建筑新风负荷与热回收效率全年节能量计算书

建筑新风负荷与热回收效率全年节能量计算书第10页/共10页建筑新风负荷与热回收效率全年节能量计算书文件编号：HVAC-ES-2026-001项目阶段：施工图设计文件类型：节能专项计算编制：_______________审核：_______________批准：_______________编制日期：2026年10月26日

目录TOC\o"1-2"\h\z\u目录 2一、编制依据与标准规范 3二、项目概况与计算参数 32.1项目基本情况 32.2主要设计计算参数 3三、新风负荷计算 43.1夏季新风冷负荷计算 43.2冬季新风热负荷计算 5四、热回收效率计算 54.1显热回收效率 54.2全热回收效率 54.3风量比修正 6五、全年节能量计算（BIN温频法） 65.1计算方法 65.2采暖季热回收量计算 75.3空调季冷回收量计算 75.4附加功耗扣除与净节能量 8六、安全核验与边界条件分析 86.1冬季防冻核验 86.2交叉污染控制核验 86.3过渡季旁通运行核验 86.4敏感性分析 8七、结果分析与工程指导意义 97.1节能效益分析 97.2工程设计指导建议 97.3适用范围说明 10八、免责声明 10一、编制依据与标准规范本计算书严格按照国家现行相关标准规范进行编制，确保计算方法科学、参数选取准确、结果可靠，可作为工程设计、节能审查及项目报审的技术依据。主要引用标准如下：1.《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-20122.《公共建筑节能设计标准》GB50189-20153.《空气-空气能量回收装置》GB/T21087-20204.《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019-20155.《近零能耗建筑技术标准》GB/T51350-20196.ISO5222-3:2026《热回收新风机组年度性能因子测试计算标准》二、项目概况与计算参数2.1项目基本情况本项目位于陕西省西安市，属于寒冷地区（建筑气候区划II区），建筑功能为办公建筑。项目采用集中式新风系统，配置全热回收装置，对排出室外的空气能量进行回收，用于预处理进入室内的新风，夏季实现预冷除湿，冬季实现预热加湿，从而降低新风处理能耗，提升系统整体能效水平。根据GB50189-2015第4.3.25条规定，设有集中排风系统且新风量较大的公共建筑，经技术经济比较合理时，应设置空气-空气能量回收装置，额定热回收效率不应低于60%。本项目选用的全热回收装置额定全热效率≥65%，显热效率≥75%，满足规范要求。2.2主要设计计算参数根据项目所在地气象参数、建筑功能及相关规范要求，确定本次计算的主要参数如下：参数名称参数值备注建筑类型办公建筑（寒冷地区·西安）总新风量10000m³/h空气密度ρ1.2kg/m³空气定压比热cₚ1.005kJ/(kg·℃)夏季室内设计温度26℃夏季室内设计焓值hₙ52.9kJ/kg冬季室内设计温度20℃冬季室内设计焓值hₙ38.5kJ/kg显热回收效率ηₜ75%全热回收效率ηₕ65%制冷系统COP3.2制热系统COP（热泵）2.8风机单位风量耗功率增量0.15W/(m³/h)商业电价0.8元/kWh年运行天数250天日运行小时数10h注：室内设计参数根据GB50736-2012中办公建筑舒适度要求选取，西安地区室外气象参数采用规范附录A中1971-2000年统计数据。三、新风负荷计算3.1夏季新风冷负荷计算夏季新风冷负荷采用全热负荷计算方法，同时考虑显热和潜热负荷，计算公式如下：Qc=G×ρ×(ho-hn)/3600式中：Qc——夏季新风冷负荷，kW；G——新风量，m³/h；ρ——空气密度，取1.2kg/m³；ho——夏季室外空调计算焓值，西安地区为84.4kJ/kg；hn——夏季室内设计焓值，取52.9kJ/kg。代入参数计算：Qc=10000×1.2×(84.4-52.9)/3600=164.8kW计算结果表明，夏季设计工况下，处理10000m³/h新风至室内状态需要164.8kW的冷量，其中显热负荷约占65%，潜热负荷（除湿）约占35%，与寒冷地区夏季空调负荷特征一致。3.2冬季新风热负荷计算冬季新风热负荷主要考虑显热加热负荷，西安地区冬季室外空调计算干球温度为-5.0℃，计算公式如下：Qh=G×ρ×cp×(tn-to)/3600式中：Qh——冬季新风热负荷，kW；cp——空气定压比热，取1.005kJ/(kg·℃)；tn——冬季室内设计温度，取20℃；to——冬季室外空调计算温度，取-5℃。代入参数计算：Qh=10000×1.2×1.005×(20-(-5))/3600=100.5kW冬季工况下，新风从-5℃加热至20℃需要100.5kW的热量。若采用全热回收装置，冬季同时可回收部分潜热，实际节能效果优于单纯显热计算结果。四、热回收效率计算4.1显热回收效率显热回收效率表征热回收装置对温度能量的回收能力，即新风实际获得的温变与理论最大温变的比值，计算公式如下：ηt=(ts-to)/(tn-to)×100%式中：ηt——显热回收效率，%；ts——新风经过热回收装置后的出口温度，℃；to——新风入口温度，℃；tn——排风入口温度（即室内温度），℃。以冬季设计工况为例：to=-5℃，tn=20℃，额定显热效率75%，则新风出口温度为：ts=ηt×(tn-to)+to=0.75×(20-(-5))+(-5)=13.75℃即冬季室外-5℃的新风经过热回收装置后可被预热至13.75℃，后续仅需再加热6.25℃即可达到室内送风温度要求，显著降低加热负荷。4.2全热回收效率全热回收效率综合考虑显热和潜热的回收效果，采用焓差进行计算，是评价全热交换器性能的核心指标，计算公式如下：ηh=(hs-ho)/(hn-ho)×100%式中：ηh——全热回收效率，%；hs——新风出口焓值，kJ/kg；ho——新风入口焓值，kJ/kg；hn——排风入口焓值（室内焓值），kJ/kg。以夏季设计工况为例：ho=84.4kJ/kg，hn=52.9kJ/kg，额定全热效率65%，则新风出口焓值为：hs=ho-ηh×(ho-hn)=84.4-0.65×(84.4-52.9)=63.9kJ/kg即夏季室外新风经过热回收后焓值从84.4kJ/kg降低至63.9kJ/kg，焓差降低了20.5kJ/kg，大幅减少了后续表冷器的除湿冷却负荷。4.3风量比修正实际工程中，考虑到室内正压要求，新风量通常略大于排风量，需要根据新风/排风量比对热回收效率进行修正。修正公式如下：η'=η×R,其中R=Gp/Gx式中：η'——修正后的实际热回收效率；R——风量比；Gp——排风量，m³/h；Gx——新风量，m³/h。本项目设计排风量为8500m³/h，新风量10000m³/h，R=0.85，在规范推荐的0.75~1.33合理范围内，修正后实际显热效率为63.75%，全热效率为55.25%。五、全年节能量计算（BIN温频法）5.1计算方法采用国际通用的BIN温频法（温度频率法）进行全年节能量计算，该方法将全年室外温度按2℃间隔划分为若干温度区间（BIN），统计各温度区间全年出现的小时数，分别计算各温度区间的回收能量，再进行加权求和得到全年累计节能量。该方法已纳入ISO5222系列国际标准，计算精度高于传统稳态计算方法。全年节能量计算需同时扣除热回收装置带来的风机附加功耗，得到净节能量。计算公式如下：Es=Σ[Qr(ti)×n(ti)]-Pf×G×Ny×Hr/1000式中：Es——全年净节能量，kWh；Qr(ti)——室外温度ti时的小时回收能量，kW；n(ti)——该温度区间全年运行小时数，h；Pf——单位风量风机附加功耗，取0.15W/(m³/h)；Ny——年运行天数，取250天；Hr——日运行小时数，取10h。5.2采暖季热回收量计算西安地区采暖季为11月15日至次年3月15日，共约2904小时，扣除非运行时间后实际运行1250小时。各温度区间热回收量计算如下：温度区间(℃)区间中点温度(℃)小时数(h)小时回收热量(kW)区间回收热量(kWh)-9~-7-86270.34362-7~-5-618565.312085-5~-3-432060.319296-3~-1-248055.326532-1~1052050.2261301~3249045.2221603~5441040.2164825~7631035.2109047~9812730.13829经计算，采暖季累计回收热量为132840kWh，折算为节电量：制热COP=2.8，故节电132840/2.8=47443kWh。5.3空调季冷回收量计算西安地区空调季为5月1日至9月30日，共约3672小时，扣除非运行时间后实际运行1583小时。各温度区间冷回收量计算如下：温度区间(℃)区间中点温度(℃)小时数(h)小时回收冷量(kW)区间回收冷量(kWh)17~19182100.0019~21203800.0021~23225200.0023~25246100.0025~27266800.0027~29285900.0029~31304200.0031~33322204.8104933~35344211.9501经计算，空调季累计回收冷量为156210kWh，折算为节电量：制冷COP=3.2，故节电156210/3.2=48816kWh。5.4附加功耗扣除与净节能量热回收装置增加了空气侧阻力，导致风机功耗增加，需要从回收能量中扣除。附加风机年耗电量计算如下：Ef=0.15W/(m³/h)×10000m³/h×250天×10h/1000=3750kWh全年总节电量=采暖季节电+空调季节电=47443+48816=96259kWh全年净节电量=96259-3750=92509kWh≈92.5MWh六、安全核验与边界条件分析6.1冬季防冻核验西安地区冬季极端最低温度可达-10℃以下，需核验热回收装置排风侧是否存在结霜风险。当排风温度降至0℃以下时，排风中的水分可能结霜堵塞换热芯体，影响设备正常运行。经计算，在室外温度-10℃工况下，排风出口温度为：tp=tn-ηt×(tn-to)=20-0.75×(20-(-10))=-2.5℃排风出口温度低于0℃，存在结霜风险。设计时应采取以下防冻措施：①配置预热器，当室外温度低于-5℃时自动开启预热；②设置旁通风路，结霜时自动旁通部分新风；③设置定时除霜程序，确保换热芯体不被冻损。6.2交叉污染控制核验根据GB/T21087-2020要求，全热回收装置的新风泄漏率不应大于10%，排风泄漏率不应大于5%。本项目选用的全热交换器采用高分子透湿膜，内部泄漏率≤3%，满足卫生要求，不会造成排风与新风的交叉污染，适用于办公建筑等对空气品质有要求的场所。6.3过渡季旁通运行核验过渡季（4月、10月）室外温度适宜，当室外焓值低于室内焓值时，应开启旁通模式，新风不经过热回收芯体直接送入室内，利用新风免费供冷，同时降低风机阻力，减少风机能耗。经测算，过渡季旁通运行可额外减少风机能耗约1200kWh/年。6.4敏感性分析对关键参数进行敏感性分析，结果表明：热回收效率每提高5%，年净节电量增加约7.2%；运行时间每增加10%，年净节电量增加约9.5%；COP值每提高0.2，年净节电量减少约6%。实际运行中，定期更换过滤器、维护换热芯体清洁，保持热回收效率不低于额定值的90%，是保证节能效果的关键。七、结果分析与工程指导意义计算项目计算结果计算方法说明夏季设计工况新风冷负荷164.8kWQ=Gρ(hₒ-hₙ)/3600冬季设计工况新风热负荷100.5kWQ=Gρcₚ(tₙ-tₒ)/3600夏季小时回收冷量107.1kWQᵣ=Q×ηₕ冬季小时回收热量75.4kWQᵣ=Q×ηₜ全年累计回收冷量156.2MWhBIN法逐温区加权全年累计回收热量132.8MWhBIN法逐温区加权折算全年节电量98.3MWh扣除风机功耗后净节电年节约运行费用7.86万元电价×净节电量静态投资回收期2.8年增量投资/年节约费用CO₂年减排量98.0吨按电力排放因子0.997tCO₂/MWh7.1节能效益分析经计算，本项目采用带全热回收的新风系统后，全年可实现净节电量约92.5MWh，按商业电价0.8元/kWh计算，年节约运行电费约7.4万元。热回收装置增量投资约21万元，静态投资回收期约2.8年，远低于设备使用寿命（15~20年），经济效益显著。从环保效益看，年可减少CO₂排放约92.5吨，相当于每年种植约5000棵树的碳汇量，环境效益突出，符合国家双碳战略要求和绿色建筑评价标准。7.2工程设计指导建议基于本次计算结果，对工程设计提出以下指导建议：（1）设备选型：优先选用全热回收效率≥65%、显热效率≥75%的产品，同时要求单位风量风机功耗≤0.2W/(m³/h)，风阻≤250Pa。寒冷地区应优先选用带预热和除霜功能的机组。（2）系统设计：合理布置新排风管道，尽量缩短管路长度，减少弯头和变径，降低系统阻力。新风量与排风量比值控制在0.8~1.2之间，避免风量失衡导致效率下降。必须设置旁通风路，满足过渡季免费供冷需求