在建筑物的采暖空調(diào)負(fù)荷中新風(fēng)負(fù)荷占30%以上，而寒冷地區(qū)冬季時(shí)間長(zhǎng)，室內(nèi)外溫差大，新風(fēng)熱負(fù)荷占建筑總熱負(fù)荷比例更高，因此通過(guò)回收排風(fēng)中的能量降低新風(fēng)能耗，是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的有效手段。新風(fēng)熱回收機(jī)組的熱回收效率是評(píng)價(jià)排風(fēng)熱回收節(jié)能效果的主要參數(shù)，熱回收類型可分為顯熱熱回收和全熱熱回收。在超低能耗建筑相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)寒冷地區(qū)排風(fēng)熱回收效率均有明確規(guī)定，其中顯熱熱回收裝置的熱交換效率應(yīng)不小于75%，全熱熱交換裝置的熱回收效率應(yīng)不小于70%。熱回收效率與進(jìn)出熱回收裝置的新排風(fēng)溫度有關(guān)，在設(shè)計(jì)新風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，往往需在建筑內(nèi)設(shè)計(jì)一定長(zhǎng)度的新排風(fēng)管路進(jìn)行新排風(fēng)量的輸送，以保證室內(nèi)新風(fēng)的需求。本文通過(guò)計(jì)算新排風(fēng)管路與室內(nèi)空氣的熱交換損失，研究其對(duì)新風(fēng)機(jī)組熱回收效率的影響并給出管路的保溫設(shè)計(jì)原則。1、新風(fēng)機(jī)組熱回收效率的計(jì)算高效熱回收新風(fēng)系統(tǒng)通過(guò)熱回收裝置實(shí)現(xiàn)排風(fēng)與新風(fēng)之間的能量交換，熱回收效率除與新排風(fēng)進(jìn)出口溫度有關(guān)外，還與新排風(fēng)量的差值、迎風(fēng)面風(fēng)速、增加熱回收裝置后帶來(lái)的風(fēng)機(jī)能耗等因素有關(guān)。本文考慮到超低能耗建筑具有很好的氣密性，設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的新風(fēng)量等于排風(fēng)量，故不考慮迎風(fēng)面風(fēng)速和因增加排風(fēng)熱回收裝置帶來(lái)的風(fēng)機(jī)能耗影響。采用熱回收裝置對(duì)新風(fēng)進(jìn)行熱回收處理如圖1所示，新風(fēng)機(jī)組的熱交換效率計(jì)算如式（1）、式（2）所示：式中：ηt為新風(fēng)機(jī)組的顯熱熱交換效率；ηh為新風(fēng)機(jī)組的全熱熱交換效率；t為空氣的干球溫度（℃）；h為空氣的比焓（kJ/kg）；下標(biāo)為相應(yīng)的進(jìn)入和離開(kāi)新風(fēng)機(jī)組內(nèi)熱交換器的狀態(tài)點(diǎn)。圖1新風(fēng)機(jī)組熱回收示意2、新風(fēng)機(jī)組的風(fēng)管及保溫設(shè)計(jì)在寒冷地區(qū)，根據(jù)不同的住宅戶型面積所需新風(fēng)量為90~400?m3/h，新風(fēng)機(jī)組主要分為獨(dú)立新風(fēng)機(jī)組和戶式能源環(huán)境一體機(jī)，安裝形式主要為吊頂式和立式。圖1中新風(fēng)系統(tǒng)中的新風(fēng)管道和排風(fēng)管道直接通往室外，成為建筑中的兩個(gè)熱橋，且其中的新風(fēng)管道內(nèi)是直接從室外引進(jìn)的新鮮空氣，排風(fēng)管道是室內(nèi)回風(fēng)與新風(fēng)進(jìn)行熱量交換后排至室外的污濁空氣，所以冬季這兩根管道內(nèi)部成為室內(nèi)兩個(gè)很大的冷源。為此需對(duì)新排風(fēng)管道進(jìn)行保溫包裹，保溫材料多采用B1級(jí)柔性泡沫橡塑，保溫的主要作用一是防止風(fēng)管表面結(jié)露；二是避免風(fēng)管內(nèi)的低溫空氣與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱量交換而造成室內(nèi)熱量損失，進(jìn)而降低熱回收機(jī)組的回收效率。因此在設(shè)計(jì)管道保溫，確定保溫材料和厚度時(shí)，首先需保證管道保溫層外表面溫度高于其所在的室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度，還需減少管道內(nèi)空氣的溫升和室內(nèi)熱量流失，以免影響熱回收效率。3、新排風(fēng)風(fēng)管防結(jié)露保溫計(jì)算3.1工程實(shí)例以河北省石家莊市某高層住宅建筑為例，石家莊市屬寒冷B區(qū)，冬季室外氣象數(shù)據(jù)如下：空調(diào)室外計(jì)算溫度為–8.8℃，空調(diào)室外計(jì)算相對(duì)濕度為55%，相應(yīng)的室外空氣含濕量為1.0?g/kg，比焓值為–6.4?kJ/kg。該項(xiàng)目每戶有1臺(tái)能源環(huán)境一體機(jī)，安裝在廚房吊頂內(nèi)。冬季室內(nèi)環(huán)境參數(shù)為20℃，相對(duì)濕度為30%，相應(yīng)的含濕量為4.4?g/kg，比焓值為31.4?kJ/kg。機(jī)組采用全熱熱交換芯體，即除對(duì)排風(fēng)的顯熱進(jìn)行回收外，還進(jìn)行濕度回收，全熱熱回收效率為70%，根據(jù)式（1）~式（3）計(jì)算，新風(fēng)溫度t1為–8.8?℃，d1=1.0?g/kg，回風(fēng)溫度t3為20℃，d3=4.4?g/kg時(shí)，計(jì)算排風(fēng)溫度t4為–0.1℃，含濕量d4=2.02?g/kg，含濕量為2.02?g/kg的等含濕量線與相對(duì)濕度95%的線進(jìn)行交匯，交匯點(diǎn)處的空氣干球溫度為–6.5?℃，即排風(fēng)溫度低于–6.6℃時(shí)熱回收芯體才會(huì)有結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)，因此可不對(duì)機(jī)組進(jìn)行預(yù)熱。3.2管道防結(jié)露保溫厚度計(jì)算新風(fēng)機(jī)組的風(fēng)管設(shè)置保溫層，防止風(fēng)管保溫層外表面結(jié)露的保溫層厚度計(jì)算如式（3）所示：式中：TS1為風(fēng)管表面的溫度（℃）；TS2為保溫層表面的溫度（℃）；TA為周圍環(huán)境的溫度（℃）；R1為保溫層的熱阻（㎡·℃/W）；RT為總熱阻，RT=R1+RF（㎡·℃/W）；RF為空氣側(cè)的熱阻，RF=RN+RW（㎡·℃/W）；RN為風(fēng)管內(nèi)氣流與管壁間的對(duì)流換熱熱阻（㎡·℃/W）。RN與Re有關(guān)，試驗(yàn)結(jié)果表明RN=0.286D0.25/V?0.8，D為風(fēng)管直徑（m），V為管內(nèi)風(fēng)速（m/s）。RW為風(fēng)管保溫層外表面與周圍空氣氣流的對(duì)流換熱熱阻，考慮新風(fēng)機(jī)組在廚房吊頂內(nèi)，根據(jù)文獻(xiàn)可簡(jiǎn)單取值為0.1。本高層住宅每層4戶，廚房?jī)?nèi)集中了能源環(huán)境一體機(jī)管道、廚房補(bǔ)風(fēng)管道及燃?xì)馀艧煿艿溃鶕?jù)新排風(fēng)口的間距設(shè)計(jì)要求，不同戶型新風(fēng)機(jī)組的新風(fēng)口和排風(fēng)口在外墻的位置不同，造成新排風(fēng)管道的管長(zhǎng)不同，最短者僅1?m，最長(zhǎng)的因跨越衛(wèi)生間、臥室等房間，長(zhǎng)度達(dá)8?m。一般新排風(fēng)管路根據(jù)風(fēng)量和風(fēng)速要求，管路直徑D=160?mm，相應(yīng)的風(fēng)速一般為2.76?m/s，因此RN計(jì)算后可取值0.08?㎡·℃/W，則RF=0.18?㎡·℃/W。冬季室內(nèi)環(huán)境參數(shù)為20℃，相對(duì)濕度為30%，則風(fēng)管外空氣的露點(diǎn)溫度為2℃，當(dāng)保溫層外表面溫度達(dá)到露點(diǎn)溫度（2℃）時(shí)，周圍環(huán)境溫度TA為20℃，根據(jù)式（5）計(jì)算保溫層厚度為3.67?mm?？紤]到新風(fēng)機(jī)組放置在廚房?jī)?nèi)，廚房?jī)?nèi)的濕度在做飯時(shí)可達(dá)到60%，因此計(jì)算廚房溫度20℃，相對(duì)濕度為60%時(shí)，保溫層外側(cè)露點(diǎn)溫度為11.9℃，計(jì)算保溫層厚度為15.64?mm，管道保溫設(shè)置20?mm。夏季室外環(huán)境參數(shù)為35.1℃，相對(duì)濕度為60%，空氣露點(diǎn)溫度為26.1℃，周圍環(huán)境溫度為26℃，根據(jù)式（3）即夏季基本無(wú)結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)，因此只考慮冬季防結(jié)露要求。新排風(fēng)管道穿墻部位均屬熱橋，從超低能耗建筑室內(nèi)舒適性角度考慮，熱橋部位的溫度與室內(nèi)溫差不應(yīng)超過(guò)3℃，故管道保溫外表面溫度應(yīng)達(dá)到17℃，而此時(shí)的保溫厚度理論計(jì)算結(jié)果應(yīng)達(dá)到52.63?mm，則實(shí)際管道保溫層應(yīng)設(shè)置為60?mm厚。同理計(jì)算排風(fēng)管道的溫度，在達(dá)到熱回收效率70%的前提下，排風(fēng)管道的入口溫度為–0.1℃，則按防結(jié)露要求，管道保溫厚度理論計(jì)算結(jié)果為不足1?mm；而為滿足熱舒適性要求，管道保溫層厚度理論計(jì)算應(yīng)達(dá)到34.88?mm，即管道保溫應(yīng)設(shè)置40?mm厚。4、管道溫升計(jì)算分析4.1管路溫升計(jì)算風(fēng)管管路的溫升和的熱量計(jì)算如式（4）~式（6）所示：式中：T1為某段風(fēng)管的出口溫度（℃）；Te為某段風(fēng)管的入口溫度（℃）；D為風(fēng)管直徑（mm）；V為風(fēng)管內(nèi)風(fēng)速（m/s）；K為傳熱系數(shù)，與式（4）中的RT互為倒數(shù)[W/（㎡·℃）]；ρ為空氣密度，取1.293?kg/m3；L為風(fēng)管的長(zhǎng)度（m）；?T為管路的溫升（℃）。4.2實(shí)際案例計(jì)算分析本案例管道長(zhǎng)度取1~10?m，管道保溫材料為柔性泡沫橡塑，保溫材料的熱導(dǎo)率為0.034?W/（m·K），新風(fēng)管道進(jìn)口溫度Te為–8.8℃，環(huán)境溫度Ta為20℃，分別設(shè)置管道保溫厚度為20~80?mm，間隔為10?mm，根據(jù)式（4）~式（6）得出不同管長(zhǎng)，不同保溫厚度下的新風(fēng)管道的溫升變化曲線（圖2）。圖2新風(fēng)管道溫升計(jì)算結(jié)果從圖2可看出，在相同管道長(zhǎng)度下，管路溫升隨管道保溫層增厚而逐漸減少，管長(zhǎng)1?m，管道保溫層厚20?mm時(shí)管路溫升值很小，僅0.28℃；保溫層厚增至60?mm后管路溫升僅0.1℃；管路長(zhǎng)度達(dá)到5?m時(shí)，保溫層厚度從20?mm增至60?mm，管路溫升從1.38?℃降至0.55℃，保溫層厚度增加至70?mm后管路溫升不足0.5℃，管路長(zhǎng)度達(dá)到10?m時(shí)隨保溫層厚度增加，管路溫升從2.7℃減少至0.85℃；在同等保溫層厚度下，隨管路增長(zhǎng)溫降逐漸增大，管道保溫層厚60?mm時(shí)，管路溫升在0.11~1.1℃范圍內(nèi)，保溫層厚達(dá)到70?mm及以后管路溫升不足1℃。同樣，在達(dá)到熱回收效率70%的前提下，排風(fēng)管道的入口溫度為–0.1℃，周圍環(huán)境溫度為20℃，不同長(zhǎng)度的管路和不同保溫厚度下的管路溫升變化曲線如圖3所示。圖3排風(fēng)管道溫升計(jì)算結(jié)果從圖3可看出，在相同的管道長(zhǎng)度下管路溫降隨保溫層的增厚逐漸減少，管長(zhǎng)1?m時(shí)保溫層厚度20?mm，管路溫升值很小，僅0.20℃，保溫層厚度達(dá)到50?mm后，管路溫升不超0.1℃。管路長(zhǎng)度達(dá)到5?m，保溫層厚度增加至50?mm后管路溫升不足0.5℃；管路長(zhǎng)度達(dá)到8?m時(shí)，保溫層厚度增至80?mm后管路溫升不足0.5℃；在同等保溫層厚度下，隨管路增長(zhǎng)溫降逐漸增大，管道保溫層增至50?mm時(shí)管路溫升不超1℃。5、管路保溫對(duì)熱回收效率的影響計(jì)算通過(guò)本文3.1節(jié)計(jì)算得出，新風(fēng)進(jìn)入熱交換器時(shí)的比焓值h1=?–6.4?kJ/kg?；仫L(fēng)比焓值h3=31.4?kJ/kg，全熱交換效率為70%，則新風(fēng)送風(fēng)比焓值h2=20.06?kJ/kg，因此理論計(jì)算機(jī)組的全熱回收量可按式（7）計(jì)算：式中：Qq為全熱量（kW）；G為管道內(nèi)空氣的流量（m3/s）。所以Qq=1.29×200/3?600×（20.06+6.4）=1.90?kW，基準(zhǔn)熱量值為Qq=1.29×200/3?600×（31.4+6.4）=2.72?kW。根據(jù)4.2節(jié)部分的管路溫升計(jì)算，管道內(nèi)空氣的濕度不變，則管道內(nèi)空氣的熱量增加值可按式（8）計(jì)算：式中：C為空氣的定壓比熱容，取1.005?kJ/（kg·k）；G為管道內(nèi)空氣的流量（m3/s）。由式（6）（7）（8）可計(jì)算不同保溫厚度、不同管長(zhǎng)下的管路熱量變化值，以設(shè)備在達(dá)到70%熱回收效率下的熱回收量為基準(zhǔn)，分析熱回收效率的減少值，結(jié)果見(jiàn)表1、表2。表1不同新風(fēng)管路長(zhǎng)度和保溫層厚度（20~50?mm）下的熱回收效率計(jì)算結(jié)果表2不同新風(fēng)管路長(zhǎng)度和保溫層厚度（50~80?mm）下的熱回收效率計(jì)算結(jié)果圖4新風(fēng)管道保溫對(duì)熱回收效率的影響曲線綜合表2和圖4可知，隨保溫層厚度增加，不同長(zhǎng)度的管道機(jī)組熱回收效率與設(shè)計(jì)值基準(zhǔn)值70%的差距越來(lái)越小。保溫層厚度達(dá)到60?mm時(shí)，隨管路增長(zhǎng)熱回收效率降低值從0.44%升至3.06%，管道保溫層達(dá)到70?mm后，長(zhǎng)1~3?m的風(fēng)管熱回收效率降低不足1%，因此長(zhǎng)1~3?m（含3?m）的管道保溫層設(shè)置為60?mm，長(zhǎng)3~8?m（含8?m）的風(fēng)管管道保溫層增至80?mm時(shí)，熱回收效率降低不足2%，長(zhǎng)8~10?m的風(fēng)管熱回收效率降低不足2.5%，據(jù)此建議超過(guò)3?m長(zhǎng)的風(fēng)管保溫層厚度不小于80?mm。同理，對(duì)排風(fēng)管道的熱量變化和熱回收效率進(jìn)行計(jì)算，變化曲線如圖5所示。圖5排風(fēng)管道保溫對(duì)熱回收效率的影響曲線從圖5可看出，管道長(zhǎng)度在1~3?m范圍內(nèi)，管道保溫層厚度達(dá)到50?mm時(shí)，熱回收效率降低值小于1%，因此將管道保溫層設(shè)置為40?mm厚即可，管道長(zhǎng)度在3~7?m范圍內(nèi)，熱回收效率降低值為1%~2%，保溫層厚度達(dá)到60?mm時(shí)，管長(zhǎng)7~10?m范圍內(nèi)熱回收效率小于2%，因此管長(zhǎng)超過(guò)3?m時(shí)，