电子空气净化器与户式全热交换新风机在住宅中的应用

GXF360 2017-06-21

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电子空气净化器与户式全热交换新风机在住宅中的应用

□ 联安国际建筑设计有限公司徐红星

摘要：电子空气净化器加户式全热交换新风机可有效去除PM2.5污染物并为居室提供高品质新鲜空气，是一种节能环保的户式新风净化系统组合形式。通过在实际工程的应用，证明该系统形式在改善居室空气质量方面是可行的、有效的，并达到了节能环保的目的。

关键词：电子空气净化器；户式全热交换新风机；居室 PM2.5；节能

随着经济发展和城市空气污染物的加重，大气PM2.5浓度频繁爆表，人们面对长期雾霾的侵袭，只能改掉开窗通风这一习惯，关闭门窗，而这样并不能改善我们室内空气质量。所以如何让人们在室内呼吸到新鲜空气，又做到“好用不贵”是人们目前最大的渴望和需求。

1.电子空气净化器与户式全热交换新风机的组合在住宅中的应用

1.1 项目介绍。该项目位于北京市，总建筑面积16.7万m2，主要为花园洋房，层高2.9m，精装交房。冬季供暖采用地暖系统，夏季供冷采用多联机，每户设置新风净化系统对送入居室的空气进行过滤净化，另空调系统和新风系统均纳入智能家居控制系统。

1.2 电子空气净化器的选用。本住宅项目之所以配置选用电子空气净化器与户式全热交换新风机的系统组合设备设施，主要有三方面背景因素：（1）近些年全国雾霾天气频发，北京更是被网友戏称为“雾都”；（2）国家对居住节能标准要求越加严格，这从北京市不断更新的居住节能标准就可见一斑；（3）开发商要做有差异化优势的住宅产品。鉴于上述背景情况，为了寻找适合本项目的新风净化系统形式，我们做了几点要求：(1)在保证居室新风充裕情况下，使室内空气质量达到优良标准[1]；(2)系统运行节能环保，控制简单方便；(3)设备运行噪音低；(4)设备维修维护方便。

1.2.1 常见空气净化技术对比。通过对市场上多种品牌空气净化器的净化手段调查和对民用建筑中集中新风系统常见的过滤方式进行对比，对比总结了几种常用过滤净化技术（见表1）。表1前三种空气净化技术在许多家用空气净化器产品中都有相应的配置，净化效果也不错，但出现的形式大多为自循环过滤方式，没有室外新风引入，容易导致室内CO2浓度升高，且往往需要设置多台净化器。而表1后三种空气净化技术在家用空气净化设备中应用较少。HEPA过滤技术的优点和缺点都很明显（见表1），阻力大能耗高，风压大噪声大，这都是用户很难接受的。还有就是北京地区空气中尘土严重，会使HEPA滤网使用寿命大大缩短，不仅增加使用成本，同时还带来要经常进行更换的不便。基于上述情况对比和分析，结合本项目要求，认为选用静电除尘和活性碳吸附净化技术结合的方式作为户式新风系统空气净化功能段比较合适。静电除尘技术不仅在除尘净化方面效果明显，在除菌、除油烟异味等方面功效也早已得到认可并广泛应用。而活性炭吸附技术不仅在去除有机物方面效率很高，而且对吸附臭氧及异味臭味等有害气体也有明显过滤净化作用，另外对PM2.5颗粒和细菌等微生物过滤也有不错的效果。认为二者在空气净化方面是很好的组合方式。除此之外静电除尘净化元件结构简单小巧，风阻很小，能耗低，且属无耗材技术，可远距离实现微机控制，集尘板清洗可重复使用等优点；活性炭吸附过滤材料阻力也不大[3]，具备在户式新风系统中应用的有利条件。需要注意的是静电除尘技术如电源电压控制不当，会产生臭氧；活性炭过滤材料需要定期更换，避免吸附饱和，活性炭吸附效果还受风速和温度等因素影响。

表1 常见过滤净化技术对比简表

注：★表示有明显作用；▲表示有作用；Δ表示没作用或几乎没作用

PM2.5颗粒物臭味异味微生物有机物理疗备注（主要优缺点）静电除尘★▲▲Δ Δ 1.净化效果较好；2.无耗材，阻力小；3.对有机物净化效果不明显；4.定期清洗集尘收集极；HEPA过滤★▲▲▲Δ 1.净化效果好;2阻力大，滤网寿命短，更换频率高；活性炭吸附▲★▲★Δ 1.净化效果好，吸附污染物能力强；2.广泛应用于各种净化系统；3.要避免吸附饱和；负离子▲Δ Δ Δ★1.产生大量负氧离子，有“空气维生素”美称；2.理疗能力强；3.污染物未被移出房间；4.吸附小颗粒污染物的离子会被吸入体内；5.会产生负氮离子或臭氧；紫外线Δ▲★▲Δ 1.是预防传染性病毒最佳方式；2.产生臭氧和辐射，对人危害大；3.不能人机同存，家用产品受使用控制；光触媒Δ▲▲▲Δ 1. 主要原理为分解和吸附；2.净化PM2.5颗粒物能力弱；3. 需紫外线光源配合使用；4. 纳米二氧化钛脱落对人不安全；

1.2.2 电子空气净化器的组成。通过市场调研，静电除尘技术主要是应用于大型中央空气处理系统或小型家用的自循环空气净化器，市场上很少有针对户式新风系统的风管机。最终通过调研发现，某外资品牌在静电除尘净化方面具有多年技术优势，根据本项目提出的技术指标要求，对该品牌某电子净化产品进行调整，将活性炭过滤网“植入”电子净化产品内，组合成适合家用的管道式电子空气净化设备。该电子空气净化设备主要由金属过滤网（初效过滤）、高压电离器、集尘室、颗粒活性炭过滤网组成。产品同时还加设了过滤材料定期清洗更换的提醒功能。

1.3 系统组合方案的确定及运行控制模式。系统的过滤净化功能段设备选定后，如何将其与高效节能的热回收新风机组合在一起，使其为用户提供新鲜空气的同时，让系统运行即节能[4]又操作简单方便，是系统在设计中的关键环节。

1.3.1 全热交换新风机参数的选用。以建筑面积112 m2三居户型为例，按5人计算，每人新风量按30m3/h取值，吊顶均高按2.6m计算。系统风量按每人所需新风的总量和房间换气次数1.0h-1的标准[2]两种方法计算，取风量较大者。设备选型参数为：L=350 m3/h，H余压=150Pa，N=230w，噪音≤35dB(A)，焓效率（夏/冬）：64%/69%，温度效率：80%。设备排风量按送风量80%取值，按保证室内微正压设计，避免室外、走廊污浊空气渗入室内。

1.3.2 系统组合方案的确定。考虑用户空间的有效利用和设备的隔声降噪问题，系统主要设备均设在厨房吊顶内。风管沿房间吊顶阴角敷设，风口上送上回，回风口在客厅设置一个。外墙新风口和排风口间距控制在2m以上，避免短路发生。外墙的新风和排风口应采用具有防虫防雨防倒灌功能的风口形式。考虑系统运行的节能和室外空气污染严重的情况，我们在通向室外的新风和排风管道间设置了电动旁通风阀，使系统可根据室外空气状况不同，在保证室内空气品质前提下，让室内回风得到一定比例的回流，混合后的空气通过热量回收装置后送入室内。系统在没有额外辅助冷热源作用下，基本可以保证送入的室外新风夏季不“热”，冬天不“冷”，即达到了满足空气净化的目标，又兼顾了节能。为避免新风在进入电子空气净化器前风速过高，影响净化效果，在净化器前新风和排风混合处设一回风混合箱，使风速降至0.6m/s～1.2m/s附近[3][5][6]，系统组合原理图见图2。

图2

1.3.3 系统运行控制模式设计。为了用户操控简单方便，电子空气净化器与户式全热交换新风机的组合系统共设置四种空气净化控制模式：（1）全新风模式：关闭电动旁通阀，室外空气经电子空气净化器处理后进入室内，室内污浊空气直接排至室外。适用于春秋季。（2）混风模式：启用混风模式时，电动旁通阀开启，流经电子空气净化器的空气一部分来自室外，一部分来自室内回风，然后经全热交换新风机送至各房间。适用于室外空气污染严重情况和冬夏季。（3）CO2浓度自动控制模式：在系统回风口附近设置CO2浓度传感器，自动检测室内CO2浓度，与预先的设定值进行比较，若检测值大于设定值，则系统控制器对新风净化机发出启动指令，关闭电动旁通阀，系统全新风模式运行。如检测的室内CO2浓度小于设定值，则可选择转为混风模式运行或关闭系统。（4）设定时间自动启动模式：在系统控制器上设定启动时间，在固定时间，系统自动启动运行，共可设定8个时间。用户可将系统自动启动时间设定为到家前的一个小时。以上四种控制模式均可通过智能家居控制屏一键设定，且控制屏带PM2.5浓度、CO2浓度等数据显示功能。除此全热交换新风机还设有三档风速风量可选择，适用多种不同天气情况。

2、样板间数据监测结果及分析

在本项目设计、施工阶段，已在样板间对该系统在全新风运行模式下进行了各项数据监测。实时测试结果为：全新风模式运行约8小时，室内PM2.5测试前后的去除率超过81.1%；各房间风口风量满足设计要求；全热交换效率80.6%；昼间噪音检测，高档风速下，噪声值为35～37dB（A）。室内CO2浓度由于样本间人员活动情况极其不稳定，故未对二氧化碳浓度数据记录。经过对样板间监测数据结果分析，该电子净化器和全热交换新风机各项性能参数基本与实验室检测结果是一致的，满足本项目设计要求。

3、新风净化系统设备优化

为进一步更加完善系统设备，正在与厂家进行研商沟通，在不改变全热交换新风机性能参数及其外形尺寸情况下，建议将电子空气净化装置嵌入新风机箱体内。目前已完成样机组装工作，并准备委托相关质量检测部门进行设备性能参数的进一步检验，希望后续项目可以使用新型的户式全热交换组合型新风净化机。另外随着微静电净化技术的慢慢成熟，期待该项技术也可以应用在户式新风净化系统中。