提高全热交换器的热湿交换效率方法探析

陶 陪 郑德伟

（浙江工商职业技术学院，浙江 宁波 315012）

提高全热交换器的热湿交换效率方法探析

陶 陪 郑德伟

（浙江工商职业技术学院，浙江 宁波 315012）

随着化工及材料工业的迅速发展，大量的人工合成材料用于室内装修工程，引起室内空气环境的恶化。全热交换器是用于改善人居室内环境空气质量、回收空调排风能量的环保节能产品，现有的全热交换器的热湿交换完全依赖于两种空气的状态，是被动式的，效率很低。可以对全热交换器的内部构造进行优化，使新风和排风通过热交换机芯进行热湿交换，大幅度降低空调系统的运行费用，显著增强热湿交换效率，有效改善室内空气品质。

热湿交换；效率；能量回收

近年来，由于化工和材料工业迅速发展，出现了大量的人工合成材料作为建筑材料和装修材料，而这些材料会释放有害气体如甲醛、苯、甲苯、乙醇、氯仿等。室内空气环境的恶化导致建筑内的人们会有不舒适的感觉，如头晕、烦躁、恶心等，甚至会引发种种疾病。

向建筑物的室内空间输送一定量的、经过处理的新风，可以明显改善室内的空气质量。通风稀释可以降低室内空气中的挥发性有机物（VOC），但是在非过渡季节（夏季和冬季），新风量的增加需要消耗大量的能源，尤其是在湿度比较大的江南地区，为了提高人体的舒适度，就需要对新风进行减湿预处理，这样的话能耗更大。数据统计显示在我国，新风系统的能耗大约占空调总能耗的35%，所以我们要研究如何降低新风能耗，这对减少建筑物的能源消耗具有重大的意义。

由此，改善室内空气品质和降低空调能耗都是空调领域最关注的课题，而目前解决二者之间矛盾的最佳途径是采用全热交换器，全热交换器设有排风通道和进风通道，排风通道排出建筑物内的浑浊空气，进风通道将室外的新鲜空气引进室内，室外空气与室内空气进行热度和湿度的能量互换，同时可以对空调排风进行最大限度的热量或冷量的回收，能够实现环保和节能。

全热交换器可以有效地改善人们居住的室内环境空气质量，能有效地回收空调系统中排风的能量，其核心技术主要是热交换芯体。夏天，空调房间的污浊空气通过排风系统排出，室外的新鲜空气通过送风系统送进来，室内的排风温度低，湿度小，室外的新鲜空气温度高，湿度大，二者在热交换芯体进行热湿交换，[1]降低了新风的温度及湿度。冬天则相反，室内的排风机室外的新风经过热交换芯体后，会提高新风的温度及湿度，从而明显节省空调系统能耗。现有的全热交换器主要是利用两种空气间的温度差实现热量的交换，利用两种空气间的水蒸气压力差实现湿度的交换，因此，现有全热交换器热湿交换的推动力是温度差及水蒸气压力差。在进行湿度交换时，水蒸气只能从压力高的一侧流向压力低的一侧，具有单向性。[2]另外，湿度的交换完全依赖于两种空气的状态，是一种被动式的湿的传递。由于以上原因，导致了现有的全热交换器的交换效率较低。

为了解决上述技术问题，我们对如何提高全热交换器的热湿交换效率进行研究，改变其内部构造以提高其热湿交换效率，具体构造如下图1、图2、图3所示，包括壳体1，壳体1的中间设有热交换机芯2，壳体1的左侧设有污风出口3和新风入口4，壳体1的右侧设有污风入口5和新风出口6，污风出口3和污风入口5对角线设置，新风入口4和新风出口6对角线设置。壳体1的右端设有控制器27。热交换机芯2将壳体1分成四个通风道，通风道包括第一通风道9、第二通风道10、第三通风道11和第四通风道12。第一通风道9位于污风出口3和热交换机芯2之间，第二通风道10位于新风入口4和热交换机芯2之间，第三通风道11位于污风入口5和热交换机芯2之间，第四通风道12位于新风出口6和热交换机芯2之间。通过全热交换器，使新风和排风在通过热交换机芯2时进行热量和湿度的交换[3]，回收排风中的能量对新风进行预处理，同时有效地改善室内空气品质。

图1 全热交换器的结构示意图

图2 风向调整机构的结构示意图

图3 全热交换器的气体走向示意图

图中：1-壳体；2-热交换机芯；3-污风出口；4-新风入口；5-污风入口；6-新风出口；7-新风风机；8-排风风机；9-第一通风道；10-第二通风道；11-第三通风道；12-第四通风道；13-左调整气缸；14-右调整气缸；15-左调整框；16-右调整框；17-左调整板；18-右调整板；19-左活塞杆；20-右活塞杆；21-第一湿度传感器；22-第一温度传感器；23-第二湿度传感器；24-第二温度传感器；25-粗过滤器；26-精过滤器；27-控制器。

通风道和热交换机芯2之间设有风向调整机构，风向调整机构包括调整气缸和调整框，调整气缸包括左调整气缸13和右调整气缸14，调整框包括左调整框15和右调整框16，左调整框15内设有左调整板17，右调整框16内设有右调整板18，左调整气缸13连接有左活塞杆19，左活塞杆19连接左调整板17，右调整气缸14连接有右活塞杆20，右活塞杆20连接右调整板18。通过风向调整机构，左调整气缸13和右调整气缸14间歇性工作，使新风和排风在通过热交换机芯时进行全热交换，回收排风中的能量对新风进行预处理，同时有效地改善室内空气品质[4]。通过风向调整机构，左调整气缸和右调整气缸间歇性工作，使新风和排风工作间歇性进行，互不干扰，增强热湿交换效率。

第一通风道9和第二通风道10之间设有第一隔板28，第三通风道11和第四通风道12之间设有第二隔板29。通过设置第一隔板28和第二隔板29，使新风通道和污风通道相互分开，互不影响，进一步优化了全热交换器的静音效果和隔热效果。

第二通风道10内设有新风风机7，第三通风道11内设有排风风机8。通过新风风机7，可以控制新风进入室内的空气流量，通过排风风机8。可以控制排风的空气流量，新鲜空气的气流组织可以通过改变新风风机7和排风风机8的转速和转动模式，进行自由设计，有效排除污浊、不健康空气的同时，补充等量的新风进入室内，有效保证新风的能量。

第二通风道10内设有第一湿度传感器21和第一温度传感器22，第四通风道12内设有第二湿度传感器23和第二温度传感器24。通过对比第一湿度传感器21和第二湿度传感器23，得出室内的湿度差比，通过第一温度传感器22和第二温度传感器24，得出室内的温度差比，这样通过控制器27控制新风风机7和排风风机8的转速和转动模式，很好地改善了室内空气品质、降低了空调能耗、增强了热湿交换效率。

新风入口4与第二通风道10之间设有粗过滤器25，新风出口6和第四通风道12之间设有精过滤器26。通过粗过滤器25，有效地消除空气中的飞尘、细小颗粒物、虫子、花粉等物质，通过精过滤器26去除空气中的甲醛、二甲苯等有毒气体，并通入适当氧气，从而有效去除室内二氧化碳、甲醛等有毒气体，提高室内空气的新鲜度，尤其是氧气的含量，有效地净化了室内空气。

由于采用上述一系列的技术方法，具有以下有益效果：

通过设置第一隔板和第二隔板，使新风通道和污风通道相互分开，互不影响，进一步优化了全热交换器的静音效果和隔热效果。通过新风风机，可以控制新风进入室内的空气流量，通过排风风机。可以控制排风的空气流量，新鲜空气的气流组织可以通过改变新风风机和排风风机的转速和转动模式，进行自由设计，有效排除污浊、不健康空气的同时，补充等量的新风进入室内，有效保证新风的能量。通过对比第一湿度传感器和第二湿度传感器，得出室内的湿度差比，通过第一温度传感器和第二温度传感器，得出室内的温度差比，这样通过控制器控制新风风机和排风风机的转速和转动模式，很好地改善了室内空气品质、降低了空调能耗、增强了热湿交换效率。通过粗过滤器，有效地消除空气中的飞尘、细小颗粒物、虫子、花粉等物质，通过精过滤器去除空气中的甲醛、二甲苯等有毒气体，并通过新风适当引入新鲜空气，从而有效去除室内二氧化碳、甲醛等有毒气体，提高室内空气的新鲜度，尤其是氧气的含量，有效地改善室内空气的品质。

总之，通过对全热交换器的内部结构进行一系列的优化，本文提供了一种增强热湿交换效率的全热交换器，该机器结构简单、科学便利、针对性强、自动化程度高，很好地改善了室内空气品质、降低了空调能耗、显著地增强了热湿交换效率。

[1]邱晓波.浅谈建筑环境与暖通空调节能[J].中华民居， 2013，（18）：47－50.

[2]戴世龙，袁雅青，李芳.全热交换器国家标准GB/T21087－2007附录E.2测试方法探讨[J].制冷与空调，2008，（5）：50－52.

[3]耿世彬，李永，韩旭.室内空气品质与新风节能研究进展[J].建筑热能通风空调，2009，（5）：32－38.

[4]胡金鹏，崔国民，胡向柏.板翅式全热交换器的结构优化[J].化工进展， 2010，（z1）：650－652.

【责任编辑：黄素华】

Analysis on the Method of Improving the Efficiency of Heat and Moisture Exchange of the Total Heat Exchanger

TAO PeiZHENG De-wei
（Zhejiang Business Technology Institute， Ningbo 315012， China）

With the rapid development of chemical industry and materials industry， a large number of artificial synthetic material for indoor decoration is causing the deterioration of indoor air environment.The total heat exchanger is used to improve residential indoor air quality，air conditioning recycling.The heat and moisture exchange of the existing total heat exchanger relies entirely on two kinds of air，which is passive and lowly efficient.The internal structure of the total heat exchanger structure should be optimized so that fresh air and exhaust can be conducted in form of heat and moisture exchange through the core of the heat exchanger，greatly reducing the operation costs of the air conditioning system， significantly enhancing the heat and moisture exchange efficiency， and effectively improving the indoor air quality.

heat and moisture exchange； efficiency； energy recovery

TU831.4

A

1671-9565（2016）01-091-03

2016-01-03

陶陪（1971-），女，吉林省吉林市人，浙江工商职业技术学院高级工程师，主要从事环境工程方面研究；郑德伟（1994-），男，浙江温州人，浙江工商职业技术学院学生，主要从事环境工程方面研究。