空調排風熱回收系統應用

王小平

摘 要：隨著現代生活對環保和節能的要求，空調排風熱回收系統應運而生，是以可持續發展為基礎理念的空調設備。本文首先對空調排風熱回收系統的工作原理、相關性能進行了詳細的分析，然后從四個方面闡述了空調排風熱回收系統的應用，包括全熱交換器節能量的分析計算、系統負荷的分析計算、系統應用前后鍋爐和設備設備能耗的分析等，最后分析了空調排風熱回收系統應用后對室內空氣品質的影響，這對于空調排風熱回收系統的深入廣泛應用意義重大。

關鍵詞：空調排風 熱回收系統 實際應用 性能分析

中圖分類號：TU831.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0067-02

1 空調排風熱回收系統概述

1.1 空調排風熱回收系統的工作原理

為了使得室內的空氣量保持平衡，空調系統中進入室內的新風量與室外排出的風量要持平。新風需要經過空調的冷卻、加熱、加濕等處理才能進入室內，因此排風和新風之間有一種能耗，即新風負荷。通常的空調系統排風直接排出室外，不經過處理，會浪費掉一大部分能量。如果利用空調熱排風系統來預熱或預冷新風，在排風中將一部分能耗回收，則能使得新風負荷降低，降低空調系統總能耗。空調排風熱回收系統的工作原理圖（如圖1）。

1.2 帶排風熱回收設備的空調系統

空氣從房間出來后，會有一部分通過熱回收設備和新風實現換熱，從而預處理新風，排風在換熱后以廢氣排出，而預處理后的回風和新風混合在處理后將進入室內。一般只靠回風回收的熱量無法使得新風處理到送風狀態，因此需要利用上圖中的輔助冷卻/加熱盤對它們進行再次處理。如果室內外的溫差不大，則沒有必要進行空調排風熱回收系統的應用，可以再新風入口進行旁通管道的設置，在春秋季可以打開利用。

1.3 空調排風熱回收系統的性能分析

隨著我國社會的進步，能源日益短缺，建筑物主要的能耗之一就是空調，因此有必要對空調排風熱回收系統的相關性能進行分析。在空調負荷中，一般新風負荷的比例為百分之三十，將房間的熱量直接排入大氣會在形成污染的同時浪費能源。如果將排風所剩余的熱量來對新風進行預處理，則能降低新風處理的能量，減少機組的負荷，從而促使空調系統經濟型提高。空調排風熱回收系統的性能包括節能、提高空氣品質、降低負荷、節約費用等，其中節能性最為顯著。對空調排風熱回收系統來說，影響其節能性的原因很多，而室外空氣的溫度和濕度是一個重要因素。我國大部分地區的氣候特點為冬冷夏熱、四季分明，而空調大多是在冬季和夏季使用，結合空調實際的使用情況，一年中室外空氣的變化大致（如圖2）。

1.4 一年溫度焓值變化圖

在空調排風熱回收系統的設計中，在了解了室外的焓值、溫濕度之后，應該預先設定幾個參數，比如空調區域的濕度、溫度等。參考這些參數，與合理的空氣處理途徑相結合，則能得到滿足多種負荷需要的送風量、送風濕度和送風溫度的大小。在分析空調排風熱回收系統的節能性時，倘若已經了解了空調設備的上述參數，與熱回收裝置的相關性能參數，如是全熱回收還是顯熱回收、熱交換效率的高低等結合，則能得出理論上的節能量。

2 空調排風熱回收系統的實際應用分析

2.1 空調排風熱回收工程及設備簡介

空調排風熱回收系統在實際生活中有著廣泛的應用，例如，某地區大型商場，地上六層，地下兩層，負二層為設備房，地上建筑高度為30米左右，建筑面積約為30729 m2，空調面積約為24494 m2。辦公室使用風機盤管來供冷供熱，而商場使用全空氣系統。空調在冬季和夏季的設計參數如溫度、濕度等均已掌握，如辦公室和商場夏季設計溫度為26 ℃，而相對濕度為65%，冬季設計溫度18 ℃，相對濕度為40%；夏季室外干球溫度為35.5 ℃，而室外計算濕球溫度為28.2 ℃；夏季室外平均溫度為32 ℃，平均風速為2.3 m/s，空調冬季干球溫度為-7℃，相對濕度為71%，平均風速為3.1 m/s。根據資料，此商場一樓到六樓的新風負荷占比例較大，冬季占到65%左右，因此如果對排風實施熱回收，能將處理新風的能量消耗有效減少。根據商場夏季設計的施工狀況，新風負荷中潛熱負荷高達65%，因此從綜合節能的角度考慮，應該選擇使用全熱能量回收系統，可以在一層選擇使用三臺風量參數為12288 m3/h的全熱交換器，二層到五層選擇風量參數為10357 m3/h的全熱交換器三臺，六層選用風量參數為6201 m3/h的全熱交換器，這樣一來，新風處理量總計177350 m3/h。因為全熱交換器的安裝在地下一層不方便，因此沒有進行設計。

2.2 空調排風熱回收系統全熱交換器節能量的分析

空調排風熱回收系統中全熱交換器效率的高低是其節能性判定的重要因素。本案例所采用的的空調全熱交換器，在冬夏季的熱交換效率受到新排風溫度濕度的影響比較多。由于在此案例中室內設計的溫度和濕度，也就是冬夏季排風的溫度和濕度已經明確，因此只有新風的溫濕度對熱交換效率產生影響。在夏季的相關排風參數一定的狀況下，一般使用多元線性回歸的方式來分析熱交換效率如何受到新風溫度濕度的影響，線性回歸分析通常使用Matlab軟件來編程。在空調排風熱回收系統中，轉輪式交換器一般有恒定送風溫度、溫差比較能量回收、恒定露點溫度和焓差比較能量回收四種常用方式。本案例采用焓差比較能量回收來進行控制，即在全熱交換器的排風和新風入口，安裝焓值傳感器，對新風和排風的焓值分別測量。夏季檔排風焓值比新風焓值低時，焓控制器利用轉輪控制器來指揮系統運行。該文案例中的商場空調制冷器一般為五月到十月，參照商場地區全年的溫度和濕度，根據相關公式可以得到制冷器的新風焓值曲線，從而得到此商場制冷器的全熱交換器效率變化及回收能量，同理得到商場夏季制熱期全熱交換器的效率變化和回收能量，最后可分析冬夏兩季熱回收的總能量。endprint

2.3 空調排風熱回收系統負荷的分析

在對空調排風系統因為使用熱回收而節約的熱能、電能進行分析時，對鍋爐燃料消耗的節省和冷水機組功耗的節省可以參照全熱交換器節能量的分析進行。而對于空調系統中的冷卻塔、水泵等設備節省能耗的分析比較困難。本文主要利用能耗模擬軟件來對冷卻塔、水泵中的設備能耗的變化進行分析，首先分析熱回收使用前后系統的負荷變化，從而對各個負荷段運行的時間進行統計，最后分析熱回收前后冷水塔、水泵等設備的節省能耗和運行能耗。一般使用動態能耗模擬軟件DeST來模擬建筑空調能耗。首先，根據原圖紙來建立相關模型，接著參考原來的設計數據來進行相關參數的設置，然后利用DeST軟件來開展負荷模擬分析，得到熱回收使用前的空調逐時負荷。一般在橫軸上的為熱負荷，而冷負荷在橫軸下方。在考慮空調排風熱回收時，用上述模擬計算的結果將空調逐時回收的新風負荷減掉，則可以得到熱回收使用后空調的逐時負荷。

2.4 空調排風熱回收系統應用前后鍋爐和設備能耗分析

在對空調排風熱回收系統應用前后輔助設備及鍋爐的能耗分析時，首先，是水泵等設備所節省的能源消耗的分析。夏季，當冷水機組的設計容量中的建筑冷負荷的比例分別為0～33%、33%～66%、 66%～100%時，冷卻塔和水泵一般開啟1臺、2臺和3臺。冬季，當鍋爐設計容量中的建筑熱負荷比例為0～50%、50%～100%時，熱水泵和鍋爐一般開啟1臺、2臺。冷凍水泵和熱水泵一起用，最多為2臺。根據相關數據，可以知道空調熱回收前后相關輔助設備有著明顯的能源節省，例如夏季輔助設備所節省的能耗一般為68690 kWh，占同時期冷水機組電耗節省的40%左右。其次，是空調熱回收增加的能耗分析。空調全熱交換器的利用會使得系統增加阻力，因此風機的動力消耗會增加。本商場采用轉輪式全熱交換器，除此外，還會使得設備的驅動電耗增加。因為空調機房的面積有限制，在新排風側沒有安裝旁通管，不進行熱回收的時候風機的能源消耗也會增加。在對風機增加能耗進行分析時，一般將排風側和新風側分開分析，新風側的風機能耗一般是因為熱交換器有新風通過時阻力增加而導致的，排風側的風機能耗是因為熱交換器和中效過濾段中有排風通過時阻力增加而導致的。

3 空調排風熱回收系統的應用對空氣品質的影響

在空調系統的使用過程中，加強室內換氣、增加室內新風是進行室內空氣質量有效改善的重要方法。空調排風熱回收系統不僅能將排風中的一部分能量回收，實現有效節能，還能使得室內新風量大幅度增加，促使室內空氣質量和環境有效改善，提高室內空氣品質。首先，新風對于室內空氣質量改善、降低病態建筑綜合征意義重大。能夠將室內有味有害的氣體有效的稀釋，還能利用相關通風途徑帶走一定的污染物，使得室內的二氧化碳等對人體有害的氣體和懸浮顆粒等的濃度降低，因此，空調設計中的關鍵之一是新風量，其大小對空調的負荷大小有重要影響。與此同時，在保證空調新風量的同時，還要確保新風的質量，如此才能實現提高室內空氣品質的目的。其次，因為新的標準要求空調的新風量需要加大，而且室內相對濕度的要求較低，因此室內受到新風的影響非常突出。空調排風系統的濕負荷和冷負荷會增加很多，在一些較熱較潮濕的地區，以往的空氣處理系統無法完成。而以排風熱回收為前提，對新風實施預處理，可以再不增加能耗的同時改善空氣質量。例如，可以采用通過管道實現排風進風獨立的系統，與空調系統管道分開，通過獨立的管道姜預處理過的新風送到室內，從而能增加新風量，改善室內空氣分布并提高其質量。

4 結語

隨著經濟的不斷發展，節能降耗成為現代社會的重要問題，同時越來越對的室內空氣質量問題開始凸顯，如果不采取一定的措施，會對人們的正常生活和健康有嚴重影響，采用空調排風熱回收，不僅能對排風中的能量進行回收，還能對新風實施預處理，能較好的解決上述問題。本文首先對空調排風熱回收系統的工作原理和節能性能做了全面的分析，然后以某大型商場為例，有針對性的分析了空調排風熱回收系統的實際應用，最后總結了排風熱回收系統對空氣質量的提升作用，對于現代居民的健康生活意義重大。

參考文獻

[1] 李舒宏，張小松，杜凱，等.新型排風量回收裝置的分析與研究[J].建筑熱能通風空調，2009（24）：49-51，85.

[2] 畢曉平，宋春光，宋子彥.采用空氣源熱泵熱回收機組節能效果分析[J].城市管理與科技，2008（2）：77-79.

[3] 柳成文.新風量、新風品質及新風處理對室內空氣品質的影響[J].電力學報，2010（3）：227-230.endprint

2.3 空調排風熱回收系統負荷的分析

在對空調排風系統因為使用熱回收而節約的熱能、電能進行分析時，對鍋爐燃料消耗的節省和冷水機組功耗的節省可以參照全熱交換器節能量的分析進行。而對于空調系統中的冷卻塔、水泵等設備節省能耗的分析比較困難。本文主要利用能耗模擬軟件來對冷卻塔、水泵中的設備能耗的變化進行分析，首先分析熱回收使用前后系統的負荷變化，從而對各個負荷段運行的時間進行統計，最后分析熱回收前后冷水塔、水泵等設備的節省能耗和運行能耗。一般使用動態能耗模擬軟件DeST來模擬建筑空調能耗。首先，根據原圖紙來建立相關模型，接著參考原來的設計數據來進行相關參數的設置，然后利用DeST軟件來開展負荷模擬分析，得到熱回收使用前的空調逐時負荷。一般在橫軸上的為熱負荷，而冷負荷在橫軸下方。在考慮空調排風熱回收時，用上述模擬計算的結果將空調逐時回收的新風負荷減掉，則可以得到熱回收使用后空調的逐時負荷。

2.4 空調排風熱回收系統應用前后鍋爐和設備能耗分析

在對空調排風熱回收系統應用前后輔助設備及鍋爐的能耗分析時，首先，是水泵等設備所節省的能源消耗的分析。夏季，當冷水機組的設計容量中的建筑冷負荷的比例分別為0～33%、33%～66%、 66%～100%時，冷卻塔和水泵一般開啟1臺、2臺和3臺。冬季，當鍋爐設計容量中的建筑熱負荷比例為0～50%、50%～100%時，熱水泵和鍋爐一般開啟1臺、2臺。冷凍水泵和熱水泵一起用，最多為2臺。根據相關數據，可以知道空調熱回收前后相關輔助設備有著明顯的能源節省，例如夏季輔助設備所節省的能耗一般為68690 kWh，占同時期冷水機組電耗節省的40%左右。其次，是空調熱回收增加的能耗分析。空調全熱交換器的利用會使得系統增加阻力，因此風機的動力消耗會增加。本商場采用轉輪式全熱交換器，除此外，還會使得設備的驅動電耗增加。因為空調機房的面積有限制，在新排風側沒有安裝旁通管，不進行熱回收的時候風機的能源消耗也會增加。在對風機增加能耗進行分析時，一般將排風側和新風側分開分析，新風側的風機能耗一般是因為熱交換器有新風通過時阻力增加而導致的，排風側的風機能耗是因為熱交換器和中效過濾段中有排風通過時阻力增加而導致的。

3 空調排風熱回收系統的應用對空氣品質的影響

在空調系統的使用過程中，加強室內換氣、增加室內新風是進行室內空氣質量有效改善的重要方法。空調排風熱回收系統不僅能將排風中的一部分能量回收，實現有效節能，還能使得室內新風量大幅度增加，促使室內空氣質量和環境有效改善，提高室內空氣品質。首先，新風對于室內空氣質量改善、降低病態建筑綜合征意義重大。能夠將室內有味有害的氣體有效的稀釋，還能利用相關通風途徑帶走一定的污染物，使得室內的二氧化碳等對人體有害的氣體和懸浮顆粒等的濃度降低，因此，空調設計中的關鍵之一是新風量，其大小對空調的負荷大小有重要影響。與此同時，在保證空調新風量的同時，還要確保新風的質量，如此才能實現提高室內空氣品質的目的。其次，因為新的標準要求空調的新風量需要加大，而且室內相對濕度的要求較低，因此室內受到新風的影響非常突出。空調排風系統的濕負荷和冷負荷會增加很多，在一些較熱較潮濕的地區，以往的空氣處理系統無法完成。而以排風熱回收為前提，對新風實施預處理，可以再不增加能耗的同時改善空氣質量。例如，可以采用通過管道實現排風進風獨立的系統，與空調系統管道分開，通過獨立的管道姜預處理過的新風送到室內，從而能增加新風量，改善室內空氣分布并提高其質量。

4 結語

隨著經濟的不斷發展，節能降耗成為現代社會的重要問題，同時越來越對的室內空氣質量問題開始凸顯，如果不采取一定的措施，會對人們的正常生活和健康有嚴重影響，采用空調排風熱回收，不僅能對排風中的能量進行回收，還能對新風實施預處理，能較好的解決上述問題。本文首先對空調排風熱回收系統的工作原理和節能性能做了全面的分析，然后以某大型商場為例，有針對性的分析了空調排風熱回收系統的實際應用，最后總結了排風熱回收系統對空氣質量的提升作用，對于現代居民的健康生活意義重大。

參考文獻

[1] 李舒宏，張小松，杜凱，等.新型排風量回收裝置的分析與研究[J].建筑熱能通風空調，2009（24）：49-51，85.

[2] 畢曉平，宋春光，宋子彥.采用空氣源熱泵熱回收機組節能效果分析[J].城市管理與科技，2008（2）：77-79.

[3] 柳成文.新風量、新風品質及新風處理對室內空氣品質的影響[J].電力學報，2010（3）：227-230.endprint

2.3 空調排風熱回收系統負荷的分析

在對空調排風系統因為使用熱回收而節約的熱能、電能進行分析時，對鍋爐燃料消耗的節省和冷水機組功耗的節省可以參照全熱交換器節能量的分析進行。而對于空調系統中的冷卻塔、水泵等設備節省能耗的分析比較困難。本文主要利用能耗模擬軟件來對冷卻塔、水泵中的設備能耗的變化進行分析，首先分析熱回收使用前后系統的負荷變化，從而對各個負荷段運行的時間進行統計，最后分析熱回收前后冷水塔、水泵等設備的節省能耗和運行能耗。一般使用動態能耗模擬軟件DeST來模擬建筑空調能耗。首先，根據原圖紙來建立相關模型，接著參考原來的設計數據來進行相關參數的設置，然后利用DeST軟件來開展負荷模擬分析，得到熱回收使用前的空調逐時負荷。一般在橫軸上的為熱負荷，而冷負荷在橫軸下方。在考慮空調排風熱回收時，用上述模擬計算的結果將空調逐時回收的新風負荷減掉，則可以得到熱回收使用后空調的逐時負荷。

2.4 空調排風熱回收系統應用前后鍋爐和設備能耗分析

在對空調排風熱回收系統應用前后輔助設備及鍋爐的能耗分析時，首先，是水泵等設備所節省的能源消耗的分析。夏季，當冷水機組的設計容量中的建筑冷負荷的比例分別為0～33%、33%～66%、 66%～100%時，冷卻塔和水泵一般開啟1臺、2臺和3臺。冬季，當鍋爐設計容量中的建筑熱負荷比例為0～50%、50%～100%時，熱水泵和鍋爐一般開啟1臺、2臺。冷凍水泵和熱水泵一起用，最多為2臺。根據相關數據，可以知道空調熱回收前后相關輔助設備有著明顯的能源節省，例如夏季輔助設備所節省的能耗一般為68690 kWh，占同時期冷水機組電耗節省的40%左右。其次，是空調熱回收增加的能耗分析。空調全熱交換器的利用會使得系統增加阻力，因此風機的動力消耗會增加。本商場采用轉輪式全熱交換器，除此外，還會使得設備的驅動電耗增加。因為空調機房的面積有限制，在新排風側沒有安裝旁通管，不進行熱回收的時候風機的能源消耗也會增加。在對風機增加能耗進行分析時，一般將排風側和新風側分開分析，新風側的風機能耗一般是因為熱交換器有新風通過時阻力增加而導致的，排風側的風機能耗是因為熱交換器和中效過濾段中有排風通過時阻力增加而導致的。

3 空調排風熱回收系統的應用對空氣品質的影響

在空調系統的使用過程中，加強室內換氣、增加室內新風是進行室內空氣質量有效改善的重要方法。空調排風熱回收系統不僅能將排風中的一部分能量回收，實現有效節能，還能使得室內新風量大幅度增加，促使室內空氣質量和環境有效改善，提高室內空氣品質。首先，新風對于室內空氣質量改善、降低病態建筑綜合征意義重大。能夠將室內有味有害的氣體有效的稀釋，還能利用相關通風途徑帶走一定的污染物，使得室內的二氧化碳等對人體有害的氣體和懸浮顆粒等的濃度降低，因此，空調設計中的關鍵之一是新風量，其大小對空調的負荷大小有重要影響。與此同時，在保證空調新風量的同時，還要確保新風的質量，如此才能實現提高室內空氣品質的目的。其次，因為新的標準要求空調的新風量需要加大，而且室內相對濕度的要求較低，因此室內受到新風的影響非常突出。空調排風系統的濕負荷和冷負荷會增加很多，在一些較熱較潮濕的地區，以往的空氣處理系統無法完成。而以排風熱回收為前提，對新風實施預處理，可以再不增加能耗的同時改善空氣質量。例如，可以采用通過管道實現排風進風獨立的系統，與空調系統管道分開，通過獨立的管道姜預處理過的新風送到室內，從而能增加新風量，改善室內空氣分布并提高其質量。

4 結語

隨著經濟的不斷發展，節能降耗成為現代社會的重要問題，同時越來越對的室內空氣質量問題開始凸顯，如果不采取一定的措施，會對人們的正常生活和健康有嚴重影響，采用空調排風熱回收，不僅能對排風中的能量進行回收，還能對新風實施預處理，能較好的解決上述問題。本文首先對空調排風熱回收系統的工作原理和節能性能做了全面的分析，然后以某大型商場為例，有針對性的分析了空調排風熱回收系統的實際應用，最后總結了排風熱回收系統對空氣質量的提升作用，對于現代居民的健康生活意義重大。

參考文獻

[1] 李舒宏，張小松，杜凱，等.新型排風量回收裝置的分析與研究[J].建筑熱能通風空調，2009（24）：49-51，85.

[2] 畢曉平，宋春光，宋子彥.采用空氣源熱泵熱回收機組節能效果分析[J].城市管理與科技，2008（2）：77-79.

[3] 柳成文.新風量、新風品質及新風處理對室內空氣品質的影響[J].電力學報，2010（3）：227-230.endprint