建筑物室內(nèi)空調(diào)工程設(shè)計中應(yīng)注意的問題

張  穎

(西部金屬材料股份有限公司項目部710065西安)

1.引言

    建筑物室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)與空氣凈化系統(tǒng)工程統(tǒng)稱為空調(diào)工程。為了滿足用戶在不同空調(diào)使用上的要求，設(shè)計時要針對不同的溫度、濕度要求進行設(shè)計，但是一些設(shè)計者在節(jié)能方面、保證室內(nèi)空氣質(zhì)量方需考慮的欠周到，實際運行中發(fā)現(xiàn)不但增加了空調(diào)能耗，而且還無法保證室內(nèi)空氣質(zhì)量達到設(shè)計及使用規(guī)范要求。

2.節(jié)能方面設(shè)計時應(yīng)注意的問題

    2.1對辦公室空調(diào)進行內(nèi)、外區(qū)劃分時，應(yīng)考慮到室內(nèi)進深、分隔、朝向、樓層以及圍護結(jié)構(gòu)特點等因素，合理劃分。內(nèi)、外區(qū)宜分別設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)并注意防止冬季室內(nèi)冷熱風(fēng)的混合損失。

    【說明】建筑物外區(qū)和內(nèi)區(qū)的負荷特性不同，外區(qū)由于與室外空氣相鄰，圍護結(jié)構(gòu)的負荷隨季節(jié)政變有較大的變化；內(nèi)區(qū)則由于遠離圍護結(jié)構(gòu)，室外氣候條件的變化，對它幾乎沒有影響。通常，內(nèi)區(qū)常年需要供冷，因此宜分別設(shè)計和配置空調(diào)系統(tǒng)。這樣，不僅可以方便運行管理，獲得最佳的空調(diào)效果，而且還可以避免冷熱抵消，節(jié)省能源的消耗，減少運行費用。辦公室內(nèi)、外區(qū)的劃分標準與許多因素有關(guān)(其中房間分隔是一個重要的因素)，設(shè)計中需要靈活去處理。例如，如果在進深方向有明確的分隔，則分隔處一般為內(nèi)、外區(qū)的分界線；房間開窗的大小、房間朝向等因素也對劃分有一定影響。在設(shè)計沒有明確分隔的大開間辦公室設(shè)計時，根據(jù)國外有關(guān)資料介紹，通常可將距外圍護結(jié)構(gòu)3—5m的范圍劃為外區(qū)，其余的為內(nèi)區(qū)。為了設(shè)計盡可能滿足不同的使用需求，也可以將上述從3m至5m的范圍作為過渡區(qū)，在空調(diào)負荷計算時，內(nèi)、外區(qū)都計算此部分負荷，這樣只要分隔在3—5m之間變動，都是能夠滿足要求的。

    2.2建筑物內(nèi)設(shè)有集中排風(fēng)系統(tǒng)且符合下列條件之一時，宜設(shè)置排風(fēng)熱回收裝置，充分利用排風(fēng)中的熱量和冷量對新風(fēng)進行預(yù)加熱和預(yù)冷卻。

    (1)風(fēng)量，≥3000m3／h的直流式空調(diào)系統(tǒng)，新風(fēng)與排風(fēng)的溫度差≥8℃；

    (2)送風(fēng)量≥l0000m3／h、新風(fēng)比≥40％的空調(diào)系統(tǒng)，新風(fēng)與排風(fēng)的溫度差≥8℃；

    (3)設(shè)有獨立新風(fēng)和排風(fēng)的系統(tǒng)。

    【說明】排風(fēng)中所含的能量十分可觀，加以回收利用可以取得很好的節(jié)能效益和環(huán)境效益。長期以來，業(yè)內(nèi)人士往往單純地從經(jīng)濟效益方面來權(quán)衡熱回收裝置的設(shè)置與否，若熱回收裝置投資的回收期稍長一些，就認為不值得采用。時至今日，世人考慮問題的出發(fā)點已提高到了保護全球環(huán)境這個高度，而節(jié)省能耗就意味著保護環(huán)境，這是人類面臨的頭等大事。在考慮其經(jīng)濟效益的同時，更重要的是必須考慮節(jié)能效益和環(huán)境效益。因此，在有條件(如有合適的機房面積，風(fēng)管布置較為合理等)時應(yīng)優(yōu)先考慮。

    2.3有人員長時間逗留且不設(shè)置集中新風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)房間，宜在各空調(diào)區(qū)(房間)分別安裝帶熱回收功能的雙向換氣裝置。【說明】采用雙向換氣裝置，讓新風(fēng)與排風(fēng)在裝置中進行顯熱或全熱交換，可以從排出空氣中回收55％以上的熱量和冷量，有較大的節(jié)能效果，因此應(yīng)該提倡。人員長期停留的房間一般是指連續(xù)使用超過3小時的房間。

    2.4熱回收裝置的選擇，應(yīng)符合下列要求 (1)全熱型額定熱回收效率不低于60％；(2)顯熱型額定熱回收效率不低于50％。【說明】根據(jù)國內(nèi)對一些熱回收裝置的實測，不論是在南方沿海地區(qū)，還是“三北”地區(qū)，全熱型熱回收裝置的效率普遍在62％～78％范圍之內(nèi)，都高于60％。因此，規(guī)定熱回收效率不低于60％是完全可以達到的。顯熱型效率相對較低，因此定為50％。對于防污染要求嚴格的空調(diào)系統(tǒng)(如醫(yī)院的病房空調(diào)系統(tǒng))，應(yīng)采用對被預(yù)熱(或預(yù)冷)的新風(fēng)不產(chǎn)生任何污染的熱回收裝置(如采用間接式的熱回收裝置)。在有可能對新風(fēng)造成污染的熱回收裝置(如全熱轉(zhuǎn)輪式換熱裝置)中，為了盡量減少回風(fēng)中可能存在的有害物(如細菌、病毒等)對新風(fēng)造成污染，系統(tǒng)設(shè)計時注意使新風(fēng)系統(tǒng)相對于排風(fēng)系統(tǒng)保持正壓。

    2.5空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)符合以下規(guī)定：（1)宜采用閉式循環(huán)水系統(tǒng)；(2)只要求按季節(jié)進行供冷和采暖轉(zhuǎn)換的空調(diào)系統(tǒng)，應(yīng)采用兩管制水系統(tǒng)；3)當(dāng)建筑物內(nèi)有些空調(diào)區(qū)需全年供冷水，有些空調(diào)區(qū)則冷、熱水定期交替供應(yīng)時，應(yīng)采用分區(qū)兩管制水系統(tǒng)；(4)全年運行過程中，供冷和采暖工況頻繁交替轉(zhuǎn)換或需同時使用的空調(diào)系統(tǒng)，宜采用四管制水系統(tǒng)；(5)中、小型工程、系統(tǒng)較小或各環(huán)路負荷特性或壓力損失相差不大時，宜采用一次泵系統(tǒng)；在經(jīng)過充分的技術(shù)論證(包括設(shè)備的適應(yīng)性、控制系統(tǒng)方案等)、確保運行安全可靠且具有較大的節(jié)能潛力和經(jīng)濟性的前提下，一次泵可采用變速調(diào)節(jié)的方式； (6)系統(tǒng)較大、阻力較高、各環(huán)路負荷特性或壓力損失相差懸殊時，應(yīng)采用二次泵系統(tǒng)；二次泵根據(jù)流量需求的變化采用變速變流量調(diào)節(jié)方式；(7)空調(diào)水系統(tǒng)的定壓和膨脹，優(yōu)先采用高位水箱方式。【說明】閉式循環(huán)系統(tǒng)不僅初投資比開式系統(tǒng)少，輸送能耗也低，所以推薦采用。只是在季節(jié)變化時要求相應(yīng)作供冷／采暖空調(diào)工況轉(zhuǎn)換的空調(diào)系統(tǒng)，采用兩管制水系統(tǒng)，工程實踐己充分證明完全可以滿足使用要求，因此予以推薦。規(guī)模(進深)大的建筑，由于存在負荷特性不同的外區(qū)和內(nèi)區(qū)，往往存在需要同時分別供冷和采暖的情況，常規(guī)的兩管制顯然無法同時滿足以上要求。這時，若采用分區(qū)兩管制系統(tǒng)(分區(qū)兩管制水系統(tǒng)，是一種根據(jù)建筑物的負荷特性，在冷熱源機房內(nèi)預(yù)先將空調(diào)水系統(tǒng)分為專供冷水和冷熱合用的兩個兩管制系統(tǒng)的空調(diào)水系統(tǒng)制式)，就可以在同一時刻分別對不同區(qū)域進行供冷和供熱，這種系統(tǒng)的初投資比四管制低，管道占用空間也少，因此推薦采用。采用一次泵方式時，管路比較簡單，初投資也低，因此推薦采用。過去，一次泵與冷水機組之間都采用定流量循環(huán)，節(jié)能效果不大。近年來，隨著制冷機的改進和控制技術(shù)的發(fā)展，通過冷水機組的水量已經(jīng)允許在較大幅度范圍內(nèi)變化，從而為一次泵變流量運行創(chuàng)造了條件。J為了節(jié)省更多的能量，也可采用一次泵變流量調(diào)節(jié)方式。但為了確保系統(tǒng)機設(shè)備的運行安全可靠，必須針對設(shè)計的系統(tǒng)進行充分的論證，尤其要注意的是設(shè)備(冷水機組)的變水量運行要求和所采用的控制方案及相關(guān)參數(shù)的控制策略當(dāng)系統(tǒng)較大、阻力較高，且各環(huán)路負荷特性相差較大，或壓力損失相差較大，或壓力損失相差懸殊(差額大于50kPa)時，如果采用一次泵方式，水泵流量和揚程要根據(jù)主機流量和最不利環(huán)路的水阻力進行選擇，配置功率都比較大；部分負荷運行時，無論流量和水流阻力有多小，水泵(一臺或多臺)也要滿負荷配合運行，管路上多余流量與壓頭只能采用旁通和加大閥門阻力予以消耗，因此輸送能量的利用率較低，能耗較高。如采用二次泵方式，二次水泵的流量與揚程可以根據(jù)不同負荷特性的環(huán)路分別配置，做到“量體裁衣”，極大地避免了元為的浪費。而且二次泵的設(shè)置不影響制冷主機規(guī)定流量的要求，可方便地采用變流量控制和各環(huán)路的自由啟停控制，負荷側(cè)的流量調(diào)節(jié)范圍也可以更大；尤其當(dāng)二次泵采用變頻控制時，其節(jié)能效果更好。 采用高位水箱定壓，具有安全、可靠、幾乎不消耗電力、初投資低等優(yōu)點，因此推薦優(yōu)先采用。

    2.6設(shè)計選擇兩管制空調(diào)水系統(tǒng)的循環(huán)水泵時，冷水循環(huán)泵和熱水循環(huán)泵宜分別設(shè)置。【說明】通常，空調(diào)系統(tǒng)冬季和夏季的循環(huán)水量和系統(tǒng)的壓力損失相差很大，如果勉強合用，往往使水泵不能在高效率區(qū)運行，或使系統(tǒng)工作在小溫差、大流量工況之下，導(dǎo)致能耗增大，所以一般不宜合用。但若冬、夏季循環(huán)水泵的運行臺數(shù)及單臺水泵的流量、揚程與冬、夏系統(tǒng)工況相吻合，冷水循環(huán)泵可以兼作熱水循環(huán)泵使用。

    2.7有條件時，空調(diào)送風(fēng)宜采用通風(fēng)效率高、空氣齡短的置換通風(fēng)型送風(fēng)模式。【說明】研究表明：置換通風(fēng)系統(tǒng)是一種通風(fēng)效率高，既帶來較高的空氣品質(zhì)，又有利于節(jié)能的有效通風(fēng)方式。為了在工作區(qū)獲得同樣的溫度，置換通風(fēng)系統(tǒng)所要求的送風(fēng)溫度高于混合通風(fēng)。置換通風(fēng)是將經(jīng)過處理或未經(jīng)過處理的空氣，以低風(fēng)速、低紊流度、小溫差的方式直接送入室內(nèi)人員活動區(qū)的下部。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，與混合式通風(fēng)相比，其節(jié)約制冷能耗費20％～50％。置換通風(fēng)在北歐已經(jīng)普遍采用。最早是用于工業(yè)廠房解決室內(nèi)的污染控制問題，然后轉(zhuǎn)向民用，如辦公室、會議廳、劇院等。目前我國在一些建筑中已有所應(yīng)用。   

3.保證室內(nèi)空氣質(zhì)量方面應(yīng)注意的問題

    3.1在人員密度相對較小的房間，宜采用新風(fēng)需求控制。即根據(jù)室內(nèi)C02度檢測值增加或減少新風(fēng)量，使C02濃度始終維持在衛(wèi)生標準規(guī)定的限值內(nèi)。【說明】二氧化碳并不是污染物，但可以作為室內(nèi)空氣品質(zhì)的一個指標值。ASHRAE62—2001標準的第6．2．1條中闡述了“如果通風(fēng)能夠使室內(nèi)的二氧化碳濃度不超出室外二氧化碳濃度的700ppm，人類生物散發(fā)方面的舒適性(氣味)標準是可以滿足的。”考慮到我國室內(nèi)空氣品質(zhì)標準中沒有采納“室外C02濃度+700ppm=室內(nèi)允許濃度”的定義方法，因此將 ASHRAE62—2001的條文做了修正。我國已有建筑采用了新風(fēng)需求控制(如上海浦東國際機場候機大廳)。要注意的是：如果只變新風(fēng)量、不變排風(fēng)量，有可能造成部分時間室內(nèi)負壓，反而增加能耗，因此排風(fēng)量也應(yīng)適應(yīng)新風(fēng)量的變化以保持房間的正壓。

    3.2設(shè)計風(fēng)機盤管系統(tǒng)加新風(fēng)系統(tǒng)時，新風(fēng)應(yīng)按質(zhì)、按量直接送入各空調(diào)區(qū)內(nèi)，不應(yīng)經(jīng)過風(fēng)機盤管機組后再送出；當(dāng)空調(diào)區(qū)面積較大、或人員分布分散時，新風(fēng)口應(yīng)均勻布置。【說明】新風(fēng)直接送入房間并合理分配到人員的停留部位，對于提高送新風(fēng)的清潔度和降低新風(fēng)年齡、保證室內(nèi)各人員的衛(wèi)生條件都是有利的。

    3.3為了避免建筑內(nèi)污染物交叉?zhèn)鞑ズ徒档涂照{(diào)能耗，不宜直接從吊頂內(nèi)回風(fēng)。【說明】由于在施工過程中，吊頂上部存在較多的塵土等污染物，采用吊頂回風(fēng)對室內(nèi)衛(wèi)生條件極為不利，同時考慮到此方式也加大了空調(diào)的能耗，因此對吊頂回風(fēng)應(yīng)作限制。

    3.4選配空氣過濾器時，應(yīng)符合下列要求：(1)粗效過濾器的初阻力。<50Pa(粒徑>15．0mm，效率：80％>E≥20％)；終阻力≤100Pa；(2)中效過濾器的初阻力<80Pa(粒徑≥1．0mm，效率：70％≥E ≥20％)；終阻力<160Pa；(3)全空氣空調(diào)系統(tǒng)的過濾器，應(yīng)能滿足全新風(fēng)運行的需要。說明】粗、中小空氣過濾器的參數(shù)引自《空氣過濾器》(GB／Tl4295—1993)。由于全空氣空調(diào)系統(tǒng)要考慮到空調(diào)過渡季全新風(fēng)運行的節(jié)能要求，因此對其過濾器應(yīng)有同樣的要求——滿足全新風(fēng)運行的需要。

4.結(jié)論

    通過以上在節(jié)能衛(wèi)生方面設(shè)計中應(yīng)注意問題的論述，以期能夠給設(shè)計者提供借鑒之用，完善設(shè)計，能夠給用戶提供一個更加舒適的工作生活環(huán)境。

參考文獻： 

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[4]趙榮義主編《簡明空調(diào)設(shè)計手冊》建筑工業(yè)出版社

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尹維維 尚雯瀟 編輯  文徑 審核)