産品簡介
自從七十年代世界性能源危機以來，轉輪式全熱交換器作為一種有效的節能手段受到世人的高度關注。盡管人們對熱交換器的研究已相當成熟，但對轉輪式全熱交換器的研究還不多。為此本文拟在該類産品的結構設計上作些探讨。回收空調裝置排氣中所含的能量，來預熱(或預冷)空調裝置的進氣，達到節能目的 。
工作原理
轉換器旋轉體内部設有兩層分隔闆，室内排出的空氣通過轉輪芯體的上半側排至室外，室外新風通過轉輪芯體的下半側送至室内，新風與排風反向逆流。電動機通過鍊條或皮帶帶動轉輪緩慢轉動，空氣以低速通過蓄熱體，靠新風和排風的溫差和水蒸氣分壓差進行濕熱交換。顯熱回收主要是通過芯體材料的蓄熱特性實現，潛熱回收主要是通過吸濕劑的吸濕性能實現。沒有覆蓋吸濕劑的旋轉體，類似鋁材質之類，在鋁材表面有一層具有微孔的氧化膜，能夠不斷的從空氣中吸收和脫吸水蒸汽，其機能幾乎恒定不變。在冬季工況，室内排風的溫濕度高于新風，排風在經過轉輪吸能區時被冷卻，其放出的顯熱和潛熱被轉輪回收，轉輪溫度升高，含濕量增加；當轉輪經過清洗區清洗防止二次污染後進入工作區，在工作區向低溫低濕的新風放出顯熱和潛熱，使新風的溫度升高，含濕量增加，轉輪溫濕度降低然後進入下一循環。室外新風焓值經過熱交換處理後大幅升高，從而使新風量卻可以保持在最佳狀态，又降低了空調機組的負荷。夏季工況與冬季相反，經過熱交換新風溫濕度及焓值大幅降低，同樣保證了新風量的供應，又同時降低了空調機組的負荷[2]。
結構特征
轉輪全熱交換器
轉輪式全熱交換器主要有轉芯、轉輪驅動機構、外殼，清掃裝置等部件組成[2]。轉芯
轉芯是轉輪式熱交換器進行換熱的核心部件，由蓄熱體、固定外殼、軸承套管組成。根據轉輪蓄熱體的不同材料，分為四種類型：
RT型：由純鋁箔制成，沒有吸濕量，主要是回收顯熱。
PT型：由耐腐蝕鋁合金箔制成，能耐受較高溫，主要進行顯熱交換。
KT型：由耐腐蝕鋁合金箔制成，外塗塑料層，耐腐蝕性較強，主要是回收顯熱。
1.
ET型：由覆有吸濕性塗層的抗腐蝕鋁合金箔制成，吸濕性能優良，可同時回收顯熱與潛熱，全熱效率可達70%一90%。
2.
RT型：由純鋁箔制成，沒有吸濕量，主要是回收顯熱。
3.
PT型：由耐腐蝕鋁合金箔制成，能耐受較高溫，主要進行顯熱交換。
4.
KT型：由耐腐蝕鋁合金箔制成，外塗塑料層，耐腐蝕性較強，主要是回收顯熱。
對RT型、PT型，當轉輪溫度低于排風露點溫度時，則能對新風起加濕作用。轉芯的加工，是先将原材料加工成平直闆和波形闆，平直闆和波形闆交替叠放，均與軸向通道平行，使内部氣流成為不偏斜的層流，空氣中攜帶的污染物和顆粒不易沉澱在轉輪中，避免了随氣流帶進的粉塵微粒堵塞通道。與此同時，經過特種工藝抛光和剪切形成的光滑轉輪表面以及交替改變方向的氣流确保了轉芯本身自淨作用的良好。平闆和波形闆粘成包裝箱紙闆狀，再卷制成轉輪芯體，這樣在轉輪軸向芯體内形成無數小截面蜂窩狀空氣通道。蜂窩狀結構設計使轉芯形成了一個能夠吸濕、蓄熱、傳質、傳熱的巨大接觸表面，具備回收顯熱和潛熱的優異特性。通過蜂窩狀通道的空氣速度适宜在2—5m/s，轉輪芯體直徑宜介于500—4，000mm間，厚度宜介于200—400mm間，比表面積宜介于2，800—3，000m2/m3間。為提高效率，轉芯兩端保持平整且平行，洞孔清晰，轉軸與轉芯同心度。為了輪體強度，輪芯内置輻條，對輪加固作用保證了轉輪剛性。
轉輪驅動機構
由電動機、帶輪、V型帶組成，驅動轉輪旋轉。電機裝于轉輪外部，受轉速控制單元控制。在正常運轉條件下，電動機不需維護(裝有終生長時的油脂潤滑)。
外殼
外殼是安裝轉輪驅動機構和轉輪芯體的殼體，由鋁闆、鋁鋅合金或者不鏽鋼制成。它分隔成的兩部分分别與進風管和排風管相連。殼體上裝有接風管的短管和對應電動機的部位、留有能拆開的檢查口、有的還設有觀察鏡。
清掃裝置(也稱清洗扇)
轉輪全熱交換器
當轉輪從排風側向送風側轉動時，蜂窩狀結構中存留的污濁空氣會混入新風之中，從而導緻室内交叉污染，因此在全熱交換器的排風室内側需設置清掃裝置。當轉輪從排風側轉向新風側時，強迫少量新風通過清洗扇，将暫時殘留在蓄熱體上的污物沖向排風側，防止了細菌向新風轉移，又淨化了轉輪體。新風側與排風側至少有200Pa的壓力差。當滿足以上條件時，自清潔扇可以保證從污風到新風的洩漏率小于0．3%。密封裝置
轉輪全熱交換器
為防止轉輪體與殼體之間、輪體與中間分割梁之間發生空氣洩露，應加裝橡皮條或毛氈壓條，密封壓條需定期更換。為使密封裝置密封好，摩擦阻力小，須注意如下幾點：• 轉軸與轉芯垂直。
• 轉芯端面平整，密封條端正平直。
• 轉芯端面與外殼面闆平行。
• 避免密封壓條與轉芯直接接觸。
此外，還設有轉速自控裝置。轉輪轉數影響着全熱交換器的效率及處理空氣的狀态，為此需配置自控系統，用以适應外界環境變化，随時改變轉速比，保證進入新風處理機前空氣的溫濕度設定值，使換熱器能夠全年經濟運行。轉數一般控制在7—10r/min。為了避免空氣中攜帶的顆粒磨損鋁箔芯，空調器和排風系統的進口還設有空氣過濾器。
産品優點
轉輪式全熱交換器具有如下優點：
• 既能回收潛熱，又能回收顯熱。
• 轉輪回轉一周，上下側都間斷通過正、反兩個方向的氣流，具有自清洗作用，通道不會堵塞，效率也不會降低。
• 通過轉速控制，能适應不同的室外空氣參數。
• 回收率高，可達到70%一90%。
• 新風參數得到改善，溫濕度波動相應減小，方便空氣的調節和控制。
• 傳熱面積緊湊，每立方米的傳熱面積可達3，500m2以上，因此與其它換熱器比較，單位傳熱面積的造價低廉。
• 整機運動部件少，結構簡單，操作運行維護管理方便，一般不會出現故障，故能作長期運轉。
影響因素
材質的熱物性參數
保持常溫下較高的熱濕交換效率，取決于芯體材料。采用一種既易于吸濕又易于解吸的芯體材料，就能夠保證交換器在空調系統中有較高而且連續的換熱傳濕效率，還沒有交叉污染 。
轉芯的表面積
它取決于芯體内蜂窩通道的結構，注入平闆、波紋闆的厚度、波形的間距、波高及轉輪芯體厚度等，它們或大或小影響着比表面積，比表面積越大效率越高。但随着比表面積的增大，空氣阻力增大，引起風機功耗的增加，設計時應注意此問題。
迎面風速
轉輪全熱交換器
圖出自德漠輪采用的KlingenburgGMBH轉輪式全熱交換器說明書，由圖可見，随風轉速對換熱效率的影響很大，在新風排風比為1，迎面風速由lm/s增大為3m/s時，換熱效率降低了18%。這是因為随着迎面風速的增加，雖然傳熱傳質系數增加了，但是新排風在換熱通道内進行熱質交換的時間也會變短，從而不能進行充分的顯熱和潛熱量的交換。而且空氣阻力增加，空調系統的風機功耗也會增大。新風排風比
由圖可見，新風排風比越小，即排風量比新風量越大，新風從排風中獲得的熱量越多，全熱交換器的換熱效率越高。
轉輪轉速
轉輪全熱交換器
圖出自于德漠輪采用的KlingenburgGMBH轉輪式全熱交換器說明書，顯示了轉速改變對換熱效率影響。由圖可見，其轉速的變化對能量回收性能有較大的影響，在轉速小于5rpm時，顯熱及潛熱回收效率會随轉輪轉速增加而快速增加，當轉速大于5rpm時，顯熱及潛熱回收效率會随轉速的增加而增加趨勢變緩，并且顯熱和潛熱回收效率的變化趨勢基本相同。取一個通道作為分析對象，當它剛從新風側轉向排風側接受冷量(或熱量時)，排風與蓄熱體溫差濕度差都很大，傳熱傳質效率高，但随着轉輪轉動，溫差與濕度差減小，熱量回收能力降低，轉速越慢，回收能力越低，則排風帶走的熱量越多，轉速越快，這種影響越小，熱回收效率越高，但是達到一定轉速之後，對效率的影響逐漸穩定，表現為熱回收效率随轉速增加而增加趨勢變緩。空氣溫濕度
全熱換熱器熱質交換材料在工作時潤濕程度與所處理的空氣溫濕度有關，而導熱系數和水分擴散系數又和溫度和材料的含濕量有關。因此，空氣的溫濕度也是熱質交換效率的影響因素之一。由此可見，研制高效的熱濕交換材料，優化轉芯結構，使用轉速自控裝置，使得轉速适應外界條件的變化，選擇合适的新風排風比都有助于提高轉輪式全熱交換器的換熱系數。
參考資料
[1] 轉輪式全熱交換器在艦船空調通風系統中的應用 · 萬方數據庫[引用日期2017-05-13]
[2] 淺談轉輪式全熱交換器在船舶空調系統中的應用 · 萬方數據庫[引用日期2017-05-13]
