热回收技术在光电子厂房的应用研究

摘要

能源短缺与环境污染一直是人类面临的重要挑战.进入20世纪以来,工业化加快了能源的消耗和污染的加重.当前我国正面临资源短缺和环境问题严峻的压力,但同时我国却充斥着大量浪费.据统计,我国的建筑与发达国家相比,单位面积能耗指标远高于发达国家,我国 99%建筑都属于高能耗建筑.建筑领域能耗在我国总能耗一直占有较大比例.按照我国建筑业发展趋势和国际经验估算,我国的建筑能耗占社会总能耗的比重在2020将高达35%.可见在我国节能工作中建筑节能是重点.　　随着我国工业制造4.0计划和智能制造的提出,高新工业技术将大力发展,伴随而来的是工业建筑如雨后春笋版扩张.据统计,当前我国每年的建筑工程投资额中,工业建筑投资额的比重在一半以上.而据资料显示,工业建筑一直是高能耗建筑,工业能耗占比在我国总能源消耗比例近 70%,而其中工业建筑的能耗占工业能耗的比重超过 15%.可见工业建筑能耗巨大.但目前我国关于工业建筑的节能指导却较少,建筑领域的节能研究和规范制定大多集中在公共建筑.为此必须大力发展工业建筑节能技术、发展绿色工业建筑,才能有效实现建筑节能.　　本文首先总结了工业建筑能耗大、废热多的能耗特点,接着以重庆某光电子厂房为例,针对光电子厂房的负荷特点、新风特点,提出了空调系统冷凝热回收、空压机余热回收、排风热回收三种热回收技术,以期通过研究这三种热回收技术在本项目的节能效益,来指导以光电子厂房为代表的工业建筑的节能减排.　　本文第一部分是空压机余热——空调冷凝热回收技术在光电子厂房的应用研究.通过监测平台和实测两种手段,监测光电子厂房单独供暖情况和联合供暖情况,得出:中温冷水热回收机组综合能效为 7.63,远高于冷水机组国家一级能效6.30,节能效果显著;空压机余热——空调冷凝热回收供暖系统在光电子厂房运行稳定,能满足光电子厂房全年供暖需求,使用这套余热回收系统每年可节省3589.22吨标准煤,可节约559.1万元,并能实现减排CO2 8865.37吨/年,减排SO2 71.78吨/年,减排粉尘35.89吨/年.　　本文第二部分是排风热回收技术在光电子厂房的应用研究.首先给出排风热回收系统节能量计算方法,利用MATLAB建立排风热回收系统节能量的数学模型.接着划分空调系统功能时间段,提出 4 种排风热回收系统控制模式,并比较了 4种排风热回收系统控制模式,得出最节能的排风热回收系统控制模式是模式4:带旁通且温度(或比焓)控制.然后再介绍常见的显热回收系统和全热回收系统,以及间接蒸发冷却+显热回收芯体的复合式热回收系统(简称间接蒸发热回收系统),并对这几种热回收系统做了比较分析,得出:从节能性和经济性而言,全热回收系统>间接蒸发热回收系统>显热回收系统.最后本文将项目地点考虑在不同气候区,分别研究了三种热回收系统在北京、重庆和广州三个典型城市的适用性,得出:就控制模式而言,在北京、重庆和广州三个城市采用全热回收系统采用带旁通且温度(或比焓)的控制策略运行,全年节能量最高,投资年限最短;就热回收系统形式而言,全热回收系统的节能性和经济性最好;就地区而言,在北京地区最适宜采用热回收系统.

目录

1 绪 论

1.1 研究背景

1.1.1 我国工业建筑能耗现状

1.1.2 光电子产业发展现状

1.1.3 光电子厂房能耗现状

1.2 研究目的

1.3.1 空调系统冷凝热回收技术的研究现状

1.3.2 空压机余热回收技术的研究现状

1.3.3 排风热回收技术的研究现状

1.4 研究内容

1.5 本章小结

2 热回收技术简介

2.1.1 空调系统冷凝热回收原理

2.1.2 空调系统冷凝热回收分类

2.2 空压机余热回收技术

2.2.1 空压机余热回收原理

2.2.2空压机常用冷却方式

2.3 排风热回收技术

2.3.1 热回收装置分类

2.3.2 热回收效率影响因素分析

2.4 本章小结

3 空压机余热及空调冷凝热利用

3.1 光电子厂房介绍

3.2 光电子厂房负荷特点分析

3.3 空调系统简述及设备配置

3.4.1 余热回收系统运行策略

3.4.2 余热回收系统运行情况

3.4.3 余热回收系统节能潜力

3.5 本章小结

4 排风热回收系统节能量数学模型

4.1 光电子厂房新风负荷

4.2 排风热回收对象介绍

4.3 排风热回收系统节能量数学模型

4.3.1 排风热回收系统回收的冷热量

4.3.2 减少的冷源系统能耗

4.3.3 减少的热源系统能耗

4.3.4 减少的输配系统能耗

4.3.5 增加的风机输送能耗

4.4 本章小结

5 排风热回收系统控制模式研究

5.1 空调功能时间段划分

5.2.1 模式1：不带旁通的控制

5.2.2 模式2：过渡季旁通的控制

5.2.3 模式3：过渡季和制冷季旁通的控制

5.2.4 模式4：带旁通且温度（或比焓）控制

5.3 控制模式分析

5.3.1 显热回收系统

5.3.2 全热回收系统

3.3.3 间接蒸发热回收系统

5.4 本章小结

6 排风热回收系统的节能效果研究

6.1.1 排风热回收系统节能性研究

6.1.2 排风热回收系统经济性研究

6.2 排风热回收系统的地区适应性研究

6.2.1 典型城市气象参数介绍

6.2.2 不同地区排风热回收系统的节能性

6.2.3 不同地区排风热回收系统的经济性

6.3 排风热回收系统临界点研究

6.4 本章小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

附录

A作者在攻读硕士学位期间发表的论文

B部分代码

C学位论文数据集

致谢