建筑节能是我国的基本国策，对于在我国不同气候区内居住和工作的人群来说，需要根据其舒适要求，合理地选择空调系统形式。在实际运行中，由于夏季室外气象参数的变化，室内空调系统需要进行频繁地调节，这势必会带来较大的能源消耗。因此，在建筑设计时，应尽量减少夏季空调能耗。
虽然我国大部分地区冬季有供暖需求，但在北方地区采暖期较短、负荷较小。而在南方地区则相反，每年都有大量的空调负荷产生。这些负荷大部分为排风负荷。采用排风进行空调系统的设计时，需要对排风进行热回收处理，即通过空调系统回收排风中的热量，再通过新风系统引入室内。由于夏季室外新风的显热（显热负荷）很大，而室内排风显热几乎可以忽略不计；同时由于室外气象参数变化较大，使得利用排风进行空调系统设计时容易出现过冷或过热现象。因此，在利用排风节省空调能耗时必须进行节能分析[1]。
本文以夏热冬冷地区某商业办公建筑为例进行分析研究，分别针对夏季和冬季两种工况下利用排风进行空调系统设计时的热回收效率进行分析研究。
一、我国夏热冬冷地区的气候特点
我国夏热冬冷地区包括长江中下游以南、华南大部、西南部分地区以及青藏高原和东北部分地区。该区域夏季高温炎热，冬季湿冷，常年多雨，具有以下气候特点：全年大部分时间气温都在30℃以上；夏季室内热环境较差，人员活动频繁。当室外空气温度为28℃时，人员在室内平均停留时间为2.49h，夏季人体的热舒适温度约为30℃左右；冬季湿冷，最低空气温度约为-10℃；全年有70%左右的时间平均相对湿度低于50%，一般在50%~70%之间；夏季日照强烈、空气干燥；冬季日照时间长，但昼夜温差大；全年有较多的雨水，且降雨时间集中在夜间，因此该区域的空调能耗较高。
二、热回收系统的分类
排风热回收系统按照送、排风的气流方向，可分为上送风和下送风两类。上送风系统主要利用排风中的显热，下送风系统则利用排风中的潜热。上送风系统送、回冷风时，必须采用不受外界气候影响的自然通风；而下送风系统则不受室外气候的影响，可以根据需要采用自然通风或机械通风。上送风热回收系统用于夏季时，可使新风得到充分利用；而下送风热回收系统用于冬季时，可使排风热回收充分利用[2]。
对于上送风热回收系统来说，可根据室外空气条件、室内人员数量等进行调节；而对于下送风热回收系统来说，则主要根据室外空气的温度及相对湿度来调节。此外，还有一种是将新风和排风经空气处理后，再分别送入室内，即混合排风热回收系统。混合排风热回收系统通过风机的调节及冷热源的利用，在保证室内舒适性的前提下，实现了排风热回收。
三、排风热回收与新风热回收系统比较
随着经济的发展，人们生活水平的提高，空气污染已成为环境污染中不可忽视的重要因素。作为室内空气净化、新鲜空气补充的新风系统在各大城市广泛应用，新风热回收系统（又称热回收新风系统）以其节能环保、经济高效的特点成为室内空气净化、新鲜空气补充的首选。新风热回收系统是指利用室外新风对室内空气进行加热和冷却，并将其转换为可利用的热能，然后对其进行回收利用，从而实现节能效果。新风热回收系统主要用于处理生活用水、空调系统制冷/加热等方面。它的核心部件是由多个高精度温度传感器和半导体制冷片组成的电子控制单元，用来控制冷量和热量交换。具有如下优势：通过室外引入新鲜空气，对室内进行置换，提供洁净空气；利用室内外空气温差产生的压差，将室内热量带走；利用送风温度降低来提高热交换效率，从而节约能源；当室外温度较低时，系统可以通过降低室内空气温度来节省能源；热交换效率高，一般可达60%以上；运行费用低。
由于室外新风不能进入室内，所以它只能在白天工作，而且在白天、夜晚或冬季要达到其预定的热交换效果所需的能耗差别很大。夏季排风温度低（夏季新风在送风状态下由于温度低很难达到其预定的热交换效果），所以夏季不能利用其回收热量；冬季新风在送风状态下由于温度高也很难达到其预定的热交换效果。
针对一栋典型的办公建筑，夏季排风热回收系统和冬季新风热回收系统的运行能耗及经济性对比分析中可以看出，夏季排风热回收系统在送风温度为30℃、新风温度为20℃的条件下，室内空气露点温度为-2℃[3]。
由于该建筑的排风管中安装了全热交换器，在夏季，采用排风热回收系统时，夏季空调新风引入量为6 576m3/h，冬季空调新风引入量为9 784m3/h，在冬季排风管中安装全热交换器，夏季排风管中安装全热交换器后的换热量为372 744 kJ/h。该建筑的新风引入量为2 052m3/h，冬季新风引入量为5 584m3/h。在夏热冬冷地区，夏季采用排风热回收系统时，与采用新风热回收系统相比，室内空气露点温度可降低5~10℃，减少了室内的冷量损失；夏季新风引入量减少1582m3/h；冬季排风管中安装全热交换器后的换热量可减少2 544 kJ/h。
四、节能与环保效益分析
虽然节能率较低，但是由于新风热回收系统的热回收率较高，所以也可以视为一种节能措施。因商业办公建筑的空调季节在夏季为3~5个月，在冬季只有1个月左右。因此，为了满足舒适和节能的要求，可以在空调季节的夏季使用新风热回收系统，在冬季使用排风热回收系统。两种方式的全年运行费用基本一致，但新风热回收系统能够节约大量能源。
此外，新风热回收系统可以提供更多的冷热源方案和更多的新风量供选择。以该建筑为例，在冬季使用新风热回收系统时可选择2个冷热源方案供选择；而在夏季使用排风热回收系统时可选择3个冷热源方案供选择。一是排风热回收在节能方面比常规空调系统可节电40%左右；二是在环保方面，由于排风热回收系统中的排风管可以不受大气污染排放标准的限制，因此有利于环保；三是由于排风热回收系统中的排风口一般是通过门窗缝隙进入室内，所以在冬季供暖时会有少量的采暖灰尘及一些烟尘通过门窗缝隙进入室内，而且在夏季空调的使用过程中也会有少量的空调冷凝水通过门窗缝隙进入室内，所以从节能角度考虑，排风热回收系统可以降低排风口上表面到地面之间的空气温差，从而减少对室内人员和设备的不利影响。
五、结语
排风热回收系统在冬季运行时，由于新风进入室内，造成室内冷负荷增加，因此存在冷量损失。但在夏季，由于室内人员排风的引入，使得室外空气温度较高，降低了冷负荷，从而减小了空调冷负荷。在夏热冬冷地区的商业办公建筑中，对于建筑面积较大的建筑而言，采用排风热回收系统比采用新风热回收系统可节约能源成本约8.4%~19.1%。
参考文献：
[1]赵雷昌,陶川,卢洪.夏热冬冷地区排风热回收的技术经济分析研究[J].洁净与空调技术,2021(01):95-98.
[2]3张霖.排风热回收系统经济技术分析——以湖北恩施某二星级绿色建筑项目为例[J].城市建设理论研究(电子版),2018(36):85-86.
[3]吕欣欣.哈尔滨某办公楼排风热回收应用的技术经济分析[J].发电与空调,2016,37(03):49-53+62.
