出都是逐月的表格很多，所以文中并没有一一列出。最后根据了节约的电量来进行了投资回收期计算，得出热泵排风回收更经济也效果更好。本次设计由于数据有限不能完全的按照文中的建筑数据进行设计，相当于是自己根据绿色建筑标准大概设置出一个建筑模型，热泵

47、里面的参数由于软件自身的参数过大，只能自己将外部制冷制热文件进行修改，里面假定了换热的温差，简单进行了计算。系统中仅理想的模拟，没有考虑其他的因素。希望以后能学习到更多的知识，能为回收能源出一份力。参考文献1孙志高，马荣生，李舒宏.空调系统热回收节能分析.北京节能，2000(2): 20.22 2徐伟.空调能耗及节能发向.建设科技. 2004(5): 20.21 3陈沛霖.建筑空调实用技术基础.北京：中国电力出版社，2004. 29 4李凡，沈晋明. 新风预处理概念、系统与应用. 暖通空调， 2002(6): 104.1075 2005 Standard for Performance Rat

48、ing of Air.to.air Heat Exchangers for EnergyRecovery Ventilation Equipment， Standard 10606 张云坤， 东.蓄能、热回收技术及其在空调工程中的应用.节能技术，2003(5):28.307 陈赤，杨靖，周晓燕. 排风热回收系统的探讨. 应用能源技术，2001(4): 22.238 陆耀庆. 实用供热空调设计手册. 北京：中国建筑工业出版社，1993. 9159 余霞，王文，王如竹.热管在空调中的应用. 暖通空调，2004(5): 26.2910 李英娜，顾平道，庄深. 热管换热器应用于商场排风能量回收的探讨.

49、山西能源与节能，2004.611 丁海斌，李斌. 热管在通风除湿工程中的应用. 低温与特气，2001(6): 33.3412 郑远非. 日本松下通风空调用空气空气热交换器. 暖通空调，1987，17(4)13 Mathur G.D. Using heat.pipe heat exchangers for reducing high energy costs oftreating ventilation air. Proceeding of the Intersociety Energy Conversion Engineering Conference，1996: 1447.1452 附 录外

50、文资料14 Exhaust Heat RecoveryFranz Hirschbichler14.1 Basics of Waste Heat Recovery14.1.1 Preliminary RemarksAlthough public awareness of the finiteness of fossil fuel reserves has receded into the background somewhat after being raised in the 1970s, the impact of pollutant and CO2 input into the earth

51、s atmosphere is again making the need for a longer range environmentally compatible energy policy with concrete goals evident.In the future, both challenges conserving resources and protecting the environment will increasingly require an approach that endeavors to take full advantage of the ample po

52、tentials to save energy and additionally intensify the utili- zation of renewable, i.e. inexhaustible, energy sources. Both goals will have to be pursued simultaneously, i.e. in parallel, rather than sequentially.This will necessitate research on the types of waste heat that accumulate during diesel

53、 engine combustion as well as expe- dient recovery methods for the purpose of conserving pri- mary energy and protecting the environment.14.1.2 Diesel Engine Waste HeatThe following types of waste heat can be distinguished on the basis of their origin: waste heat from exhaust gas generated by gas ex

54、change, waste heat produced as cooling energy to protect metallic walls, e.g. cylinder cooling, piston cooling and, where applicable, cooling of turbocharger turbine housings and oil cooling of bearings and interior walls, waste heat from intercooling, which serves to boost engine power and net effi

55、ciency, and waste heat emitted from the engine surface to the environ- ment as radiation and convection heat.While exhaust gas heat is dissipated by gas exchange in the exhaust process, all other waste heat must inevitably be dis- sipated with the aid of a coolant (water, oil or air).Heat that accum

56、ulates in various points of an engine (Fig. 14-1) is transferred to water as the heat transfer medium for recovery of varying complexity. While cooling energy is transferred to water/water or air/water heat exchangers with- out any problem, the transfer of exhaust gas heat loaded with particulate matter and soot particulates to a gas/water heat exchanger proves to be somewhat more complicated (