[發明專利]建筑空調暖通用紙芯全熱交換器性能分析兼優化設計方法

有效

• 申請號: 201710787025.4
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107644126B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 趙敏;戴會明;蔡文劍;吳學紅;董豪炳;楊亞飛;王會賓
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

建筑空調暖通用紙芯全熱交換器性能分析兼優化設計方法，先由新風和排風進口壓力、溫度和相對濕度計算二者的進口水蒸氣分壓、含濕量和比焓；然后由給定的結構尺寸和處理風量計算迎面風速和對應的雷諾數，傳熱系數和傳質系數，求解一元二次方程得到新風出口速度，最后計算新風出口其他參數、排風出口參數、交換器總傳熱量和全熱效率，若得到的結果不滿足要求，改進交換器結構或結構參數重新進行上述計算，分析引起修正前后紙芯全熱交換器性能差異的因素及其變化規律，不斷改進交換器結構或結構參數，直到紙芯交換器性能達到要求，本發明克服了現有方法溫度和濕度迭代計算的弊端，不受交換器結構形式或尺寸形狀限制，具有簡單、高效、普適性特點。

技術領域

本發明涉及紙芯全熱交換器技術領域，具體涉及一種建筑空調暖通用紙芯全熱交換器性能分析兼優化設計方法。

背景技術

紙芯全熱交換器是目前建筑空調暖通領域具有廣闊發展前景的一種新風換氣節能裝置，該裝置采用特定纖維紙作為傳熱傳質表面供室外新風和室內排風進行熱濕交換(即全熱交換)，通過該裝置室外新風夏(冬)季時被室內排出的污濁空氣預先冷卻(加熱)和減濕(加濕)，以接近于室內空氣的溫度和濕度進入房間，在改善室內空氣質量的同時通過回收排出空氣的能量處理新風，有效降低了建筑空調負荷，節省了系統能耗，據文獻資料數據顯示，性能良好的紙芯全熱換熱器可以使建筑空調負荷減少20％，能量節約近47％。另外，由于紙芯全熱交換器紙纖維間隙只允許粒徑較小的水分子自由通過，而粒徑較大的有害氣體或異味氣體則無法通過，因此使用紙芯全熱交換器還可以避免室內排出污濁空氣對室外新鮮空氣的交叉污染，因此，性能良好的紙芯全熱交換器對減少建筑空調暖通能耗和提高室內空氣的質量有著至關重要的作用，設計性能優良的紙芯全熱交換器和準確預測分析紙芯全熱交換器運行性能具有重要的現實意義。

目前紙芯全熱交換器性能分析和優化設計方法主要有兩種：理論分析法和數值模擬法。早期大多采用理論分析法，近年來隨著計算機技術和計算流體力學的迅速發展，數值模擬法(CFD數值方法)的應用日漸增多，但由于缺乏新風和排風在紙板兩側熱濕交換過程中濕度和溫度、傳質系數與傳熱系數之間的變化關系式，目前這兩種方法在性能分析或優化設計紙芯全熱交換器都存在一個共同不足，都需要對新風和排風出口溫度和濕度進行多次反復迭代計算，以滿足二者熱濕交換能量和水蒸氣質量守恒的要求，整個計算過程繁瑣效率低且計算結果易發散。另外對于紙芯全熱交換器優化設計，目前大多數方法只適用于特定結構形式紙芯全熱交換器，不具有通用性，某些結構形式紙芯全熱交換器，優化設計方法仍處于欠缺狀態。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種建筑空調暖通用紙芯全熱交換器性能分析兼優化設計方法，不受交換器結構形式或尺寸形狀限制，同時避免了現有方法溫度和濕度迭代計算的弊端，具有簡單、高效、普適性的特點。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種建筑空調暖通用紙芯全熱交換器性能分析兼優化設計方法，包括以下步驟：

第一步，由新風和排風進口壓力、溫度和相對濕度計算新風和排風水蒸氣分壓含濕量d^％和比焓h^％，其中上標％＝freshin或者dischargein，分別代表新風進口或排風進口，

公式中，t^％，分別代表已知的新風和排風進口壓力、溫度和濕度，代表由新風和排風的進口溫度查對應飽和水蒸氣表得到的飽和水蒸氣壓，為進口新風或排風的定壓比熱容，γ水蒸氣的汽化潛熱，取為2501kJ/kg；