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客人的博客

多户被动式住宅项目的通风,第二部分

权衡热回收与能量回收通风机的利弊

康奈尔理工学院的房子,在纽约市的无源房屋项目,在为大量公寓选择供暖和冷却设备时,挑战设计师面临的挑战。(照片:Nicole Beauchamp / CC / Flickr)

这是两部分系列的第2部分。以下是该系列中第一篇文章的链接:“用于被动房子的透气彩色项目,第1部分。”

在具有显着加热或冷却季节的气候中,被动房屋项目必须具有平衡的热恢复或能量恢复通风系统。这些系统使用热交换器在输出和进入的空气流之间传递热量和水分。

热恢复呼吸机(HRV)在冬季(或夏季反之亦然)将热量从输出排气流转移到进入的新鲜空气流。能量恢复呼吸机(ERV)转移热量水汽从废气流到新鲜空气流在冬季(或反之亦然在夏季)。回收通风设备的运行减少了供热和制冷所需的能源,并在此过程中减少了建筑的碳足迹。

从密封建筑物的发展和被动房屋和R2000等节目中学到的,必须控制行业的发展,是室内相对湿度必须控制;在一些季节,这可以通过连续通风来实现。当被动房屋概念从单个家庭缩放到多型程序时,在HRV和ERV之间决定更复杂。

被动住宅所要求的极其密封的建筑围护结构,与高密度的多住户项目(来自住户、厨房和浴室)获得的高内部湿度相结合,迫使在机械通风设计中考虑额外的湿度管理。

在加热和冷却季节保持可接受的内部相对湿度对于构建耐用性和乘员舒适性至关重要。被动房子专业人士声称这款简单的座右铭是合适的:“打造紧张,通风右转!”

比较夏季和冬季运作

在纽约市(气候区4A),多达米尔被动房屋市场正在迅速增长,有一个重要的加热季节和一个高湿度的苛刻的冷却季节。通过这种季节性变化,有四种主要操作场景对于在设计期间需要考虑的HRV或ERV的一个主要操作场景。

夏季条件- HRV

在夏季运行的HRV(热潮湿的外部空气和冷干内部空气)通过通风引入建筑物的额外水分。热量从进入的外部空气流转移到离开建筑物的排气流。这冷却供应空气,但外部水分不会从进入空气中除去。由于来自室外空气的额外水分,建筑物的除湿负荷增加。

冬季条件 - HRV


在冬季运行的HRV(室外冷空气干燥,室内暖湿)排出建筑内人员产生的湿气。热量在回收核心的两个气流之间传递,但排风中的水分不传递到供应。因此,使用HRV在冬季控制室内相对湿度就不那么困难了。

夏季条件 - ERV


夏季(热潮湿的外部空气和冷干内部空气)在夏季操作的ERV减少了送到内部的外部空气中的水分量。热量和水分转移到排气流,减少与通风相关的冷却和除湿负荷。

冬季条件 - ERV


在冬季运行的ERV(冷干外部空气和温湿湿润的内部空气)将热量和湿度转移到回收芯处的供气空气。结果,通过ERV的冬季运行,控制内部水分水平可能更具挑战性。

在夏季,室外湿度是一个因素

项目团队应该评估这些情况,并确定与他们的气候和建筑计划相关的最高风险方案。被动式住宅的总体设计意图是减少供暖和制冷需求,减少设备尺寸和年能耗,同时保持居住者的舒适性和建筑的耐久性。注意被动住宅的设计意图将有助于引导这种对话。

让我们考虑以夏季运营开始的主要操作条件。良好的被动房屋设计应导致冷却载荷减小,从而导致更小的冷却设备容量。

HRV在夏季将额外的潮湿空气引入条件建筑。如果需要除湿,则可能是有问题的,但由于空间中的温度已经很低,因此不需要明智的冷却。由于除了在跑步系统运行时才会发生除湿(除非安装了补充除湿机),则占用者可能会经历长时间的高湿度和不适。

一般来说,只有室内相对湿度保持在40%到60%之间,住宅居住者才会对较高的夏季设定点温度感到舒适。如果潜负荷不能满足,相对湿度增加到60%以上,大多数居住者将不再舒适。

因此,当您认为ERV将有助于从进入空气中去除水分并且有助于保持较低的除湿负荷时,夏季的ERV操作可能是期望的。这与被动房屋设计意图保持着保持乘客舒适度并减少年度能耗。

冬季,室内冷凝是一个风险

现在让我们考虑冬季运作。在评估建立耐用性的风险时,冬季建筑运行造成最高的冷凝电位。在冷时期,通过建筑物封套进行热量。这可能导致冷的内部表面理想的凝结,特别是在最不高效的部件,例如窗户和门。

在居住者密集的多户建筑中产生的湿气会增加冷凝风险;内部相对湿度越高,凝结形成的表面温度就越高。

即使具有高性能窗口部件,当内部相对湿度高并且表面温度靠近露点时,可能存在窗户和门上的凝结的风险。在选择HRV或ERV期间,必须考虑减轻内部冷凝的风险。

作为最坏的情况,我们假设内部设置温度为68°F,窗框u值为0.275 Btu/hr·ft2·F (1.56 W/M2.K)。在室外环境温度为14°F(-10°C)时,室内相对湿度为60%时,框架表面会发生冷凝。在室外环境温度为4°F(-15°C)时,室内相对湿度为50%时,框架表面会结露。

虽然这些相对湿度水平似乎很高,但它们可以在具有密集群体的新建筑中容易地实现。我们的多型植物项目中有多达六人居住在不到1000平方英尺的人群中并不罕见。除了在新建筑物中的施工水分之外,乘员汗水,烹饪和淋浴产生的水分的量可以很容易地将内部RH驱动到这些水平。

从霉菌生长和建筑耐久性的角度来看,即使是间歇性的窗户凝结也会造成问题。所有建筑都应该避免冷凝现象,但在被动住宅中绝对不应该出现,因为被动住宅的设计意图是注重耐久性。

冬季控制室内湿度

请记住,冬季期间的ERV运行将建筑物内部产生的一些水分转回到进入供应空气。在同一冬季条件下运行的HRV在内部产生的水分中排出,有助于控制室内相对湿度和冷凝风险。

这似乎是专属使用hrv的老生常谈,对吧?事情没那么简单。由ERV再循环的湿气量可以通过集中系统通过各种控制策略来减少,因为从一个公寓来的潮湿空气将与大量返回ERV的空气混合。这与单元式返流器相反,在单元式返流器中,大部分的内部水分将返回到每个单元的空气供应中。

如果我们假设所有公寓始终没有经历高湿度水平,则这些流的剪切混合将减少可以返回任何一个公寓的水分量。(有关HRV / ERV系统安排的更多信息,请参阅本系列中的第一个文章:在无源房屋的通风彩色植物,第1部分)。

在期间,大多数公寓可能会看到湿度增加的湿度,例如清晨和晚上,中央ERV的湿度转移可以用部分恢复芯旁路或通过控制焓轮的速度来控制。这使得可以从返回到室外空气流降低潜伏的水分转移效率。

结果,显着的传热效率也暂时减少。我们的分析表明,供应空气相对湿度可以减少10至15个百分点,水分恢复控制。这种额外的功能使中央ERV在冬季为多达米尔被动房屋提供了一种可行的选择。

下图所示的数据代表了纽约市冬季运行中心ERV的多户被动住宅建筑。该分析假设了低、中、高湿度产生场景的均衡组合,展示了多户建筑中可能的公寓类型。

冬季建筑运行显示供应空气相对湿度的减少,由中央ERV焓车轮减速导致。

内部相对湿度在早上和晚上达到55%。随着水分回收控制的增加和焓车轮速度降低,峰相对湿度降低10%至15个百分点,至45%。

HRV或ERV的选择没有规定的路径。然而,集中式返流器可以在冬季和夏季控制供气湿度。这使得erv成为纽约市多户被动住宅建筑的一个有吸引力的选择。

Thomas Moore是一家经过认证的被动的家用顾问,建筑系统分析师斯蒂文冬季associates,Inc。

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