基于可持續(xù)發(fā)展的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方法研究

何學(xué)文

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)能源工程公司寧夏靈州工程監(jiān)理咨詢有限公司 寧夏 銀川 750001）

0 引言

我國的能源利用率還非常低，能源結(jié)構(gòu)不合理，在這種情況下，我們必須改變設(shè)計思路，改變設(shè)計方法，以盡快提高我們的設(shè)計水平。在暖通冷、熱源選擇上要充分考慮一次能源的利用率，力求對地球環(huán)境負(fù)荷降到最低。中國加入WTO后，機(jī)遇大于挑戰(zhàn)。通過學(xué)習(xí)，采用適合我們發(fā)展的外國的方法和經(jīng)驗，可以更快提高我們的競爭力，抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)。我們的暖通可持續(xù)設(shè)計任重道遠(yuǎn)。

1 空調(diào)節(jié)能技術(shù)的原則

1.1 舒適性與節(jié)能之間的矛盾統(tǒng)一

1.1.1 以節(jié)能為原則，將熱舒適指標(biāo)PMV在工程中加以實際應(yīng)用，即利用支配熱舒適的6個因素（溫度、濕度、平均輻射溫度、風(fēng)速、衣服熱在阻、勞動強(qiáng)度）的巧妙組合，達(dá)到舒適和節(jié)能的協(xié)調(diào)。如大空間建筑內(nèi)對“可感氣流”的用PMV傳感器對熱環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化控制。

1.1.2 滿足個人需求，不強(qiáng)求全面統(tǒng)一（溫度、濕度），個人與全體兼顧，對節(jié)能和控制的靈活性均有利。

1.1.3 滿足新的舒適要求，盡管影響人體舒適的主要因素為舒適環(huán)境，但對于生活環(huán)境中的聲（燥聲）、光（照明）、色（色彩）要求同樣應(yīng)予以滿足?，F(xiàn)今研究指出，環(huán)境參數(shù)的脈動化（如變動風(fēng)）有利于滿足人的舒適感，實現(xiàn)動態(tài)自然境界，對節(jié)能也是有利的。現(xiàn)今對舒適環(huán)境的研究是在生理和心理兩方面進(jìn)行的。

1.1.4 控制室內(nèi)空氣品質(zhì)（IAQ）。 有關(guān)為消除 O2、VOC、浮游塵埃、細(xì)菌、臭味等的通風(fēng)量（新風(fēng)）的研究一直在進(jìn)行中，法規(guī)不斷有所修改。歐洲建議用olf（污染源單位）和decipol（感知污染等級）來確定通風(fēng)量，總的趨勢是通風(fēng)量應(yīng)增大，因而排風(fēng)熱回收的措施將不可缺少。此外從提高通風(fēng)效率出發(fā)，應(yīng)注意室內(nèi)進(jìn)、排風(fēng)的氣流組織，以便有效地利用室內(nèi)的通風(fēng)量。

1.2 能源利用與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾統(tǒng)一

1.2.1 提高化石燃料的利用效率。選擇合理的供能（冷、熱）方式，以減少CO2的排放量，例如總能系統(tǒng)可以獲得最佳的一次能源利用效率，對環(huán)境的影響為最小。

1.2.2 低溫?zé)崮埽ǖ臀粺嵩矗┑膽?yīng)用。 按質(zhì)用能，先“功”后“熱”是用用能的原則，因為HVAC技術(shù)中末端設(shè)備的空氣溫度或水溫均在60℃以下，直接用電加熱就極不合理。在選用熱媒時，應(yīng)采用“高溫”冷水和“低溫”熱水，因而輻射空調(diào)方式是符合這一原則的。為了利用冬季大氣中的低位熱量，風(fēng)冷熱泵（ASHP）也是很節(jié)能的裝置。此外，由于它排給大氣的那部熱量被循環(huán)使用，其排熱影響就小于直接燃燒化石燃料的供暖方式。

1.2.3 “未利用能”的利用，如太陽能、江河水、地?zé)岬榷际欠仙鲜鲈瓌t的。

2 新的空調(diào)節(jié)能手法

2.1 建筑節(jié)能

建筑節(jié)能是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的基礎(chǔ)，解決好建筑節(jié)能的矛盾是設(shè)計水平的體現(xiàn)，平面、朝向、窗戶結(jié)構(gòu)和材料的確定，以及起遮陽作用的挑檐的處理等，對減少維護(hù)結(jié)構(gòu)的空調(diào)負(fù)荷起到重要作用。1992年建成的日本松下電器產(chǎn)業(yè)公司情報通信系統(tǒng)中心大樓的空調(diào)，在建筑節(jié)能上有很獨特的成果。

2.2 傳統(tǒng)空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用

20世紀(jì)70年代中期以來行之有效的空調(diào)節(jié)能方法應(yīng)采用和改進(jìn)，這些技術(shù)主要是:1）排風(fēng)中熱量的回收；2）水蓄熱（冷）技術(shù)；3）熱泵的應(yīng)用；4）變風(fēng)量系統(tǒng)（VAV）；5）變水量系統(tǒng)（VWV）?，F(xiàn)在許多節(jié)能技術(shù)上從它們發(fā)展起來的。

2.3 舒適、節(jié)能、靈活性相結(jié)合的方法

2.3.1 大中型辦公樓建筑內(nèi)外分區(qū)。為提高靈活性和能源利用合理性，在過去常規(guī)的分區(qū)基礎(chǔ)上，有的把外區(qū)做成獨立的熱泵單元方式，內(nèi)區(qū)熱源則可采用區(qū)域供熱供冷（DHC）、集中吸收式制冷方式等。也有采用閉環(huán)水熱源單元熱泵方式，把內(nèi)區(qū)排熱作為外區(qū)熱泵供熱的熱源。

2.3.2 不分內(nèi)外區(qū)的中小型辦公樓。采用新型的機(jī)組方式，如:1）穿墻式空調(diào)機(jī)組（TWU），有立式和臥式，有的可供新風(fēng)并有排風(fēng)熱回收器，建筑立面應(yīng)有協(xié)調(diào)設(shè)計；2）VRV系統(tǒng)，即冷劑可變系統(tǒng)，一個室外機(jī)可拖達(dá)十臺室內(nèi)機(jī)，壓縮機(jī)變頻調(diào)速，在節(jié)能方面十分占優(yōu)勢，這種系統(tǒng)同樣可配置有排風(fēng)熱回收的新風(fēng)系統(tǒng)。

2.3.3 窗際熱環(huán)境的改善方法。內(nèi)外分區(qū)的目的是為了改善窗際熱環(huán)境和使空調(diào)系統(tǒng)適應(yīng)各區(qū)的負(fù)荷特性，但帶來了裝置費用高和可能造成的冷熱混合損失。新的設(shè)計采用通風(fēng)窗、空氣屏障方式等來簡化內(nèi)外分區(qū)方式。

2.3.4 背景空調(diào)和個人空調(diào)相結(jié)合。對于辦公室智能化大樓，結(jié)合綜合布線要求做成雙層布線地板，這樣可以實現(xiàn)近似于置換通風(fēng)的方式，從下向上送風(fēng)。在此基礎(chǔ)上，可設(shè)計成個人空調(diào)。（送到工作點）和背景空調(diào)相結(jié)合的系統(tǒng)。前者可由工作人員自己調(diào)節(jié)以滿足個人需要，背景空調(diào)參數(shù)可有所降低，有利于節(jié)能和舒適的統(tǒng)一。

2.3.5 利用輻射方式供熱供冷:1）輻射方式與人體的熱交換較易滿足舒適感;2）利用輻射方式可以降低對室溫的要求，例如電熱地毯和掛壁式空調(diào)機(jī)的組合使用，可比單用對流空調(diào)方式節(jié)能25%;3）可以利用高溫冷水（如井水）和低溫?zé)崴ㄌ柲芗訜崴┕?jié)約能源;4）設(shè)在結(jié)構(gòu)中的盤管可使結(jié)構(gòu)起蓄熱作用，如利用夜間電力，將熱量蓄存在建筑物內(nèi)供白天使用。當(dāng)采用輻射供冷時，應(yīng)防止版面的結(jié)露，同時利用新風(fēng)去濕（負(fù)擔(dān)室內(nèi)濕負(fù)荷）亦應(yīng)正確把握。

2.3.6 節(jié)能帶（ZED）的應(yīng)用。在建筑節(jié)能設(shè)備較為完備的建筑物內(nèi)，夏季利用自然通風(fēng)，冬季利用太陽能供熱（被動式），不采用空調(diào)，讓室內(nèi)PMV值在容許的范圍內(nèi)波動。在空調(diào)系統(tǒng)自控設(shè)計中，亦可提供一個加熱通風(fēng)和冷卻的順序控制，并對空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷進(jìn)行自動設(shè)定，在過渡季節(jié)采用零能帶方式控制，停止供熱和制冷，而室內(nèi)環(huán)境仍可以維持。

2.4 夜間電力應(yīng)用和移峰蓄熱措施

2.4.1 冰蓄熱；

2.4.2 利用高溫（大于00C）的相變材料（PCM）進(jìn)行蓄冷；

2.4.3 建筑結(jié)構(gòu)蓄熱（冷）。

2.5 自然能直接利用

2.5.1 免費供冷的各種應(yīng)用；

2.5.2 井水、河水的利用；

2.5.3 太陽能；

2.5.4 蒸發(fā)冷卻技術(shù)的應(yīng)用。

3 結(jié)束語

在知識經(jīng)濟(jì)時代，企業(yè)的競爭、國家的競爭，歸根到底是人才的競爭。暖通空調(diào)業(yè)由于與能源、環(huán)保、高科技以及人民生活密切相關(guān)，己經(jīng)不再是一個純技術(shù)或單一技術(shù)的行業(yè)。暖通空調(diào)業(yè)只有提高從業(yè)人員的素質(zhì)，擁有更多的復(fù)合型、全球化的人才，才能抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，才能使加入WTO成為振興我國暖通空調(diào)業(yè)的新起點，使我國盡快從暖通空調(diào)大國轉(zhuǎn)變?yōu)榕照{(diào)強(qiáng)國。

［1］付祥釗.流體輸配管網(wǎng)[M].中國建筑工業(yè)出版社，2001.

［2］李岱森.簡明供熱設(shè)計手冊[M].中國建筑工業(yè)出版社，1998.

［3］趙榮義.簡明空調(diào)設(shè)計手冊[M].中國建筑工業(yè)出版社，1998.

［4］[瑞典]珀蒂瓊，等.水力管網(wǎng)全面平衡技術(shù)[M].郎四維，馮鐵栓，譯中國建筑工業(yè)出版社，1991.