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關于新風系統中全熱交換和顯熱回收芯體的溫度效率以及焓效率

來源:溫度效率和焓效率作者:中惠新風 

GB 50189-2005《公共建筑節能設計標準》5.3.14 條:建筑物內設有集中排風系統且符合下列條件之一時,宜設置新排風熱回收裝置。新排風熱回收裝置(全熱和顯熱)的額定熱回收效率不應低于60%。

顯熱效率也稱溫度效率,用下式表達:

顯熱交換溫度效率

(新風進風-新風出風)÷(新風進風-排風進風)


式中:tW室外空氣溫度(℃),即新風進風

tJ進風(熱交換后)溫度(℃),即新風出風

tP排風(熱交換前)溫度(℃),即排風進風


全熱效率也稱焓效率只要將顯熱效率公式中的溫度t,更換為焓h:

全熱交換焓效率

式中:hW室外空氣焓值(J/kg)

hJ進風(熱交換后)焓值(J/kg)

hP排風(熱交換前)焓值(J/kg)

焓效率

在室外空氣溫度(即新風起點溫度)、新風終點溫度、排風起點溫度(即室內空氣溫度)和排風終點溫度4個參數中,標志能量回收效率只用了3個。

因為,在實際工程設計時,在選定排風能量回收裝置,并根據產品樣本得到顯熱效率或全熱效率以后,所需要關注的只是新風終點溫度(或焓值),而不是排風終點溫度(或焓值) 。

這說明:

※能量回收效率是B/A,即室外空氣溫度(或焓值)變化達到室內外溫差(或焓差)的程度。簡單點說就是回收的量除以室內外的差值

※而非C/A,非排風溫度(或焓值)變化達到室內外溫差(或焓差)的程度。


例如:冬季室外溫度為tW=-10℃, 室內溫度為tP = 20℃, 如果排風熱回收裝置的顯熱回收效率為60%,求回收裝置后的進風溫度tJ?(8℃)

熱交換效率

※ 排風能量回收是進入室內空氣與室內排出空氣之間的換熱,能量回收效率為60%時,室外空氣經能量回收裝置后的進風溫度從-10℃提高到了8℃。

當進入室內空氣與室內排出空氣的風量相等時,根據能量守衡原理: 室外空氣溫度(或焓值)變化達到室內外溫差(或焓差)的程度, 與排風溫度(或焓值)變化達到室內外溫差(或焓差)的程度是相同的,即B = C 。

當進入室外空氣與室內排出空氣之間的風量不相等時:

※ 進入室內空氣量<室內排出空氣量時,熱回收效率↑這是因為可供回收的“資源”相對多而“需求”相對少,經能量回收裝置后的進風溫度(或焓值)變化,會更接近室內外溫差(或焓差),使B >C

※ 進入室內空氣量>室內排出空氣量時,能量回收效率↓。這是因為可供回收的“資源”相對少而“需求”相對多,經能量回收裝置(熱交換芯體)后的進風溫度(或焓值),會比較接近室外溫度(或焓值), 使B<C

R = 排風量/新風量

R 宜在0.75~1.33范圍內

由于空調房間要保持適度正壓,新風量一般大于排風量,所以一般R <1。


實際能量回收效率,也可以按照排風和新風的比例R,用下列近似方法修正:

η2 = η1×R

η2實際風量條件下的能量回收效率

η1R=1條件下的能量回收效率

以上是用于工程設計的近似估算方法。嚴格的計算應根據具體產品技術資料,或參考《實用供熱空調設計手冊》2471頁圖32.4-12對應于“計算風量比”的數值。

還有另一種說法:能量回收是指回收排風中的能量,當新風量大于排風量(即R<1)時,排風中的能量會被新風更多的吸收,即熱回收效率會提高。

但是,能量回收效率公式不表達排風能量被吸收的程度,而是表達新風所得到能量的程度。所以,這樣的理解是不對的。

北京市2009年新標準還引入了“凈能量回收效率”的概念。

計算排風能量回收的節能效率時,不但要考慮空氣/空氣能量回收裝置本身的交換效率,還應同時計算送、排風機增加的功耗。

簡化系統配置方法之一,是考慮既然新風量一般會大于排風量,就沒有必要全部采用帶有能量回收功能的新風機組。可將所有可收集到的排風量,按照R 在0.75~1.33范圍的原則,對略大于總新風量25%(如靠近集中排風系統的建筑上面若干樓層)的集中新風系統,采用帶有能量回收功能的新風機組。

有些情況下,設置能量回收裝置,并不是單一為了節能。在嚴寒地區,如果新風機組沒有可靠的防凍措施,設置能量回收裝置也是一個辦法。

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