全热交换器（ERV）效率模拟器

参数设置

室外温度 T_oa

°C

换气引入的室外空气的干球温度

室外相对湿度 RH_oa

室内（回风）温度 T_ra

°C

空调维持的室内设定温度

室内相对湿度 RH_ra

风量 V

m³/h

换气的送风与排风风量

显热效率 εs

交换温度（显热）的性能

潜热效率 εL

交换湿气（潜热）的性能

计算结果

—

送风温度 T_sa (°C)

—

送风含湿量 w_sa (g/kg)

—

显热回收 Q_s (kW)

—

潜热回收 Q_l (kW)

—

全热回收 Q (kW)

—

负荷削减率 (%)

—

全热交换芯体 — 送排风的流动

室外空气与回风在芯体内交叉，通过薄隔板交换热量与湿气。室外空气以颜色表示温度（高温=红／低温=蓝），通过芯体后成为送风。

回收热量 vs 显热效率 εs

热回收构成（显热・潜热・全热）

理论与主要公式

$$T_{sa}=T_{oa}+\varepsilon_s\,(T_{ra}-T_{oa}), \qquad w_{sa}=w_{oa}+\varepsilon_L\,(w_{ra}-w_{oa})$$

经过 ERV 后的送风温度 T_sa 与送风含湿量 w_sa。εs：显热效率，εL：潜热效率。效率为 1 时送风＝室内条件，为 0 时送风＝室外空气。

$$Q=\dot m\,c_p\,\Delta T+\dot m\,h_{fg}\,\Delta w,\qquad \dot m=\rho\,V$$

回收热量 Q 为显热项（温度差 ΔT）与潜热项（含湿量差 Δw）之和。m゙为质量流量，ρ：空气密度（1.2 kg/m³），cp：比热（1005 J/kgK），hfg：水的汽化潜热（2.5×10⁶ J/kg）。

$$w=\frac{0.622\,p_v}{P-p_v},\qquad p_v=\frac{RH}{100}\,p_{sat},\qquad p_{sat}=611.2\,e^{\frac{17.62\,T}{243.12+T}}$$

由马格努斯公式换算含湿量（湿空气的水分含量）w。pv：水蒸气分压，psat：饱和水蒸气压，P：大气压（101325 Pa）。显热对应温度，潜热对应湿气的传递。

什么是全热交换器（ERV）效率模拟器

🙋

"全热交换器"这个词在大楼和住宅的换气里经常听到，它和普通的换气扇有什么不同呢？

🎓

简单说，它就是一种"避免浪费式换气"的装置。普通换气扇在夏天会把空调好不容易冷下来的室内空气原样排到室外，再把闷热的室外空气原样引进来——等于把花钱制造的凉气整个扔掉。全热交换器（ERV）让排出的空气与进入的空气在装置内擦肩而过，隔着薄隔板交换"热"与"湿气"。这样室外空气在进入之前就被"预处理"到接近室内的状态了。

🙋

不只交换热，连湿气也交换吗？所以才有"显热效率"和"潜热效率"两个分开的指标吧。

🎓

正是。空气携带的能量有两种：对应温度的"显热"，以及对应水蒸气的"潜热"。只交换温度的叫显热交换器（HRV），连湿气也交换的叫全热交换器（ERV）。在潮湿的夏季，空调最费力的工作其实是"除湿"。把左边的室外相对湿度调高试试，你会看到潜热回收 Q_l 明显增大。气候越潮湿，ERV 的好处就越大。

🙋

原来如此。那效率越高就越节能吧？我把 εs 调到 95%，回收热量一下子涨了很多。

🎓

道理上是这样。看送风温度 T_sa = T_oa + εs(T_ra − T_oa)，εs 越接近 1，送风就越接近室内温度本身。看下方"回收热量 vs 显热效率"图，回收量几乎与效率成正比上升。但实务上，效率越高就需要更大的芯体、更窄的流道，压力损失增大、风机耗电上升。所以要把"热回收赚到的"和"风机损失的"放在天平上权衡，显热效率通常落在 70～80% 左右是较现实的折中点。

🙋

还有一个"负荷削减率"。这个表示什么呢？

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它表示：若没有 ERV，空调本来必须处理的换气负荷中，有多少百分比被 ERV 代为承担了。比如把室外空气处理到室内条件需要 10 kW，而 ERV 回收了 7 kW，削减率就是 70%，空调实际只需处理剩下的 3 kW。这直接关系到制冷制热的电费。在过渡季节室外与室内差异小的时候，回收量本身很小，所以实际机型都带有"直接利用室外空气的旁通模式"，按季节灵活切换。

🙋

冬天会怎样呢？供暖的时候也有用吗？

🎓

当然有用。把左边的室外温度降到 0°C 左右，室内设为 22°C 试试。这次它会反过来工作：把温暖的室内空气的热量转移给寒冷的室外空气。送风进来时比室外暖，从而降低供暖负荷。潜热也很重要，冬天干燥的室外空气直接进来会让室内变得很干，而 ERV 能在一定程度上保住室内的湿气。不过寒冷地区可能出现排风中的湿气在芯体内结冰的"结露结霜"现象，需用除霜运行或预热加热器来应对。本工具计算的是没有结冰的理想稳态运行下的上限性能。

常见问题

显热交换器（HRV）只在送风与排风之间交换"温度（显热）"。全热交换器（ERV）在此基础上还交换"湿度（潜热）"。在高温高湿的夏季，处理湿气所需的能量（潜热负荷）可能占空调负荷的近一半，能回收潜热的 ERV 节能效果更大。而在过度干燥的寒冷地区冬季，ERV 又能避免室内湿气流失。本工具分别输入显热效率 εs 与潜热效率 εL，计算两者的回收量。

经过 ERV 后的送风温度为 T_sa = T_oa + εs(T_ra − T_oa)，其中 T_oa 为室外温度，T_ra 为室内（回风）温度，εs 为显热效率。送风含湿量同样为 w_sa = w_oa + εL(w_ra − w_oa)，εL 为潜热效率。效率为 100% 时送风与室内空气完全相同，为 0% 时则是室外空气原样进入。本工具先用马格努斯公式将相对湿度换算为含湿量（湿空气的水分含量）再进行计算。

回收热量是 ERV "把室外空气拉近室内条件"而代为承担的热量。显热回收 Q_s 由温度差计算，潜热回收 Q_l 由含湿量差计算，二者之和为全热回收 Q。空调负荷削减率表示：在没有 ERV、需要由空调把全部室外空气处理到室内条件的负荷 Q_full 中，ERV 回收的 Q 占多少百分比。理想情况下该削减率接近显热与潜热效率的平均值。

当室外与室内状态接近时（过渡季节、春秋），本就没有多少温度差与湿度差可回收，ERV 的绝对回收热量很小。此时直接利用室外空气（自然冷却）更有利，因此实际机型都带有旁通功能。此外，风机耗电与回收热量不相称、结露结霜堵塞芯体、疏于清洁滤网导致风量下降等运行层面的问题也会降低效果。本工具给出的是理想稳态运行下的上限值。

实际应用

办公楼与商业设施空调：大型建筑必须在满足法规规定的必要换气量的同时，尽量压低空调能耗。全热交换器常与新风处理机组配合使用，在人员密集、湿度负荷大的会议室、店铺与餐饮场所尤其有效。设计时由必要换气量确定风量，并在室外条件峰值（夏季设计日、冬季设计日）下估算回收热量。

住宅 24 小时换气：为防治室内空气污染，住宅被要求持续换气，热交换型换气系统在节能住宅与近零能耗住宅中已成为标准配置。住宅气密性越高，换气进出的热量占比就越大，ERV 的相对效果也越明显。寒冷地区以防冻为选型重点，温暖地区则以夏季潜热回收为关键。

洁净室、医院与数据中心：需要严格控温控湿的设施在引入大量室外空气的同时还要维持室内条件，空调负荷非常大。用 ERV 对室外空气进行预冷、预热、预除湿，可降低主空调设备的容量与运行成本。但为避免与污染区域的交叉污染，控制排风不泄漏到送风的泄漏率至关重要。

节能诊断与全寿命周期成本评估：在建筑节能改造与全寿命周期成本（LCC）评估中，需要测算引入 ERV 带来的年制冷供暖能耗削减量。用本工具这样的稳态计算求出典型室外条件下的回收热量，再以全年气象数据（逐时室外温湿度）累加，即可概算年削减量与投资回收年限。详细评估需使用动态热负荷计算软件。

常见误解与注意事项

最常见的错误是"以为样本上的交换效率在现场也能原样达到"。样本上的显热效率与潜热效率是在规定的标准风量、标准温湿度条件下测得的值。实际上风量增大会使交换效率下降（空气更快穿过芯体），送风与排风风量失衡也会使效率降低。再加上滤网堵塞使风量偏离设计值，性能也就达不到设计水平。本工具的计算假设所输入的效率原样成立，因此对实际机型应估得略低一些更为稳妥。

其次，"潜热可以忽略"这一误解。若只考虑干燥地区或冬季，潜热的影响看似很小，但在高温高湿的气候下，对室外空气除湿的潜热负荷可能与显热负荷相当甚至更大。若只回收显热而不回收潜热，即便把温度降下来，送风仍然潮湿，空调还会残留除湿负荷。在本工具中调高室外相对湿度时潜热回收 Q_l 会大幅变化，说明在潮湿条件下潜热的贡献不可忽视。需要根据气候在显热型（HRV）与全热型（ERV）之间做出选择。

最后，"不把风机耗电算进去"。空气每通过一次热交换芯体，ERV 都会增加压力损失，相应地风机耗电也会上升。即便回收的热量很大，若风机增加的耗电把它吃掉，整体上就不节能。尤其在过渡季节室外与室内差异小时，与其硬让空气通过 ERV，不如旁通直接利用室外空气（自然冷却）更省。实际节能性应以"回收热量 − 增加的风机功率"来评价，并以按季节切换运行模式为前提进行设计。本工具只处理热回收一侧，风机功率需另行评估。

什么是全热交换器（ERV）效率模拟器

常见问题

实际应用

常见误解与注意事项

使用指南

具体计算示例

实务注意事项