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2022上海空气新风展

第八届上海国际空气新风展览会 AIRVENTEC CHINA (SHANGHAI) 2022

202268-10日 上海 | 国家会展中心(虹桥)

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寒冷地区也要换新风 被动式建筑的新风系统如何设计?

在寒冷天气中能拥有舒适的温度和湿度是件很美好的事,但在拥有舒适的温度的同时,我们也希望能做到低碳节能。对此,被动式低能耗居住建筑在我国迅速发展。被动式低能耗居住建筑是以极低的能源消耗为基础,提供最佳可能的舒适室内环境。

 

虽然我国的示范项目日渐增多,但对目前来说,项目的顺利实施主要以德国专家为主导进行项目的技术支持,国内掌握被动房新风系统核心设计能力或能提供相关技术咨询服务的公司目前还较少。

 

所以如何正确、合理地选择、设计被动式低能耗居住建筑的新风系统,在今后被动式低能耗居住建筑发展建设过程中,起到至关重要的作用。

 

被动房特点

 

被动式低能耗居住建筑(以下简称被动房)是将自然通风、自然采光、太阳能辐射和室内非供暖热源得热等各种被动式节能手段与建筑围护结构高效节能技术相结合建造而成的低能耗建筑。这种建筑在显著提高室内环境舒适性的同时,大幅度降低建筑所需能耗。与目前国内普通节能标准的居住建筑相比,此类建筑在室内环境、建筑气密性、采暖制冷能耗及一次能源需求方面有较大不同,主要表现在:

 

室内环境

 

被动房室内环境全年处于舒适状态,即:室内温度维持在20~26℃,全年室内温度超出该温度范围的频率不大于10%;室内相对湿度35%~65%;室内二氧化碳浓度不大于1000ppm;非透明围护结构内表面温度与室内环境温度差不超过3℃;卧室、起居室(厅)噪声≤30dB(A)。

 

根据目前我国现行相关规范、标准要求,普通节能标准的住宅建筑冬季室内主要功能房间(卧室、起居室和卫生间)设计温度为18℃,夏季室内温度、全年室内湿度、二氧化碳浓度均无要求[2];住宅室内允许噪声标准下表1:

 

寒冷地区也要换新风 被动式建筑的新风系统如何设计?-上海空气新风展 AIRVENTEC CHINA 2022.6.8-10新风系统 通风设备 空气净化

表1

 

建筑气密性

 

根据目前我国实施的被动房规范、导则等相关要求,在室内外压差50Pa的条件下,每小时换气次数不超过0.6次,即n50≤0.6次/h。

 

我国最早在中德技术合作项目《中国既有建筑节能改造基础数据调查》中利用“鼓风门”气密性检测设备对唐山、天津、乌鲁木齐、鹤壁四个城市的26栋典型建筑(建于1965~2002年)进行了建筑整体气密性测试,测试结果:n50=4.4~20.7次/h。

 

年采暖制冷需求及一次能源需求

 

被动房年采暖需求Qh≤15kWh/(m²·a)或采暖负荷qh≤10W/m²;被动房年制冷需求Qc≤15kWh/(m²·a)或最大制冷负荷qc,max≤20W/m²;

 

被动房年采暖、制冷、通风一次能源总需求Eph+Epc+Epv≤60kWh/(m²·a)。

 

新风系统的特点及设计

 

被动房除应具有高效的外围护结构保温隔热性能、严密的防热桥处理技术、高性能节能门窗、良好的气密性外。必须依靠高效带热回收的新风换气系统来满足室内环境,年采暖、制冷、通风一次能源需求的要求。加之,目前我国华北地区空气污染严重,PM2.5频繁爆表,室内污染物浓度也逐渐上升,严重威胁着人类的身体健康,因此适用于被动房的新风系统应具备如下特点:

 

(1)为满足被动房室内二氧化碳浓度≤1000ppm的指标,要求其新风、排风部分能根据室内CO2浓度进行自动运行,且最小新风量应满足国家相关规范的要求;新风系统的热回收效率不低于75%。

 

(2)由于被动房采暖、制冷负荷很小,从目前国内成熟的采暖、制冷设备中难以找到与之匹配的采暖、制冷设备。所以,要求被动房新风系统应具有主动制冷、制热的功能。

 

(3)目前我国华北地区空气污染严重,室外PM2.5浓度高,要求新风系统具有过滤去除PM2.5的功能;同时新风系统能够根据室内温度、CO2浓度、PM2.5浓度等条件,自动运行。

 

被动房新风系统在为室内人员提供所需最小新风量的同时,还应提供室内所需的冷热量、维持室内环境指标要求,同时满足被动房对制冷、采暖能耗的需求。由于被动房所需的制冷、采暖负荷很小,所以被动房的冬季采暖可以很简单地通过对冬季新风系统的送风进行加热就能实现,当然夏季采用对新风系统的送风进行制冷。

 

1.室内新风量的选取

 

(1)相关规范标准要求

 

国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012(简称暖通国标)第3.0.6条规定,设置新风系统的居住建筑,所需人员最小新风量宜按换气次数法确定,并宜符合表2的规定,对新风系统的热回收效率无要求;第6.3.4条第4款规定,厨房、卫生间宜设竖向排风道。

 

寒冷地区也要换新风 被动式建筑的新风系统如何设计?-上海空气新风展 AIRVENTEC CHINA 2022.6.8-10新风系统 通风设备 空气净化

 

表2居住建筑设计最小换气次数

 

(2)确定新风量

 

建筑面积在100m2以内的被动房建筑,室内新风量按人均新风量计算能满足要求。当被动房建筑面积大于100m2时,被动房新风量应按照《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012的相关规定进行新风量的计算。

 

卫生间、厨房排风方式汇总见表3

 

寒冷地区也要换新风 被动式建筑的新风系统如何设计?-上海空气新风展 AIRVENTEC CHINA 2022.6.8-10新风系统 通风设备 空气净化

 

表3

 

从表3中可以看出,被动房卫生间宜设竖向排气道,厨房设竖向排气道、同时宜设独立的排油烟补风系统。

 

2.排风热回收效率的选择

 

(1)相关规范标准要求

 

2015年11月住建部印发的建设部导则第56条规定:显热回收装置的温度交换效率不应低于75%,全热回收装置的温度交换效率不应低于70%。

 

(2)排风热回收效率的分类

 

排风热回收效率主要有显热(温度)效率、潜热(湿度)效率及全热(焓)效率三种。

 

(3)排风热回收效率回收效果

 

我国寒冷地区一般1月平均气温-10~0℃,7月平均气温18~28℃,年日平均气温≥25℃的日数<80d,年日平均气温≤5℃的日数145-90d。该区域冬季寒冷干燥,平原地区夏季较炎

 

热湿润,高原地区夏季较凉爽,降水量相对集中;气温年较差较大,日照较丰富;春、秋季短促,气温变化剧烈。

 

冬季室外寒冷干燥的空气经显热交换装置升温后,新风中的湿度将进一步降低。采用全热交换装置后,效果会好很多。

 

建议:在建设资金条件许可的前提下,换热芯体采用显热效率不低于75%、全热效率不低于70%、湿度回收效率不低于50%的全热型热回收装置。

 

3.辅助冷热源的选择

 

我国寒冷地区大多冬季寒冷干燥,夏季温暖潮湿。甚至冬季日平均温度下降到-10℃;夏季日平均气温在28℃左右,夜间环境温度很少降至20℃以下且环境湿度较高,靠夜间通风辅助制冷是行不通的。所以为了达到良好的室内舒适条件,寒冷地区被动房不但冬季需要辅助制热,夏季主动空调也是不可避免的。

 

结合我国寒冷地区气候特征、室外空气质量、居住建筑分户计量等特点要求,寒冷地区宜采用空气源热泵作为被动房的辅助冷热源,空气源热泵的能效等级应符合国建相关标准的要求。

 

4.室内气流组织

 

室内新风气流应从起居室、卧室等主要活动区(送风区)流向卫生间、厨房等功能区(排风区)。过道、餐厅可作为过流区,通过空气流动间接得到送风和排风,保证所有房间得到充分通风。

 

每个房间或主要活动区域设置送风口和回风口;当回风口和回风管道安装确有困难时,可在主要活动区域设置集中回风口;对于不能设置回风口且内门不能设置通风口的房间,其内门与地面之间宜预留宽度大于20mm的缝隙通风。

 

结语

 

寒冷地区被动房的新风系统设计要结合我国的寒冷地区气候特征、居住建筑发展趋势,才能做到不仅温暖舒适还节能低碳。并且能逐渐掌握被动房新风系统核心设计能力。希望我国寒冷地区被动房的新风系统设计能越来越好。

 

文章来源:中国新风网

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