住宅換氣經濟技術管理論文

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摘要：近年來上海地區由于住宅氣密性的加強和裝修程度的不斷提高，住宅室內污染物濃度偏高。換氣是降低室內污染物濃度的有效途徑。自然換氣方式不能同時滿足上海地區換氣和節能的要求，采用機械換氣方式是必然的選擇。采用全熱交換器系統和集中機械排風、自然進風系統都可以滿足換氣的要求。目前，采用全熱交換器系統雖然是節能的，但是采用集中機械排風、自然送風卻是更為省錢的方式。由于采用一般機械換氣方式的房間需要吊頂，對于沒有吊頂的住宅可以采用無管通風系統。

關鍵詞：換氣系統全熱交換器系統集中機械排風

0引言

近些年來，由于人們對住宅裝修逐漸重視，室內裝修趨向高檔化、復雜化，各種各樣的裝飾材料如強化木地板、纖維板、泡沫絕緣材料、大理石等廣泛應用于室內。這些裝飾材料本身以及粘結劑都會釋放大量的污染物，如甲醛、苯、TVOC、氡等，嚴重污染住宅的室內空氣品質，威脅人們的身體健康。特別是新裝修的住宅，室內污染物的釋放量更是大的驚人。根據2003年對上海市若干住宅氣密性的調查測試顯示，近5年內上海建造的住宅氣密性普遍偏高，使得空氣滲透量極少，遠遠不能滿足住宅換氣量的要求。通過對這些住宅中甲醛、苯及TVOC濃度的測試，結果顯示92％的住宅污染物濃度超過了GB50325－2001的標準濃度，其中有些住宅的甲醛濃度超標近20倍。

降低室內污染物濃度除了控制污染源，選用需用符合標準的裝修材料，還應當采用恰當的方式來消除室內污染物。吸附分解是消除室內污染物的一種常用方法。各種過濾裝置不但可以消除室內的塵埃、臭氣，而且還可以除甲醛、VOC等有機污染物。但是這些產品都有不足之處，它們消除室內污染物的能力有限，而且它們大多只對消除一種或幾種污染物有效，而且其中有些產品會產生附加污染物，造成二次污染。換氣是消除室內污染物最有效的方法。采用恰當的換氣方式，不但可以有效地排除室內污染物，解決室內空氣品質問題，而且可以取得較好的經濟效果。對于上海地區居民，選用何種換氣方式和換氣系統較為適當，是我們目前所需要解決的問題。

1國內外對住宅換氣系統的研究

1.1國外對住宅換氣系統的研究

文獻[1~3]對自然換氣方式進行了研究。R.Priyadarsini等研究了新加坡被動式換氣方式和主動式換氣方式對加強高層建筑中住宅自然換氣效果的所起的作用。通過對不同位置、不同尺寸的排氣豎井的研究，分析了被動式及主動式換氣方式對室內空氣流動產生的影響。J.M.Schultz等對能量回收裝置在自然換氣系統中的應用進行了研究，通過實驗證明這種系統是可行的，但是要用于實際仍需進行大量研究。I.F.Hamdy等對被動式太陽能換氣系統做了大量研究，提出了北緯320地區太陽能換氣系統處于最佳運行狀態時太陽能板最優的傾斜角度。ShapiroAndy等人通過對43套單體住宅的換氣系統進行測試，研究了集中機械排風、自然進風的換氣系統的氣流組織情況[4]。ViktorDorer等對四套安裝機械通風系統的住宅進行了調查測試研究，指出了影響機械通風系統設計目標與實際運行效果差異性的因素[5]。H.Mamz等人用實驗和數值模擬的方法研究了單個房間采用帶熱回收功能的機械給排風系統時的運行情況，分別對換氣效率、熱舒適性、熱回收效率、耗電功率以及噪音進行了評價，指出了系統設計時最大的難點是控制噪音[6]。YoshinoHiroshi等人對被動式換氣系統和復合式換氣系統做了大量的研究，他們利用實驗房（testhouse）測試以及數值分析方法，評價了不同換氣系統換氣效果的優劣：被動式換氣方式雖然在總換氣量上能滿足要求（寒冷季節），但是不能滿足每個房間的新風量要求；復合式換氣方式能克服換氣量不匹配的缺點，而且適用的氣候區間更為廣泛[7~9]。

1.2國內對住宅換氣系統的研究

國內自80年代以來，對空氣滲透問題展開了系統而獨具特色的研究，建立起了較為完善的空氣滲透計算及能耗分析方法，文獻[10]在純風壓的基礎上，運用網絡串并聯理論、基爾霍夫節點定律及網絡圖論等手段建立一簡化滲風氣流模型。該模型能在存在復雜內部隔斷的情況下，動態分析任意時刻的室內滲風狀況，從而可以找到有效減少能耗及提高室內空氣品質的方法。文獻[11]通過分析比較實測室溫和模擬室溫，根據狀態空間法逐時確定出房間在開窗情況下的換氣次數，計算通風換氣次數一般在小于10h-1的范圍內變化，但最高也可達50h-1。文獻[12]對北方地區冬季換氣方式進行了研究，通過計算得出管道式換氣方式是切實可行的。文獻[13,14]對帶能量回收功能的機械換氣系統進行了研究分析，對其節能效果和經濟性作出了評價。

2上海地區住宅換氣系統的適用技術經濟性分析

2.1自然換氣方式

上海處于夏熱冬冷地區，夏季空調室外設計溫度為34OC，冬季通風室外設計溫度為3OC。由于節能的需要，新近建造的住宅氣密性很高，靠門窗縫隙自然滲透的空氣量極小，不能滿足換氣要求。被動式換氣系統的動力是熱壓，它的大小取決于室內外溫差和管道進出口的垂直高差。文獻[15]顯示，上海地區住宅冬季室內溫度集中在7～13OC，房間的層高約為2.7m，室內外溫差約為10OC，靠熱壓作用不能滿足換氣次數要求。開窗雖然能滿足換氣量的要求，但是開窗換氣受到風壓影響很大，風壓是隨機變化的，因此無法控制開窗換氣次數，會造成能源的巨大浪費，這與目前節能的政策是大相徑庭的。而且開窗時室外空氣對室內溫度場造成劇烈擾動，熱舒適感很差。

2.2機械換氣方式

2.2.1機械換氣方式的技術性分析

機械換氣方式有（1）集中機械排風，自然送風；（2）集中機械送風，自然排風；（3）集中機械給排風，這種換氣系統種通常安裝能量回收裝置，稱為全熱交換器系統；（4）復合式換氣。機械換氣系統一般要用管道連接，管道需要藏在吊頂以內，應此機械換氣系統適用于有吊頂的住宅。對于無吊頂的住宅，可采用無管機械通風系統，這樣住宅只需要局部吊頂。采用集中機械排風、自然送風的房間室內處于負壓，可有效的排除室內污濁空氣，換氣效率高。而集中機械送風、自然排風的房間室內處于正壓，排風氣流組織不易控制，因此較少在住宅種使用。采用全熱交換器系統的房間，在換氣的同時，回收室內空氣的冷（熱）量，是一種節能的換氣方式。復合式換氣方式是將集中機械排風、自然送風和被動式自然換氣方式結合起來，冬季室內外溫差較大式采用被動式換氣方式，當自然換氣動力不足時開啟排風機。上海地區冬季室內外溫差僅為10OC左右，不能滿足自然換氣要求，因此采用復合式換氣方式是不適合的。

2.2.2機械換氣方式的經濟性分析

對于適合上海地區采用的集中機械排風、自然送風系統和全熱交換器系統，以下將從初投資、運行能耗費用、運行維護費用等方面進行分析。

（1）初投資

表1單位：人民幣

系統分類主機a材料b人工合計

全熱交換器系統24504201002950

集中機械排風、自然送風系統5004201001020

a．主機額定風量為150m3/h。

b．材料包括風口、閥門、風管和其它輔助材料

（2）運行能耗費用

對于特定的一臺全熱換氣機，其每小時節省的能量可表示為：

（1）

把代入（1）中，得到，

（2）

其中V——新、排風體積流量，m3/h;

——室外干空氣密度，kg/m3;

——新風進口空氣焓，kJ/kg;

——新風出口空氣焓，kJ/kg;

——排風進口空氣焓，kJ/kg;

η——全熱效率.

對于普通的家用分體式空調器，其cop約為2.5，因此全熱交換器每小時節省的空調電能為：

(3)

全熱交換器自身的能耗為風機所耗電能，因此，全熱交換器的總能耗可表示為：

（4）

其中——全熱交換器耗電量，kW。

表2單位：人民幣

系統類型功率夏季省電功率夏季運行時間c冬季省電功率冬季運行時間d總電量電價運行電費

全熱交換器系統0.060.4137200.2080-222.50.61-135.7

集中機械排風、自然送風系統0.02/800/014.40.618.8

c.夏季運行時間即為空調運行時間，每天中午12點到下午3點，下午5點到晚上11點，6月中旬至9月中旬，按80天記共720小時

d.冬季空調不開啟，換氣系統不運行。

（3）運行維護費用

表3

系統類型維護費用

全熱交換器系統過濾器2-3個月更換一次，20元/個；

芯體3-5年更換一次，300元/個

集中機械排風、自然送風系統/

（4）生命周期總費用

表4單位：人民幣

系統類型初投資生命周期（年）運行電費運行維護壽命周期成本

全熱交換器系統295015-203524003315

集中機械排風、自然送風系統102015132/1152

3結論

自然換氣方式不能同時滿足上海地區換氣和節能的要求，采用機械換氣方式是必然的選擇。采用全熱交換器系統和集中機械排風、自然進風系統都可以滿足換氣的要求。目前，采用全熱交換器系統雖然是節能的，但是采用集中機械排風、自然送風卻是更為省錢的方式。由于采用一般機械換氣方式的房間需要吊頂，對于沒有吊頂的住宅可以采用無管通風系統。

4參考文獻

1.Priyadarsini,R.,Cheong,K.W.,Wong,N.H:Enhancementofnaturalventilationinhigh-riseresidentialbuildingsusingstacksystem,EnergyandBuildings,v36,n1,January,2004,p61-71

2.Hamdy,I.F.,Fikry,M.A.:Passivesolarventilation,RenewableEnergy,v14,n1-4,May-Aug.1998,p381-6

3.Schultz,J.M.:Naturligventilationmedvarmegenvinding.(Naturalventilationwithheatrecovery),DTH-LV-MEDD-249,Dec1993,66p

4.Shapiro,Andy;Cawley,David,King,Jeremy:AfieldstudyofexhaustonlyventilationsystemperformanceinresidentialnewconstructioninVermont,ProceedingsACEEESummerStudyonEnergyEfficiencyinBuildings,v12000,p1261-1272

5.Dorer,Viktor,Breer,Dieter:Residentialmechanicalventilationsystems:performancecriteriaandevaluations,EnergyandBuildings,v27,n3,Jun,1998,p247-255

6.Manz,H.,Huber,H.,Schalin,A.,Weber,A.,Ferrazzini,M.,Studer,M.:Performanceofsingleroomventilationunitswithrecuperativeorregenerativeheatrecovery,EnergyandBuildings,v31,n1,Jan,2000,p37-47

7.YoshinoHiroshi,JingLiu:Experimentakanalysisofhybridventilationsystem,Proceedingsofthe7thInternationalConferenceonAirDistributioninRooms,VolumeII,p831-835,2000.7

8.H.Matsumoto,M.Kato,H.Yoshino:Iaqcontrolbyhybridventilationandmaterialsorptioninhouses,Proceedingofthe4thInternationalConferenceonIndoorAirQuality,VentilationandEnergyConservationinBeijing,Volume1,p.125-132.Octouber,2001.

9.YoshinoHiroshi,J.Liu,J.Lee,J.Wada:Experimentalandnumericalanalysisonhybridventilationsystemperformanceforresidentialbuildings,Proceedingofthe4thInternationalConferenceonIndoorAirQuality,VentilationandEnergyConservationinBeijing,Volume1,p.157-164.Octouber,2001.

10.屈睿瑰，劉廣海.基于風壓作用下滲風氣流模型的研究.華東交通大學學報，2003.4

11.簡毅文，江億.通過實測室溫確定住宅的自然通風狀況.清華大學學報，2003.6

12.魏學孟.民用建筑管道式自然通風.暖同空調，2004(8):91~93

13.代伯清，汪莉.武漢地區采用空氣－空氣熱交換機的前景及經濟分析.建筑熱能通風空調，2003(2):61~62

14.李欣，林豹等.住宅用節能型全熱交換通風換氣機初探.節能，2004(11):28~31

15.施睿華.上海市住宅建筑室內環境與能源消費的研究.碩士學位論文，2005