全热交换器功效及设计疑难问题分析

1、摘要：随着我国城市化进程加速，城市中不良建筑综合症和实现绿色建筑和节能建筑的这一对矛盾日益突出，特别在vrv空调系统解决新风量和热回收这两问题上，全热交换器全空气品质概念和热回收节能理念越来越被社会所认可，采纳使用全热交换器作为许多建筑工程项目的首选通风换气设备的工程案例越来越多，在我国正兴起一场关注节能、关注健康的绿色革命。关键词： 全热交换器 全空气品质 热回收效果 设计疑难问题分析序言：空气作为和人生活最密切的环境因素，已经越来越为人们所重视。不良建筑综合症对人危害最大的是空气污染的危害。不良建筑综合症其成因：城市环境问题、建筑自身的问题、空调问题、人的问题。以上因素造成了城市空气品质低

2、下。在城市职业人群中80%以上的人都处于空调环境的亚健康状态。空调病是影响职业人群健康的最大杀手。人们针对以上问题，采取了许多方式方法来消除这类现代文明背后的负面因素，加强了城市科学规划、环境整治、气体排放量检测控制、使用新型环保材料、加强室内空气检测、进行室内空气净化、空调风管清洗、强制性通风等一系列措施来消除和抑制不良建筑综合症的发生。在诸多的措施当中，全热交换器的环保和节能双重功效越来越为人们所关注。全热交换器在欧美地区推出使用始于1976年，在我国推广使用始于2003年“非典”时期。我国全热交换器使用经历了一个从进口到国产，再到出口的发展阶段。目前，我国的全热交换器使用已经从大型建筑到

3、房产项目，已经从商用领域开始进入了民用家居生活，也从而引发了我国建筑环保和建筑节能的“绿色革命”。全热交换器 ：全热交换器利用机械牵引力将空调室内的污浊空气排出室外（通常称为排风）和将室外的新鲜空气引进室内（通常称为新风），经过热交换芯体时，排风的携带热量以热传递的方式被传递到新风上，产生新风排风置换过程的热传递，使原本要排走散失的热量随新风回到室内，从而对进入室内的新风进行预冷预热，使新风以接近室温的状态进入室内，从而实现热回收利用，降低了预设温度环境的空调能耗。全热交换器具有三大功能：一是空气净化功能，二是新风置换功能，三是热回收功能。新型板式热交换器摒弃了以往垂直交叉的热交换模式，采取了

4、逆向对流的热交换形式；用注塑abs替代瓦楞纸或瓦楞pvc来充当风道龙骨，增强了热交换芯体的强度，增加了迎风面的导流功能，增大了风道的面积，结合采用双极复合膜来替代普通热交换膜，实现了热交换器的材料创新，热回收效率达到70% 以上 ，而且，可以清洗和维护，结束了全热交换器在使用过程中需要定期更换热交换器的历史，实现了热交换效率和使用寿命的技术性突破，实现了全热交换器的经济投资和高回报运行。全空气品质： gb/t18883-2002室内空气质量标准规定：一个人消耗30m3/h的新风量。值得指出的是：空气净化新风量。空气净化概念和新风量概念最大的区别点在于空气当中的含氧量有没有得到补充和提高，新风量

5、包含了含氧量的概念和范畴。人们习惯上把室内co2浓度作为室内空气质量主要检测指标，而忽视了空气中更重要的含氧量。人的呼吸和大脑活动都需要充足的氧气维系，单纯靠空气净化器只能是降低和减少了特定环境空气中的有害成分，但它无法增加特定环境的空气含氧量。全热交换器则是通过引入室外新鲜空气来补充的室内新鲜空气，有效提高室内空气的含氧量。只有实现空调环境室内外之间空气有进有出,有排有送,才能实现室内外空气的置换,空调环境才能从真正意义上实现全空气品质的目标。只有充足的含氧量，才能满足人们健康生活的需要。新风量直接关系到人的身体健康、生活品质和工作效率。新型高效板式全热交换器是采用abs+双极复合膜注塑成型

6、，热交换器是由六边形芯片榫合而成的芯体。新型高效全热交换器具备二重净化功能。第一重净化功能是粗效或中效过滤，通过采用无纺布或活性炭过滤器对进入设备的新风和排风的双向过滤，使进入热交换器前的空气中80%以上的有害物质和浮尘颗粒，被过滤器吸附、过滤、捕捉，净化和提高空气品质，提高热传递效率；第二重净化功能是高效净化功能，它利用双极复合膜的分子筛原理，双极复合膜的孔径要求掌握在0.28m，对粒径在0.3m以上的有害气体分子能进行筛选、隔离，仅允许小于0.28m的水分子、氧分子等有益分子可以透过。由于静置板式全热交换器的热交换器是静置式的，新风和排风各行其道，用双极复合膜来进行两股气流的隔离，所以，两

7、股气流不存在交叉污染，实现了洁净空气量99% 以上的净化效果。全热交换器在解决新风量方面，弥补了空调系统的缺陷和不足，它一方面引入新风，另一方面排出室内污风，减少了室内空气的污染，形成了空调环境气流的合理循环，完成了空调环境新风排风置换，构建起建筑的呼吸系统，吐故纳新，促使室内空气富有充足的氧气，供人维系生命活动呼吸。全热交换器是建筑的“心肺”，使建筑具备了心肺呼吸功能，实现了绿色建筑的一大进步。热回收效率：在我国，建筑能耗已经占总能耗的1/3,而空调能耗占建筑能耗的60%，因此，空调环境节能意义重大。关注空调健康的同时，空调节能的矛盾尤其突出。全热交换器既解决空调的通风换气问题，也解决了空调

8、能耗问题，是vrv空调伴侣产品。全热交换器的节能效率，已经被暖通界的同仁所肯定和认同。我们可以通过以下公式理论计算出全热交换器节能经济效果。换热效率（%）计算公式： ms(x1-x2)=100 % mmin(x1-x3)x1、x2、x3、-分别代表新风进口、新风出风、排风进口的焓（温度、湿度）值； ms-代表送风质量流量； mmin-代表送风和排风中质量流量较小的一个。以一个建筑面积95000m2的写字楼为例，其中vrv空调系统有效使用面积为41200m2。利用通风设备，空调制冷量配置是260w/m2，按照每小时2次换气计算，有效层高平均为2.8m, 需要230720m3/h的新风量从室外引入

9、室内，按国家标准工况，室内干球温度27，湿球温度19，室外干球温度35，湿球温度24，该两种工况下的焓差值为18.089kj/m3；则冷热源机组每小时需带入室内的热量为18.089kj/m3* 230720 m3 /h=4173494.08kj/h=1159.3kw；新型全热交换器的热交换效率为70%，则可以少带入1159.3kw*70%=811.51kw的热量；按冷热源机组能效比cop=3.0计算，折合节约能耗811.51kw/3=270.5kw也就是说，也就是说如果使用普通换气设备，每小时要损失811.5kw的冷量，要多消耗270.5度电能；如果使用全热交换器，每天按8小时使用计算，可以节

10、省2164度电能消耗，一个月暂按工作时间22天计算可以节省47608度电能消耗，按照写字楼电价按1.05元计算,每月节省电费49988.4元,一年按使用空调6个月时间计算，一年节省电费约299930元,节能效果十分明显。考虑使用全热交换器，还可以减少空调主机容量。计算得知，空调每平方的制冷量配置已经从260w降低到241w，按市场价0.60元/w来计算，购置vrv空调系统主机容量10712kw折合人民币一次性投资6427200元；使用全热交换器，这笔空调设备制冷量配置9929.2kw，初次投资是5957520万元，节省投资469680万元，结合两种方案的设备差价和省电经济效益，可以看出，安装和

11、使用全热交换器，只需二年的时间，就可以全部收回全热交换器的安装使用成本。收回投入成本以后，从第三年开始，每年还可以节省空调系统电费开支近30万元，实现了空调系统经济、高效的新风。设计疑难问题分析： 全热交换器卓越的功效要依托正确的设计施工安装来实现。下面，我们通过两个比较典型的案例，来分析我们正常遇到的设计安装方面的某些问题，促进全热交换器产品更好服务节能绿色建筑和人类的健康事业。设计案例一：新风和排风管道都进入目标区域，室内风口分布对等合理，风口大小配置和出风口风速掌握较好,室内新风和排风两股气流形成合理流向，室内室外空气达到等量置换的要求，能实现室内全空气品质的目标，同步实现目标区域的空气

12、置换过程的热回收，是比较理想的全热交换器设计施工方案。一般来说，我们对写字楼的最小新风量掌握在每人30m3/h，或者设定到按有效空间换气次数23次来设定写字楼的新风量标准。主机设备可以采用多点式分区域安装的形式，就以上这一95000m2的写字楼建筑41200 m2的有效使用区域为例，我们按每使用楼层4台设备来分解，共划分124个安装单元来实施安装施工，分别安装了78台2000m3/h风量的全热交换器78台、1600 m3/h风量的全热交换器45台、1000 m3/h风量的全热交换器1台。该工程通过新风井来引进室外新风通过排风井来排出室内污风，在实际设计和安装过程中，我们发现了有5处不合理的地方

13、。（1）风口配置不合理。楼层高度在h:2.8m的某些细分办公区域配置2000m3/h的全热交换器的室内新风出口的规格为：250*250mm，新风室内出风口数量就2个，排风室内进风口2个。根据计算，该4个风口的风速为4.4m/s。从办公室人的舒适性角度出发，新风出风口风速偏高，排风进风口风速合理，所以，室内新风出风口应该设定在34个为宜，把新风出口风速控制在2.53m/s以内。除大面积的多功能厅外，一般情况的办公室新风风速和排风风速按照家居环境的标准来掌握和控制比较合理，如果按照某些大型商用场所的标准来设计，势必引起新风直吹向室内活动的人群，引起人体感觉上的不适。针对既成事实的设计方案，我们建议

14、业主改百叶风口为散流风口，把新风气流向下直吹改变为向四周斜向扩散斜吹，这样，避免了新风气流直吹向人的现象。按照新风排风同等风量的全热交换器的实际机外全压来看，新风出口的正全压要大于排风进口的负全压，因此，我们在条件允许的情况下，一般在设置室内新风口和室内排风口的时候，一般情况是室内新风口数量室内排风口数量，以期确保排风效果的实现。办公区域排风口最大风速我们一般控制在46m/s范围以内。通常情况下，室内新风出口和室内排风进口采取同等的风速的设计方案比较普遍。（2）风量调节阀使用。在工程施工过程中，发现了两种极端情况：一种是所有室内风口全部使用了风量调节阀，另一种情况是没有使用风量调节阀。小型全热

15、交换器由于风量小，全压低，送风距离近，在全热交换器通风换气系统中，没有必要设立使用风量调节阀，合乎实际情理，对整个系统的运行也没有任何影响。中型吊顶系列、大型系列的全热交换器，由于主机噪音相对较大，全压高风量大，送风距离远，所以，系统靠近主机近端的支管和主管交结处必须设立风量调节阀，个大支管和主管交结处一方面控制风量，另一方面降低噪音，是系统的各支管的风量更趋均衡，各室内出风口和各室内进风口的风压数值趋向相近，从而促使各支管风量相近。由于主管的风压要比直观的风压大，所以，设立风量调节阀的位置必须是支管和主管的交结处，而不是室内风口的旁边。如果风阀位置设计不当，所起的作用一定大打折扣。在全热交换

16、器系统安装的设计方案上，应该对中型吊顶以上机型的全热交换器产品使用进行有效地风阀使用和定位设计。（3）主机安装错位。具体安装施工过程中，把全热交换器的活动检修门和电器盒靠近了墙壁安装，没有预留检修位置，导致日后设备无法维护和检修。活动检修口的尺寸应该掌握在500*500mm,所以，设备设计安装过程中，应该充分考虑到检修和维护的需要，所以，在设备安装的过程中，主机设备在条件允许的情况下，最好离墙600mm以上的水平距离安装。要不然，只能把全热交换器调转方向安装。因此，在设计主机位的时候，应对不同厂家的产品的结构状况进行了解和甑别。（4）新风口和排风口混淆。在我国，采用的离心风机多为离心式送风机，

17、因此，全热交换器四个风口中其中两个能看到的风机的风口，都是往外送风，是出风口；没有看到风机的两个风口，都是进风口。除了有明确的风口标识，如新风入口、新风出口、排风入口、排风出口外，懂的一点小常识，有利于避免一些不必要的安装错误。每台全热交换器设备其中两个风口朝向室外，向室外排出室内污风和引入室外新风；两个风口朝向室内，引入室内污风和送出室内新风。（5）材料浪费。电源线严重偏大，造成不必要的材料浪费，一般情况下，510a电流强度的使用1平方线就足够电流负荷了，1015a电流强度的使用1.5平方线就行了，1520a电流强度的使用2平方线就行了，但实际工程中，各建设施工单位往往动不动就采用2平方线，

18、3平方线的电缆线来使用，造成了不必要的电源线材浪费。因此，针对所用设备型号、实际功率大小、电流强度等情况，在设计方案中明确安装控制全热交换器设备运行的电源线材的规格，很有必要。设计案例二：这是一个不可取的设计方案。（1）空气置换问题。新风管道进入目标区域，而排风管道分布在走廊上空，只对室内进行送新风，而利用门窗的缝隙、室内正压和走廊负压进行室内外空气置换，由于门窗的缝隙狭小，因此，这种空气置换只能是很少部分的空气置换，达不到目标区域全方位空气置换、全空气品质的要求，目标区域实现不了全面送新风和全面排污风。更有甚者，在大型全热交换器的使用和设计上，室内设立多个新风出风口，而就在走廊上集中设立一个排风口，严重地影响了空气置换气流的合理流向，在局部区域造成了紊流的现象。这种全热交换器安装设计方案，不足取，应该予以回避使用设计。（2）热回收问题。全热交换器自身不制冷制热，它是利用新风和排风这两股气流的焓差和自身的热传导性能来实现热回收的目标的，没有两股气流的焓差值，就没有全热交换器的热回收。由于室内和走廊是两个不同区域，如果走廊配置有空调制冷，则全热交换器还勉强可以达到热回收的功效；如果走廊没有配置空调制冷，则设计方案二的室外新风焓值和室内排风焓值几乎相差不远，全热交换器就实现不了热回收的功效。