電子空氣凈化器與戶式全熱交換新風(fēng)機(jī)在住宅中的應(yīng)用

□ 聯(lián)安國際建筑設(shè)計(jì)有限公司 徐紅星

摘要：電子空氣凈化器加戶式全熱交換新風(fēng)機(jī)可有效去除PM2.5污染物并為居室提供高品質(zhì)新鮮空氣，是一種節(jié)能環(huán)保的戶式新風(fēng)凈化系統(tǒng)組合形式。通過在實(shí)際工程的應(yīng)用，證明該系統(tǒng)形式在改善居室空氣質(zhì)量方面是可行的、有效的，并達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的。

關(guān)鍵詞：電子空氣凈化器；戶式全熱交換新風(fēng)機(jī)；居室 PM2.5；節(jié)能

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市空氣污染物的加重，大氣PM2.5濃度頻繁爆表，人們面對(duì)長期霧霾的侵襲，只能改掉開窗通風(fēng)這一習(xí)慣，關(guān)閉門窗，而這樣并不能改善我們室內(nèi)空氣質(zhì)量。所以如何讓人們?cè)谑覂?nèi)呼吸到新鮮空氣，又做到“好用不貴”是人們目前最大的渴望和需求。

1.電子空氣凈化器與戶式全熱交換新風(fēng)機(jī)的組合在住宅中的應(yīng)用

1.1 項(xiàng)目介紹。該項(xiàng)目位于北京市，總建筑面積16.7萬m2，主要為花園洋房，層高2.9m，精裝交房。冬季供暖采用地暖系統(tǒng)，夏季供冷采用多聯(lián)機(jī)，每戶設(shè)置新風(fēng)凈化系統(tǒng)對(duì)送入居室的空氣進(jìn)行過濾凈化，另空調(diào)系統(tǒng)和新風(fēng)系統(tǒng)均納入智能家居控制系統(tǒng)。

1.2 電子空氣凈化器的選用。本住宅項(xiàng)目之所以配置選用電子空氣凈化器與戶式全熱交換新風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)組合設(shè)備設(shè)施，主要有三方面背景因素：（1）近些年全國霧霾天氣頻發(fā)，北京更是被網(wǎng)友戲稱為“霧都”；（2）國家對(duì)居住節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求越加嚴(yán)格，這從北京市不斷更新的居住節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)就可見一斑；（3）開發(fā)商要做有差異化優(yōu)勢(shì)的住宅產(chǎn)品。鑒于上述背景情況，為了尋找適合本項(xiàng)目的新風(fēng)凈化系統(tǒng)形式，我們做了幾點(diǎn)要求：(1)在保證居室新風(fēng)充裕情況下，使室內(nèi)空氣質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)[1]；(2)系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能環(huán)保，控制簡單方便；(3)設(shè)備運(yùn)行噪音低；(4)設(shè)備維修維護(hù)方便。

1.2.1 常見空氣凈化技術(shù)對(duì)比。通過對(duì)市場上多種品牌空氣凈化器的凈化手段調(diào)查和對(duì)民用建筑中集中新風(fēng)系統(tǒng)常見的過濾方式進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比總結(jié)了幾種常用過濾凈化技術(shù)（見表1）。表1前三種空氣凈化技術(shù)在許多家用空氣凈化器產(chǎn)品中都有相應(yīng)的配置，凈化效果也不錯(cuò)，但出現(xiàn)的形式大多為自循環(huán)過濾方式，沒有室外新風(fēng)引入，容易導(dǎo)致室內(nèi)CO2濃度升高，且往往需要設(shè)置多臺(tái)凈化器。而表1后三種空氣凈化技術(shù)在家用空氣凈化設(shè)備中應(yīng)用較少。HEPA過濾技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都很明顯（見表1），阻力大能耗高，風(fēng)壓大噪聲大，這都是用戶很難接受的。還有就是北京地區(qū)空氣中塵土嚴(yán)重，會(huì)使HEPA濾網(wǎng)使用壽命大大縮短，不僅增加使用成本，同時(shí)還帶來要經(jīng)常進(jìn)行更換的不便?；谏鲜銮闆r對(duì)比和分析，結(jié)合本項(xiàng)目要求，認(rèn)為選用靜電除塵和活性碳吸附凈化技術(shù)結(jié)合的方式作為戶式新風(fēng)系統(tǒng)空氣凈化功能段比較合適。靜電除塵技術(shù)不僅在除塵凈化方面效果明顯，在除菌、除油煙異味等方面功效也早已得到認(rèn)可并廣泛應(yīng)用。而活性炭吸附技術(shù)不僅在去除有機(jī)物方面效率很高，而且對(duì)吸附臭氧及異味臭味等有害氣體也有明顯過濾凈化作用，另外對(duì)PM2.5顆粒和細(xì)菌等微生物過濾也有不錯(cuò)的效果。認(rèn)為二者在空氣凈化方面是很好的組合方式。除此之外靜電除塵凈化元件結(jié)構(gòu)簡單小巧，風(fēng)阻很小，能耗低，且屬無耗材技術(shù)，可遠(yuǎn)距離實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制，集塵板清洗可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)；活性炭吸附過濾材料阻力也不大[3]，具備在戶式新風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用的有利條件。需要注意的是靜電除塵技術(shù)如電源電壓控制不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生臭氧；活性炭過濾材料需要定期更換，避免吸附飽和，活性炭吸附效果還受風(fēng)速和溫度等因素影響。

表1 常見過濾凈化技術(shù)對(duì)比簡表

注：★表示有明顯作用；▲表示有作用；Δ表示沒作用或幾乎沒作用

PM2.5顆粒物臭味異味微生物有機(jī)物理療備注（主要優(yōu)缺點(diǎn)）靜電除塵★▲▲Δ Δ 1.凈化效果較好；2.無耗材，阻力??；3.對(duì)有機(jī)物凈化效果不明顯；4.定期清洗集塵收集極；HEPA過濾★▲▲▲Δ 1.凈化效果好;2阻力大，濾網(wǎng)壽命短，更換頻率高；活性炭吸附▲★▲★Δ 1.凈化效果好，吸附污染物能力強(qiáng)；2.廣泛應(yīng)用于各種凈化系統(tǒng)；3.要避免吸附飽和；負(fù)離子▲Δ Δ Δ★1.產(chǎn)生大量負(fù)氧離子，有“空氣維生素”美稱；2.理療能力強(qiáng)；3.污染物未被移出房間；4.吸附小顆粒污染物的離子會(huì)被吸入體內(nèi)；5.會(huì)產(chǎn)生負(fù)氮離子或臭氧；紫外線Δ▲★▲Δ 1.是預(yù)防傳染性病毒最佳方式；2.產(chǎn)生臭氧和輻射，對(duì)人危害大；3.不能人機(jī)同存，家用產(chǎn)品受使用控制；光觸媒Δ▲▲▲Δ 1. 主要原理為分解和吸附；2.凈化PM2.5顆粒物能力弱；3. 需紫外線光源配合使用；4. 納米二氧化鈦脫落對(duì)人不安全；

1.2.2 電子空氣凈化器的組成。通過市場調(diào)研，靜電除塵技術(shù)主要是應(yīng)用于大型中央空氣處理系統(tǒng)或小型家用的自循環(huán)空氣凈化器，市場上很少有針對(duì)戶式新風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)管機(jī)。最終通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，某外資品牌在靜電除塵凈化方面具有多年技術(shù)優(yōu)勢(shì)，根據(jù)本項(xiàng)目提出的技術(shù)指標(biāo)要求，對(duì)該品牌某電子凈化產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)整，將活性炭過濾網(wǎng)“植入”電子凈化產(chǎn)品內(nèi)，組合成適合家用的管道式電子空氣凈化設(shè)備。該電子空氣凈化設(shè)備主要由金屬過濾網(wǎng)（初效過濾）、高壓電離器、集塵室、顆粒活性炭過濾網(wǎng)組成。產(chǎn)品同時(shí)還加設(shè)了過濾材料定期清洗更換的提醒功能。

1.3 系統(tǒng)組合方案的確定及運(yùn)行控制模式。系統(tǒng)的過濾凈化功能段設(shè)備選定后，如何將其與高效節(jié)能的熱回收新風(fēng)機(jī)組合在一起，使其為用戶提供新鮮空氣的同時(shí)，讓系統(tǒng)運(yùn)行即節(jié)能[4]又操作簡單方便，是系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1.3.1 全熱交換新風(fēng)機(jī)參數(shù)的選用。以建筑面積112 m2三居戶型為例，按5人計(jì)算，每人新風(fēng)量按30m3/h取值，吊頂均高按2.6m計(jì)算。系統(tǒng)風(fēng)量按每人所需新風(fēng)的總量和房間換氣次數(shù)1.0h-1的標(biāo)準(zhǔn)[2]兩種方法計(jì)算，取風(fēng)量較大者。設(shè)備選型參數(shù)為：L=350 m3/h，H余壓=150Pa，N=230w，噪音≤35dB(A)，焓效率（夏/冬）：64%/69%，溫度效率：80%。設(shè)備排風(fēng)量按送風(fēng)量80%取值，按保證室內(nèi)微正壓設(shè)計(jì)，避免室外、走廊污濁空氣滲入室內(nèi)。

1.3.2 系統(tǒng)組合方案的確定?？紤]用戶空間的有效利用和設(shè)備的隔聲降噪問題，系統(tǒng)主要設(shè)備均設(shè)在廚房吊頂內(nèi)。風(fēng)管沿房間吊頂陰角敷設(shè)，風(fēng)口上送上回，回風(fēng)口在客廳設(shè)置一個(gè)。外墻新風(fēng)口和排風(fēng)口間距控制在2m以上，避免短路發(fā)生。外墻的新風(fēng)和排風(fēng)口應(yīng)采用具有防蟲防雨防倒灌功能的風(fēng)口形式?？紤]系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能和室外空氣污染嚴(yán)重的情況，我們?cè)谕ㄏ蚴彝獾男嘛L(fēng)和排風(fēng)管道間設(shè)置了電動(dòng)旁通風(fēng)閥，使系統(tǒng)可根據(jù)室外空氣狀況不同，在保證室內(nèi)空氣品質(zhì)前提下，讓室內(nèi)回風(fēng)得到一定比例的回流，混合后的空氣通過熱量回收裝置后送入室內(nèi)。系統(tǒng)在沒有額外輔助冷熱源作用下，基本可以保證送入的室外新風(fēng)夏季不“熱”，冬天不“冷”，即達(dá)到了滿足空氣凈化的目標(biāo)，又兼顧了節(jié)能。 為避免新風(fēng)在進(jìn)入電子空氣凈化器前風(fēng)速過高，影響凈化效果，在凈化器前新風(fēng)和排風(fēng)混合處設(shè)一回風(fēng)混合箱，使風(fēng)速降至0.6m/s～1.2m/s附近[3][5][6]，系統(tǒng)組合原理圖見圖2。

圖2

1.3.3 系統(tǒng)運(yùn)行控制模式設(shè)計(jì)。為了用戶操控簡單方便，電子空氣凈化器與戶式全熱交換新風(fēng)機(jī)的組合系統(tǒng)共設(shè)置四種空氣凈化控制模式： （1）全新風(fēng)模式：關(guān)閉電動(dòng)旁通閥，室外空氣經(jīng)電子空氣凈化器處理后進(jìn)入室內(nèi)，室內(nèi)污濁空氣直接排至室外。適用于春秋季。（2）混風(fēng)模式：啟用混風(fēng)模式時(shí)，電動(dòng)旁通閥開啟，流經(jīng)電子空氣凈化器的空氣一部分來自室外，一部分來自室內(nèi)回風(fēng)，然后經(jīng)全熱交換新風(fēng)機(jī)送至各房間。適用于室外空氣污染嚴(yán)重情況和冬夏季。（3）CO2濃度自動(dòng)控制模式：在系統(tǒng)回風(fēng)口附近設(shè)置CO2濃度傳感器，自動(dòng)檢測(cè)室內(nèi)CO2濃度，與預(yù)先的設(shè)定值進(jìn)行比較，若檢測(cè)值大于設(shè)定值，則系統(tǒng)控制器對(duì)新風(fēng)凈化機(jī)發(fā)出啟動(dòng)指令，關(guān)閉電動(dòng)旁通閥，系統(tǒng)全新風(fēng)模式運(yùn)行。如檢測(cè)的室內(nèi)CO2濃度小于設(shè)定值，則可選擇轉(zhuǎn)為混風(fēng)模式運(yùn)行或關(guān)閉系統(tǒng)。（4）設(shè)定時(shí)間自動(dòng)啟動(dòng)模式：在系統(tǒng)控制器上設(shè)定啟動(dòng)時(shí)間，在固定時(shí)間，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行，共可設(shè)定8個(gè)時(shí)間。用戶可將系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)間設(shè)定為到家前的一個(gè)小時(shí)。以上四種控制模式均可通過智能家居控制屏一鍵設(shè)定，且控制屏帶PM2.5濃度、CO2濃度等數(shù)據(jù)顯示功能。除此全熱交換新風(fēng)機(jī)還設(shè)有三檔風(fēng)速風(fēng)量可選擇，適用多種不同天氣情況。

2、樣板間數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工階段，已在樣板間對(duì)該系統(tǒng)在全新風(fēng)運(yùn)行模式下進(jìn)行了各項(xiàng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。實(shí)時(shí)測(cè)試結(jié)果為：全新風(fēng)模式運(yùn)行約8小時(shí)，室內(nèi)PM2.5測(cè)試前后的去除率超過81.1%；各房間風(fēng)口風(fēng)量滿足設(shè)計(jì)要求；全熱交換效率80.6%；晝間噪音檢測(cè)，高檔風(fēng)速下，噪聲值為35～37dB（A）。室內(nèi)CO2濃度由于樣本間人員活動(dòng)情況極其不穩(wěn)定，故未對(duì)二氧化碳濃度數(shù)據(jù)記錄。經(jīng)過對(duì)樣板間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果分析，該電子凈化器和全熱交換新風(fēng)機(jī)各項(xiàng)性能參數(shù)基本與實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果是一致的，滿足本項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求。

3、新風(fēng)凈化系統(tǒng)設(shè)備優(yōu)化

為進(jìn)一步更加完善系統(tǒng)設(shè)備，正在與廠家進(jìn)行研商溝通，在不改變?nèi)珶峤粨Q新風(fēng)機(jī)性能參數(shù)及其外形尺寸情況下，建議將電子空氣凈化裝置嵌入新風(fēng)機(jī)箱體內(nèi)。目前已完成樣機(jī)組裝工作，并準(zhǔn)備委托相關(guān)質(zhì)量檢測(cè)部門進(jìn)行設(shè)備性能參數(shù)的進(jìn)一步檢驗(yàn)，希望后續(xù)項(xiàng)目可以使用新型的戶式全熱交換組合型新風(fēng)凈化機(jī)。另外隨著微靜電凈化技術(shù)的慢慢成熟，期待該項(xiàng)技術(shù)也可以應(yīng)用在戶式新風(fēng)凈化系統(tǒng)中。

4、結(jié)語

通過本項(xiàng)目對(duì)電子空氣凈化器與戶式全熱交換新風(fēng)機(jī)的組合在住宅中的應(yīng)用，可以看出該系統(tǒng)形式無論是在技術(shù)上，還是使用效果上都是可行、有效的。相信隨著越來越多的新風(fēng)凈化系統(tǒng)在居住建筑中得到應(yīng)用，會(huì)有更多節(jié)能環(huán)?！昂糜貌毁F”的新風(fēng)系統(tǒng)形式出現(xiàn)。

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