寒冷地区公共建筑新风热回收系统适用性分析

李贺

摘 要：目前，社会进步迅速，新风的引入为室内提供新风，可减少室内有害气体、异味、细菌和病毒等有害物质，是日常工作和生活中必不可少的元素。新风负荷约占空调系统总负荷的30%～50%，在人员密闭的公共建筑内区甚至会占到70%以上，因此在给人们带来健康和舒适的同时，过量新风会导致室内空调能耗大大增加。而新风热回收技术的应用可以有效降低新风负荷，在超低能耗公共建筑中，采用全热回收装置可至少降低三分之一的建筑能耗，所以分析新风热回收系统在寒冷地区公共建筑中的适用性意义重大。

关键词：寒冷地区;公共建筑新风热回收系统;适用性分析

引言

随着人们生活水平的提高，对建筑已经不仅是为了遮风挡雨、御寒保暖等一些基本要求，除此之外对所居住的建筑室内空气品质也有着极高的要求，这加剧了空调系统的消耗。目前新风负荷普遍占据空调系统的负荷的30%以上，在严寒地区，冬季室内的排风中存在着大量的热能，如果全部排到室外会浪费掉很多能源。所以对室内排风中的热能进行再回收显得尤为重要。

1集中式空调系统新风节能启用判断方法

为了提高节能控制水平，达到中央空调系统运行中的能效等级，一个重要的环节是对新风系统的运行状态的分析，并对新风系统进行科学的控制。判断新风系统的开关和节能，在长期的实践中更多的是，现阶段总共使用了六种方法：固定室外空气干球温度法以及室外空气干球和回风干球温差法，固定室外空氣焓值法和电子焓值法，最后两种方法是室外空气和回风焓差法以及室外空气露点温度和干球温度法。在进行实际判断工作时。实际判断，这六个具体方法，实际上是受外界空气干燥球温度控制的最简单方法，因此在过渡季节中更好地使用，在某些地区，外界温度的变化不明显，并且相对简单且易于使用。因此，需要更好的区域相关空调系统。外界空气和焓回风可以在实践过程中更好地应用，范围更广，但是在实际使用中，相对湿度和机器人设备需要附加传感器，因此该方法的应用增加了建立能效判别器的相对较高并有这种方法的实践。随着湿度检测器和创新制造技术的现代化，在两个更昂贵的空气涡轮机中制造设备，因此许多建设项目都增加了集热器护套中的相对湿度，以实现节能控制所需的基本焓差。

2新风节能控制说明

在具体控制的阶段，首先应该依照建筑室外的环境空气温湿度，实时计算出室外的新风焓值，然后要依照室内空调回风的温湿度，计算出出空调系统的回风焓值。最后则是需要根据集中式空调系统的新风节能模式高温限定功能，对空调系统运行过程中是否要开启节能模式进行判断。空调系统在开启节能模式的状况下，对于集中式空调系统来讲，主要是新风量的改变，新风量有新风阀门的开度决定，新风阀的开度需要有下面两个pid控制回路共同决定：第一个控制回路是回风温度控制回路，在空调系统典型的运行过程中，控制系统会监测回风温度，并以此为判定值对新风阀门进行调整。基本控制思路如下：如果回风温度比预设值高，控制新风阀开度逐渐加大，新风量增加，回风温度降低;如果回风温度比预设值低，控制新风阀开度逐渐减小，新风量减小，回风温度升高。第二个控制回路是室内空气质量（目前主要室内空气二氧化碳浓度）的控制回路。其控制思路如下：根据建筑内部设置的CO2浓度探测器，将浓度信号传输至空调控制系统，与系统设定值进行比较，并以此为判定值对新风阀门进行调整。如果室内CO2浓度比设定值高，则会控制新风阀开度逐渐加大，新风量增加，降低室内室内CO2浓度;如果室内CO2浓度比设定值低，则会控制新风阀开度逐渐减小，新风量减小，升高室内CO2浓度。此控制思路还可以在后期使用过程中进行升级，由于室内空气质量不仅仅是CO2浓度，还包括甲醛、苯、TVOC等污染物，根据使用方的需求，可以增加多种污染物探测器，进行室内空气质量的全面监测，其控制原理与CO2浓度控制一致。在实际空调系统运行中，控制系统需要将回风温度及室内空气质量两种控制思路进行耦合，在同时满足两种设定要求的情况下，尽量减小新风量。还需注意的是新风量的调节需要在室内空气平衡的前提下进行，故调整新风阀的同时需调整排风阀与回风阀，排风阀与新风阀之间控制工作属于同比例控制，回风阀以及新风阀之间的控制工作呈现出反比例的控制状态。

冷水阀的控制应根据回风温度和湿度数据进行设置。在节能模式下，可以将从外部吸收的新风用作制冷盘管，并且为了充分利用新风并防止冷冻水过早冷冻，应合理评估冷水阀温度控制电路的功能激活之前，新风阀的打开状态。此外，它还具有室外新风干球温度的高温鉴定功能。如果在测量外部温度时发现外部温度明显高于回风温度，并且相应的湿度较低，则新的外部风的焓明显低于返回风的焓;此时，应根据新风和回风的焓与节能模式之差的方法来判断是否启动新的空气节能模式，因此必须直接激活新的空气能。激活节能模式后，允许最大程度打开中央空调系统的新风阀的回风温度调节电路会导致空调系统，中央空调系统和空调中的空气温度逐渐升高。最终，整个腔室的温度升高，这需要打开冷冻水进行冷却。以这种模式控制节能不会产生实际效果，但会增加能耗。因此，为避免这种情况发生，必须限制新风干燥球的温度。

3基于舒适和经济性的最佳新风量

在一定程度上，增大新风量可以有效提高室内舒适性，同时也增大了空调能耗，因而在设计中需要兼顾舒适、换热效率和经济性等多种因素来找到最佳新风量。目前规范对超低能耗住宅的新风量提出了明确要求，GB/T51350—2019《近零能耗建筑技术标准》规定居住建筑主要房间的室内新风量不应小于30m3/（h·人），在严寒地区超低能耗住宅热回收式新风机组换热效率的研究中也建议按照人均最小新风量30m3/h作为设计新风量，然而支持公共建筑新风量设计的实测案例和研究相对较少。公建项目针对不同新风量进行换热效率测试与分析，均能满足全热交换效率不低于70%的规定。同时比较了2000m3/h和3000m3/h新风量对应的系统投资回收期，当新风量为3000m3/h时的投资回收期约为3.6年，相比新风量为2000m3/h时的投资回收期缩短1.4年。结合以上因素考虑，当设计新风量为3000m3/h时，既满足了舒适性的需求又符合对全热交换效率的规定，同时经济性也相对可观。因此，针对该类型的公共建筑，建议高密人群区也按照人均新风量30m3/h来进行设计。

结语

新风热回收设备有以下3种运行方式：①设备只开新风，通过开窗排风;②设置旁通，使新风直接送入室内，不经过热交换;③在送风段增加杀菌消毒段。本文通过对寒冷地区超低能耗公共建筑新风热回收效率的测试，分析了换热性能影响因素及热回收系统的经济性，同时提出了建议设计新风量。基于以上研究得出如下结论：（1）新风热回收系统在实际运行中，室内外温差与显热交换效率不存在正相关关系，换热效率受到多种因素的共同影响。（2）针对类似体量工程项目，新风热回收系统具有降低能耗，提高系统运行经济性，应强制设置。（3）对于人员密度较高的公共建筑，应兼顾热舒适、运行效率和运行能耗等多种因素来考虑，建议高密人群区新风量按照人均不小于30m3/h来进行设计。

参考文献

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