热管热回收新风机组风量调试技术探讨

热管热回收新风机组风量调试技术探讨

康仁杰

上海建工四建集团有限公司   

【摘要】热管热回收新风机组作为一种以热量交换为核心的先进设备，在商务办公楼、酒店等场所得到了广泛应用。本文通过对热管热回收新风机组的工作原理进行探讨，并在上海市闵行区七宝商务区19-02地块（19A-01A东地块）七宝传媒谷项目中进行了系统的调试。通过一系列测试，本文深入分析了风量与温度交换效率、热负荷及噪声等因素之间的关系。最终，根据测试结果选择了合适的风量，以提高热管热回收新风机组的整体运行效能。

【关键词】热管热回收新风机组；调试；风量

1、引 言

随着社会对绿色建筑的关注不断增加，以及国家对节能减排的高度重视，越来越多的暖通空调绿色节能技术应用于建筑领域。为了适应绿色节能新技术和新设备的发展，施工单位在技术和管理方面面临新的挑战和要求。热管热回收新风机组作为一种广泛应用的节能设备，在不断的实践中需要更精准的调试和管理方法。

本文基于热管热回收新风机组工作原理，通过测试不同风量下的温度、湿度和噪声，反映出风量与温度交换效率、热负荷及噪声的关系。根据结果选择合适的风量，通过调试提高热管热回收新风机组的运行效果。

2．热管热回收新风机组工作原理

热管热回收新风机组是一种全新风空调机组，其工作原理基于建筑室内排风的回收与室外新风进行热量交换。该机组由新风机、排风机、过滤器、蒸发段、冷凝段和绝热段等核心组件构成。本项目的热管热回收新风机组的新风机和排风机为变频风机，均可进行多挡调速控制。

热管热回收新风机组的工作原理如图1所示。以夏季制冷工况为例：室外新风进风OA进入设备后，在蒸发段的翅片间充分放热，热量经过翅片传递给热管，热管通过内部液态工质的汽化吸收热量，经过降温处理的新风送风SA进入室内。同时吸收热量的气体工质在压差的作用下流向冷凝段，并在冷凝段凝结放出热，热量通过热管管壁传递给翅片，散发到回风进风RA的空气中，冷凝段加热后空气排出室外，实现热量的传递。液态工质在重力或毛细力的作用下流回蒸发段。如此反复循环，就能达到不断把热量从高温向低温的传递。同理冬季工况空气处理过程正好与夏季相反。因此，热管热回收新风机组的新风与回风之间不存在直接接触，而是通过显热交换的过程实现热回收。

图 1 热管热回收新风机组工作原理

3．热管热回收新风机组风量调试中的问题

上海市闵行区七宝商务区19-02地块（19A-01A东地块）七宝传媒谷项目主要用于商务办公，其办公区域空调系统采用风机盘管+新风系统，每层都配备独立的新风空调箱。楼顶的设备机房中使用了热管热回收新风机组，该机组用于对新风进行预冷或预热，处理后的新风再送入每层新风空调箱，以提高能源利用效率。

尽管热管热回收新风机组具有高效节能的特点，但其热回收率并非100%。换句话说，新风热回收机组会在一定程度上将热量引入建筑室内。过往对新风热回收机组的调试通常按照设计的最大风量来运行。然而，由于室内新风需求量受到空气质量和人员数量变化的影响，若不能根据这些因素调整热管热回收新风机组的风量，一直保持在高风量运行状态，就可能给建筑带来不必要的热负荷。此外，室内空调系统为消除这些额外的热负荷需要耗费更多电能，而高风速下机组还可能产生更多噪音，降低用户体验。

为解决这些问题，本文通过对热管热回收新风机组的风量进行调试。在不同风量需求下，进行了新风机组的热负荷、温度交换效率和噪声的测试和计算。通过这些计算结果并结合办公区域空调室内设计参数，在满足室内新风量要求的前提下，可以用来指导热管热回收新风机组的风量调整，以提高系统的能效并确保用户的舒适度。本文以2#楼所使用的热管热回收新风机组为例进行试验，其性能参数如表1所示。

表 1 热管热回收新风设备性能参数

4．试验方案与结果分析

4.1.1  风量-温度试验方案与结果分析

热交换效率是衡量热回收新风设备节能性能的重要指标。参考国家标准《空气－空气能量回收装置》GB/T 21087-2007 [1]（下文简称《标准》）的研究，热交换效率通常通过新风和回风温度交换效率来衡量，这反映了热回收新风装置对排风中的热量的回收能力。理论上对于同一台热管热回收新风机设备，温度的交换效率会随设备风量的增加而降低。

按照《标准》附录E中规定的热回收新风设备的温度交换效率的计算公式如下：

                               （1）

式中：ηwd——温度交换效率, %；           toa — 新风进风干球温度 , ℃；

tsa— 新风送风干球温度 , ℃；       tra— 回风送风干球温度 , ℃

为了分析热管热回收新风设备在不同风量下的温度交换效率，对设备进行制冷热交换效率试验。在制冷工况中，通过测试增加风量的条 件下的新风进风、新风送风、回风送风的温度，可以进行温度交换效率的计算。试验条件和试验结果如表2所示。制冷工况下不同风量对温度交换效率的影响如图2所示。

表2 制冷工况风量增加温度交换效率的测试结果

图2 制冷工况风量增加对温度交换效率的影响

通过试验结果表明：在制冷工况下，新风量和排风量的增加对温度交换效率产生显著的差异。随着新风量和排风量的增加，温度交换效率从55.1%下降至42.1%，下降幅度较大。

4.1.2  风量-热负荷试验方案与结果

热管热回收新风设备在为室内提供新鲜空气的同时也会给房间增加热负荷。按照《标准》[1]的研究，热回收新风设备在不同风量下的热负荷通过下公式（2）计算：         

C= qhm  ( isa- ira)                     （2）

式中：C——热负荷，KW；    isa— 新风送风空气焓值，kJ/kg；    ira— 回风送风空气焓值，kJ/kg；

        qhm — 风量质量流量（取新风与回风质量流量中较大者），kg/s

其中 qhm =（Q × ρ）/ 3600                         （3）

式中：Q — 体积风量，m3/h；       ρ — 空气密度，kg/m3        

根据公式（2）、（3）的参数分析热管热回收新风设备不同风量对热负荷的影响。分别测试在4.1.1相同工况下不同风量的新风送风、回风送风的温度与湿度，查焓湿表可得到新风送风、回风送风的空气焓值，计算得出热负荷。试验条件和试验结果如表3所示。制冷工况下风量的变化对热负荷的影响如图3所示。

表3 制冷工况风量增加热负荷的测试结果

图3 制冷工况风量增加对热负荷的影响

通过试验结果表明：新风量和排风量对带入室内的热负荷有明显影响，并且呈线性关系。随着新风量和排风量的增加，热管热回收新风设备的热负荷从192.35kw上升至522.58kw。

4.1.3  风量-噪声试验方案与结果

在4.1.2测试热负荷同时进行噪声测试，测试机房环境的底噪音为44.5 dB( A ) ，噪声试验结果如表4所示，不同风量对噪声变化如图4所示。

表4 制冷工况下风量增加噪声的测试结果

图4 制冷工况下风量增加对噪声变化图

通过上述试验结果表明：新风量和排风量与噪声有明显关系，随着新风量和排风量的增加，热管热回收新风设备的噪声增加了12.7 dB( A ) 。

5．根据试验结果进行风量调试

根据试验得知，风量是影响热管热回收新风设备性能的关键因素。增加风量会导致设备的温度交换效率降低，同时也可能带来热负荷的增加和噪声水平的提高。在项目施工过程中，通常会根据最大风量来选择设备型号，以确保系统在应对峰值负荷时能够正常运行。然而在实际使用中，建筑的新风需求并不总是保持在设计值的水平，这可能导致资源浪费和能源的不必要消耗。

本项目2#楼办公区域空调室内新风设计参数如图表2所示。根据设计参数办公区域的总的新风需求量为58950m3/h。热管热回收新风设备的最大新的量为60000 m3/h，满足办公区域的最大新风量要求。然而在项目交付初期，2#楼的7-8层未被使用，办公区域的实际面积较设计面积小，为6853 m2。因此,热管热回收新风设备的新风量只需要44000 m3/h即可满足要求。根据试验结果，若将新风量调节至44000 m3/h，相较于最大新风量下，热交换效率可增加8.5%，热负荷减少188.1 kw，噪声减少6.3 dB(A)。这样的调整在满足室内空气质量和人员需求的条件下，有助于减少不必要的热负荷和噪声，从而优化整个空调系统的性能。同样的调试方法也适用于其它单体，同时实验结果为物业及维保单位的工作提供了指导建议。

表 5 办公区域空调室内新风设计参数

6．总结

这篇文章通过对热管热回收新风机组的风量调节进行了一系列试验，主要关注了风量对系统热负荷、温度交换效率以及噪声的影响。试验结果为热回收新风机组的调试工作提供了重要参考。在满足室内新风量需求的前提下，适当降低风量可以增加设备热交换效率，降低房间热负荷，减小噪音水平，从而优化设备的运行，提高整体能效。

参考文献：

[1]. GB/T 21087-2007, 空气- 空气能量回收装置[S].

[2]何冠成, 王继伟, 陆枝成. 全热交换器在不同风量下焓交换效率变化的研究[J]. 环境技术, 2021, 39(1):161-164.