浙江省地下建筑设计研究院 310011
摘要：本文以位于杭州市的两栋公建为例，对建筑使用排风型能量回收技术前后的运行能耗进行分析比较，来论证排风型能量回收技术对于中央空调运行能耗及总建筑运行能耗的显著节能效果。
关键词：排风型能量回收；全热交换器；中央空调运行能耗；建筑运行能耗
随着现代化生活的日益完善，空调已经成为我们身边不可或缺的产品，它的使用满足了我们对生活舒适性的需求，特别是中央空调，不同于分体空调的诸多局限性，由于其具有的多样化及整体的可控性，在当今的空调市场中（尤其是公建中）占有绝大多数的席位。但在我们追求舒适性的同时，中央空调的大能耗也日益凸显，成为当下低碳环保的主要矛盾方。
在降低中央空调的能耗的措施中，余热回收是当下普遍采用且效果明显的一种技术，而在余热回收这一技术中，排风能量回收在当前的中央空调设计中尤为常用，其代表产品有全热交换器。全热交换器的工作原理如下：产品工作时，室内排风和新风分别呈正交叉方式流经换热器芯体时，由于气流分隔板两侧气流存在着温差和蒸汽分压差，两股气流通过分隔板时呈现传热传质现象，引起全热交换过程。夏季运行时，新风从空调排风获得冷量，使温度降低，同时被空调风干燥，使新风含湿量降低；冬季运行时，新风从空调室排风获得热量，温度升高。这样，通过换热芯体的全热换热过程，让新风从空调排风中回收能量。
而全热交换器这一节能型通风设备的使用对建筑的运行能耗到底有怎样的节能效果呢？下面我们就针对两个实际的建筑项目来进行实例分析。
例一：杭州市某办公楼项目为例。项目总用地面积16806平方米，毗邻西溪湿地，建筑设计了三栋8层（1#、3#、4#楼）和一栋9层（2#楼）主楼，各办公楼错落布置，利用一条中央廊道串联起来。地上建筑面积约34362平方米，地下一层，建筑面积15916平方米，局部设夹层，总建筑面积50278平方米。地面建筑外立面采用干挂加大范围玻璃幕墙。建筑功能主要为办公场所，另包含少数商业网点用房及物业、设备房用房。根据项目特点，设计空调冷热源采用风冷热泵型可变冷媒一拖多集中空调系统（2#楼采用分体式家用空调），根据各单体办公楼产权所有形式、使用形式及空调管理形式，按办公单元分层或分区设置空调系统，每个单元设置一套集中空调系统。空调外机设置于每栋楼的屋顶，通过冷媒管道与每层每个房间的室内机相连，每栋楼设冷媒管井。每个办公室内根据吊顶情况采用四吹式或风管式内机，四吹式机组采用上送上回式气流组织，风管式内机采用侧送上回或上送上回式气流组织。每个房间配送一定量的新风，新风经设置于屋顶的屋顶式全热交换器与室内排风进行全热交换后送入室内，降低了新风冷热负荷。每栋楼设置新风管井及排风管井，新风经新风井道、新风管道及新风口送至每层房间内；排风经每层走廊内排风口、排风管道、排风管井排至放置与屋顶的屋顶式全热交换器，新风经过热交换后送入室内，排风经过热交换后排至大气中。
1、使用全热交换器情况下：依据设计文件及图纸，在使用了排风能量回收（全热交换器）后，可统计计算出如下中央空调用电负荷：
（1）冷热源：N1=873550kWh，折合标准煤288tce
（2）空调室内机：N2=141631kWh，折合标准煤46.7tce
综上所得，中央空调全年电能耗为：N1+N2=1015181 kWh，折合标准煤335tce.但同时本工程利用了排风能量回收-全热交换器这一节能设备，全年中央空调电能耗应扣除此部分。全年因使用排风能量回收（全热交换器）而节省的用电负荷为：N3=167572kWh，折合标准煤55.3tce
因此本项目中央空调最终的全年电能耗为：N1=N1+N2-N3=84760 9kWh，折合标准煤279.7tce
而最终整体建筑的运行能耗如下表：
项目建筑运行能耗结构表1-1
2、不使用排风能量回收（全热交换器）的情况下：依据设计文件及图纸，另外加上空调的新风负荷后，可统计计算出如下空调用电负荷：
（1）冷热源：N1=1218217kWh，折合标准煤345.9tce
（2）空调室内机：N2=169957kWh，折合标准煤56.1tce
综上所得，中央空调全年电能耗为：N1+N2=1218217 kWh，折合标准煤402tce
而最终整体建筑的运行能耗如下表：
例二：杭州市某综合体项目为例。项目总用地面积24492平方米，位于杭城东北部规划建设中的勾庄新区和运河新城的交汇处。集会展、办公、酒店与一体。项目建筑地上部分共46层，地上建筑面积（不含避难层）120196.88平方米，其中1-3层裙房为会展区，建筑面积30087平方米；4-31层为办公区，建筑面积48688.88平方米；33-46层为酒店区，建筑面积41421平方米。项目地下室三层，建筑面积53372.53平方米。此外，项目塔楼设3个避难层，建筑面积5730平方米。建筑外立面为干挂加大面积玻璃幕墙。
根据项目特点，本项目会展中心及酒店部分中央空调采用了水冷离心式及螺杆式单冷机组加热气热水锅炉的空调冷热源；超高层办公采用风冷热泵型可变冷媒一拖多集中空调系统。水冷离心机、螺杆机及热水锅炉放置于专用机房内。酒店空调水系统为四管制闭式循环系统，冷冻水系统为分高、低区一次泵变流量系统，在18层避难层设置换热机房，设置水-水板式换热器，高区二次侧冷水经板式换热器与一次侧冷冻水进行换热后提供二次侧冷冻水，由二次泵通过空调水管送至各空调末端（风机盘管或空调器）；会展中心采用一次泵变流量两管制闭式循环水系统。从冷冻站分集器出来的冷水管分多路供至商业各区域，冷冻水泵采用变频水泵。空调冷冻水供回水温度为7℃/12℃，热水供回水温度为60℃/50℃。放置于屋顶的冷却塔通过空调管井为单冷机组提供供回水温度为32℃37℃的冷却水。风冷热泵型可变冷媒一拖多集中空调系统空调外机设置于屋顶，通过冷媒管道与每层每个房间的室内机相连，每栋楼设冷媒管井。办公区各层办公室均选用天花板管道式空调室内机，送风方式为上送上回，采用集中新风系统供应各层办公新风，选用全热交换器，分别设置于4层、18层、32层避难层，竖向送至各层，各层走廊排风及卫生间排风接至热回收型新风机，与新风进行热湿交换后排至室外。酒店大堂、宴会厅、宴会厅前厅、餐厅、公共走廊、特色餐厅等大空间区域采用一次回风全空气系统。办公室、会议室、包房、客房等区域采用风机盘管＋新风系统。客房新风机组也采用全热交换器，设置于32层避难层及塔楼屋面，新风管及排风管均为竖向系统，于塔楼屋顶及32层避难层设环路接至新、排风立管。
1、使用排风能量回收（全热交换器）情况下：依据设计文件及图纸，在使用了排风能量回收（全热交换器）后，可统计计算出如下中央空调用电负荷：
（1）冷热源：N1=2104077kWh，折合标准煤694tce
（2）空输配系统及末端：N2=5218561kWh，折合标准煤1722tce
综上所得，中央空调全年电能耗为：N1+N2=7322638 kWh，折合标准煤2416.5tce.但同时本工程利用了排风能量回收-全热交换器一节能设备，全年中央空调电能耗应扣除此部分。全年因使用排风能量回收（全热交换器）而节省的用电负荷为：N3=581204kWh，折合标准煤191.8ce
因此本项目中央空调最终的全年电能耗为：N1=N1+N2-N3=64 75029kWh，折合标准煤2136.8tce
而最终整体建筑的运行能耗如下表：
项目建筑运行能耗结构表2-1
从上述两个例子的两种方案对比可以看出，使用排风能量回收装置这一节能技术的中央空调系统中，中央空调的总用电能耗明显小于未使用排风能量回收技术的中央空调的总用电能耗，且建筑运行的总能耗也同比较低，因此在使用中央空调系统时合理采用排风能量回收术是一种有效的、科学的节能方法，它的使用可以使建筑运行总能耗明显降低，起到显著的节能效果。
论文作者:乔丽华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/12
标签：热交换器论文; 排风论文; 新风论文; 标准煤论文; 中央空调论文; 空调论文; 能量论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;