论述暖通新风系统设计方法

论述暖通新风系统设计方法

莫志成

关键词：暖通新风系统；全热交换器；设计方法

引言：

新风系统是根据在密闭的室内一侧用专用设备向室内送新风，再从另一侧由专用设备向室外排出，在室内会形成“新风流动场”，从而满足室内新风换气的需要。为满足室内高质量新风和低能耗的需求，新风系统会加入搭载HEPA过滤器的全热交换器，在送风的同时对进入室内的空气进新风过滤、灭毒、杀菌、增氧、预热（冬天）、预冷（夏天）。

1.全热交换器

1.1节能换气

全热交换器采用静止叉流式热交换芯体，芯体以亲水铝箔为载体，由多层换热单元组成，相邻两层单元体的流道呈现正交叉布置。其交换原理是由风机导入的室内、室外两股空气，然后室内排风与室外新风呈正交叉的方式流过热交换芯体，热量从高温侧通过传热隔板传递到低温侧，进行热交换。（夏季室外新风的空气温度高于室内排风的露点温度，新风向排风传递热量，冬季反之）。由于热交换芯体是由亲水性物质组成，流通的新风与排风除了交换热量外，同时会进行湿度交换，既保证室内空气的焓值平衡，又避免空气在热交换过程中产生露水。进过热交换的新风再由风管送到所需要的房间。

根据上述公式可以计算全热交换器的焓交换效率，效率越高则整个暖通系统的节能效果越优秀。

1.2净化空气

为保证室内的空气质量，暖通新风系统会将从室外抽入室内的空气进行净化。在新风进气口放置初效果滤网，可过滤蚊虫、毛发、PM10等大颗粒的污染物。

新风系统的中部搭载静电离子积尘箱，通过高压电离颗粒物，再在集尘区以电极片吸附带电的粉尘颗粒物，可有效吸附致PM2.5~PM10的颗粒物。静电积尘器由于是运电极除尘原理，只需要定期清洗即可确保其使用效果，维护成本较小，并且可以减轻后面HEPA过滤器的除尘压力，延长其寿命，所以静电积尘器比市面上的亚高效滤网的性价比要高。

最后在新风出风口设置高效HEPA滤网，作为新风送风的最后一堵屏障，其针对PM2.5高达99%的吸附能力可确保送进室内的是洁净无污染的新鲜空气。

暖通新风系统三重空气过滤配置：

2.暖通系统的防结霜模式

2.1结霜现象

北方地区冬季时室外温度较低，室内的暖通新风系统在工作时，室内外冷暖两股气流同时流过全热交换器的热交换芯体，此时不可避免的会在机体内部发生结霜。

当全热交换器内部的热交换芯体发生结霜，其冰块会不断扩散，堵塞芯体的风道，影响整个暖通新风系统的换气效率，严重时还会完全堵塞滤芯，使整个换气系统失效。如何解决低温地区使用时的结霜现象，设计整个暖通新风系统的重要课题。

2.2内循环除霜模式

由于暖通新风系统的热交换原理是室内外冷暖两股气流进行能量交换，在室内外温差大时不可避免地会在全热交换芯体产生结霜。所以解决课题的方向应该是在产生结霜后进行溶霜除霜，确保暖通新风系统的有效换气。

在全热交换器内部搭载加热器的确可以有效地除霜融冰，将加热器放置在新风进风口，先对室外的冷空气进行加热，更可以减少结霜的情况。但是加热器本身的耗能很大，搭载高耗能的加热器有饽于全热交换器的节能宗旨。

在这里提出一种有效低能的除霜方式，通过控制各个风口风阀的开合，使室内的空气循环于整个全热交换器的风道，利用室内空气温度较高的特性，对风道上和芯体中有结霜的进行部分除霜融冰，可避免风道和热交换芯体被冰霜堵塞，有效地提高整个暖通新风系统的换气效率。具体的操作方式是通过控制新风进气口与排风出风口风阀的开闭，暂时阻隔室外的冷空气进入，同时令室内的排风进风循环至新风风道，将风道上的冰霜溶解。

2.3内循环模式的时间比例

内循环模式的确可以有效的除霜融冰，但在内循环模式下，整个暖通新风系统只是在进行室内空气的循环，并没有真正的进行空气交换。为保证系统风道不会被冰霜堵塞的同时向室内家居提供最大的新风换气量，则需要合理调配全热交换器的热交换时间和内循环时间的比例。

根据GBT21087（空气-空气能量回收装置）关于换气产品的耐低温测试，产品在室外温度-10℃【注】的条件下连续运行4小时。假设全热交换器的运行风量为200m?/h，内部有效换气效率为90%，设定其热交换与内循环比例为8：1，即热交换40min后进入5min的内循环模式，以消融风道里的冰霜。

即全热交换器运行4小时的单位时间有效换气量为：

L=200m?/h×90%×4h×（1-）/4h=157.5m?/h

【注】：GBT21087-2007中针对产品的耐低温测试工况有3种（35℃、-5℃、-15℃），而-15℃是检测产品停机状态的耐低温性，并不适用与此课题讨论。而相关部门正在着手修正新版的GBT21087，计划将-5℃更改为-10℃（没有正式公布），所以这里以-10℃进行分析讨论。

根据中国建筑空调新风换气量人均标准，针对一般别墅公寓民居类建筑的人均新风量为30m?/h。按照上述的时间比例分配，整个暖通新风系统的有效换气为157.5m?/h，大约可满足5个人的新风量需求，即可满足一般家庭的正常使用。

结束语

新风系统是目前改善房间空气品质的主要措施之一。暖通空调的新风系统设计应推动设计手段的更新，加快新技术的开发与应用，广泛运用先进科技手段，加大创新力度。要以科技创新为动力，不断提高设计效率和效益。

参考文献

[1]陆亚俊.暖通空调（第二版）.中国建筑工业出版社.2010.

[2]空气-空气能量回收装置.中国国家标准化管理委员会2008.