【暖通知识分享】家用新风系统原理及技术详解

一、新风系统常识

▶1.1 新风系统的来由

20世纪70年代石油危机，使得西方社会加强了对建筑节能的重视，提高保温能力，减少自然通风换气量，对建筑能耗提出更低的要求。但从结果来看，在这些节能建筑中出现一些以前没有出现的问题，许多人出现头晕、记忆力降低、工作效率降低，以及患病率增加。几年后，答案揭晓，这是因为室内外通风量不足而产生的，因为这种情况与空调系统的使用同时存在，因此也称之为“空调病”。要避免“空调病”，就需要保证建筑的“最小通风量”。一般来讲这个数值与人员多少有关，或者按人均风量来衡量。各国的标准不尽相同，在中国这个数值定为30m3/(h*人)。不同使用情况（办公、商场、剧场等），不同污染情况（吸烟等）的人均新风量也是不一样的。新风系统从公共建筑进入民用住宅，形成了家用新风系统。

▶1.2 什么是新风

新风是中文创造的意义，在国外这个名词就叫“ventilation（通风）”，就是暖通空调中的通风，而没有其他的用词。通风的概念是把室外空气引到室内，把室内空气排到室外，由于进来的空气和排出的空气污染浓度不同，因此通风可以降低室内空气中的污染物浓度。

同样，通风可以降低室内空气的温度，也可以降低室内空气的湿度。

但如果室外空气中的污染浓度大于室内，则通风的结果必定是，通风会提高室内空气中的污染物浓度。同样通风也可以提高室内温度和湿度。

因此，传统意义的新风只适合处理污染源自室内的污染。而不是一个包治百病的“灵丹妙药”。

▶1.3 新风系统的意义

虽然新风的概念不是很明确，但是大家对新风系统的理解还是基本一致的，就是能降低室内污染浓度，改进室内空气质量的通风系统。

由于空气污染物种类很多，新风系统的原则是：降低一种污染物的代价不能是使另外一种污染物浓度不可控制的增加，超过健康标准要求。

新风系统的核心是保障室内空气质量水平，使空气有利居住者的健康。

值得指出的是新风并不是一个有严格技术规定的名词，在国外称为室外空气，由于西方国家室外空气质量往往较高，因此室外空气可以看成是“好空气”或“新风”，但在中国大多数城市，由于室外PM2.5和其他污染严重，不能把室外空气当做“好空气”。准确的说法是使用室内空气质量指标，作为衡量标准。

室内空气质量标准的意义：通过室内环境卫生学的研究，提出室内污染浓度限值水平和标准测试方法，从而保障室内人员的健康。

国家标准《室内空气质量标准》（GB/T18883-2002）数据来源主要有二个：参照国际标准和室外空气标准。由于人类生活在室内的时间占了生命的大多数时间，而时间最长是住宅，室内空气质量对生活质量的影响及其重要。

国家标准是全国范围内统一的技术要求，强制性标准由国家质量监督检验检疫总局执法强制执行，而推荐性国标由各方同意纳入合同中，成为必须共同遵守的技术依据，具有法律上的约束性。

由于上述标准未将PM2.5浓度列入，新风厂家以室外空气标准的浓度作为指标。以二级指数75μg/m3作为达标指标。

颗粒物对人体健康的影响：

机械通风（新风）排出室内污染

自然通风的通风量不稳定，当室外刮风和室内外温差较大时，通风量增加。反之减少。当自然通风匮乏时，室内污染浓度会超过标准要求。此时需要使用机械通风来增加通风量。

住宅新风量取决于两个因素，一是按人数，一是按室内污染源（主要是装修污染）。

▶1）按人数需要的通风换气量

    按人计算的新风量：按人数计算的新风量属最小新风量，需要必须保证。要保证室内CO2浓度低于1000ppm，则需要保证30m3/h*人的新风量。

    对于人数不恒定的房间（如会议室），取平均使用人数。平均使用人数一般不少于最大人数的50%。

按人数计算新风量时有一个要解决的问题，就是整套房子满足还是每个房间都要满足。前者的情况是假设各个房间之间存在连通，二氧化碳等会达到整套房间内的平衡；后者则假设各个房间单独存在，相互之间没有影响。一般使用前一种假设，在各个房间之间使用透风槽，并采用集中回风。而后一种假设，则是每个房间单独送风回风。

▶2）装修污染需要的通风换气次数

按污染量计算：当房间内有有散发污染的建材时，必须有相当量的新风排出污染，以保证室内空气达标。

按国家室内空气质量标准，每1m3/h的新风可以排除0.1mg/h的甲醛，相当于0.8m2 E1级木板产生的污染，或5m2 E0级木板产生的污染。

环保装修预评估：

N2*S2+N3*S3≤ A

其中：N2 为二类装修材料系数； S2二类装修材料使用面积；N3为三类装修材料系数；S3三类装修材料使用面积；A居室面积。 

3. 过滤去除室外进入的PM2.5

颗粒物是指悬浮在空气中微小的固体颗粒与液滴混合物。颗粒大于10μm的能够在空气中快速沉降，而肉眼可见范围是50μm。

颗粒物的毒性与其物理化学性质密切相关。颗粒直径越小，其比表面积越大，吸附的化学组分越多，而且进入人体呼吸系统部位就越深，健康危害越大。颗粒物化学组分在机体内能够产生活性氧ROS，通过诱导与催化多种化学反应，破坏细胞膜与细胞质中的脂类与蛋白质及细胞核中的遗传物质DNA，从而造成细胞损伤或变异，导致衰老、疾病、癌症与死亡。

选择过滤网时，要考虑维护方式，吊顶送风过滤网由于维护不方便，其检查更换周期最少应为半年到一年，因此不建议在机器内效率高寿命短的过滤网。如需配置建议使用带监控过滤网阻力系统，当阻力过高需要过滤网时发出报警信号，通知维护者及时维护或更换。

选择过滤网等级时，应根据室内洁净度（颗粒物浓度）要求，更换周期，更换成本三个方面综合考虑。

二、新风系统类型

▶1、单向流新风系统

单向流新风即“自然进风，机械排风”系统。排风口安装在厨房、卫生间等污浊空气积聚的地方，污浊空气通过排风机集中排至室外。需要保持室内清新的卧室、客厅窗户的上方安装进风口，室外空气通过进风口处理后流入室内。自平衡式进风口能保证恒定的新风量，排风机每个管道口上也有平衡装置，保证恒定的排风量。安装简单适宜装修后的房子，缺点是过滤手段比较差，无能量回收。

▶2、双向流新风系统

双向流即“机械进风，机械排风”系统，有一组强制送风系统和一组强制排风系统组成。与单向流的区别是送风形式有自然风改为机械送风，室外空气由送风系统的管道进入室内，排风通过排风系统管道排至室外，新风及排风的流动方向、新风口及排风口的布置，可以根据特定要求进行布置。双向流一般都会在机器进风和排风之间设置热回收器，回收显热和全热（显热+潜热）。

三、新风系统效果评价

▶1 新风风量测量

新风风量测量分为两种，一种是实际风量，也就是测量风口处的风量；一种是测量效果计算“有效风量”。后者小于前者，两者之间的比值为效率。

如果新风系统按空调标准（也就是新风量）则需要测试实际风量，而如果按空气质量标准的话，则按后者测试。“有效风量”不是测实际的风量，而是测量污染物浓度变化速度，进而推导出“有效换气次数”，乘以实际体积，得到“有效风量”。

▶2 室内空气质量测量

空气质量的测量分为两个参数：一是可达到的最低（平衡）浓度，二是达到最低浓度需要的时间。

按不变的条件测试污染变化浓度，发现浓度速度变化呈现先先高后低的情况，当时间长到一定程度后，浓度随时间变化越来越小。这时测到的浓度就是最低（平衡）浓度，这个时间与换气次数相关，一般可认为等于3/n（n为换气次数，h-1）。

对应市内释放量不变的污染源，不同的新风量（换气次数）对用不同的最低（平衡）浓度，其值等于M/G，其中M为每小时释放污染物量（mg/(m3*h)），G为通风换气量m3/h。

可以根据测试中得到的变化情况，对实际污染源、建筑自然通风、机械通风情况进行判断，制定最佳的运行策略，达到健康、舒适、节能的效果。

四、新风安装常见问题

五、施工常见问题

▶1．使用小口径风管

许多安装队从省事角度出发，喜欢使用小口径送风管，但不知道这样做会大大减少风量。同样风量使用不同直径的管道，其阻力相差巨大。以150m3/h风量计算，使用DN75，DN100和DN150的管道，每米直管道的阻力分别为：0.56pa/m, 3.9pa/m, 15.4pa/m。以80pa机器风压计算，使用上面管道可输送的最长直线距离为143m, 21m, 5.2m。

还有过墙方式，2米管道过墙，分别采用DN100直管，两根DN75管道，一根DN75管道，U型过梁管道，软管过梁，过梁器（猪八戒），其风量分别为：195,176,160,142,132,89m3/h,其中过梁器的减小量大于50%。

▶2．管罩的选取

室外管罩原则上应安装在容易清扫的地方，一般建议半年清扫一次。带防虫网的管罩更容易被杨柳絮等糊死，在不利清扫的地方不建议使用。一旦管罩被堵，通风换气量就会大大降低，严重影响使用效果。

▶3．保温管道

对严寒和寒冷地区，机器对外两个接口的管道都应该使用保温管道，以防止在管道外壁结露。

对有除湿功能的管道，送风管道也需要做保温处理。

六、使用常见问题

▶1．为什么新风系统24小时开机？

在有室内污染的情况下，长时间运行可以达到最低（平衡）浓度。如果间断运行，污染浓度是变化的，有部分时间会高于标准值。为了保证最好的使用效果，新风系统最好24小时开机。否则，每次开机，都需要一定的时间才能达到最低浓度。

▶2．用CO2或VOC控制新风系统合理吗？

对以人均新风量做标准的系统来讲，这是合理的，因为CO2污染随人来随人走。但是如果要考虑去除甲醛等材料污染物，就需要长时间开机，因为这种污染一直在释放没有停止。

目前一些新风机厂家使用的VOC传感器，不是室内空气标准中对应的VOC，而是说不清楚浓度含量，以氢气标定的浓度，因此其数值只能说明，有一定含量的挥发气体存在，而不能确定是什么，有多大。举例，酒精会使VOC浓度大幅度提高。

▶3．不及时换滤网会出现什么情况？

粗效滤网只能过滤10微米以上的颗粒，使用到一定的时间，滤网就会失效，不再能够过滤空气。但是长时间使用，会使细菌落在滤网中，如果遇到潮湿的环境细菌就会在滤网上繁殖，出现不良气味，并会被气流带到空气中。

高效滤网能过滤PM2.5，孔径很小。但使用到一定程度后，所有孔径都会被堵上，需要及时更换，否则会出现风量小，噪音大，甚至风机损坏的情况。

PM2.5过滤

目前市面上的过滤手段通常有两种，物理过滤（过滤棉）和静电集尘

1.物理过滤材料常见的从G1到H13不同级别，级别越高风阻越大，过滤越彻底，价格也越贵；

2.静电集尘PM2.5的过滤效果佳、风阻小，缺点是不可避免的要产生臭氧，而臭氧达到一定含量的时候对身体是有害的，所以静电集尘对臭氧产生量要求必须严格。

3.目前市场上也有同时使用这两种过滤材料的，过滤效果能确实达到97%以上，但是部分厂家的PM2.5实际测量效果只有30%到60%，当然高级别的过滤价格成本也比较贵。国家对机器本身这方面没有明确的规定，只有一个推荐标准还是室内的PM2.5“宜”小于75。

七、提倡家庭使用新风系统的缘由

现在好多人都在议论空气质量，而能够改善空气质量的新风系统也成为人们的热议话题，那为什么家里要装新风系统呢?

主要是由于现代建筑的门窗的密闭性越来越好，室内的空气难以与外界流通，时间长了会造成室内空气质量的严重下降。

首先是室内有害气体无法及时排出。这些有害气体主要包括：装修材料中的甲醛和苯，二手烟、传染病病毒和细菌等，这些都会危害人体健康。随着人体和其他消耗，室内二氧化碳含量浓度增加，氧气含量相对过低，人在这样的缺氧环境里长时间生活，会造成头痛、恶心、人体早衰、及心脏病等。由此可见，室内的空气质量直接影响着我们的生活质量，而通风换气是提高室内空气质量的最直接和最有效的方法，也成了改善居住环境和提高生活质量的必要手段。在欧洲一些发达国家已经把住宅通风规定为强制执行的条款。新风系统就是在这种大环境下应运而生的。

新风系统有三个基本的功能让你自由呼吸：

第一个是通风，这个不言而喻，是最基本的功能；

第二个功能是热回收，就是把进入室内的新鲜空气和室内要排出的污浊空气之间进行能量交换，让污浊空气排出的同时能量却留了下来。通过热回收，送入室内的新鲜空气的温度接近室内温度，体感舒服，并且运行经济，节能环保；

第三个基本功能也正是正对目前的大雾天气的，那就是过滤功能。好的新风系统的过滤一般都能达到很高的级别，室外的可吸入颗粒物(如各种粉尘、灰尘、烟尘等)在进入室内之前均可有效过滤。

新风系统能持续不断的将室内污浊空气及时排出，同时引入室内新鲜空气，并有效控制风量大小、增加能量回收;营造健康良好的室内高品质生活环境，为居民打造健康节能环境。

各国家或组织机构制定的大气PM10和PM2.5标准(μg/m3)

《建筑通风效果测试与评价标准》JGJ/T309-2013，自2014年2月1日起实施。

3.2.4 建筑中人员主要停留房间的室内空气可吸入颗粒物应符合下列规定：

1 室内空气可吸入颗粒物PM10的浓度应符合现行国家标准《室内空气质量标准》GB/T18883的有关规定。

2 室内空气可吸入颗粒物PM2.5的日均值宜小于75μg/m3。

根据建科院调查结果显示：

•当室外PM2.5浓度较高时，室内PM2.5普遍低于室外，所以建议大家减少外出；

•当室外PM2.5浓度较低时，室内人员活动会造成PM2.5的升高，可适当采取通风的方式降低室内浓度；

•公共建筑室内的PM2.5普遍较低，但是也有可能因为空调系统的维护不当，或者因为人群密集，造成室内浓度远远高于室外；住宅建筑因为大部分没有空调系统，基本室内浓度与室外浓度保持一致，但是别墅建筑明显好于住宅楼，是因为很多别墅已经安装了新风净化系统或者空气净化器

各种公共建筑使用不同的机组措施达到的效果统计：

住宅在在空气净化器、新风系统和无措施的情况系PM2.5的情况。

结果显示：

•建筑室内如果不采取任何措施，大部分情况下，室内外PM2.5浓度具有很强的相关性；

•公共建筑采用传统的集中空调新风机组时，室内PM2.5大部分时间低于室外浓度，但是如果维护不当，或者人员活动较多时，室内PM2.5浓度会远高于室外PM2.5浓度；

•部分公共建筑的新风机组加装空气净化装置后，在室外高浓度情况下，室内PM2.5浓度能够保持明显低于室外浓度，即使在室外浓度较低的情况下，室内PM2.5依旧不会明显高于室外；

•数据中有三个项目是新风机组和风机盘管都加装了空气净化装置，室内PM2.5保持在室外浓度的10%左右，改善室内环境的效果非常显著；

•部分建筑室内使用了单体式空气净化器，可以基本保证室内PM2.5低于室外，但是也有可能因为品牌或选用不当，造成效果不显著，（室内浓度低于室外50%以上只占一半）

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