能量回收型全新风处理机组性能分析

余图勇

（成都双流国际机场股份有限公司，四川 成都 610000）

在新风处理设备中，直接蒸发式全新风空气处理机组具有安装灵活、使用方便、处理新风精确等优点。为了有效地降低新风处理能耗，国内外学者进行了大量的试验研究，能量回收成为新风机组节能的重要手段。使用多孔膜作为能量回收装置的材料进行研究，结果表明，在一个固定板换热器上进行膜模拟，可实现合理的、潜在的热回收。热管是一种有效的传热方式，利用热管进行能量回收的过程中两种气流可以完全分离，且不存在流动混合的风险，这可以防止交叉污染。系统内没有移动部件，可靠性高，维护费用低，系统紧凑。由于流体可以自由地在热管周围流动，系统能够根据室内和气候条件，在两个方向上回收能量，冷却或变暖空气。但上述方式也存在无法回避的问题，通过转轮热交换器进行能量回收会导致气流的交叉污染，不适用于医院等场所；固定板换热器使用过程中会在结构内部会形成冷凝，这种冷凝的形成会严重地降低热交换器的热性能和效率；使用热管进行能量回收时，由于管道间间距很小易发生堵塞并造成压力损失，因此，本文设计了一台带混风箱的排风能量回收型全新风机组，选取不同室外环境温度工况条件，进行排风能量回收型机组室外新风与排风最佳混合比例的试验分析。

1 样机及其测试装置

试验在焓差实验室内完成测试，采用一台带有用于混合排风和室外新风的混风箱的样机，包括排风全热回收系统、制冷循环系统、混风箱和风道。本试验根据GB/T 25128-2010《直接蒸发式全新风机组》要求的测试方法进行测试，且温度调节范围及仪器仪表精度均符合GB/T 17758-2010《单元式空气调节机》的规定。

试验方案为选取排风干球温度为27 ℃、湿球温度19.5℃，环境温度为29℃、32℃、35℃、38℃、41℃的五种工况，在5 种工况条件下，保持室内排风量不变，改变混入混风箱的室外新风量，研究不同室外新风流量时机组制冷量，输入功率，能效比的变化规律。试验样机测试流程图如图1所示。

图1 试验样机测试流程图

选取的6 种室外新风流量为0m3/h、400m3/h、700m3/h、1000m3/h、1300m3/h、1600m3/h。选取的各工况点温度参数如表1 所示。

表1 测试工况温度

2 试验结果与分析

2.1 固定配比分析

固定混风箱内室外新风与室内排风配比时，制冷量伴随室外环境温度的升高而增加，如图2 所示，这是因为冷负荷随着室外环境温度的上升而增大。由图可知，当环境温度高于35℃时，制冷量的增加率逐渐降低，这是由于温度的上升会使机组制冷剂温度随之上升，制冷剂与新风温差的增加率也逐渐降低。同时因为冷凝温度升高，压缩机输入功率随之增加，因此机组能效比将开始降低。图3 中能效比的变化规律可验证上述分析。

图2 固定配比时室外环境温度对制冷量的影响

图3 固定配比时室外环境温度对能效比的影响

2.2 非固定配比分析

冷凝器换热量可用公式Q=KFΔtm来进行计算，其中，K 为冷凝器的总体换热系数，F 为总换热面积，对于实验用的冷凝器，其总换热面积不变，Δtm为对数平均温差，其计算方法见公式（1）：

由计算所得数据可知，室外环境温度为29℃时，制冷量在室外新风流量为1300m3/h 时达到最大值11.21kW；室外环境温度为32℃、35℃、38℃、41℃时，制冷量在室外新风流量为1000m3/h 时分别达到最大值12.28kW、13.70kW、13.84kW、13.73kW。因为压缩机吸气压力与排气压力随着室外新风流量的增加而减小，压缩机输入功率也随之减小，机组采用变速风机，经过计算，机组输入功率随室外新风流量变化规律如图5 所示，室外环境温度为29℃、32℃、35℃、38℃时，输入功率随室外新风流量的增加而减小，室外环境温度为41℃时，输入功率随室外新风流量的增加而增加。各个工况条件下，能效比随室外新风流量增加的变化规律见图6。从图中可以明显看出，室外环境温度为29℃、32℃时，能效比在室外新风流量为1300m3/h 时达到最大值3.8W/W，3.88W/W；室外环境温度为35℃、38℃时，能效比在室外新风流量为1000m3/h 时分别达到最大值3.98W/W 与3.97W/W；室外环境温度为41℃时，能效比在室外新风流量为0m3/h 时达到最大值3.58W/W。

3 结语

本文在定排风工况、变环境工况、变室外新风流量与排风配比的条件下对排风能量回收型全新风机组进行了性能测试，对以上试验结果进行分析和整理后可得以下结论：机组选择固定配比时，固定室外新风流量1000m3/h、室内排风量为3000m3/h 时能效比最大，为最佳选择。不同室外环境温度下，新风流量与排风量固定配比3000:1000 与非固定配比对比，非固定配比工况优于固定配比工况。

图4 不同室外新风流量对制冷量的影响

图5 不同室外新风流量对输入功率的影响

图6 不同室外新风流量对能效比的影响

图7 固定配比与非固定配比时能效比