不同气候区居住建筑机械通风热回收性能评估

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2024年6月8日发(作者：)

不同气候区居住建筑机械通风热回收性

能评估

摘要：近年来，建筑碳排放一直是我国关注的重点问题，随着“2030年碳达

峰、2060年碳中和”的目标设立，建筑碳排放更是成为热点，为了促进该目标的

实现，应大力发展超低能耗建筑、近零能耗建筑，通过节能改造和使用建筑节能

手段，降低建筑碳排放。超低能耗建筑、近零能耗建筑具有较高的气密性要求，

因此在自然通风无法满足人员新风量需求时，机械通风成为保证室内人员新风量

需求的重要途径。新风热回收系统利用排风在夏季对新风进行预冷／预除湿，在

冬季对新风进行预热／预加湿，能够减少处理新风所产生的能耗，是一种有效的

建筑节能手段。有研究证明，北京、上海和广州的建筑仅在夏季使用新风热回收

装置的减排量能够达到１４％～２３％，因此在国内推广新风热回收系统对助力

建筑业实现碳达峰、碳中和的目标具有一定意义。基于此，本篇文章对不同气候

区居住建筑机械通风热回收性能评估进行研究，以供参考。

关键词：不同气候区；居住建筑；机械通风；热回收性能评估

引言

建筑能耗约占国民经济能源消耗总量的30%。因此，建筑节能是我国实现碳

达峰、碳中和的重要途径。机械通风是控制居住建筑室内环境质量的有效手段。

模拟了某地区居住建筑在变通风条件下的室内负荷情况，发现机械通风既能提高

室内空气质量又有良好的节能效果。新风回收对建筑负荷水平影响显著，通过热

回收通风装置可减少二氧化碳排放量。我国不同气候区的新风负荷占建筑负荷的

比重存在显著差异，因此分析不同气候区居住建筑新风负荷特点，有助于合理选

择节能通风措施。

1高效新风热回收系统

超低能耗建筑应采用高效新风热回收系统，通过回收利用排风中的能量降低

供暖制冷需求。热回收新风系统的工作原理是先将室内的污浊空气经热回收后排

向室外，同时将室外的新鲜空气，经过过滤净化后再进入高效热回收器，然后将

经过换热后调节到接近室温的空气通过风管送到室内，整个通风过程均匀连续，

达到健康、舒适、节能通风的目的。热回收装置的类型应根据地区气候特点，结

合工程的具体情况综合考虑。某项目建筑坐北朝南，过渡季节能够有效利用自然

通风，在不能利用自然通风时，可以通过新风系统，提供24小时不间断新风。

空调设计采用新风机组、组合式空调机组设备，新风机房内设置主机。新风热回

收系统选用高效的全热回收装置，可以对新风起到冬季加热、夏季除湿的功能。

新风机组采用高效率空气净化装置，内置送风过滤器和排风过滤器对室外空气进

行有效过滤。安装高效热回收装置的新风系统，夏季可回收排出空气中的冷量，

冬季可回收排出空气的热量，如此循环，降低能源消耗，达到高效、节能、健康

舒适的目的。

2超低能耗建筑

超低能耗建筑是指适应气候特征和自然条件，通过保温隔热性能和气密性能

更高的围护结构，采用高效热回收技术，最大程度地降低建筑供暖供冷需求，并

充分利用可再生能源，以更少的能源消耗提供舒适室内环境的建筑。超低能耗建

筑的技术核心是降低一次性能源消耗为目标，通过围护结构的保温、隔热、气密

性、断热桥以及优化暖通设备等措施，降低建筑本体能源需求，减少对传统采暖

和制冷设备的依赖，以更少能源消耗提供更优秀室内环境的建筑形式。

3不同气候区居住建筑机械通风热回收性能评估分析

3.1模拟设置

不同气候区围护结构设计参数、冷热源形式、室内温湿度设定值如表1所示。

其中严寒、寒冷地区供暖期为11月15日至次年3月31日。

机械新风机开启条件为房间有人时开启,如表2所示。机械通风时外窗全部

关闭,全年无自然通风。对于机械新风量,依据房间全年CO

2

时均体积分数小于

1000×10

-6

的标准,通过试算得到模拟中各城市住宅的机械新风量设置为起居室

90m

3

/h、主卧室40m

3

/h、次卧室25m

3

/h。对于风机功率,参考市场新风机参数,调

研得到单位风量不同热回收形式的风机功率。风机功率=单位风量耗功率×风量,

无热回收时单位风量耗功率取0.15W/(m

3

/h),全热回收与显热回收时取

0.27W/(m

3

/h)。利用空调对住宅室内的制冷制热量除以空调能效比来计算空调的

耗电情况。代表我国市场空调产品平均水平的能效比模拟时均取3。严寒、寒冷

地区采用集中供热,供热和空调运行费用为电

费与供暖费用之和,其中供暖费用为基本供暖费用与按用热量计量费用之和。

其他气候区的运行费用仅为电费。不同气候区居民用电收费情况可由电力官网查

询,如表3所示。节能率是热回收节能效果的重要体现,根据显热、全热回收比无

热回收多出的运行费用及初投资即可计算出全年运行成本及热回收设备初投资的

回收期。

一般市场上热回收装置的回收期在5a内时可以接受,若在3年内应推荐用户

采用。依据目前市场上的热回收装置,显热、全热回收效率取65%,考虑到换热效

率在运行过程中的降低,本文还评估了不同热回收效率下(50%、40%、30%)的节能

情况。

3.2参数设定

不同气候区的建筑围护结构传热系数分别满足JGJ26—2018《严寒和寒冷地

区居住建筑节能设计标准》、JGJ134—2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标

准》、JGJ75—2012《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》规定的限值。新风

全热负荷由DeST软件根据新风量、室内外空气比焓差计算，新风显热负荷由

DeST软件根据新风量、室内外空气温差计算。围护结构负荷由DeST软件根据围

护结构传热面积、围护结构传热系数、室内外温差计算。供暖期、过渡期仅统计

室外温度低于16℃时的新风负荷，供冷期仅统计室外温度高于26℃时的新风负

荷。

3.3模拟结果与分析

供暖期，严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区的新风负荷均由显热负荷主导。

供冷期，严寒地区的新风负荷中显热负荷与潜热负荷相当，寒冷地区、夏热冬冷

地区、夏热冬暖地区的新风负荷均由潜热负荷主导。在严寒地区，宜选用显热回

收通风装置。在其他地区，宜选用全热回收通风装置。

3.4不同气候区热回收性能的评估

1)严寒地区(沈阳)、寒冷地区(天津)采用显热、全热回收均能降低20%左右

的能耗,夏热冬冷地区(成都)和夏热冬暖地区(深圳)显热回收无效果,全热回收能

降低15%左右的能耗,温和地区(昆明)若无旁通措施不管采用何种热回收形式均造

成更大的能耗。2)热回收节能率与装置的热回收效率息息相关,热回收装置的节

能效果会随着热回收效率的减小显著降低。3)基于当前家用热回收设备的初投资

价格,我国5个气候区的典型住宅若采用新风热回收装置,初投资的回收期均在

15a以上,从经济角度出发不可行。

结束语

实际工程中如建筑运行工况和气候与本文的分析对象具有较大差别，可参考

本文的方法计算热回收装置的节能量，考虑其经济效益，选择恰当的热回收装置

类型。新风热回收系统作为提升建筑室内空气品质、降低建筑能耗的方式，在不

同气候条件下的合理选用对建筑业实现２０３０年碳达峰、２０６０年碳中和的

目标具有促进作用。

参考文献

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本文标签： 回收建筑新风通风