摘 要：新风系统越来越成为家居、办公、商业场不可或缺的部分。全热交换器因提供新风，回收室内热量，高效节能，成为了新风系统中重要设备。本文研究了石墨烯换热芯和传统纸换热芯对全热交换器性能的影响。通过实验验证了石墨烯换热芯全热交换器的各项性能均优于纸芯全热交换器。通过对比两芯体得出石墨烯换热芯具有可清洗、抗菌性好、成本低、环保等优点。无论是性能还是经济性方面，石墨烯换热芯均优于传统纸换热芯。

关键词：全热交换器；纸换热芯；石墨烯换热芯

前言

随着人们生活水平的不断改善，人们对空气质量要求越来越高。安装新风系统成为了改善空气质量的有效手段。运用单向气流新风机改善室内空气质量会使得室内热损失严重。使用双向气流的全热交换器，在过滤空气的同时也能够对室内热量进行回收。既满足了人们对新风的需求又减少了能量的浪费。因此全热交换器在新风系统中广泛用到。而热交换芯是全热交换器的关键部件，直接决定了全热交换器的性能。当前全热交换器主要采用纸换热芯，纸换热芯有阻力大、成本高、不能清洗等缺点。更加环保、经济、高效的换热芯成为了人们关注的重点。

一、全热交换器在家居、办公、商业场所的应用

家居、办公、商业场所的空调系统中，不带新风系统，室内空气不断内循环，室内空气质量会越来越差。全热交换器是一种新风处理设备，空调系统中装入全热交换器就能实现室内外换气。全热交换器是一种高效节能的热回收装置，通过回收排气中的余热对引入空调系统的新风进行预热或预冷。有效降低空调系统负荷，节省能耗和运行费用，有效地解决了提高室内空气质量与空调节能之问的矛盾[1]。

一般来说，在安装全热交换器时通过房间所需要风量进行选择。房间所需要风量需要考虑房间面积、房间人流量，安装场所等。普通家庭80到140平房间风量选择250m3/h风量即可，大型商场、办公室的风量要求更高，可根据需求选择相应风量。

二、全热交换器及其性能指标

全热交换器分为纸芯全热交换器和蒸发式铝芯全热交换器两种。纸芯全热交换器，当室内外空气对流时交叉经过芯体，室内排风与室外新风之间通过纸片隔开。纸片由纤维组成，只有小颗粒分子和水分子才能通过，大颗粒和有害物质无法通过[2]。从而实现了对温度与湿度的回收。而铝芯全热交换器的芯体则是选择亲水铝箔进行热交换。

全热交换器中设有初效过滤网、中效过滤网、PM2.5过滤网、活性炭过滤网等。初效过滤网的作用主要是过滤空气中的大颗粒杂质如蚊虫等。中效过滤网主要作用是过滤空气中较大颗粒。PM2.5过滤网能够过滤空气中PM2.5颗粒。活性炭过滤网主要作用是吸附空气的有害物质如甲醛、臭味等。

全热交换器的主要性能参数有风量、风机功率、温度效率、焓效率、噪音等。其中温度效率和焓效率是全热交换器的关键指标。GB 50189-2005《公共建筑节能设计标准》规定，新排风热回收装置（全热和显热）的额定热回收效率不应低于60%[3]。温度效率的计算公式为：ηt=（tW-tJ）/（tW-tP）其中tW为室外空气温度，tJ为热交换后温度，tP为热交换前温度。焓效率及全热效率，只要将温度效率公式中的温度t，更换为焓h即可。

三、纸换热芯与石墨烯换热芯性能研究

石墨烯全热交换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类无孔高电荷密度的膜材料且只对水分子具有选择通过性，在水蒸气压力差下，水分子可实现由膜材一侧到另一侧的移动并趋于平衡以调节室内湿度，且石墨烯基材具有极佳的导热系数，可同时对进出室内的空气进行热、湿置换，在保证新鲜空气供给的同时，最大程度地减少出口空气的热损失，达到节能目的。另外，透水膜带有长效抗菌功能团，可以防止生物滋生，所以石墨烯改性抗菌透水膜具有无污染，无需再生等特点。另外，石墨烯换热芯可清洗，而纸换热芯只能更换不能清洗，因此石墨烯换热芯更加经济环保。

本文通过实验分析了两者差异。实验方法如下，将相同尺寸的六边形纸换热芯體和石墨烯换热芯体放入图1所示全热交换器中，在定风量250 m3/h下测量新风侧和排风侧转速。并测量其温度效率及焓效率实验结果如下表。

实验结果分析：1、相同尺寸芯体和相同箱体在不同的静压下石墨烯芯体无论是新风侧还是排风侧的电机转速都低于纸换热芯对应电机转速；2、石墨烯换热芯无论是温度效率还是焓效率都优于纸芯。

四、结论

全热交换器在新风系统中广泛用到。两种芯体中，石墨烯芯体全热交换器的温度效率和焓效率高于纸芯全热交换器。且石墨烯全热交换器阻力较纸芯小，能有效降低电机转速，从而推断噪音更低。另外，石墨烯芯体有可清洗、抗菌性好、成本低、环保等优点。因此石墨烯全热交换芯的应用前景将越来越好。

参考文献

[1]赵鸿佐，胡鹤钧.中国土木建筑百科辞典，建筑设备工程[M].中国建筑工业出版社，1999.

[2]李明玮.新型回转型全热交换器转芯的材料及制造工艺[J].建筑技术通讯：暖通空调，1984（2）：25-26.

[3]李玲玲，张昕.严寒地区某站房候车大厅新风热回收方案分析[J].建筑工程技术与设计，2016（23）.

作者简介：

谷勇（1990-），男；民族：土家族；籍贯：湖北省恩施土家族苗族自治州利川市。单位：广东美的暖通设备有限公司，多联机及新风换热系统开发。

（作者单位：广东美的暖通设备有限公司）