引言中国是能耗大国，在能源消耗巨大的现实背景和国家政策的引导驱动下，节能减排工作已融入各行各业。据不完全统计，建筑能耗约占全国能耗的1/3，空调能耗约占建筑能耗的2/3，新风能耗约占空调能耗的2/5。因此为解决能耗给社会带来的压力，实现可持续发展，在保证建筑环境的前提下寻根溯源，降低新风能耗尤为重要。目前市场上热回收新风机组按装置的换热类型不同，可分为全热型和显热型。全热型热回收新风机组的热芯采用具有吸湿功能的材料，如纸、树脂、石墨烯等，它既能实现温度交换，又能实现湿量交换。显热型热芯采用不具备吸湿功能的材料，如铝箔等，它只能实现温度交换。为了规范国内新风行业和促进新风行业进步，国家标准《空气-空气能量回收装置》（GB/T 21087—2007）对机组的性能提出了具体的要求，其中风量、出口全压、输入功率、有效换气率、交换效率作为评价其性能优劣及节能效果的核心参数已得到广泛应用。但是在机组实际运行的过程中，其节能效果会受不同地区气候条件、全年不同时段气候条件、建筑功能、空调本身能耗等多方面因素的影响，简单采用夏季工况和冬季工况的交换效率已经不足以反映其实际的节能效果。《热回收新风机组》（GB/T 21087—2020）还未实施。黄俊峰[1]等对膜式叉流新风热回收装置进行实测，得出易结霜工况下，装置排风侧出口空气温湿度明显分布不均。结霜工况下，室内相对湿度对交换效率的影响大于室内温度和室外温度的影响。范宏武[2]提出了基于排风热回收能源综合节能性能系数的节能评价模型与评价方法。王立峰[3]等以北京酒店建筑和办公建筑为例，给出了新风能量回收系统全年节能量的分析计算方法。董际鼎[4]等提出国家标准《空气-空气能量回收装置》（GB/T 21087—2007）并没有真实体现空气能量回收装置的节能效果。AKbari K[5]等对单户独立住宅中的带热回收的新风系统在实际运行周期内进行了实测和分析。文中将运用国际标准 Heat recovery ventilators and energy recovery ventilators—Method of test for performance（ISO 16494:2014）[6]和《热回收新风机组》（GB/T 21087—2020）[7]中提出的能效系数指标，针对全热型热回收新风机组在夏季工况和冬季工况不同的室外干球温度、室外相对湿度的条件下进行同比类比试验，并研究这些因素对其能效系数的影响关系，为热回收新风机组产品标准的修订提供参考。1试验方案1.1试验样本试验样本选用全热型热回收新风机组，其热芯结构形式为板式，材质为树脂，风量为200 m³/h。1.2试验设备试验设备选用综合焓差测试系统，由2个保温密闭室，室内外温湿度控制装置，室内外温湿度采集装置，风量、静压、出风干湿球温度采集装置，信号采集、传输、控制及计算系统等组成。试验设备仪表准确度如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.008.T001表1试验设备试验设备仪表准确度干湿球温度铂电阻0.1 ℃压差计±1%功率表0.5级风量±1%CO2浓度传感器±（20+2）%读数值1.3试验工况及计划试验工况在夏季工况和冬季工况下分别测试。在保证能量回收通风机组风量（200 m³/h）恒定的前提下，参照《被动式超低能耗居住建筑节能设计标准》（DB13(J)/T 273—2018）中室内舒适度适宜的温湿度条件[8]，固定夏季工况和冬季工况室内温湿度。通过调整室外干球温度和室外相对湿度，研究两种因素对机组能效系数的影响。冬季室内工况：干球温度为20 ℃，相对湿度为30%，对应的湿球温度为11 ℃；夏季室内工况：干球温度为26 ℃，相对湿度为60%，对应的湿球温度为20.3 ℃。利用综合焓差测试系统室内侧的电加热、压缩机和加湿器使室内侧温湿度平衡在上述工况，调整室外侧的电加热、压缩机和加湿器、除湿机的输出以达到试验需求的不同工况。调节单一的影响因素，从而得出其对机组能效系数的影响结果。试验前先测试机组在200 m³/h风量下的单位排气传输比。试验原理及过程现场如图1~图3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.008.F001图1两室试验原理［9］10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.008.F002图2室内侧现场情况10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.008.F003图3室外侧现场情况1.4数据处理接风管的能量回收通风机组能效系数按式（1）~式（6）计算：COEducted=qm2, net(h2-h1)×1 000+Pvma Pin (1)式(1)中： h1——新风口空气的焓值，kJ/kg；h2——送风口空气的焓值，kJ/kg；qm2, net——送风净新风质量流量，kg/s；Pvma——输送空气的能量值，J/s；Pin——机组的输入功率，W。qm2, net=qm2(1-UEATR100)(2)Pvma=(∑n=14Psn+Pvn)2qm2, netvs (3)式中： vs——送风比容，m³/kg，根据送风温度查得；Psn——进、出口静压，Pa；Pvn——进、出口动压，Pa。Pin=Pem+Paux (4)式(4)中：Pem——机组电机输入功率，W；Paux——机组其他用电元件的输入功率，W。UEATR=CSA-COACRA-COA×100(5)式(5)中：UEATR——单位排气传输比，试验结果为1.8；CSA——送风口空气的示踪气体浓度；COA——新风口空气的示踪气体浓度；CRA——回风口空气的示踪气体浓度。qm2=Qρ3 600 (6)式(6)中：ρ——送风空气密度，kg/m³，根据送风温度查得；qm2——送风质量流量，kg/s；Q——送风量，取200 m³/h。2试验结果与分析2.1室外空气干球温度影响2.1.1夏季工况夏季室内工况设定：空气干球温度26 ℃、空气湿球温度20.3 ℃。夏季室外工况设定：空气干球温度分别为42、40、37、34、31、28 ℃，空气湿球温度分别为34.3、32.5、30、27、24.5、22 ℃，相对湿度保持60%。试验结果及数据如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.008.T002表2室外空气干球温度对能效系统的影响试验数据风量/（m³/h）室外空气干球温度/℃室外空气湿球温度/℃新风空气焓值/(kJ/kg)送风空气焓值/(kJ/kg)输入功率/W送风净新风质量流量/(kg/s）新风全压/Pa排风全压/Pa能效系数2004234.3120.4080.07810.061121.538.8130.654032.5111.5077.07830.061133.838.2925.573730.098.4670.40760.062150.346.6422.943427.085.4168.83760.062137.455.9413.623124.574.6062.53690.062143.348.8011.042822.064.4360.30680.062176.949.533.982.1.2冬季工况冬季室内工况设定：空气干球温度20 ℃、空气湿球温度、11 ℃。冬季室外工况设定：空气干球温度分别为-20、-15、-10、-5、0、5、10 ℃，空气湿球温度分别为-21、-17、-12、-8、-4、0、3.5 ℃，相对湿度保持30%。试验结果及数据如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.008.T003表3室外空气干球温度对能效系统的影响试验数据风量/（m³/h）室外空气干球温度/℃室外空气湿球温度/℃新风空气焓值/（kJ/kg）送风空气焓值/kJ/kg输入功率/W送风净新风质量流量/（kg/s）新风全压/Pa排风全压/Pa能效系数200-20-21.0-19.4020.12570.06592.92.445.29-15-17.0-14.1021.70560.065122.014.741.77-10-12.0-9.9322.36530.065111.27.339.80-5-8.0-3.7022.89570.065119.320.930.320-4.01.3024.19590.064127.230.425.17509.8826.51640.064103.536.616.83103.514.9427.78680.06499.741.612.212.2室外空气相对湿度影响2.2.1夏季工况夏季室内工况设定：空气干球温度26 ℃，空气湿球温度20 ℃。夏季室外工况设定：空气干球温度为35 ℃，空气湿球温度分别为30、28、26、24、21.5℃，对应相对湿度分别为70%、60%、50%、40%、30%。试验结果及计算数据如表4所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.008.T004表4室外空气相对湿度对能效系统的影响试验数据风量/（m³/h）室外空气干球温/℃室外空气相对湿度/%新风空气焓值/(kJ/kg)送风空气焓值/(kJ/kg)输入功率/W送风净新风质量流量/(kg/s)新风全压/Pa排风全压/Pa能效系数200357099.4368.91730.062155.440.526.036089.7367.73760.062170.941.418.045080.2964.63750.062168.844.213.064071.9061.80750.062170.644.38.493062.0858.39740.062192.439.73.292.2.2冬季工况冬季室内工况的设定情况为：空气干球温度为20 ℃，空气湿球温度为11 ℃。冬季室外工况的设定情况为：空气干球温度为-5 ℃，空气湿球温度分别为-6.5、-7、-7.5、-8、-8.5 ℃，相对湿度分别为60%、50%、40%、30%、20%。室外空气相对湿度对能效系统的影响如表5所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.008.T005表5室外空气相对湿度对能效系统的影响风量/（m³/h）室外空气干球温度/℃室外空气相对湿度/%新风空气焓值/(kJ/kg)送风空气焓值/(kJ/kg)输入功率/W送风净新风质量流量/(kg/s)新风全压/Pa排风全压/Pa能效系数200-520-3.4323.65560.064118.39.831.3130-2.9725.45560.064117.89.432.8540-2.1826.87570.065118.48.633.0950-1.7028.78560.064117.39.535.2260-1.0727.49560.065117.48.633.122.3综合分析夏季工况改变室外干球温度对能量回收机组能效系数的影响如图4所示。由图4可知，在夏季制冷时，机组的能效系数随着室外干球温度的升高而增大，基本呈线性变化。室外干球温度由28 ℃逐渐升至42 ℃，能效系数随着其变化逐渐由3.98增大到30.65。当室外干球温度逐渐接近到室内干球温度26 ℃时，其能效系数逐渐接近0。在整个室外干球温度变化区间内，机组能效系数变化幅度最大为26.67。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.008.F004图4夏季工况室外干球温度对机组能效系数的影响冬季工况改变室外干球温度对能量回收机组能效系数的影响如图5所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.008.F005图5冬季工况室外干球温度对机组能效系数的影响由图5可知，在冬季制热时，机组的能效系数随着室外干球温度的升高而减小，基本呈线性变化。室外干球温度由-20 ℃逐渐升至10 ℃，能效系数随着其变化逐渐由45.29减小到12.21。当室外干球温度逐渐接近到室内干球温度20 ℃时，其能效系数逐渐接近0。在整个室外干球温度变化区间内，机组能效系数变化幅度最大为33.08。对比夏季制冷工况可以得出，当室外干球温度逐渐接近室内干球温度，即室内外温差逐渐接近0 ℃，机组能效系数也逐渐接近0。建议在室内外温差较小或者处于过渡季节时，机组宜采用加旁通措施或者采用自然通风措施。夏季工况改变室外相对湿度对能量回收通风机组能效系数的影响如图6所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.008.F006图6夏季工况室外相对湿度对机组能效系数的影响由图6可知，在夏季制冷时，机组的能效系数随着室外相对湿度的升高而增大，基本呈线性变化。室外相对湿度由30%逐渐升高到70%，能效系数随着其变化逐渐由3.29增大到26.03。当室外相对湿度逐渐接近0%时，其能效系数也逐渐接近0。在整个室外相对湿度变化区间，能效系数变化幅度最大为22.74。冬季工况改变室外相对湿度对能量回收通风机组能效系数的影响如图7所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.008.F007图7冬季工况室外相对湿度对机组能效系数的影响由图7可知，在冬季制热时，室外相对湿度小于50%，机组的能效系数随着室外相对湿度的升高而增大。室外相对湿度由20%逐渐升至50%，能效系数随着其变化逐渐由31.31增大到35.22。当室外相对湿度大于50%时，其能效系数随着室外相对湿度的升高而减小。室外相对湿度由50%逐渐升高到60%，能效系数随着其变化逐渐由35.22减小到33.12。在室外相对湿度40%~60%区间内，能效系数出现拐点。该拐点处于室外相对湿度50%时，其主要原因是室外侧低温高湿的气流与室内侧高温低湿的气流在热芯中发生能量交换，在热芯内部发生凝露现象，减弱了热芯的能量交换能力，使得能效系数有所下降，但是降低幅度不大。在室外相对湿度20%~60%整个区间内，能效系数变化幅度最大是3.91。对比夏季制冷工况，其室外相对湿度对机组能效系数的影响较小。3结语（1）夏季工况时机组的能效系数随室外干球温度的升高而增大，冬季工况则反之，两者基本呈线性变化。（2）综合两种工况室外干球温度对机组能效系数的影响可知，能效系数随着室内外温差逐渐减小而减小，室内外温差逐渐趋于0，其能效系数也逐渐趋于0。建议在室内外温差较小或者处于过渡季节时，不使用机组或者采用旁通措施。（3）夏季工况，机组的能效系数随着室外相对湿度的升高而增大。冬季工况，机组的能效系数变化较小，室外相对湿度＜50%时，其能效系数随着室外相对湿度的升高而增大；室外相对湿度＞50%时，情况则与此相反。（4）机组在夏季工况时，其能效系数随着室外相对湿度的变化较冬季工况时明显。