建筑物室內空調工程設計中應注意的問題

張  穎

(西部金屬材料股份有限公司項目部710065西安)

1.引言

    建筑物室內空氣調節與空氣凈化系統工程統稱為空調工程。為了滿足用戶在不同空調使用上的要求，設計時要針對不同的溫度、濕度要求進行設計，但是一些設計者在節能方面、保證室內空氣質量方需考慮的欠周到，實際運行中發現不但增加了空調能耗，而且還無法保證室內空氣質量達到設計及使用規范要求。

2.節能方面設計時應注意的問題

    2.1對辦公室空調進行內、外區劃分時，應考慮到室內進深、分隔、朝向、樓層以及圍護結構特點等因素，合理劃分。內、外區宜分別設置空調系統并注意防止冬季室內冷熱風的混合損失。

    【說明】建筑物外區和內區的負荷特性不同，外區由于與室外空氣相鄰，圍護結構的負荷隨季節政變有較大的變化；內區則由于遠離圍護結構，室外氣候條件的變化，對它幾乎沒有影響。通常，內區常年需要供冷，因此宜分別設計和配置空調系統。這樣，不僅可以方便運行管理，獲得最佳的空調效果，而且還可以避免冷熱抵消，節省能源的消耗，減少運行費用。辦公室內、外區的劃分標準與許多因素有關(其中房間分隔是一個重要的因素)，設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、外區的分界線；房間開窗的大小、房間朝向等因素也對劃分有一定影響。在設計沒有明確分隔的大開間辦公室設計時，根據國外有關資料介紹，通常可將距外圍護結構3—5m的范圍劃為外區，其余的為內區。為了設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，在空調負荷計算時，內、外區都計算此部分負荷，這樣只要分隔在3—5m之間變動，都是能夠滿足要求的。

    2.2建筑物內設有集中排風系統且符合下列條件之一時，宜設置排風熱回收裝置，充分利用排風中的熱量和冷量對新風進行預加熱和預冷卻。

    (1)風量，≥3000m3／h的直流式空調系統，新風與排風的溫度差≥8℃；

    (2)送風量≥l0000m3／h、新風比≥40％的空調系統，新風與排風的溫度差≥8℃；

    (3)設有獨立新風和排風的系統。

    【說明】排風中所含的能量十分可觀，加以回收利用可以取得很好的節能效益和環境效益。長期以來，業內人士往往單純地從經濟效益方面來權衡熱回收裝置的設置與否，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點已提高到了保護全球環境這個高度，而節省能耗就意味著保護環境，這是人類面臨的頭等大事。在考慮其經濟效益的同時，更重要的是必須考慮節能效益和環境效益。因此，在有條件(如有合適的機房面積，風管布置較為合理等)時應優先考慮。

    2.3有人員長時間逗留且不設置集中新風、排風系統的空調房間，宜在各空調區(房間)分別安裝帶熱回收功能的雙向換氣裝置�！菊f明】采用雙向換氣裝置，讓新風與排風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，有較大的節能效果，因此應該提倡。人員長期停留的房間一般是指連續使用超過3小時的房間。

    2.4熱回收裝置的選擇，應符合下列要求 (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】根據國內對一些熱回收裝置的實測，不論是在南方沿海地區，還是“三北”地區，全熱型熱回收裝置的效率普遍在62％～78％范圍之內，都高于60％。因此，規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系統(如醫院的病房空調系統)，應采用對被預熱(或預冷)的新風不產生任何污染的熱回收裝置(如采用間接式的熱回收裝置)。在有可能對新風造成污染的熱回收裝置(如全熱轉輪式換熱裝置)中，為了盡量減少回風中可能存在的有害物(如細菌、病毒等)對新風造成污染，系統設計時注意使新風系統相對于排風系統保持正壓。

    2.5空調水系統的設計應符合以下規定：（1)宜采用閉式循環水系統；(2)只要求按季節進行供冷和采暖轉換的空調系統，應采用兩管制水系統；3)當建筑物內有些空調區需全年供冷水，有些空調區則冷、熱水定期交替供應時，應采用分區兩管制水系統；(4)全年運行過程中，供冷和采暖工況頻繁交替轉換或需同時使用的空調系統，宜采用四管制水系統；(5)中、小型工程、系統較小或各環路負荷特性或壓力損失相差不大時，宜采用一次泵系統；在經過充分的技術論證(包括設備的適應性、控制系統方案等)、確保運行安全可靠且具有較大的節能潛力和經濟性的前提下，一次泵可采用變速調節的方式； (6)系統較大、阻力較高、各環路負荷特性或壓力損失相差懸殊時，應采用二次泵系統；二次泵根據流量需求的變化采用變速變流量調節方式；(7)空調水系統的定壓和膨脹，優先采用高位水箱方式�！菊f明】閉式循環系統不僅初投資比開式系統少，輸送能耗也低，所以推薦采用。只是在季節變化時要求相應作供冷／采暖空調工況轉換的空調系統，采用兩管制水系統，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。規模(進深)大的建筑，由于存在負荷特性不同的外區和內區，往往存在需要同時分別供冷和采暖的情況，常規的兩管制顯然無法同時滿足以上要求。這時，若采用分區兩管制系統(分區兩管制水系統，是一種根據建筑物的負荷特性，在冷熱源機房內預先將空調水系統分為專供冷水和冷熱合用的兩個兩管制系統的空調水系統制式)，就可以在同一時刻分別對不同區域進行供冷和供熱，這種系統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，節能效果不大。近年來，隨著制冷機的改進和控制技術的發展，通過冷水機組的水量已經允許在較大幅度范圍內變化，從而為一次泵變流量運行創造了條件。J為了節省更多的能量，也可采用一次泵變流量調節方式。但為了確保系統機設備的運行安全可靠，必須針對設計的系統進行充分的論證，尤其要注意的是設備(冷水機組)的變水量運行要求和所采用的控制方案及相關參數的控制策略當系統較大、阻力較高，且各環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主機流量和最不利環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不同負荷特性的環路分別配置，做到“量體裁衣”，極大地避免了元為的浪費。而且二次泵的設置不影響制冷主機規定流量的要求，可方便地采用變流量控制和各環路的自由啟�？刂�，負荷側的流量調節范圍也可以更大；尤其當二次泵采用變頻控制時，其節能效果更好。 采用高位水箱定壓，具有安全、可靠、幾乎不消耗電力、初投資低等優點，因此推薦優先采用。

    2.6設計選擇兩管制空調水系統的循環水泵時，冷水循環泵和熱水循環泵宜分別設置。【說明】通常，空調系統冬季和夏季的循環水量和系統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運行，或使系統工作在小溫差、大流量工況之下，導致能耗增大，所以一般不宜合用。但若冬、夏季循環水泵的運行臺數及單臺水泵的流量、揚程與冬、夏系統工況相吻合，冷水循環泵可以兼作熱水循環泵使用。

    2.7有條件時，空調送風宜采用通風效率高、空氣齡短的置換通風型送風模式。【說明】研究表明：置換通風系統是一種通風效率高，既帶來較高的空氣品質，又有利于節能的有效通風方式。為了在工作區獲得同樣的溫度，置換通風系統所要求的送風溫度高于混合通風。置換通風是將經過處理或未經過處理的空氣，以低風速、低紊流度、小溫差的方式直接送入室內人員活動區的下部。根據有關資料統計，與混合式通風相比，其節約制冷能耗費20％～50％。置換通風在北歐已經普遍采用。最早是用于工業廠房解決室內的污染控制問題，然后轉向民用，如辦公室、會議廳、劇院等。目前我國在一些建筑中已有所應用。   

3.保證室內空氣質量方面應注意的問題

    3.1在人員密度相對較小的房間，宜采用新風需求控制。即根據室內C02度檢測值增加或減少新風量，使C02濃度始終維持在衛生標準規定的限值內。【說明】二氧化碳并不是污染物，但可以作為室內空氣品質的一個指標值。ASHRAE62—2001標準的第6．2．1條中闡述了“如果通風能夠使室內的二氧化碳濃度不超出室外二氧化碳濃度的700ppm，人類生物散發方面的舒適性(氣味)標準是可以滿足的。”考慮到我國室內空氣品質標準中沒有采納“室外C02濃度+700ppm=室內允許濃度”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：如果只變新風量、不變排風量，有可能造成部分時間室內負壓，反而增加能耗，因此排風量也應適應新風量的變化以保持房間的正壓。

    3.2設計風機盤管系統加新風系統時，新風應按質、按量直接送入各空調區內，不應經過風機盤管機組后再送出；當空調區面積較大、或人員分布分散時，新風口應均勻布置。【說明】新風直接送入房間并合理分配到人員的停留部位，對于提高送新風的清潔度和降低新風年齡、保證室內各人員的衛生條件都是有利的。

    3.3為了避免建筑內污染物交叉傳播和降低空調能耗，不宜直接從吊頂內回風。【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，采用吊頂回風對室內衛生條件極為不利，同時考慮到此方式也加大了空調的能耗，因此對吊頂回風應作限制。

    3.4選配空氣過濾器時，應符合下列要求：(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)全空氣空調系統的過濾器，應能滿足全新風運行的需要。說明】粗、中小空氣過濾器的參數引自《空氣過濾器》(GB／Tl4295—1993)。由于全空氣空調系統要考慮到空調過渡季全新風運行的節能要求，因此對其過濾器應有同樣的要求——滿足全新風運行的需要。

4.結論

    通過以上在節能衛生方面設計中應注意問題的論述，以期能夠給設計者提供借鑒之用，完善設計，能夠給用戶提供一個更加舒適的工作生活環境。

參考文獻： 

[1]陳在庚《空調過程設計與建筑節能》中國電力出  版社．2004．10．

[2]霍小平《中央空調自控系統設計》中國電力．2004．1．

[3]劉衛華《制冷空調新技術及發展》機械工業出版社．

[4]趙榮義主編《簡明空調設計手冊》建筑工業出版社

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尹維維 尚雯瀟 編輯  文徑 審核)