在全球能源轉(zhuǎn)型與建筑節(jié)能的雙重驅(qū)動下，暖通空調(diào)系統(tǒng)正從傳統(tǒng)高耗能模式向智能化、低碳化方向升級。作為熱力輸配的核心，換熱機(jī)組憑借其高效傳熱、智能調(diào)控與多能耦合能力，成為現(xiàn)代暖通系統(tǒng)能效躍升的關(guān)鍵。據(jù)統(tǒng)計，采用優(yōu)化設(shè)計的換熱機(jī)組可降低空調(diào)系統(tǒng)能耗30%~50%，減少占地面積40%~60%，并在區(qū)域供熱、數(shù)據(jù)中心冷卻、綠色建筑等領(lǐng)域展現(xiàn)出不可替代的價值。
一、工作原理
它的工作過程是一個復(fù)雜的熱交換過程。具體來說，當(dāng)熱源側(cè)的高溫流體與用戶側(cè)的低溫流體在換熱器內(nèi)部接觸時，熱量通過金屬板片或管殼等傳熱元件進(jìn)行傳遞。這些傳熱元件通常設(shè)計成具有較大的傳熱面積和優(yōu)化的流體通道，以最大限度地提高熱交換效率。同時，控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的溫度、流量等參數(shù)，自動調(diào)節(jié)循環(huán)泵的運(yùn)行頻率、閥門的開度等，以保證供暖或制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和熱能的高效利用。
二、換熱機(jī)組的技術(shù)特性與暖通需求適配??
??1、暖通空調(diào)系統(tǒng)的熱力挑戰(zhàn)??
暖通空調(diào)系統(tǒng)需應(yīng)對復(fù)雜的熱力需求：
??動態(tài)負(fù)荷??：建筑內(nèi)外溫差、人員密度、設(shè)備散熱等因素導(dǎo)致負(fù)荷波動。
??多工況切換??：制冷/制熱模式轉(zhuǎn)換、部分負(fù)荷運(yùn)行、緊急備用等場景。
??能效瓶頸??：傳統(tǒng)系統(tǒng)泵組電耗占整體能耗的25%~40%，水力失衡導(dǎo)致額外損失15%~30%。
??2、技術(shù)響應(yīng)??
現(xiàn)代換熱機(jī)組通過模塊化集成與智能控制，精準(zhǔn)匹配暖通需求：
??高效傳熱??：微通道板式換熱器實現(xiàn)快速響應(yīng)。
??變頻輸配??：永磁同步電機(jī)+三元流葉輪，泵組效率>95%。
??智能調(diào)控??：氣候補(bǔ)償算法動態(tài)調(diào)整供水溫度，AI負(fù)荷預(yù)測誤差<5%。
三、主要類型
根據(jù)熱源形式、換熱方式及功能需求的不同，可分為多種類型，其中較為常見的有板式、管殼式和混合式換熱機(jī)組等。
1、板式換熱機(jī)組
以其高效的熱交換性能、緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及靈活的應(yīng)用特性，在暖通空調(diào)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其核心組件為板式換熱器，由一系列金屬板片構(gòu)成，這些板片通常采用波紋設(shè)計以增加熱交換效率。當(dāng)兩種不同溫度的流體在這些板片間流過時，通過板片進(jìn)行熱量傳遞，實現(xiàn)熱能的有效利用。板式換熱機(jī)組具有換熱效率高、占地面積小、易于清洗維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于對空間要求嚴(yán)格且熱負(fù)荷需求較大的場所。
2、管殼式換熱機(jī)組
主要由殼體、管束、管板、封頭等部件組成。其工作原理是，流體在管束內(nèi)流動并與殼體內(nèi)的流體進(jìn)行熱量交換。具有結(jié)構(gòu)簡單、承壓能力強(qiáng)、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)，但在換熱效率上可能略遜于板式。
3、混合式換熱機(jī)組
結(jié)合了多種換熱方式的設(shè)備，通常根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行定制設(shè)計。例如，在某些大型供暖系統(tǒng)中，可能會采用板式與管殼式相結(jié)合的方式，以實現(xiàn)更高效、更靈活的熱能轉(zhuǎn)換與傳輸。
四、換熱機(jī)組在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用實踐
1、供暖系統(tǒng)中的應(yīng)用
在供暖系統(tǒng)中，主要作用是將熱源(如鍋爐產(chǎn)生的蒸汽或熱水)的熱量傳遞給供暖系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)水，從而實現(xiàn)對建筑物的供暖。隨著供暖系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大和用戶對供暖效率、能源利用率及環(huán)保性能要求的提高，它的性能優(yōu)化和智能化控制成為了重要的研究方向。
例如，在某大型城市供暖系統(tǒng)中，采用了多臺高效板式換熱機(jī)組，并通過智能化控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對供暖區(qū)域的精準(zhǔn)調(diào)控。該系統(tǒng)不僅能夠滿足居民的供暖需求，還通過優(yōu)化運(yùn)行策略顯著降低了能耗和運(yùn)營成本。同時，該系統(tǒng)還具備良好的環(huán)保性能，減少了溫室氣體排放，為城市的可持續(xù)發(fā)展做出了積極貢獻(xiàn)。
2、空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用
在空調(diào)系統(tǒng)中，同樣發(fā)揮著重要作用。例如，在夏季制冷過程中，它可以通過從冷水機(jī)組制得的冷水中吸收冷量，再分配至空氣處理單元或風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，達(dá)到降低室內(nèi)溫度的目的。而在冬季供暖過程中，則可以通過與供暖系統(tǒng)類似的原理實現(xiàn)室內(nèi)溫度的升高。
3、特殊場合的應(yīng)用
除了常規(guī)的供暖和空調(diào)系統(tǒng)外，還廣泛應(yīng)用于一些特殊場合。例如，在醫(yī)療建筑中，由于不同科室對室內(nèi)溫濕度和潔凈度的要求各不相同，因此需要根據(jù)具體需求進(jìn)行定制化設(shè)計。以江蘇省婦幼保健院的住院綜合樓為例，其暖通系統(tǒng)在設(shè)計時充分考慮了各科室的特殊需求，采用了包括板式換熱機(jī)組在內(nèi)的多種換熱設(shè)備，并通過智能化控制系統(tǒng)實現(xiàn)了對室內(nèi)環(huán)境的精準(zhǔn)調(diào)控。
