全热交换器作为楼宇空调新风换气系统的热能回收设备，可以同时回收回风空气中的显热、及潜热。

因此，其节能效果备受关注。

本文结合实例对在新风换气系统采用转轮式全热交换器的节能特性及投资回收期等进行了技术经济分析，并与采用显热交换器的情况进行了比较。

结果表明：对于新风热负荷中潜热负荷较高（=显热比较低）的夏季高温、多湿的南方城市，采用全热交换器具有较大的节能效果。

而且，对防止转轮式全热交换器发生交叉污染的研究成果及设计技巧进行了介绍。

关键词全热交换器热回收节能技术经济分析新风换气交叉污染1 序言近年，人们对室内空气环境的要求已经不仅仅限于温度、湿度、风速等与舒适有关的条件，而提升到对于室内空气中有害气体（CO2、VOCs等）浓度、粉尘等与健康密切相关的室内空气质量（IAQ: Indoor Air Quality）的重视。

舒适与健康成为现代空调所追求的两大主题。

然而，由于建筑节能要求、建筑水平的不断提高，建筑物的气密性越来越好。

因此，从卫生与健康的要求来看，房间必须有一定量的新风换气。

按照国标《室内空气质量标准》GB/T18883-2002对于住宅、办公建筑，其新风量应不小于30m3/h？人。

而对于某些人员密集的公共建筑或是室内有污染源的工业建筑，其换气次数可高达6h-1。

较大的换气量，必然会造成较大的热（冷）能损失，导致空调负荷增加。

所以，保证IAQ与空调节能形成一对矛盾，解决这一矛盾是空调工作者面临的新课题。

全热交换器可以同时回收空调新风系统回风空气中的显热和潜热，作为楼宇空调新风换气系统的节能设备，其普及推广越来越受到重视。

全热交换器的节能效果与使用地区的气象条件密切相关，采用全热交换器时应从投资和节能效果两方面对其进行综合技术经济分析。

本文结合实例对新风换气系统采用全热交换器的节能效果及投资回收期进行了计算分析，并与采用显热交换器的情况作了比较。

介绍了防止转轮式全热交换器发生交叉污染的最新研究成果及设计技巧。

2 转轮式全热交换器热能回收原理转轮型全热交换器的基本构造如图1所示。

在分隔成上、下两个区的壳体中，具有蜂窝状结构的全热交换器转轮由电机驱动，以大约20 rpm的速度在壳体中转动。

由于全热交换器转轮是由带有吸湿性涂层的铝箔等材料加工而成。

来自室内被污染的回风空气从装置的上半部通过转轮向室外排风时，回风空气中所含热（冷）量和水分的绝大部分将蓄积在转轮中。

随着转轮的转动，进入新风区的转轮会将其蓄积的全热能释放给从装置下半部通过转轮的室外新风空气，实现热能回收。

譬如在冬季，室外新风在通过蜂窝状转轮时由于与转轮之间存在着温度差、水蒸气分压差，蓄积在转轮里的显热和水分会放出，使新风被预热和加湿变为温暖、湿润的空气后送到室内。

同样原理，在夏季可以实现连续地向室内供给经过被预冷和除湿后的凉爽干燥的新风。

从而降低新风热负荷、实现节能。

3 转轮式全热交换器的节能特性与经济性3.1 转轮式全热交换器的节能特性用于评价全热交换器性能的重要指标是热交换效率。

全热交换器的热交换效率分为显热（温度）交换效率，潜热（湿度）交换效率和全热（焓）交换效率。

其各自的定义为：（1）（2）（3）以上各式中 , 为换热前、后新风的温度[℃]； , 为换热前、后新风的含湿量[g/kg(dry air)]；，为换热前、后新风的比焓[kJ/kg]； , , 分别是换热前回风的温度[℃]、含湿量[g/kg(dry air)]和比焓[kJ/kg]。

厚度为200mm的转轮式全热交换器的热交换效率的实测结果见图2。

在推荐的迎面风速3～4m/s范围内，其全热交换效率可达到70%以上（1）。

3.2 转轮式全热交换器的经济性分析为了保证在出现气象峰值时，室内空气也能保持在设计条件，通常，空调设备是按照该地区的气象峰值的历年平均值进行设计的。

然而，室外空气条件时刻都在变化，如果仅仅以《采暖通风与空气调节设计规范》规定的空调室外空气设计参数为基准来讨论采用全热交换器进行热能回收的技术经济性，必然造成过大评估其节能及经济效益。

因此，若空调运转期间任意时刻的室外新风比焓为，设计条件下室内空气比焓为，没有采用全热交换器时因换气所带来的新风热负荷，采用全热交换器后的新风热负荷，采用全热交换器所降低的新风热负荷（＝节能量）可分别表示为：表1 设计条件建筑面积 8000 m2（所在地区：上海市）新风量 48000 m3/h(６m3/m2？h，5m2/人)室内条件夏季：25℃, 55%RH, 52.86kJ/kg冬季：20℃, 40%RH, 34.81kJ/kg室外条件夏季：34℃, 64%RH, 90.37kJ/kg冬季：-4℃, 75%RH, 1.02kJ/kg运行时间夏季：1300 h 冬季：1050 h电价 0.8元/kWh （0.049元/1000kJ,按COP=4.5进行换算）燃油价格 3.2元/L(0.0813元/1000kJ,按热值39381kJ/L进行换算)全热交换器型号PAC-3500T,迎面风速3m/s，焓效率73.5%, 风阻160Pa风机马达7.5kW×2台,转轮驱动电机0.75kW显热交换器型号PAC-3500S,迎面风速3m/s，热交换效率75.5%, 风阻150Pa风机马达7.5kW×2台,转轮驱动电机0.75kW（4）（5）（6）以上各式中为设计换气所需新风风量[m3/h], 为空气密度[kg/m3]，为运转时间[h]。

在实际设计计算时，把每一时刻室外新风的比焓值带入以上各式进行积分计算是不可能的。

通常是根据历年平均气象数据，将空调运转期间设计工况下每处理1 m3/h室外新风所需冷、热负荷平均值整理成数据资料，供设计者选用。

在没有此类数据的情况下，可以按照空调室外空气设计参数及室内设计条件计算出最大新风换气负荷后，根据空调实际使用状况，乘上一个小于1的系数（通常约为0.75～0.85）来计算。

以上海市某中等规模的写字楼为例，对新风换气系统采用全热交换器的经济效益作如下计算分析。

设计条件在表1中给出。

若不采用任何热回收设备，仅以换气扇对空调房间进行换气时，因换气所带来的新风热负荷为：夏季：48,000×1.2×（90.37-52.86）×1,300×0.8=2,246,999,040 kJ/年冬季：48,000×1.2×（34.81-1.02）×1,050×0.8=1,634,895,360 kJ/年若在新风换气系统采用全热交换器，其所能降低的新风热负荷为：夏季：2,246,999,040×0.735=1,651,544,294 kJ/年冬季：1,634,895,360×0.735=1,201,648,090 kJ/年全热交换器自身消耗电力为：夏季：15.75×1,300=20,475 kWh/年冬季：15.75×1,050=16,537 kWh/年则节约运行成本为：夏季：1,651,544,294×0.049/1,000-20,475×0.8=64,545元/年冬季：1,201,648,090×0.0813/1,000-16,537×0.8=84,464元/年合计：64,545+84,464=149,009元/年根据目前全热交换器的售价，约2年内可收回设备投资。

而且，这并不包括由于采用全热交换器降低了新风热负荷，所需制冷、供热设备能力变小而导致空调设备投资减少的部分，以及以换气扇进行通风换气时的电力消耗。

根据设计实例，对于新建楼房而言，这一空调设备投资减少的部分几乎与因采用全热交换器而导致的设备投资增加额相同。

因此，新建楼房在最初设计阶段把空调设备与全热交换器统筹考虑可以获得更大的节能经济效益。

3.3 全热交换器与显热交换器的技术经济比较对于上述工程实例，如果采用显热交换器（其显热交换效率为75.5%,见表1），则新风送风温度为：夏季：T2=34-(34-25)×75.5%=27.2℃冬季：T2=-4+(20-（-4）)×75.5%=14.1℃采用显热交换器所降低的新风热负荷为：夏季：（34-27.2）×48,000×1.2×1.035×1,300×0.8=421,604,352 kJ/年冬季：（14.1-(-4)）×48,000×1.2×1.01×1,050×0.8=885,485,260 kJ/年显热交换器自身消耗电力为：夏季：15.75×1,300=20,475 kWh/年冬季：15.75×1,050=16,537 kWh/年节约运行成本为：夏季：421,604,352×0.049/1,000-20,475×0.8=4,278元/年冬季：885,485,260×0.0813/1,000-16,537×0.8=58,760元/年合计：4,278+58,760=63,038元/年表2 全热交换器与显热交换器的节能效果比较新风送风空气条件没有热回收显热交换器全热交换器夏季制冷空气温度[℃] 34 27.2 27.3含湿量[g/kg(干)] 21.92 21.92 13.98比焓[kJ/kg(干)] 90.37 83.27 63.11新风负荷比[%] 100% 81% 27%冬季采暖空气温度[℃] -4 14.1 13.9含湿量[g/kg(干)] 2.02 2.02 4.67比焓[kJ/kg(干)] 1.02 19.30 25.77新风负荷比[%] 100% 45.9% 27%按目前显热交换器的售价，需3年才能收回设备投资。

采用显热交换器虽然也可以实现节能，但从技术经济综合指标判断，其节能效果远远不如采用全热交换器。

而且，从表2可以看出：新风热负荷中潜热负荷所占比例越高（=显热比越低），采用全热交换器的节能效果也就越大。

就本例而言，夏季制冷期新风热负荷的显热比约为0.25，全热交换器的节能效果为显热交换器的3.84倍。

而在冬季采暖期，新风热负荷的显热比约为0.72，全热交换器的节能效果仅为显热交换器的1.35倍。

所以，从节能效果和经济效益两方面来看，对于像上海这样夏季高温、多湿的南方城市，建议在新风换气系统推广使用全热交换器，实现新风换气系统节能降耗。

4 全热交换器发生交叉污染的原因及解决对策4.1 全热交换器发生交叉污染的原因转轮式全热交换器发生交叉污染的主要原因有两个：（1）由于全热交换器转轮旋转所产生的夹带。

全热交换器以大约90～120゜/秒的转速连续转动，转轮由回风区进入新风区时，会将一小部分没有来得及离开转轮的回风被夹带到新风区，导致交叉污染发生。