_{新风全热交换器}

新风全热交换器通过管道将室外的空气温度调节接近室内空气温度后送入室内，可连续不断的提供高性能和高效率的换气。 新风全热交换器在室内带动空气循环，形成恒定湿度空间；通过设备过滤掉室外空气粉尘及其他污染物，补充室内新鲜空气，可在开空调时不开窗换气。

全热交换效率=【(室外空气焓量-送风空气焓量)】/【(室外空气焓量-室内空气焓量)÷2】*100%

热交换的原理是热传导（温度传导）和膜渗透（水蒸气渗透），而不管是热传导和膜渗透，理论最高效率就是达到进风和排风焓值的均值（当二者体积和压力相等的时候，可取二者中间值），这就是100%热交换的定义。举一个不考虑潜热的直观算法：室外-10℃，室内20℃，100%的热交换效率可以让进风温度达到5℃（也就是30℃温差的一半15℃+负10℃）。80%效率可以让进风温度达到2℃（-10+15*80%）

回收设备

一类是显热回收型，一类是全热回收型。显热回收型回收的能量体现于新风和排风的温差上所含的那部分能量；而全热回收型体现在新风和排风的焓差上所含的能量。单从这个角度来说，全热性回收的能量要大于显热回收型的能量，这里没有考虑回收效率的因素。因此全热回收型是更加节能的设备。

按结构分，热回收器分为以下几种：

（1）回转型热交换器

（2）热回收环热交换器

（3）热管式热交换器

（4）静止型板翅式热交换器

在以上几种热交换器中，热回收环型和热管型一般只能回收显热。回转型是一种蓄热蓄湿型的全热交换器，但是它有转动机构，需要额外的提供动力。而静止型板翅式全热交换器属于一种空气与空气直接交换式全热回收器，它不需要通过中间媒质进行换热，也没有转动系统，因此，静止型板翅式全热交换器（也叫固定式全热交换器）是一种比较理想的能量回收设备。

性能

2.1 固定式全热交换器

固定式全热交换器是在其隔板两侧的两股气流存在温差和水蒸气分压力差时，进行全热回收的。它是一种透过型的空气——空气全热交换器。

这种交换器大多采用板翅式结构，两股气流呈交叉型流过热交换器，其间的隔板是由经过处理的、具有较好传热透湿特性的材料构成。

2.2 三种效率的定义

全热交换器的性能主要通过显热、湿交换效率和全热交换效率来评价，它们的计算公式为：

显热交换效率： SE=

湿交换效率： ME=

全热交换效率： EE=

其中：Gmin——质量流量小的一侧的空气流量

i1、i2——分别为两侧空气入口的焓值

t1、t2——分别为两侧空气入口的温度

——分别为两侧空气入口的焓值

cp ——质量流量小的一侧的空气的比热

对效率定义的表达式很多，但最本质的定义还是上述对效率的表达式。这三种效率最本质的定义都是：实际交换的量（热量或者湿量）与可能达到的理想的最大的交换量的比值。

2.3 效率的影响因素

对全热交换器的效率有以下影响因素：

（1）所用材质的热物性参数

（2）隔板两侧空气的进风参数（包括：风量、速度、温度、相对湿度等）

在上述的第二个因素中，新风的热力参数，也就是室外的气象条件，对全热交换器的效率也是影响很大的。

材质的热物性参数以及室外气象条件对三种效率的影响，这两种因素对潜热效率的影响要比对显热效率的影响明显。

从能耗的角度分析了全热交换器在武汉的使用情况，指出气候条件越潮湿，全热交换器比显热交换器更有优势，并得出武汉的潜热回收效率在一年中的大部分时间保持在60%的结论。

影响因素

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（1）静止型板翅式全热交换器的显热效率和潜热效率取决于材质的热物性参数、平隔板两侧的界面风速和风量比，而与进风参数无关。

（2）用纤维性多孔质基材制成单元体的全热交换器在传递能量和湿量时，温度效率与基材的工艺处理无大关系，而潜热交换效率主要由材质的透湿特性决定。

（3）在显热效率不等于潜热效率时，全热效率与进风的温湿度条件有关。

3 固定式全热交换器的关键问题固定式全热交换器性能的高低，除了与使用地区的气候条件有关外，主要取决于所用材质的热物性能的好坏。

文献或已有的产品中所提到的材质有两种：一种是特殊的纸，另外一种是膜。但是不管用哪种材质

，从传热传质机理来讲，可以分为两种：一种是多孔渗水材料，它的传质机理是对流扩散，传递动力是压力差；另一种是非渗水材料，传质机理是纯分子扩散，传递动力是浓度差。

对于材质的性能，大部分研究者关注的都是它的传热传湿性能。但是，材质的传递气体（特别是各种污染气体）的性能应该是更加值得关注的。尤其是当全热交换器用于一些特殊场合（比如医院）的空调系统时，空调系统的排风中带有污染的气体，在回收排风中的热量的同时，不能使污染气体也扩散到新风中去。即便是在普通的大型中央空调系统中，当有大规模的空气传播流行病爆发时,空调系统需要切换到全新风运行模式，此时的排风中携带有各种病毒，因此也不能使这些病毒通过全热交换器的材质传递到新风中去。所以，从空调系统的健康性和安全性考虑，材质的传递污染气体的性能是更应值得关注的。

4 理论模型的建立用多孔介质传热传质的理论建立模型，分析材质的传热传湿性能。大部分研究所建立的模型都建立下列的数学模型：

通过材质的传热传质过程简化为三个步骤：

（1）材质一侧的吸附过程

（2）通过材质的扩散过程

（3）材质另一侧的解析过程

根据多孔介质传质理论可知，多孔介质中的质量传递属于分子扩散形式。但是随着空隙尺寸大小的不同，这种分子扩散质量传递的特点与规律有所不同，所遵守的质量传递定律的表达式亦有所差别。简要分析为：

（1）当空隙的定性尺寸远大于分子自由程时，遵守Fick定律，称为Fick扩散。

（2）当空隙的定性尺寸远小于分子自由程时，发生的是Knudsen扩散。此时，流体分子同璧面的碰撞品率比它们之间碰撞的频率高很多，当流体分子撞击璧面时，避免就会对其产生瞬时吸附，这种吸附使得流体通量减少了。Knudsen扩散不再遵守Fick定律。

（3）当空隙的定性尺寸与分子自由程相当时，多孔介质中流体的质量扩散，既不遵守Fick定律，也不符合Knudsen扩散分析的结果，也称为过渡扩散。

所以，材质内的质扩散过程不能只用Fick定律来表示，需要根据材质的内部空隙结构，建立不同的质扩散模型。

5 相关实验测试标准：

（1） ANSI/ASHRAE 84-1991

（2） BS EN 305：1997

（3） ISO 9360-2

（4） CEN PREN 308

（5） ASTM TEST METHOD E 96-93

(6) KS B 6879-2007

(7) JIS B 8628-2003 / JIS P 8117-1998 / JIS Z 0208-1976 / JIS Z 2150-1966

(8) 国标 GB/T 21087-2007

这些标准详细规定了全热交换器的测试实验方法，所用的测试仪器以及测试中应注意的问题。ASTM TEST METHOD E 96-93 是测试材料的水蒸气传递特性的标准。

全热交换器是一种很好的节能设备，有广泛的应用前景，在国内也掀起了研究的热潮，生产各种热回收器的厂家也纷纷出现，为了规范市场和引导正确的研究方向，我国也应该尽快建立相关的测试标准。

使用

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独立空气—空气全热新风换气机的使用范围从工业特殊场合扩大到常温状态的一般民用场合，大体上经历了一个长期渐进的发展过程。在空气净化工程中， 新风系统采用独立的空气—空气全热新风换气机进行进、排风换热节能运转的例子正在不断增多。这主要有以下几个原因：一是节能环保的要求不断提高；二是分散空调运行方式的增多导致局部补充新风的要求也在增加；三是商用空调的应用场合增多，往往没有新风装置；四是空调室内外空气焓差正在扩大，也就意味着空调机的能耗在增大；五是对提高室内空气品质，防止病毒、病菌的扩散和交叉感染的呼声日益高涨；六是建筑物气密性越来越好，使得自然渗透的流通风越来越少；七是城市空气中悬浮颗粒物普遍偏高成为城市空气污染的首要原因。

全热新风交换器的功能和特点从用途来说，由最初的除湿，到再热回收，进而发展到全热回收；从换热效率来说，已逐渐从只有显热交换的高温传热过程，发展到今天的常温全热过程；从采用的换热方式来说，由吸收或吸附方式转而发展到采用透过形工作方式；从传热材料来说，由过去为保证换热效率而使用结构复杂、材料特殊、价格高的材料，进而发展到使用廉价并能保证换热效率的材料。市售的用于空气—空气新风换气机的类型，按换热芯运动与否分为静止式和旋转式两大类。静止式换热器通常采用板式结构，有显热类和全热类两种。显热类通常多用金属膜或者非金属膜作为换热材料，而全热类则通常采用透过形或者吸收、吸附形工作方式。静止式的优点是无交叉污染，换热芯无运动，换热过程连续且运转可靠。这类全热交换器的功能不仅仅是换气，还可以除尘，进与出的换气量能够保证，而且设有过滤装置，能够过滤室外空气里的灰尘等。同时，它还可控制室内气压，也可作单向只排不送或只送不排的运行，可以隔绝室外噪音，在夏季除湿，冬季增湿，维持室内热环境的舒适性。还有一种静止式换热器采用热管作为导热元件，无湿交换能力，在空调通风领域尚未实现商化应用。

旋转式换热器通常采用蜂巢式结构，同样也有显热类和全热类两种。全热类通常采用吸收或吸附工作方式；而显热换热类通常采用金属或非金属材料，以蓄热方法工作。通过换热芯的旋转往复运动，就某一个通道而言， 其换热过程为周期性地在吸热吸湿和放热解吸之间转换，依靠换热芯自身的运动和芯材的热湿性能而工作。在大风量的应用场合体积小一些，其缺点是某些材料的解吸温度较高，二股气体之间有交叉污染的可能。其优点是热、湿的转移在同一通道内完成，传热介质热阻、湿阻小，即使在介质的温度差、湿度差很小的时候仍能有效工作。