某办公建筑空调系统新风换气机设计研究

景胜蓝 王 飞 雷勇刚

(太原理工大学环境科学与工程学院，山西 太原 030024)

某办公建筑空调系统新风换气机设计研究

景胜蓝 王 飞 雷勇刚

(太原理工大学环境科学与工程学院，山西 太原 030024)

介绍了采用数码多联机空调系统的办公建筑，对新风系统采用的新风换气机进行了分析，通过研究计算结果，表明新风换气机在改善室内空气品质的同时，具有显著的节能效果和良好的经济性。

新风换气机，空调，负荷，排风系统

0 引言

随着社会经济的发展，人们在室内的时间越来越长，室内空气的优劣会影响人员的健康和舒适。我国的建筑环境设计标准和空气质量标准对于室内空气品质都制定了非常严格的标准。对于公共建筑，为了改善室内空气质量有两条路径：一条为室内空气的净化，另外一条为引入室外空气。室内空气净化虽然一定程度上能降低室内的有害物浓度，但是现阶段的技术无法从根本上达到室外新鲜的自然空气的程度。因此，我国的公共建筑设计标准对于人员的新风量都进行了严格的规定。虽然现有的标准中对于公共区域的人员新风量制定了上限[1-3]，但是对于办公型建筑，人员较多，新风量需求非常大，新风负荷通常占空调的冷负荷比重也非常大，新风负荷的降低是建筑节能设计当中的重要一环。新风换气机就是一种带有独立风机、空气过滤和能量回收装置，对新风与排风进行热交换从而完成能量回收的装置，在工程中有较广泛的应用[4-6]。本文将对位于山西太原市某办公楼项目新风换气机的应用情况进行介绍。

1 新风换气机的特点

新风换气机其核心部件为空气—空气换热器。新风换气机从理论上来说分为旋转式和静止式，按照能量回收方式分为全热型和显热型两类。新风换热机设备本身的热交换效率都比较高，在实际工程项目当中应当结合当地的地理、气象等条件进行综合分析，通过技术经济分析比较选择合适的方案[4]。

按照热交换器的形式和能量回收类型可以对新风换气机进行分类。不同类型的新风换气机具有不同的特点，适用的场所也不同,见表1。

除了能量回收的功能之外，新风换气机的特点有[4，5]：

1)通风换气，将室外新鲜空气送入室内，将室内污浊的空气排到室外。可以有效的改善室内空气品质。2)运行费用较低。设置新风处理机组是一种单向进风的设备，室内排风需要另外设置一套系统。而新风换气机具有双向换气的特点，具有一机两用的特点。3)新风与排风交替运行。经过化学处理并增加抑菌剂的芯体，可以抵抗非典、禽流感等疾病的传播。4)新风换气机配管灵活性较差。对于送风口和排风口间距有一定要求，在方案设计阶段暖通专业应与建筑专业密切配合。

表1 新风换气机功能和适用场所[4]

2 工程概况

本工程为山西太原某小区商业综合楼，处于寒冷地区。地下1层，2层为汽车库，地上1层，2层为商铺对外租售。3层，4层为业主单位自用办公，装设空调用于夏季制冷，空调面积为2 038.5 m2。夏季室外设计参数：室外空气干球温度tw=31.5 ℃，相对湿度Φ=58%；室内设计参数见表2。空调负荷为143.7 kW，冷负荷指标为70.5 W/m2。新风量6 000 m3/h。空调系统采用数码多联空调系统加新风换气机，室内机为超薄天花板内藏风管式。为了减少空调机组的冷负荷，本设计采用了3台新风换气机进行排风能量回收。根据供货商提供的新风换气机的样本，其主要参数为：风量2 000 m3/h，显热交换效率75%～77%；焓交换效率65%～68%。计算取显热交换效率为75%，焓交换效率65%。

表2 空调区域设计参数

3 新风换气机技术经济分析——工况分析

3.1 未安装新风换气机所需的新风冷负荷

由设计工况室内外空气的干球温度和相对湿度，通过焓湿图可以确定室外空气焓hw=75.2 kJ/kg，室内空气焓hn=58.6 kJ/kg，空气密度取1.15 kg/m3。新风冷负荷根据式(1)可计算得到为：

Qw=Gwρ(hw-hn)/3 600=6 000×
1.15×(75.2-58.6)/3 600=30.43 kW

(1)

3.2 安装新风换气机后所需的新风冷负荷

要确定安装新风换气机后的新风冷负荷，首先需要确定新风经过新风换气机后的空气状态点，本工程设计新风量与排风量相等，室内外含湿量差较大，选用全热新风换气机[4]。

由焓交换效率式(2)可计算新风换气机出口空气焓值。

ηh=(h1-h2)/(h1-h3)×100%

(2)

其中，ηh为焓交换效率；h1，h2，h3分别为新风进、出及排风进口空气焓值，kJ/kg(干)。

由式(2)计算得新风出口焓:

h2=h1-(h1-h3)ηh=75.2-(75.2-58.6)×65%=64.41 kJ/kg。

经过新风换气机全热交换后，新风冷负荷为：

Qw′=Gwρ(h2-hn)/3 600=
6 000×1.15×(64.41-58.6)/3 600=10.65 kW。

3.3 节能和经济效益分析

新风负荷降低了(30.43-10.65)/30.43=65%，具有非常明显的节能意义。以数码多联机的室内机和室外机的综合性能指数约为3.3计算[7]，减少多联机功耗为(30.43-10.65)/3.3=5.89 kW。新风换气机功率1.2×3=3.6 kW。扣除新风换气机耗电后节省5.89-3.6=2.29 kW，每年制冷期当量满负荷运行时间按560 h计算[8],可节电2.29×560=1 286 kWh，按照商业电价1.5元/kWh计算，可节约电费1 286×1.5=1 928元。四年左右即可回收设备投资成本，由此可见，采用新风换气机不仅具有显著的节能效果，经济效益也非常可观。

4 结语

本工程采用数码多联空调系统，新风和排风系统采用了新风换气机。通过技术经济分析，采用新风换气机系统可以降低新风负荷达到大约65%。在实现节能的同时，每年可以节省电费1 928元，投资的设备大约四年即可回收成本。通过本工程的案例实践，采用新风换气机不仅可以实现改善室内空气品质的目的，又可以利用排风的能量进行回收，节能效果显著同时具有良好的经济性。

[1] GB 50736—2012，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].

[2] GB 50189—2005，公共建筑节能设计标准[S].

[3] 建设部工程质量安全监督与行业发展司，中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇暖通空调·动力[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[4] 中船建筑工程设计研究院.空气—空气能量回收装置选用与安装(新风换气机部分)[M].北京：中国计划出版社，2006.

[5] 闫永亮,赖伟国.新风换气机在广州超高层办公楼工程设计中的应用[J].制冷,2010(2):55-59.

[6] 周朝霞，叶晓江.大空间应用新风换气机加风机盘管的节能分析[J].武汉工程大学学报,2013,35(12):79-82.

[7] GB 21454—2008，多联式空调(热泵)机组能源效率限定值及能效等级[S].

[8] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].第2版.北京：中国建筑工业出版社，2008.

Research on design for fresh air ventilation of air-conditioner system of some office building

Jing Shenglan Wang Fei Lei Yonggang

(EnvironmentalScienceandEngineeringCollege,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China)

The paper introduces the digital multi-connected air-conditioner system of office buildings, analyzes the fresh air ventilation of the fresh air system, and proves by the research and calculation that the ventilation equipment can improve the indoor air quality with evident energy-saving effect and money-saving feature.

fresh air ventilation equipment, air-conditioner, loading, ventialtion system

2015-04-25

景胜蓝(1982- )，男，博士，讲师； 王 飞(1957- )，男，教授； 雷勇刚(1976- )，男，副教授

1009-6825(2015)19-0108-02

TU831

A