能量回收型全新風處理機組性能分析

余圖勇

（成都雙流國際機場股份有限公司，四川 成都 610000）

在新風處理設備中，直接蒸發式全新風空氣處理機組具有安裝靈活、使用方便、處理新風精確等優點。為了有效地降低新風處理能耗，國內外學者進行了大量的試驗研究，能量回收成為新風機組節能的重要手段。使用多孔膜作為能量回收裝置的材料進行研究，結果表明，在一個固定板換熱器上進行膜模擬，可實現合理的、潛在的熱回收。熱管是一種有效的傳熱方式，利用熱管進行能量回收的過程中兩種氣流可以完全分離，且不存在流動混合的風險，這可以防止交叉污染。系統內沒有移動部件，可靠性高，維護費用低，系統緊湊。由于流體可以自由地在熱管周圍流動，系統能夠根據室內和氣候條件，在兩個方向上回收能量，冷卻或變暖空氣。但上述方式也存在無法回避的問題，通過轉輪熱交換器進行能量回收會導致氣流的交叉污染，不適用于醫院等場所；固定板換熱器使用過程中會在結構內部會形成冷凝，這種冷凝的形成會嚴重地降低熱交換器的熱性能和效率；使用熱管進行能量回收時，由于管道間間距很小易發生堵塞并造成壓力損失，因此，本文設計了一臺帶混風箱的排風能量回收型全新風機組，選取不同室外環境溫度工況條件，進行排風能量回收型機組室外新風與排風最佳混合比例的試驗分析。

1 樣機及其測試裝置

試驗在焓差實驗室內完成測試，采用一臺帶有用于混合排風和室外新風的混風箱的樣機，包括排風全熱回收系統、制冷循環系統、混風箱和風道。本試驗根據GB/T 25128-2010《直接蒸發式全新風機組》要求的測試方法進行測試，且溫度調節范圍及儀器儀表精度均符合GB/T 17758-2010《單元式空氣調節機》的規定。

試驗方案為選取排風干球溫度為27 ℃、濕球溫度19.5℃，環境溫度為29℃、32℃、35℃、38℃、41℃的五種工況，在5 種工況條件下，保持室內排風量不變，改變混入混風箱的室外新風量，研究不同室外新風流量時機組制冷量，輸入功率，能效比的變化規律。試驗樣機測試流程圖如圖1所示。

圖1 試驗樣機測試流程圖

選取的6 種室外新風流量為0m3/h、400m3/h、700m3/h、1000m3/h、1300m3/h、1600m3/h。選取的各工況點溫度參數如表1 所示。

表1 測試工況溫度

2 試驗結果與分析

2.1 固定配比分析

固定混風箱內室外新風與室內排風配比時，制冷量伴隨室外環境溫度的升高而增加，如圖2 所示，這是因為冷負荷隨著室外環境溫度的上升而增大。由圖可知，當環境溫度高于35℃時，制冷量的增加率逐漸降低，這是由于溫度的上升會使機組制冷劑溫度隨之上升，制冷劑與新風溫差的增加率也逐漸降低。同時因為冷凝溫度升高，壓縮機輸入功率隨之增加，因此機組能效比將開始降低。圖3 中能效比的變化規律可驗證上述分析。

圖2 固定配比時室外環境溫度對制冷量的影響

圖3 固定配比時室外環境溫度對能效比的影響

2.2 非固定配比分析

冷凝器換熱量可用公式Q=KFΔtm來進行計算，其中，K 為冷凝器的總體換熱系數，F 為總換熱面積，對于實驗用的冷凝器，其總換熱面積不變，Δtm為對數平均溫差，其計算方法見公式（1）：

由計算所得數據可知，室外環境溫度為29℃時，制冷量在室外新風流量為1300m3/h 時達到最大值11.21kW；室外環境溫度為32℃、35℃、38℃、41℃時，制冷量在室外新風流量為1000m3/h 時分別達到最大值12.28kW、13.70kW、13.84kW、13.73kW。因為壓縮機吸氣壓力與排氣壓力隨著室外新風流量的增加而減小，壓縮機輸入功率也隨之減小，機組采用變速風機，經過計算，機組輸入功率隨室外新風流量變化規律如圖5 所示，室外環境溫度為29℃、32℃、35℃、38℃時，輸入功率隨室外新風流量的增加而減小，室外環境溫度為41℃時，輸入功率隨室外新風流量的增加而增加。各個工況條件下，能效比隨室外新風流量增加的變化規律見圖6。從圖中可以明顯看出，室外環境溫度為29℃、32℃時，能效比在室外新風流量為1300m3/h 時達到最大值3.8W/W，3.88W/W；室外環境溫度為35℃、38℃時，能效比在室外新風流量為1000m3/h 時分別達到最大值3.98W/W 與3.97W/W；室外環境溫度為41℃時，能效比在室外新風流量為0m3/h 時達到最大值3.58W/W。

3 結語

本文在定排風工況、變環境工況、變室外新風流量與排風配比的條件下對排風能量回收型全新風機組進行了性能測試，對以上試驗結果進行分析和整理后可得以下結論：機組選擇固定配比時，固定室外新風流量1000m3/h、室內排風量為3000m3/h 時能效比最大，為最佳選擇。不同室外環境溫度下，新風流量與排風量固定配比3000:1000 與非固定配比對比，非固定配比工況優于固定配比工況。

圖4 不同室外新風流量對制冷量的影響

圖5 不同室外新風流量對輸入功率的影響

圖6 不同室外新風流量對能效比的影響

圖7 固定配比與非固定配比時能效比