節能建築必不可少—熱回收系統

前言:熱回收系統是現代節能建築中必不可少的一部分,無論是空氣,冷卻水還是製冷劑,廢棄的冷量及熱量都能得到有效回收,極大提升了建築的能源效率。

關鍵詞:建築節能 熱回收 通風 空調

節能住宅的標誌性特徵之一就是有著高效的熱回收裝置。其中最廣為使用的就是熱回收通風機(HRV)。HRV能夠清除陳舊的空氣,並用室外的經熱回收預熱的新風代替直接導入空氣。與標準房屋相比,安裝了HRV的住房室內空氣質量更好,能耗更低。HRV原理非常簡單:帶有熱交換芯的氣密盒,當熱氣通過盒時,它會將熱量從室內空氣傳遞到外部空氣。此外裝置中還裝有兩個風扇以鼓動空氣。

節能建築必不可少—熱回收系統

一、熱回收通風機HRV

在所有現代家庭中,通風都是必不可少的。考慮到住房的能源效率,住房的密封性要比普通建築物高,因此需要在整個房屋中分配新鮮空氣。中央通風系統從高溼度空氣區域(例如浴室和廚房)排出陳舊的室內空氣,同時向起居區和臥室提供新鮮空氣。中央通風還提供了過濾器以去除外部空氣中的顆粒,過敏原和化學汙染物。從而得到分佈均勻,新鮮,乾淨的空氣。

單純的通風會導致熱量(或冷量)的流失,使得空氣質量與能源效率成為相互矛盾的兩方面。而HRV便能一定程度解決這個矛盾。高度氣密的結構與中央通風系統相結合,可以通過傳遞出氣流中的熱量來預熱進入的空氣。換熱器可以吸收70%至95%的熱量,以減少加熱進入的空氣所需的能量。在較冷的氣候下,這尤其有價值。

二、全熱回收通風ERV系統


全熱回收通風(ERV)是一種能量回收過程,它交換正常排出的建築物或空間空氣中包含的能量,並使用它來處理(預處理)室外通風空氣。在較暖的季節,系統會先進行預冷和除溼,然後在較冷的季節進行加溼和預熱。


HRV和ERV在大多數氣候區中的表現都一樣好。但是,什麼是熱回收通風設備(HRV)和和能量回收通風設備(ERV)之間的區別?主要區別在於,HRV僅在流出和流入的氣流之間傳遞空氣的溫度,即顯熱。但是空氣中總是含有一些水蒸氣,而水蒸氣也含有能量。ERV在傳入和傳出的氣流之間傳遞顯熱以及大量的水蒸氣,以及該蒸氣中的能量。由於ERV捕獲了這種額外的能量,因此其效率等級通常高於HRV。


可能你會有疑問,通風的目的不是為了除溼嗎?為什麼要配備返回一些水蒸氣的設備?一些氣候非常乾燥的地區,將受益於ERV的這一功能。比如在美國西部的許多內陸地區可以使用。而在美國東南部,情況相反,但ERV仍然適用。這裡,室內空氣已被除溼,因此通風會引入相對溼度高得多的外部空氣。在這種情況下,ERV將溼度排回到室外,並有助於保持較低的室內溼度。


這兩個例子似乎矛盾。在一種情況下,房屋內保持溼度,而在另一種情況下,溼度被排出。但是,在這兩種情況下,水蒸氣都從較潮溼的空氣流向較不潮溼的空氣流躍過岩心,並返回到原來的位置。與基本物理學一致,水蒸氣從較高濃度移動到較低濃度。

三、其他熱回收系統

- 冷卻水熱回收系統

冷卻水水熱回收系統會重複利用冷卻過程產生的熱量,這些熱量原本會被冷卻塔或冷凝器排出。根據建築系統及其相對負荷,回收的熱量可用於預熱低溫加熱熱水迴路或服務熱水迴路。這不僅減少了所需的加熱能量,而且還減少了用於排熱的冷卻塔風扇能量以及冷凝器泵能量。

節能建築必不可少—熱回收系統

- 製冷劑熱回收系統

製冷劑熱回收系統類似於冷卻水熱回收系統。這其中熱氣再熱(Hot-gas reheat)是十分有效的回收策略。熱氣再熱是通常在專用室外空氣系統(DOAS)中使用的常見熱回收類型。來自直接膨脹式冷卻盤管出口的熱氣繞過冷凝器,並用作自由再熱,以降低供氣(SA)的相對溼度(RH)並減少除溼模式下過冷的可能性。每當除溼占主導地位或需要使SA溫度保持中性時,例如在有恆定除溼負荷且空間設定點約為80°F的游泳館中,熱氣再熱都是一種有效的策略。專用泳池除溼機還可以將回收的熱量用於泳池加熱。


作者 | 張啟航

欄目負責人 | 交能網

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