对空调房间排风冷量回收利用的理论研究

发表日期:2005-11-14 浏览人数: 作者:张伟捷 王惠想 来源:网易行业  评论

1 向室内引入新风的必要性

室内环境是人们接触最频繁、最密切的环境之一,人们约有80%以上的时间是在室内度过的。室内空气品质的好坏直接关系到人们的身心健康。

1.1 室内空气污染的特性

室内污染物的来源和种类日趋增多。据有关统计,至今已发现的室内空气污染物约有300多种。室内空气污染物的来源主要可分为在室人员的活动、建筑与装饰材料、室内设施及室外带入等几类。包括化学的、物理的和生物的等。基本存在形式有固体颗粒、微生物和有害气体。建筑物密闭程度的增加使得室内污染不易扩散,增加了室内人群与污染的接触机会。室内空气污染具有累积性、长期性、多样性等特征。室内污染物的总体浓度一般比室外高6-10倍,加之在较密闭的房间内,由于人员的呼吸作用二氧化碳大量增加,氧气量大量减少,造成对人员所需氧气量的严重不足。

1.2 向室内引入新风必不可少

室内空气污染及缺氧不仅会危害人类身体健康,引起“致病建筑综合症”(SBS),还会严重影响人们的工作效率。室内空气品质(IAQ)已经发展成为人们严重关注的话题。室内空气品质的改善已经成为急需解决的课题。改善室内空气品质的方法有多种,但最可靠、最方便、最安全,如果处理得好也可能是最经济的办法是引入过滤后的室外新风。这样既对室内污染物进行稀释、冲淡、排除,又能补充必要的氧气量,密切人与自然界的联系。以保障室内人员的身体健康、工作效率,提高室内人员的舒适度和满意度。新风的引入一般以室内污染物浓度控制在其阈值以下为限。实际运行中,一般以控制不同的换气次数为主要手段。

2 新风能耗可观

如果室内空调系统在全封闭的条件下运行,无新风量的引入则无新风能耗。从这个角度看确实很节能。但室内空气品质会极大恶化,所以拒绝新风的引入不是空调节能的好办法。更不能将引入新风与空调节能对立起来,应该用新的理念和有效的技术手段很好地将室内空气品质与空调节能结合起来。

现在一般规定要求空调系统的新风量不应小于总送风量的10%,同时必须满足每人20-50m3/h的新鲜空气量。按房间通风换气次数算,大约在0.5-3次/h。处理这些新风要付出一定的新风能耗,大约占空调总能耗的10-40%,数量相当可观。

3 空调房间排风冷量的回收利用

向建筑中送入新风,必有等量的室内空气排出,这些排风相对于新风来说含有可观的热量(冬季)或冷量(夏季)。在许多建筑中排风是有组织的,这样就有可能从排风中回收热量或冷量,以减少新风能耗。排风冷热回收的系统与设备有多种,本文就间壁式显热交换热回收系统对夏季工况进行理论分析。

3.1 模型建立


图1 带排风冷量回收的空调房间

在一全封闭运行的空调房间中另加设一个间壁式显热交换热回收系统。如图1

假设:房间容积;新风引入量=室内空气排出量

室外空气计算温度℃;

室内空气计算温度℃;

新风经换热后进入室内的温度

排风经换热后排出室外的温度

房间通风换气次数 次/

显热换热器效能; 新风空气中的污染物浓度

室内空气稳定后的污染物浓度

室内污染物散发量

回收冷量  =-

空气的质量比热℃; 空气密度

3.2 理论分析

3.2.1 假设房间通风换气次数为1次/h不变,则新风引入量为100,当显热换热器的效能变化时新风经过换热器的温降和回收冷量的变化如表1,图2

表1

(℃)

回收冷量

新风负荷

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

36

35

34

33

32

31

30

29

28

27

26

0

0.0327

0.0654

0.0981

0.1307

0.1634

0.1961

0.2288

0.2615

0.2942

0.3268

0.327

0.294

0.261

0.229

0.196

0.163

0.131

0.098

0.065

0.033

0

3.2.2 假设换热器的效能=0.8,室内污染物散发量=0.01(),随换气次数n的变化回收冷量的变化如图3。随引入新风量的变化,回收冷量、室内污染物浓度的变化如表2。

表2

(℃)

回收冷量

室内污染物浓度

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

50

100

150

200

250

300

8

0.1308

0.2615

0.3923

0.5230

0.6538

0.7845

0.728

0.368

0.248

0.188

0.152

0.128

3.2.3 当换热器的效能=0.8,室内污染物散发量分别为不同的值(0.005-0.02)时,随引入新风量的变化,室内污染物浓度的变化如图4。

    *             G(m3/h)[=0.8]
图2 回收冷量与换热器效能*的变化关系  图3 回收冷量与新风量的变化关系


G(m3/h)
图4 室内污染物浓度与新风量的变化关系

4 结束语

通过分析可知,⑴使用显热换热器,可以回收大量排风冷量。⑵显热换热器的传热性能如果提高,我们回收的冷量就会明显提高。⑶引入新风后室内污染物浓度会有很大降低。

如果用全封闭运行模式,室内空气质量比较差,引入新风又会增加能耗,而且排风中的冷量也白白地浪费了。如果在空调房间使用显热热交换的热回收装置,既对改善空气品质有好处,也直接降低了新风冷负荷,大大降低了新风能耗,在一定程度上缓解了室内空气卫生条件与空调系统节能这一长期困扰我们的矛盾,在工程实际和日常生活中有很重要的现实意义。

参考文献

[1] 陆亚俊,马最良,邹平华.暖通空调.北京.中国建筑工业出版社,2002年

[2] 金招芬,朱颖心.建筑热环境学.北京.中国建筑工业出版社,2001年

[3] 彦启森.空调与人居环境.暖通空调,2003,33(5):1-5

[责任编辑:water]

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