摘 要：新風(fēng)系統(tǒng)越來(lái)越成為家居、辦公、商業(yè)場(chǎng)不可或缺的部分。全熱交換器因提供新風(fēng)，回收室內(nèi)熱量，高效節(jié)能，成為了新風(fēng)系統(tǒng)中重要設(shè)備。本文研究了石墨烯換熱芯和傳統(tǒng)紙換熱芯對(duì)全熱交換器性能的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了石墨烯換熱芯全熱交換器的各項(xiàng)性能均優(yōu)于紙芯全熱交換器。通過(guò)對(duì)比兩芯體得出石墨烯換熱芯具有可清洗、抗菌性好、成本低、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)論是性能還是經(jīng)濟(jì)性方面，石墨烯換熱芯均優(yōu)于傳統(tǒng)紙換熱芯。

關(guān)鍵詞：全熱交換器；紙換熱芯；石墨烯換熱芯

前言

隨著人們生活水平的不斷改善，人們對(duì)空氣質(zhì)量要求越來(lái)越高。安裝新風(fēng)系統(tǒng)成為了改善空氣質(zhì)量的有效手段。運(yùn)用單向氣流新風(fēng)機(jī)改善室內(nèi)空氣質(zhì)量會(huì)使得室內(nèi)熱損失嚴(yán)重。使用雙向氣流的全熱交換器，在過(guò)濾空氣的同時(shí)也能夠?qū)κ覂?nèi)熱量進(jìn)行回收。既滿足了人們對(duì)新風(fēng)的需求又減少了能量的浪費(fèi)。因此全熱交換器在新風(fēng)系統(tǒng)中廣泛用到。而熱交換芯是全熱交換器的關(guān)鍵部件，直接決定了全熱交換器的性能。當(dāng)前全熱交換器主要采用紙換熱芯，紙換熱芯有阻力大、成本高、不能清洗等缺點(diǎn)。更加環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效的換熱芯成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)。

一、全熱交換器在家居、辦公、商業(yè)場(chǎng)所的應(yīng)用

家居、辦公、商業(yè)場(chǎng)所的空調(diào)系統(tǒng)中，不帶新風(fēng)系統(tǒng)，室內(nèi)空氣不斷內(nèi)循環(huán)，室內(nèi)空氣質(zhì)量會(huì)越來(lái)越差。全熱交換器是一種新風(fēng)處理設(shè)備，空調(diào)系統(tǒng)中裝入全熱交換器就能實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外換氣。全熱交換器是一種高效節(jié)能的熱回收裝置，通過(guò)回收排氣中的余熱對(duì)引入空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱或預(yù)冷。有效降低空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷，節(jié)省能耗和運(yùn)行費(fèi)用，有效地解決了提高室內(nèi)空氣質(zhì)量與空調(diào)節(jié)能之問(wèn)的矛盾[1]。

一般來(lái)說(shuō)，在安裝全熱交換器時(shí)通過(guò)房間所需要風(fēng)量進(jìn)行選擇。房間所需要風(fēng)量需要考慮房間面積、房間人流量，安裝場(chǎng)所等。普通家庭80到140平房間風(fēng)量選擇250m3/h風(fēng)量即可，大型商場(chǎng)、辦公室的風(fēng)量要求更高，可根據(jù)需求選擇相應(yīng)風(fēng)量。

二、全熱交換器及其性能指標(biāo)

全熱交換器分為紙芯全熱交換器和蒸發(fā)式鋁芯全熱交換器兩種。紙芯全熱交換器，當(dāng)室內(nèi)外空氣對(duì)流時(shí)交叉經(jīng)過(guò)芯體，室內(nèi)排風(fēng)與室外新風(fēng)之間通過(guò)紙片隔開(kāi)。紙片由纖維組成，只有小顆粒分子和水分子才能通過(guò)，大顆粒和有害物質(zhì)無(wú)法通過(guò)[2]。從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度與濕度的回收。而鋁芯全熱交換器的芯體則是選擇親水鋁箔進(jìn)行熱交換。

全熱交換器中設(shè)有初效過(guò)濾網(wǎng)、中效過(guò)濾網(wǎng)、PM2.5過(guò)濾網(wǎng)、活性炭過(guò)濾網(wǎng)等。初效過(guò)濾網(wǎng)的作用主要是過(guò)濾空氣中的大顆粒雜質(zhì)如蚊蟲(chóng)等。中效過(guò)濾網(wǎng)主要作用是過(guò)濾空氣中較大顆粒。PM2.5過(guò)濾網(wǎng)能夠過(guò)濾空氣中PM2.5顆粒?；钚蕴窟^(guò)濾網(wǎng)主要作用是吸附空氣的有害物質(zhì)如甲醛、臭味等。

全熱交換器的主要性能參數(shù)有風(fēng)量、風(fēng)機(jī)功率、溫度效率、焓效率、噪音等。其中溫度效率和焓效率是全熱交換器的關(guān)鍵指標(biāo)。GB 50189-2005《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，新排風(fēng)熱回收裝置（全熱和顯熱）的額定熱回收效率不應(yīng)低于60%[3]。溫度效率的計(jì)算公式為：ηt=（tW-tJ）/（tW-tP）其中tW為室外空氣溫度，tJ為熱交換后溫度，tP為熱交換前溫度。焓效率及全熱效率，只要將溫度效率公式中的溫度t，更換為焓h即可。

三、紙換熱芯與石墨烯換熱芯性能研究

石墨烯全熱交換芯采用石墨烯改性抗菌透水膜，石墨烯改性抗菌透水膜是一類(lèi)無(wú)孔高電荷密度的膜材料且只對(duì)水分子具有選擇通過(guò)性，在水蒸氣壓力差下，水分子可實(shí)現(xiàn)由膜材一側(cè)到另一側(cè)的移動(dòng)并趨于平衡以調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度，且石墨烯基材具有極佳的導(dǎo)熱系數(shù)，可同時(shí)對(duì)進(jìn)出室內(nèi)的空氣進(jìn)行熱、濕置換，在保證新鮮空氣供給的同時(shí)，最大程度地減少出口空氣的熱損失，達(dá)到節(jié)能目的。另外，透水膜帶有長(zhǎng)效抗菌功能團(tuán)，可以防止生物滋生，所以石墨烯改性抗菌透水膜具有無(wú)污染，無(wú)需再生等特點(diǎn)。另外，石墨烯換熱芯可清洗，而紙換熱芯只能更換不能清洗，因此石墨烯換熱芯更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了兩者差異。實(shí)驗(yàn)方法如下，將相同尺寸的六邊形紙換熱芯體和石墨烯換熱芯體放入圖1所示全熱交換器中，在定風(fēng)量250 m3/h下測(cè)量新風(fēng)側(cè)和排風(fēng)側(cè)轉(zhuǎn)速。并測(cè)量其溫度效率及焓效率實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：1、相同尺寸芯體和相同箱體在不同的靜壓下石墨烯芯體無(wú)論是新風(fēng)側(cè)還是排風(fēng)側(cè)的電機(jī)轉(zhuǎn)速都低于紙換熱芯對(duì)應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速；2、石墨烯換熱芯無(wú)論是溫度效率還是焓效率都優(yōu)于紙芯。

四、結(jié)論

全熱交換器在新風(fēng)系統(tǒng)中廣泛用到。兩種芯體中，石墨烯芯體全熱交換器的溫度效率和焓效率高于紙芯全熱交換器。且石墨烯全熱交換器阻力較紙芯小，能有效降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而推斷噪音更低。另外，石墨烯芯體有可清洗、抗菌性好、成本低、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。因此石墨烯全熱交換芯的應(yīng)用前景將越來(lái)越好。

參考文獻(xiàn)

[1]趙鴻佐，胡鶴鈞.中國(guó)土木建筑百科辭典，建筑設(shè)備工程[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.

[2]李明瑋.新型回轉(zhuǎn)型全熱交換器轉(zhuǎn)芯的材料及制造工藝[J].建筑技術(shù)通訊：暖通空調(diào)，1984（2）：25-26.

[3]李玲玲，張昕.嚴(yán)寒地區(qū)某站房候車(chē)大廳新風(fēng)熱回收方案分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（23）.

作者簡(jiǎn)介：

谷勇（1990-），男；民族：土家族；籍貫：湖北省恩施土家族苗族自治州利川市。單位：廣東美的暖通設(shè)備有限公司，多聯(lián)機(jī)及新風(fēng)換熱系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

（作者單位：廣東美的暖通設(shè)備有限公司）