不同建筑分層空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)口布置的優(yōu)化研究

唐斌

摘 要：從能量平衡的角度，對風(fēng)口布置以及分層空調(diào)系統(tǒng)整體規(guī)劃進(jìn)行調(diào)查。通過研究改進(jìn)風(fēng)口布置，減少分層空調(diào)系統(tǒng)整體的機(jī)組負(fù)荷，增強(qiáng)室內(nèi)整體的氣流組織，提高分層空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能能力。通過研究對分層空調(diào)系統(tǒng)在不同類型的建筑當(dāng)中風(fēng)口布置對空調(diào)區(qū)溫度的影響，驗(yàn)證風(fēng)口布置對整體環(huán)境舒適性以及空調(diào)節(jié)能能力的影響，可以相應(yīng)解決采用全室空調(diào)形式造成的資源消耗過大的難題，通過與傳統(tǒng)全室空調(diào)系統(tǒng)的對比，將分層空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提升其節(jié)能優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：分層空調(diào);風(fēng)口布置;空調(diào)系統(tǒng);節(jié)能

引言

在人們的日常生活中所使用的空調(diào)大部分為全室循環(huán)送風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)，這種空調(diào)系統(tǒng)將室外的空氣進(jìn)行處理后，送入室內(nèi)與室內(nèi)空氣混合，在全室范圍形成空氣質(zhì)量較為均一的室內(nèi)空氣環(huán)境。但是在分層空調(diào)系統(tǒng)中，空調(diào)所制造的冷空氣可以準(zhǔn)確抵達(dá)空調(diào)區(qū)內(nèi)人體活動區(qū)域，并且使人體活動區(qū)域周圍的空氣質(zhì)量提升，但空調(diào)區(qū)上方仍未為經(jīng)空調(diào)系統(tǒng)處理的空氣。在這一過程中，通過空調(diào)區(qū)的合理氣流組織，減少了系統(tǒng)能量的消耗。在室內(nèi)分層空調(diào)系統(tǒng)的研究中，風(fēng)口布置是非常重要的一個內(nèi)容，通過對不同位置風(fēng)口的布置，可以提高分層空調(diào)系統(tǒng)的潛力，增強(qiáng)對室內(nèi)空氣的調(diào)節(jié)能力，同時降低能耗使用戶更加舒適，獲得更好的使用體驗(yàn)。

一、不同風(fēng)口對室內(nèi)熱舒適程度的影響

在不同類型的建筑空間中使用分層空調(diào)系統(tǒng)時，環(huán)境熱舒適性的影響也隨著不同建筑空間的模式改變而變化。在小型辦公室、大型的階梯教室，以及大型公共場所，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用不同類型的分層空調(diào)系統(tǒng)，并應(yīng)對送風(fēng)口進(jìn)行調(diào)整。通過對不同空間大小建筑的實(shí)驗(yàn)研究，以及不同空間人體活動的主要區(qū)域進(jìn)行研究后，我們可以發(fā)現(xiàn)，因人員活動產(chǎn)生的熱空氣總會沿著建筑空間內(nèi)人體的頭部向上流動。通過綜合研究人體整體的熱舒適生理模型，以及在不同建筑空間內(nèi)熱量的傳遞方式，我們可以看出不同風(fēng)口對于人體所感受到熱舒適性體驗(yàn)的不同。另外，在對回風(fēng)口進(jìn)行處理的同時，應(yīng)當(dāng)注意盡量降低回風(fēng)口高度，這樣在回風(fēng)口對空調(diào)所制造的冷空氣進(jìn)行組織的時候，就不會引起空調(diào)區(qū)內(nèi)實(shí)際冷量不足。這種對于回風(fēng)口的設(shè)計處理，能夠使建筑以及人體活動空間內(nèi)溫度差異盡量減小。[1]

二、分層空調(diào)系統(tǒng)制冷機(jī)組負(fù)荷影響

有許多研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)口布置對分層空調(diào)系統(tǒng)的影響研究中，分層空調(diào)系統(tǒng)在不同建筑當(dāng)中的合理優(yōu)化風(fēng)口布置能夠提高分層空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能潛力，通過各種實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)回風(fēng)口以及排風(fēng)口的布置可以調(diào)節(jié)整個空調(diào)系統(tǒng)所實(shí)際承擔(dān)的冷負(fù)荷。通過改變風(fēng)口，可使冷空氣在人體活動區(qū)域停留時間更久，同時不會造成強(qiáng)烈的風(fēng)感，使熱舒適性得到很大提高。在節(jié)能方面，風(fēng)口的不同布置也有非常重要的影響。當(dāng)分層空調(diào)系統(tǒng)的回風(fēng)口以及排風(fēng)口在不同位置進(jìn)行布置時，通過對整體環(huán)境空間的合理規(guī)劃，能夠降低空調(diào)機(jī)組的負(fù)荷，降低空調(diào)系統(tǒng)能耗。隨著建筑空間變大，空調(diào)區(qū)范圍占整體空間的比例越小，相對全室空調(diào)系統(tǒng)所能夠節(jié)約的能源也就越可觀，空調(diào)機(jī)組風(fēng)口位置對于整體機(jī)組的負(fù)荷能力影響也就越大。在越大型的公共空間，對于空調(diào)送風(fēng)口以及回風(fēng)口的設(shè)計越要精心，最終收益也越大。

三、分層空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化方案

（一）中小型建筑空間

在中小型建筑空間對分層空調(diào)進(jìn)行應(yīng)用的時候，在整個空間當(dāng)中回風(fēng)口的布置應(yīng)當(dāng)在下半部區(qū)域，如果回風(fēng)口布置的位置過于接近送風(fēng)口，或者是太過于靠近人體的活動區(qū)域，將會造成冷空氣無法有效發(fā)揮其作用。而且回風(fēng)口所起到的作用并不僅僅是交換室內(nèi)的空氣，也能夠?qū)淇諝獾牧鲃舆M(jìn)行有效組織，這樣能夠通過人為的方式影響室內(nèi)冷空氣的流動方向。一些中小型空間一般是辦公區(qū)域，保持穩(wěn)定均一的溫度有助于提升人員的工作效率，使空間內(nèi)的人員舒適性得到極大提升。通過對回風(fēng)口的安排能夠使空間內(nèi)溫度迅速降低，減少因人數(shù)過多而造成的溫度上升和空調(diào)負(fù)荷過大。[2]

（二）大型建筑空間

與小型建筑空間相比，大型建筑空間的整體跨度巨大。通過在大型空間內(nèi)盡量多的設(shè)置送風(fēng)口，能夠使冷空氣均勻迅速的鋪滿整個大型建筑空間的空調(diào)區(qū)。同時，大型建筑空間的人體活動區(qū)域范圍也更大，通過熱流的交換以及空氣的流動，使室內(nèi)的大量熱量及時的與冷空氣進(jìn)行接觸。另外通過熱羽流的流動，使人體活動區(qū)域的大量熱量迅速揮發(fā)到上空，空調(diào)區(qū)上方的熱空氣通過排風(fēng)的方式排出室外，不形成分層空調(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷。這樣一來，分層空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際冷負(fù)荷也就極大地降低了。相對于全室空調(diào)系統(tǒng)，大型空間采用分層空調(diào)對于節(jié)能效果就更加可觀，送風(fēng)口以及回風(fēng)口所起到的作用也更為顯著。在設(shè)計階段，通過合理的安排，可以調(diào)節(jié)整體建筑的負(fù)荷水平，以及空調(diào)工作效率。在大型建筑空間內(nèi)，應(yīng)當(dāng)增加送風(fēng)口的數(shù)量，這樣有助于迅速調(diào)節(jié)大型空間空調(diào)區(qū)內(nèi)的空氣質(zhì)量以及溫度。

四、結(jié)束語

在不同建筑當(dāng)中，分層空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能能力與空調(diào)區(qū)上方的熱空氣的排放有關(guān)。通過回風(fēng)口與排風(fēng)口分開布置，能夠提升排出空氣的溫度，使室內(nèi)的大量熱量通過排風(fēng)口排至室外，迅速降低室內(nèi)環(huán)境溫度，同時節(jié)約大量能源。而且隨著回風(fēng)口高度的下降，室內(nèi)環(huán)境溫度變化并不明顯，但整體空調(diào)的節(jié)能效率迅速提升，所以在進(jìn)行大空間建筑的空調(diào)系統(tǒng)布置過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)將回風(fēng)口盡量降低，同時盡量增多送風(fēng)口的數(shù)量。不同建筑類型以及不同的間隔空間，都會對分層空調(diào)系統(tǒng)性能產(chǎn)生巨大的影響。所以在建筑當(dāng)中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)相應(yīng)的計算公式以及建筑思維解決設(shè)計當(dāng)中的困難，必要時輔以模擬計算，通過提前對整體建筑應(yīng)用水平的預(yù)估，合理安排風(fēng)口的布置，提升分層空調(diào)的節(jié)能能力，也提升其對溫度的調(diào)節(jié)能力。

參考文獻(xiàn)

[1]程遠(yuǎn)達(dá)，楊晉明，張興惠，等.不同建筑分層空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)口布置的優(yōu)化研究[J].暖通空調(diào)，2018，v.48;No.343（04）：106-113.

[2]程遠(yuǎn)達(dá)，張興惠，景勝藍(lán)，等.風(fēng)口布置對分層空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能潛力及頭腳溫差的影響[J].暖通空調(diào)，2016，046（006）：116-121，127.