夏热冬冷地区办公室建筑新风热回收系统适用性研究

程思远

摘 要：随着我国经济建设的快速发展和人民生活水平的不断提高，人们对建筑物的功能性要求也在不断扩展，通风空调在建设工程中所占的比例也越来越大，它关系到千家万户的冷暖，关系到人们的健康和安全，关系到工作效率和产品质量。然而空调的耗能占全国总耗能的15%以上，堪称耗能大户了，随着经济水平的不断提高，这一比例还在逐年提高，空调耗能必将对我国的能源消耗造成长期的、巨大的影响。可见，降低空调耗能势在必行。

关键词：空调热回收系统；影响因素

1 热回收装置的特点

1.1 全热回收装置的特点

⑴转轮式换热器是一种外形似圆盘，内部装填一定数量的蜂巢状芯材的转动式空气-空气换热器。主要由转轮、驱动电动机、机壳和控制部分组成。新风、排风分别从转轮的两侧吸入，以2.5～3.5m/s的速度逆流向流过热回收器，来回收排风热量。新、排风交叉污染和泄露量通常在0.5～10%之间，为了降低污染和泄露量，在转轮内通常设置一个双清洁扇面，可使泄露量减小至0.013%以下。但也不能完全避免交叉污染，因此流过的气体必须是无害物质。转轮式热回收装置可做成全热回收型和显热回收型。如果是全热回收型，其芯材由不燃性吸湿材料或带吸湿性涂层的材料制成。转轮式热回收装置的热回收效率与通过转芯的空气流速和转轮的转速有关，换热效率较高，全热回收效率为50%～85%。但转轮装置较大，占有较多面积和空间，接管固定，带传动设备，消耗一定的动能。

⑵板翅式换热器与板式显热抵制热器结构相似， 仅在换热隔板材质上采用特殊加工的纸或膜，通过水蒸汽分压力差进行传热和传质的交换， 热效率低于转轮式热交换器，全热回收效率为50%～70%。

⑶热泵式换热器， 能回收大量潜能， 热效率高。但是需配备压缩机， 水换热器、储液器、新/排风换热器等一系列配套设备， 其本身能耗， 设备投资造价比较高。

1.2 显热回收装置的特点

⑴转轮式换热器，显热型转轮式换热器，其芯材是由铝合金之类的金属薄片层层紧密盘卷堆砌而成，芯材不具吸湿能力，所以新、排风之间只有显热交换而无湿交换。

（2）中间热媒换热器， 新风与排风不会产生交叉污染， 供热侧与得热侧之间通过管道连接， 管道可以延长， 布置灵活方便， 适用于新风与排风热回收点较多且比较分散的系统，但是须配备循环水泵， 存在动力消耗， 通过中间热媒输送， 温差损失大， 换热效率较低， 显热回收效率为55%～65%。

（3）板式显热换热器， 结构简单， 运行安全、可靠，无传动设备， 不消耗动力， 无温差损失， 设备费用较低。但是设备体积大， 须占用较大建筑空间， 接管位置固定， 缺乏灵活性， 传热效率较低，显热回收效率为50%～80%。

（4）热管式换热器， 无需动力消耗， 借助另一介质的相变来传递热量，一般适用于含有轻微灰尘或温度较高的通风系统，换热器传递效率较低，显热回收效率为45%～65%。

2 空调热回收系统及热回收节能概述

我国经济的持续快速发展使得人们的生活水平不断提升，人居环境中空调和通风的能耗也越来越多，在节约能源方面，一方面需要将空调设备的使用效率提高，另一方面要对空调废热和余热具有的回收潜力进行充分的发掘然后适当利用，这是很关键的节能方法。空调系统进行能量消耗时的特点之一是排热和蓄热两种处理过程同时存在，冬季时候高湿高温的排风可以对新风进行加热加湿，夏季时候低湿低温的排风可以对新风进行干燥和冷却，通过对这种特点的合理利用，空调系统能够通过热回收而达到能源的充分有效利用。

空调热回收系统可以让排风与新风进行热量和冷量的互相交换，排风所具有的热量或冷量可以尽可能传递给新风，这样可以使得新风的供冷量或加热量有效的减少，从而实现废气利用。空调热回收装置大致可以分为显热回收装置和全热回收装置两种。显热回收装置通过板式换热器、热管式换热器、板翅式显热换热器以及中间热媒式换热器的使用来进行热回收，其中板式换热器结构比较简单，运行可靠安全并且不需要传动设备，适用于新风管道和排风管道相距比较近的情况，板翅式换热器比较适合汽修类的换热，通过传热面积的增加来使得传热系数增大，相比板式换热器具有比较高的传热效率，热管式换热器通过管内工质的变换来进行热回收，换热效果能大幅度提高，而中间热媒式换热器的温差损耗较大，从而换热效率比较落后；全热回收装置适用于新风具有较高的湿度的情况，通过静止型板翅式全热交换器和转轮全热交换器来进行工作，前者结构比较简单，交叉污染少，运行安全可靠而且使用时间长，而后者具有较高的热回收效率，但是因为有传动设置因而具有较大的动力能耗。

3 影响空调热回收系统的因素

3.1 风管漏风的影响

漏风普遍存在于空调系统中，主要是因为所有的風管在一定程度上都会漏风，在普通空调系统中，漏风量至少占到了系统风量的3%～5%，（漏风量的要求标准各国都不尽相同，我国国标规定最大漏风量要低于系统风量的10%）但是在一些典型的建筑物如商业建筑，在调查商用建筑后发现，很多建筑内风管漏风达到了系统风量的10%，有的甚至达到30%。主要是因为外包衣不严密、风管的磨损、固定点不合理以及安装工程质量差等。

风管的漏风对能量消耗有着巨大影响，特别在一些较大的空调系统中，如果回风管是负压，就会导致部分热风直接渗进风管，加大了冷水机组的负荷。不仅如此，风管的漏风将会导致风机的能耗增加。由于在风管漏风时，系统为维持风量的稳定，尤其是在定风量空调系统中，会自动增大风机的转动频率，增大风机功率，导致风机能耗增大。

3.2 回风量的影响

在空调系统中，除了一些对空气品质有特殊要求的，如医院有感染病菌的空调系统，一般的空调系统都会采用一次回风的形式，这是出于节能需要。一个空调系统中经常会同时存在热回收和回风的循环利用，它们都是系统节能的措施。实际上通过简单分析节能看出，热回收对回风的利用是没有直接影响，但回风很大程度上影响热回收，对整个空调系统热回收效率的影响尤为明显。

3.3 建筑维护结构的密封性的影响

通过建筑物维护结构渗透的能量是直接散失了的，这部分的能量是浪费掉的，那么对空调系统来说，这部分能量就加大了系统的能耗，且不能回收，所以降低了空调热回收系统的效率。因此加强窗户的气密性是节能的重要措施。

4 结束语

根据以上对热回收装置的分析，不论优缺点如何，从节能的角度都是可以采用的。但选择热回收装置时，应结合当地气候条件、工程的实际状况、所选空调系统形式、总风量、最小新风量，排风中是否含有有害气体的情况、经济状况、等多种因素，综合考虑，进行技术、经济分析比较，以确定选用合适的热回收装置和热回收比例。从而达到花较少的投资，回收适当比例冷（热）量的目的。在保证室内足够的新鲜空气置换的前提下，降低了空调运行中的冷负荷、热负荷，从而降低了能耗，设计出健康、节能、环保的空调系统。

参考文献：

[1] 涂逢祥.建筑节能（42）.北京：中国建筑工业出版社，2014.

[2] GB 50189-2005.公共建筑节能设计标准[S].

[3] DB11/687-2009.公共建筑节能设计标准[S].