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  • 中國被動式超低能耗綠色建筑發展


    最強被動房新風系統知識 返回列表

    1 被動房的特點

            被動房起源于德國,其特點是超低能耗、健康舒適。如何來實現超低能耗?

    ◆ 加厚保溫,通常不低于200mm

        傳熱系數≤0.15W/ (m2·K)

        熱負荷≤10W/m2(居住面積)

        年采暖能耗≤15kWh/ (m2·a)(居住面積)

    ◆ 斷橋窗框和三層真空玻璃,換熱系數K≤0.8W/ (m2·K)

    ◆ 加強密封,提高氣密性,要求在50Pa負壓時建筑屋的換氣系數n50≤0.61/h

    2 被動房通風的必要性

           通俗一點講,被動房的外圍護結構把整個建筑物做成了一個高度密封的保溫瓶,如果沒有可控的通風人將無法生活。

           給居室提供新鮮空氣,有效排除室內的污濁空氣及有害氣體成了被動屋的關鍵因素之一??煽赝L是被動屋的必備。

    3 被動房對通風設備的要求

           可控通風是指通過機械方式把室外的新鮮空氣送到室內,再將室內的污濁空氣排向室外,保證室內24小時空氣新鮮。

           國標規定:住宅和辦公環境下新風量≥30m3/ (h·人)建議換氣系數:居住0.51/h;辦公1.01/h

           由于被動屋的總能耗很低,新風負荷在采暖和制冷時占的比例較高,不宜簡單參考常規的做法確定新風換氣系數。特別是寒冷天氣更需要控制新風換氣系數,原則上只需保證每人30m3/h的新風量。

           為了降低通風的能耗,被動屋的通風設備必須對排風側的熱量進行回收,并保證熱回收效率不低于75%。

           德國被動屋研究所對家用通風及設備做了明確的規定。

           通用要求:

    §          顯熱回收率(采暖,風量平衡,室外溫度-15~10℃,室內20℃):ηh≥75%

    §          全熱回收效率:ηe≥60% (建議)

    §          防凍時新風不能間斷,室外溫度低于-3℃啟動防凍功能(新風預熱)

    §          新風和污風之間的風量的差異<10%

    §          新風機的泄漏率:內部及外部≦3% (壓差100Pa)

    §         漏風系數(換氣系數)n50≤0.61/h

    §         新風量:

          新風換氣系數

          正常:0.51/h

          極冷天氣:(<-15°)0.21/h

          最低新風量:30m3/h/人

    §         新風出風溫度:≥16.5℃ (室外-10℃室內21℃,新風加預熱,如圖4所示。

    §         新風耗電:≤0.45W/ (m3/h),扣除高效濾網和表冷器的影響

         ◆ 分戶獨立新風機(風量小于600m3/h):

         新風機風量使用范圍:

    §         最大運行風量Vmax為風機最高速運行,背壓為169Pa時測得的風量值/1.3

    §         最小運行風量Vmin為風機最低速,背壓為49Pa時測得的風量值/0.7

    §         標稱風量(新風)V= (Vmax+Vmin)/2

    §         新風機的使用范圍是Vmin和Vmax之間。

    §         待機能耗≤1W

          新風控制:至少三速控制(70%~80%,100%,130%)

          噪聲:

            新風機設備間≤35dB (A)

    §         居室≤25dB (A)

    §         其他功能房≤30dB (A)

          設備包括熱交換器,必須便于檢查和清洗,過濾網更換不應超過一年。要求濾網更換用戶自己可以完成。

          中央通風設備(風量大于600m3/h):

          在保證單位新風量耗功率≤0.45W/ (m3/h)和如下背壓下測定的新風量為新風機的使用范圍(表1)。

          鑒于住宅風道要比其他建筑屋短,所以要求的背壓也低。以上背壓對應的新風機只包括外殼、熱交換器和風機。其他部件的壓降應該扣除,過濾網允許最多扣除50Pa。

          考慮到新風機的調節范圍、重量、外形尺寸等因素,單臺新風機的風量不宜大幅超過10000m3/h。

    4 被動房的新風設備(通風)

         根據采暖制冷的形式(主要是制冷)的要求,有集中式和分戶獨立新風設備兩種。

         說明:

    (1)如果選用板式全熱交換器應選擇可以水洗的材料如康舒膜做熱交換器。

    (2)冬冷地區(冬季溫度低于-5℃)的新風機,不管是采用集中還是分戶獨立的形式,在新風入口處需要有防凍保護-預熱。集中新風機可以選擇電加熱或防凍液熱水加熱。分戶獨立新風機可以通過電加熱或混風來提高新風的入口溫度。為了避免能耗過高,對高寒地區(溫度<-20℃),應降低新風的換氣系數,保證每人30m3/h即可。

    (3)常規空調的做法是對除濕后的低溫空氣進行再加熱,以免冷風直吹帶來的弊病(不舒適、易感冒)。被動屋的新風量約為常規空調的10%,出風口的風速很低,新風流出后很快就會和周邊熱空氣混合在一起,不用再考慮新風加再熱段。如果出于某種考慮,出風口風速較高(>2m/s),可以改變出風口的方向,避免對人體直吹。

    如果新風不承擔制冷任務,可以通過增加一個熱回收段對低溫新風進行再熱。盡量避免用輔助能源加熱新風。

    4.1 轉輪式集中新風機

           轉輪式全熱回收新風機的特點是全熱回收效率高,全熱回收效率可以通過調節轉輪速度來控制。其缺點是顯而易見,部分污風會混到新風中,污風中的異味和細菌會跟著混進新風,出現少量的交叉污染。如果成本允許,可以在送風段加殺菌過濾段(如電子除塵凈化殺菌或紫外線殺菌設備)。

    ◆ 轉輪新風機組

    常見的主要組成:新風和排風風機,轉輪全熱回收器(通常用一個全熱轉輪換熱器),除濕盤管,加濕,高效過濾等。

    由于轉輪本身的成本特點,風量小于3000m3/h,不宜考慮采用這種熱回收設備。

    4.2 板式全熱交換集中新風機

    ◆ 核心部件:全熱交換器,分逆流型和交叉流型兩種,如圖8所示:

    因交叉流型的熱回收效率較低,直接采用達不到被動屋標準的要求,可以采用如下組合方式(準逆流換熱):

    逆流型換熱器可以實現高效熱回收,合理選型設計可以達到被動屋標準的要求。

    ◆ 熱交換器機芯的材料:

    常見的顯熱交換器的材料:鋁箔或塑料薄板(夏季濕度高的地區不適合)

    常見的全熱交換器的材料:特殊塑料薄膜(康舒膜)或紙(不能水洗)

           我國大部分地區夏季室外空氣的濕度大,都有除濕的要求,顯熱交換器不能滿足節能要求,必須采用全熱交換器。

           紙作為全熱交換器的機芯的優勢是濕度交換效率高,但其致命弱點是:透氣率高,很難達到被動屋標準中的漏風率小于3%的要求;另外機芯受潮后容易滋生霉菌;機芯使用時間長了無法水洗,只能換新的,增加了維護成本。

           特殊塑料薄膜(康舒膜)是一種理想的全熱交換材料,經過特殊處理后既能進行濕交換,還能抑制細菌的生長,又可以水洗。

    4.3 分戶獨立新風機

           分戶獨立新風機是將高效逆流全熱交換器、風機、濾網集成在一起,通常不帶加濕和除濕模塊。適用于只需要提供通風的暖通方案,即另有設備提供采暖、制冷和除濕。

    4.4 戶式新風采暖制冷一體機

    戶式新風采暖制冷一體機是解決被動屋住宅的最經濟的選擇。它是一種高效全熱回收新風機和空氣源熱泵的組合。

    5 室內風口的布置

    被動屋的新風量較傳統的空調風量低很,所以對新風出風口和回風口布置的位置有要求,需要保證新風能夠覆蓋(擴散)到每個角落。

    ◆ 簡單法則:送風口布置到房間的最遠端,回風口布置在走道、廚房、衛生間。如果房間較大,門縫縫隙不能滿足透氣(平衡排風)的要求,需要在內墻上設透氣槽。

    ◆ 一體機———康舒家的風管布置(頂送風)

    ◆ 風管:

    要求風阻小,并符合國家環保和健康要求。PVC因其軟化添加料易分解出有害物質(二噁英),不建議大量使用。

    室外部分(主管道)要求風管有10cm 以上的保溫,流速不超過10m/s。

    室內部分(沒有結露風險的區域)風管應選用圓形風管,不需要保溫,流速不超過5m/s??梢赃x擇PE或PP材料的塑料管,外徑90mm,110mm,160mm,200mm。

    連接送風口支管:圓形風管,不需要保溫。

    ◆ 選擇地送風,風管埋地安裝。應選擇柔性雙壁波紋管。地出風時室內的氣流組織更均勻,但管道阻力要略高一些,每10m 高出25Pa左右。

    總結

           新風是被動屋建筑不可缺少的組成部分,新風的任務是給室內提供足夠的氧氣,同時把室內的濕氣、污濁空氣及有害氣體及時排出,創造健康舒適的室內居住或辦公環境。

           新風的能耗占被動屋總能耗的比例較高,所以必須通過高效的全熱交換器做能量回收。

           鑒于我國目前的空氣質量總體較差,特別是固體顆粒物含量偏高,新風機還應該帶有(亞)高效的濾網裝置。新風系統是健康舒適節能的保證!


    作者單位:森德(中國)暖通設備有限公司


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