寒冷地區(qū)公共建筑新風(fēng)熱回收系統(tǒng)適用性分析

李賀

摘 要：目前，社會進(jìn)步迅速，新風(fēng)的引入為室內(nèi)提供新風(fēng)，可減少室內(nèi)有害氣體、異味、細(xì)菌和病毒等有害物質(zhì)，是日常工作和生活中必不可少的元素。新風(fēng)負(fù)荷約占空調(diào)系統(tǒng)總負(fù)荷的30%～50%，在人員密閉的公共建筑內(nèi)區(qū)甚至?xí)嫉?0%以上，因此在給人們帶來健康和舒適的同時，過量新風(fēng)會導(dǎo)致室內(nèi)空調(diào)能耗大大增加。而新風(fēng)熱回收技術(shù)的應(yīng)用可以有效降低新風(fēng)負(fù)荷，在超低能耗公共建筑中，采用全熱回收裝置可至少降低三分之一的建筑能耗，所以分析新風(fēng)熱回收系統(tǒng)在寒冷地區(qū)公共建筑中的適用性意義重大。

關(guān)鍵詞：寒冷地區(qū);公共建筑新風(fēng)熱回收系統(tǒng);適用性分析

引言

隨著人們生活水平的提高，對建筑已經(jīng)不僅是為了遮風(fēng)擋雨、御寒保暖等一些基本要求，除此之外對所居住的建筑室內(nèi)空氣品質(zhì)也有著極高的要求，這加劇了空調(diào)系統(tǒng)的消耗。目前新風(fēng)負(fù)荷普遍占據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷的30%以上，在嚴(yán)寒地區(qū)，冬季室內(nèi)的排風(fēng)中存在著大量的熱能，如果全部排到室外會浪費掉很多能源。所以對室內(nèi)排風(fēng)中的熱能進(jìn)行再回收顯得尤為重要。

1集中式空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)節(jié)能啟用判斷方法

為了提高節(jié)能控制水平，達(dá)到中央空調(diào)系統(tǒng)運行中的能效等級，一個重要的環(huán)節(jié)是對新風(fēng)系統(tǒng)的運行狀態(tài)的分析，并對新風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的控制。判斷新風(fēng)系統(tǒng)的開關(guān)和節(jié)能，在長期的實踐中更多的是，現(xiàn)階段總共使用了六種方法：固定室外空氣干球溫度法以及室外空氣干球和回風(fēng)干球溫差法，固定室外空氣焓值法和電子焓值法，最后兩種方法是室外空氣和回風(fēng)焓差法以及室外空氣露點溫度和干球溫度法。在進(jìn)行實際判斷工作時。實際判斷，這六個具體方法，實際上是受外界空氣干燥球溫度控制的最簡單方法，因此在過渡季節(jié)中更好地使用，在某些地區(qū)，外界溫度的變化不明顯，并且相對簡單且易于使用。因此，需要更好的區(qū)域相關(guān)空調(diào)系統(tǒng)。外界空氣和焓回風(fēng)可以在實踐過程中更好地應(yīng)用，范圍更廣，但是在實際使用中，相對濕度和機器人設(shè)備需要附加傳感器，因此該方法的應(yīng)用增加了建立能效判別器的相對較高并有這種方法的實踐。隨著濕度檢測器和創(chuàng)新制造技術(shù)的現(xiàn)代化，在兩個更昂貴的空氣渦輪機中制造設(shè)備，因此許多建設(shè)項目都增加了集熱器護套中的相對濕度，以實現(xiàn)節(jié)能控制所需的基本焓差。

2新風(fēng)節(jié)能控制說明

在具體控制的階段，首先應(yīng)該依照建筑室外的環(huán)境空氣溫濕度，實時計算出室外的新風(fēng)焓值，然后要依照室內(nèi)空調(diào)回風(fēng)的溫濕度，計算出出空調(diào)系統(tǒng)的回風(fēng)焓值。最后則是需要根據(jù)集中式空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)節(jié)能模式高溫限定功能，對空調(diào)系統(tǒng)運行過程中是否要開啟節(jié)能模式進(jìn)行判斷?？照{(diào)系統(tǒng)在開啟節(jié)能模式的狀況下，對于集中式空調(diào)系統(tǒng)來講，主要是新風(fēng)量的改變，新風(fēng)量有新風(fēng)閥門的開度決定，新風(fēng)閥的開度需要有下面兩個pid控制回路共同決定：第一個控制回路是回風(fēng)溫度控制回路，在空調(diào)系統(tǒng)典型的運行過程中，控制系統(tǒng)會監(jiān)測回風(fēng)溫度，并以此為判定值對新風(fēng)閥門進(jìn)行調(diào)整。基本控制思路如下：如果回風(fēng)溫度比預(yù)設(shè)值高，控制新風(fēng)閥開度逐漸加大，新風(fēng)量增加，回風(fēng)溫度降低;如果回風(fēng)溫度比預(yù)設(shè)值低，控制新風(fēng)閥開度逐漸減小，新風(fēng)量減小，回風(fēng)溫度升高。第二個控制回路是室內(nèi)空氣質(zhì)量（目前主要室內(nèi)空氣二氧化碳濃度）的控制回路。其控制思路如下：根據(jù)建筑內(nèi)部設(shè)置的CO2濃度探測器，將濃度信號傳輸至空調(diào)控制系統(tǒng)，與系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比較，并以此為判定值對新風(fēng)閥門進(jìn)行調(diào)整。如果室內(nèi)CO2濃度比設(shè)定值高，則會控制新風(fēng)閥開度逐漸加大，新風(fēng)量增加，降低室內(nèi)室內(nèi)CO2濃度;如果室內(nèi)CO2濃度比設(shè)定值低，則會控制新風(fēng)閥開度逐漸減小，新風(fēng)量減小，升高室內(nèi)CO2濃度。此控制思路還可以在后期使用過程中進(jìn)行升級，由于室內(nèi)空氣質(zhì)量不僅僅是CO2濃度，還包括甲醛、苯、TVOC等污染物，根據(jù)使用方的需求，可以增加多種污染物探測器，進(jìn)行室內(nèi)空氣質(zhì)量的全面監(jiān)測，其控制原理與CO2濃度控制一致。在實際空調(diào)系統(tǒng)運行中，控制系統(tǒng)需要將回風(fēng)溫度及室內(nèi)空氣質(zhì)量兩種控制思路進(jìn)行耦合，在同時滿足兩種設(shè)定要求的情況下，盡量減小新風(fēng)量。還需注意的是新風(fēng)量的調(diào)節(jié)需要在室內(nèi)空氣平衡的前提下進(jìn)行，故調(diào)整新風(fēng)閥的同時需調(diào)整排風(fēng)閥與回風(fēng)閥，排風(fēng)閥與新風(fēng)閥之間控制工作屬于同比例控制，回風(fēng)閥以及新風(fēng)閥之間的控制工作呈現(xiàn)出反比例的控制狀態(tài)。

冷水閥的控制應(yīng)根據(jù)回風(fēng)溫度和濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置。在節(jié)能模式下，可以將從外部吸收的新風(fēng)用作制冷盤管，并且為了充分利用新風(fēng)并防止冷凍水過早冷凍，應(yīng)合理評估冷水閥溫度控制電路的功能激活之前，新風(fēng)閥的打開狀態(tài)。此外，它還具有室外新風(fēng)干球溫度的高溫鑒定功能。如果在測量外部溫度時發(fā)現(xiàn)外部溫度明顯高于回風(fēng)溫度，并且相應(yīng)的濕度較低，則新的外部風(fēng)的焓明顯低于返回風(fēng)的焓;此時，應(yīng)根據(jù)新風(fēng)和回風(fēng)的焓與節(jié)能模式之差的方法來判斷是否啟動新的空氣節(jié)能模式，因此必須直接激活新的空氣能。激活節(jié)能模式后，允許最大程度打開中央空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)閥的回風(fēng)溫度調(diào)節(jié)電路會導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)，中央空調(diào)系統(tǒng)和空調(diào)中的空氣溫度逐漸升高。最終，整個腔室的溫度升高，這需要打開冷凍水進(jìn)行冷卻。以這種模式控制節(jié)能不會產(chǎn)生實際效果，但會增加能耗。因此，為避免這種情況發(fā)生，必須限制新風(fēng)干燥球的溫度。

3基于舒適和經(jīng)濟性的最佳新風(fēng)量

在一定程度上，增大新風(fēng)量可以有效提高室內(nèi)舒適性，同時也增大了空調(diào)能耗，因而在設(shè)計中需要兼顧舒適、換熱效率和經(jīng)濟性等多種因素來找到最佳新風(fēng)量。目前規(guī)范對超低能耗住宅的新風(fēng)量提出了明確要求，GB/T51350—2019《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定居住建筑主要房間的室內(nèi)新風(fēng)量不應(yīng)小于30m3/（h·人），在嚴(yán)寒地區(qū)超低能耗住宅熱回收式新風(fēng)機組換熱效率的研究中也建議按照人均最小新風(fēng)量30m3/h作為設(shè)計新風(fēng)量，然而支持公共建筑新風(fēng)量設(shè)計的實測案例和研究相對較少。公建項目針對不同新風(fēng)量進(jìn)行換熱效率測試與分析，均能滿足全熱交換效率不低于70%的規(guī)定。同時比較了2000m3/h和3000m3/h新風(fēng)量對應(yīng)的系統(tǒng)投資回收期，當(dāng)新風(fēng)量為3000m3/h時的投資回收期約為3.6年，相比新風(fēng)量為2000m3/h時的投資回收期縮短1.4年。結(jié)合以上因素考慮，當(dāng)設(shè)計新風(fēng)量為3000m3/h時，既滿足了舒適性的需求又符合對全熱交換效率的規(guī)定，同時經(jīng)濟性也相對可觀。因此，針對該類型的公共建筑，建議高密人群區(qū)也按照人均新風(fēng)量30m3/h來進(jìn)行設(shè)計。

結(jié)語

新風(fēng)熱回收設(shè)備有以下3種運行方式：①設(shè)備只開新風(fēng)，通過開窗排風(fēng);②設(shè)置旁通，使新風(fēng)直接送入室內(nèi)，不經(jīng)過熱交換;③在送風(fēng)段增加殺菌消毒段。本文通過對寒冷地區(qū)超低能耗公共建筑新風(fēng)熱回收效率的測試，分析了換熱性能影響因素及熱回收系統(tǒng)的經(jīng)濟性，同時提出了建議設(shè)計新風(fēng)量?；谝陨涎芯康贸鋈缦陆Y(jié)論：（1）新風(fēng)熱回收系統(tǒng)在實際運行中，室內(nèi)外溫差與顯熱交換效率不存在正相關(guān)關(guān)系，換熱效率受到多種因素的共同影響。（2）針對類似體量工程項目，新風(fēng)熱回收系統(tǒng)具有降低能耗，提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟性，應(yīng)強制設(shè)置。（3）對于人員密度較高的公共建筑，應(yīng)兼顧熱舒適、運行效率和運行能耗等多種因素來考慮，建議高密人群區(qū)新風(fēng)量按照人均不小于30m3/h來進(jìn)行設(shè)計。

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