热回收机械通风系统的分析

图 2 上海某区的热回收通风系统能效月变化图
运行费用、回收大量能源的经济环保作用。
可以看出，热回收通风系统在冬夏季运行的能效差距是显著 参考文献：
的： 在冬季热回收效率几乎达到 1，并且室内温度范围与预期温度 ［1］ 孙志高，马荣生，李舒宏． 空调系统热回收节能分析［J］． 北
很接近，仅相差 1 ℃ 左右； 而在夏季，总体能效值都低于 0． 45，并
B30 97 16
0
6
7
0 86 70 56 1． 55 6． 5
TP 92 47
9 20 5
0 59 70 39 1． 35 8． 0
BH 100 29
7
0
5
0 72 90 62 1． 18 5． 2
长度、住宅散热程度以及天气因素所影响。达姆施 塔 特 研 究 所 CS 68 77 76 55 1 0 31 30 9 － 0． 05 3． 3
数平均温差比顺流时要大，从而在换热面积相同时，逆流可以传 通风系统在实际生活中的工作效率。
递较多的热量。逆流换热器的热回收率高达 95% 。
表 1 不同类型热回收通风系统在实际生活中的工作效率
2 各项性能分析 2． 1 热回收机械通风系统的能效性
热回收机械通风系统设备的效率主要由室内空间体积、管道
Unit ηo / % γexf / % γinf / % Re / % Rxs / % Rie / % ηx / % εHR / % ηG / % SNES COP
HB 57 2 HC 68 0
0
0 44 4 99 80 44 2． 21 6． 8
0
0 39 25 100 90 55 2． 69 8． 2
注： ηo 为室外空气效率； γexf，γinf 分别为渗出和渗入率； Re，Rie，Rxs均为内部循环 率； εHR为热回收率； ηG 为全局热回收率； SNES 为具体净热回收能性能系数， W·h / m3； COP 为经审计的空气处理机组
第 37 卷 第 25 期 2011 年9 月
山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
Vol． 37 No． 25
Sep． 2011 ·127·
文章编号： 1009-6825（ 2011） 25-0127-03
热回收机械通风系统的分析
肖晓苗
摘 要： 针对热回收机械通风系统的工作方法以及不同类型设备的工作效率问题进行了分析研究，凭借技术数据、性能
较短时的热回收效率高，这是由于热回收通风系统的效率与有效 HA 74 8
0
0 33 0 94 63 40 1． 37 6． 2
排气压力相关。因为低压会削弱空气的流动速率，反之则会提高 效率。
综上所述，根据建筑的换气需求体积和所要达到的换气效果 来选择合适的设备对于建筑节能的实现是至关重要的。同时热 回收通风系统的放置也应慎重考虑，因为较长的换气管道会严重 的降低热交换器的效率。
热回收通风系统的热回收效率 x 中心单元在热围护结构内
的同时也造成了热损失，从而需要对空气进行加热或者制冷以达 到维持室内环境稳定的目的。过去的通风装置有很多类型，但原 理都是一致的，即 通 过 机 械 做 工 使 热 能 从 低 温 物 体 传 向 高 温 物 体，有相当一部分 能 源 在 这 个 过 程 中 散 失，并 且 无 法 回 收。 然 而 MVHR 则能够重新利用高达 95% 的初始能量。
℃
（仅中央设备在热围护结构外时输入）
平均进气温度/℃
7.7wenku.baidu.com
平均地面温度/℃
11.3
有效热回收率
ηHR,eff
75.3%
图 1 使用长度分别为 1 m 和 10 m 的管道时热交换通风系统的效率差别
1． 2 几种热回收通风系统的类型及效率分析
旋转式换热器通过电气发动机的转轮作用也能获得相似的
满足热传导的回收系统主要有三种类型： 第一类型的设备被称为交叉流向式，它能达到 60% 左右的热 能效再利用。其排 气 和 进 气 交 叉 通 过 内 核，但 是 却 不 直 接 接 触， 因而传热的同时避免了污染物的交叉。它的外壳通常是双层的 保温镀锌层，其运行基本无噪声。
京节能，2000（ 2） ： 20．
且室内温度同预期温度相差了 4 ℃ ～ 6 ℃ 。
［2］ 卢 钧，连之伟． 热回收装置在空调工程中的应用［J］． 制冷
从而可以得知，热 回 收 通 风 系 统 只 有 在 外 界 温 度 较 低，或 者
空调与电力器械，2007，116（ 28） ： 82．
内外温差较大时能量回收的作用效率才高。因此，热回收通风机 ［3］ 张荣荣，周亚素． 建筑热能通风空调［J］． 制冷空调与电力器
作用效果。转轮从一个管道中收集热量，经过旋转将热量传递到 另一个管道，同时 废 气 排 出。转 轮 的 本 体 由 铝 箔 制 成，并 在 表 面 均匀喷涂有二氧化硅吸湿剂。因此转轮同时也可以实现对潜热 的回收［3］。这种设备的效率高达 80% ，但比起交叉流向式的热交 换机自身耗能要更高。然而旋转式热回收通风器可能导致多层
2． 2 热回收通风系统的夏、冬季使用对比分析
我们可以理解，当温差较大时安装热回收通风系统可以收到 较大的节能效果，因为室内排气气流能够显著影响室外进气气流 的温度，从而冬季的良好效益是显而易见的。但如果在夏季使用 室内外温差较小时，热回收通风系统的功效是否如空调制冷器一 样。假定室内预期温度值为 20 ℃ ，图 2［4］显示了在上海某区的热 回收通风系统能效月变化值。
结合前面的分析，应 用 于 新 建 建 筑 时，热 回 收 通 风 系 统 能 够 大幅度的减少所需加热或是制冷的空气容量，因此相结合的空调 安装的初始成本以及建筑耗能将得到有效降低。
3 结语
空调通风系统的热回收问题一直是暖通空调工程界探讨研 究的重要课题，通 过 以 上 对 热 回 收 通 风 系 统 装 置 的 分 析，不 论 该 类 设 备 的 优 缺 点 如 何，其 使 用 的 节 能 环 保 的 意 义 都 是 极 为 长 远 的。但在选择热回 收 通 风 系 统 时，应 结 合 当 地 气 候 水 文 环 境、经 济发展状况、工程 的 实 际 情 况、应 用 建 筑 类 型 及 排 风 中 有 害 气 体 成分等多种因素，综 合 进 行 技 术 和 条 件 的 分 析 比 较，以 达 到 节 约
λEKV λEKV
1.2
19 ℃
1
20 ℃ 21 ℃
0.8
0.6
0.4
0.2
0 10 月 12 月 2 月 平均值 11 月 1 月 3 月
月份
a）
0.5
0.45
24 ℃
0.4
25 ℃
0.35
26 ℃
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0 4 月 6 月 8 月 平均值
5月 7月 9月
月份
b）
收稿日期： 2011-05-30 作者简介： 肖晓苗（ 1989- ） ，女，四川大学建筑学专业本科生，四川 成都 610207
第 37 卷 第 25 期
·128· 2 0 1 1 年 9 月
山西建筑
住宅建筑中气味转移的问题，同样噪声也比交叉流向式热回收通 显而易见的，节约下来的能源具有生态意义和经济性。然而该设
1 热回收机械通风系统及其类型 1． 1 热回收机械通风系统效率概况及模型
热回收机械通风系统（ Mechanical Ventilation Heat Recovering system，MVHR） 是由控制建筑物气导性传热的设备所构成。所谓 热回收系统，即是回收建筑物内外的余热（ 冷） 或废热（ 冷） ，并把 回收的热（ 冷） 量作为供热（ 冷） 或其他加热（ 制冷） 设备的热（ 冷） 源而加以利用的系统［2］。传统的通风方式向室内提供新鲜空气
表 1 显示，一些通风系统的全局热回收率 ηG 甚至低于 10% ， 这意味着设备的能源投入要比具体的净热回收能 （ SNES） 还要 大，是得不偿失 的。系 统 的 成 本 取 决 于 所 使 用 的 热 交 换 器 类 型， 对于一个 100 m2 的住宅来说，年取暖费用约为 2 500 元。安装一 个单元的高效热回收通风系统的成本约为 12 万元，可供 10 户使 用，但年取暖费用却可以降到 30% 左右，这样 10 年 ～ 15 年后即可 收回成本，其经济效益显著。
11.3
有效热回收率
ηHR,eff
90.3%
x 中心单元在热围护结构内
热回收效率
ηHR
0.92
设备 200 DC·Paul
进气管热效应系数
ψ
进气管长度
W（ / m·K） m
0.319 10
过程见附属计算
排气管热效应系数
ψ
W（ / m·K） 0.319 过程见附属计算
排气管长度
m
10
室内温度/℃
20
设备室温度
演示和图像比较等方法，介绍了热回收机械通风系统的构成组件和工作原理，并且对其实际应用的经济效益进行了对比
定性分析，为如何在建筑节能中选用经济、生态和环保的可持续设备提供了参考依据。
关键词： 热回收机械通风，节能，生态，可持续性
中图分类号： TU834． 2
文献标识码： A
在这个社会消费迅速增长的时代，可持续发展的建筑理念需 要科学技术来支持。随着人民生活水平的不断提高，使用者对建 筑的室内环境品 质 如 通 风、照 明、采 暖 等 的 要 求 也 相 应 上 升。 在 一些欧美国家，建 筑 能 耗 中 的 通 风、空 调 和 采 暖 的 耗 能 占 全 国 总 能耗的 30% ，我国也达到 20% 左右［1］，而普遍的机械通风设备具 有大量机械余热的浪费，因此充分发掘余热的回收循环利用以降 低空调系统能耗对于建筑的节能具有重要意义。
热回收效率
ηHR
0.92
设备 200 DC·Paul
进气管热效应系数
ψ
进气管长度
W（ / m·K） m
0.319 1
过程见附属计算
排气管热效应系数
ψ
W（ / m·K） 0.319
过程见附属计算
排气管长度
m
1
室内温度/℃
20
设备室温度
℃
平均进气温度/℃
7.7
（仅中央设备在热围护结构外时输入）
平均地面温度/℃
风器大。这个装置的优势主要体现在对低温环境的使用性中，当 备的初始投入成本将比普通的通风系统高，并且需要额外的维护
温度低于冰点温度时，设备中不会有冻结现象发生。
成本。究竟使用热回收通风系统的经济性如何，下面将进行进一
热回收效率最高的设备是逆流换热器。与交叉流向式转换 步的论述。
器不同，在它的换 热 内 核 中，空 气 进 入 和 排 出 是 平 行 交 叉 而 不 是
在传统居住建筑中，用于空间加热和制冷的能耗占建筑总能
垂直交叉。逆流时，冷流体的出口温度可高于热流体的出口温 耗的 33% 左右。而使用热回收机后，其能效的占用率只有大概
度； 而在顺流时，热流体的出口温度总是低于冷流体的出口温度。 4% 。在实际操作中，所获得的数值与理论数值有一定差距，这是
因此在逆流时，冷热两种流体的温差值较大，也就是通常所说对 由建筑围护结构的失热所造成的。表 1 显示了不同类型热回收
MVHR 的设备与机械通风管道相连，可放置于管道井、地下 室或是阁楼中。一种类型是设备作为集中式的，另一种类型则是 分散式的单元。
新鲜空气通过吸气管道从室外引入热交换器，并进行加热或 者冷却（ 视季节需要而定） ，接着被释放到住宅中的生活区域或是 办公建筑中的工 作 区 域。伴 随 着 这 个 过 程 的 同 时，设 置 在 浴 室、 厨房以及设备室的排气管道将湿热的气体排出室内，同时在热交 换器处回收热能。热 交 换 器 只 传 输 热 量，而 不 是 空 气 本 身，因 此 不会发生新旧空气的污染情况。
（ Darmstadt Institute） 创建了一个认证工具用来分析被动式住宅中 E1 98 8 17 0 7 0 92 80 69 1． 92 6． 7
不同设备下的节能效率（ 见图 1） 。
E2 97 43
8
0
6
0 61 90 52 0． 69 4． 5
以面积为 100 m2 ，层高 2． 8 m，即 280 m3 容积的房间作为基 E12 100 14
0
4
2
0 87 80 68 1． 45 5． 5
E13 97 25
0
0
0
0 77 70 54 1． 17 5． 5
本模型，图 1 显示了使用长度分别为 1 m 和 10 m 的管道时，热回 E14 95 97 49 0 0 0 10 50 5 － 0． 37 1． 8
收通风系统的效率差别。可以看出，在体积一定时，通风管长度 E15 93 91 18 100 6 0 18 50 8 － 0． 92 1． 5