空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能研究

■陸 敏 ■上海市政工程設(shè)計研究總院(集團)有限公司，上海 200092

伴隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)展，人們生活的不斷提高，空調(diào)被廣泛應(yīng)用。然而隨之而來的空調(diào)的電能消耗也越來越大。如何在保證空調(diào)正常使用的前提下，盡可能得減少空調(diào)的能源消耗，是目前亟待解決的一大問題。《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》的出臺將節(jié)能問題明確提出，并且對空調(diào)設(shè)計當中的節(jié)能提出了規(guī)范和要求。而空調(diào)系統(tǒng)中，新風(fēng)能源的消耗約占空調(diào)總能耗的30%左右，因此合理設(shè)計新風(fēng)系統(tǒng)是空調(diào)設(shè)計中需要著重考慮的問題。

1 空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)處理的必要性

在空調(diào)的系統(tǒng)運行當中，新風(fēng)處理是十分必要的一個環(huán)節(jié)。一方面，新風(fēng)系統(tǒng)為滿足空調(diào)區(qū)生產(chǎn)人員對衛(wèi)生的需求，新風(fēng)量必須充足，否則會致使空調(diào)區(qū)的空氣質(zhì)量不達標。另外一方面，新風(fēng)對于系統(tǒng)的風(fēng)量平衡和穩(wěn)定的運行起著一定的作用。空調(diào)區(qū)的排風(fēng)、系統(tǒng)的漏風(fēng)、保障空調(diào)區(qū)正壓水平的風(fēng)量等，都需新風(fēng)給其補給。為保障空調(diào)正常的系統(tǒng)運行和空氣過濾器的高效運行，而采取恰當?shù)男嘛L(fēng)處理措施具有非常重要的作用和意義。對新風(fēng)量的調(diào)節(jié)關(guān)系著潔凈室壓差控制是否安全有效，壓差變送器的控制作為比較直接有效的控制方法，可以根據(jù)具體的工程的特征來選擇不同的壓差控制的方案和制定相應(yīng)的策略。在新建項目和改造項目的進行過程當中，要運用新風(fēng)排風(fēng)熱交換能量來對方案進行回收，以獲取盡可能好的節(jié)能效果，竟可能多的經(jīng)濟收益。

對于地下空間通風(fēng)空調(diào)的系統(tǒng)負荷當中，可以認為照明、設(shè)備、廣告和指示牌等等的負荷是一定的數(shù)值，而人員的負荷和新風(fēng)的負荷是變化的數(shù)值。前者的負荷約占總負荷四成左右，而后者約占四五成左右。總負荷之所以變化是由于人流量的變化不定。然而實際的情況是地下空間每天的客流量變化幅度很大，一般周末比工作日要多出很大的客流量來，隨時間點的變化也有所變化。所以，人員的負荷波動巨大，難以判定。而新風(fēng)負荷隨著季節(jié)、時間的變化也是隨時變化，所以新風(fēng)的負荷亦是波動不定的。如果空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)裝機的容量運行，必然會帶來能源上很大的浪費，因此通過新風(fēng)負荷來分析和研究節(jié)能的意義非常重大。

2 空調(diào)新風(fēng)供給方式及其特點

(1)無組織新風(fēng)。新風(fēng)供給方式中，最為原始的方法是通過打開門窗或是門窗的隙縫來進行自然的滲透，這種方式無需任何的投資成本。但往往會受到來自建筑物的熱壓、風(fēng)壓的作用，以及房屋的樓層、朝向問題的影響，導(dǎo)致新風(fēng)滲透量的不同，從而很難對新風(fēng)的滲透量進行人為調(diào)節(jié)。這種新風(fēng)供給方式適合對于新風(fēng)要求不高或者是新風(fēng)管道不容易布置的建筑物，如設(shè)置分體空調(diào)的住宅樓或商務(wù)樓等。這種新風(fēng)供給方式要保障新風(fēng)量的供給，可以加裝機械排風(fēng)設(shè)施，例如天花板排氣扇、窗式排氣扇等，依靠負壓來獲取吸入新風(fēng)。

(2)新風(fēng)單獨送入室內(nèi)。單獨將新風(fēng)送入室內(nèi)，有兩種方式:一是新風(fēng)未經(jīng)處理直接送入室內(nèi)，另一種是對新風(fēng)預(yù)處理后再送入室內(nèi)。新風(fēng)未經(jīng)處理直接送入室內(nèi)，需要由室內(nèi)的空調(diào)機來擔負新風(fēng)的熱濕的負荷。當前市場中的窗式動力通風(fēng)器即是根據(jù)這種新風(fēng)方式來研究開發(fā)的。和窗式自然通風(fēng)器比較，這種窗式動力通風(fēng)器加設(shè)了風(fēng)機，更能有效得對風(fēng)量進行控制。可以在普通住宅樓和商務(wù)樓中應(yīng)用設(shè)置分體空調(diào)。

(3)新風(fēng)與回風(fēng)混合送入室內(nèi)。依靠空調(diào)機組或者是風(fēng)機盤管回風(fēng)口的負壓，直接將室外的新風(fēng)引入室內(nèi)，和室內(nèi)的回風(fēng)相混合之后，再通過盤管的熱濕處理，將新風(fēng)與回風(fēng)混合送回室內(nèi)。這種新風(fēng)處理方法通常適用于集中空調(diào)的全空氣系統(tǒng)，可以過濾新風(fēng)，可以調(diào)節(jié)新風(fēng)量，還可以在季節(jié)變換時實現(xiàn)全新風(fēng)的運行，從而實現(xiàn)室內(nèi)空氣品質(zhì)的優(yōu)良和空調(diào)能耗的降低。通過室內(nèi)設(shè)置的送風(fēng)口將新風(fēng)送入室內(nèi)，從而新風(fēng)可以均衡得送至室內(nèi)各處。一些多聯(lián)空調(diào)室內(nèi)機是選擇的這種方法引入的新風(fēng)。特別需要注意新風(fēng)的熱濕負荷比較大，多聯(lián)空調(diào)室內(nèi)機的除濕作用往往比較小，尤其是高濕度的地方，難以對濕度進行有效得控制，所以在選擇室內(nèi)機時需要考慮空調(diào)的除濕功能。

3 新風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能

按照《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》的規(guī)范要求，凡是有集中排風(fēng)裝置的建筑物，并且新風(fēng)和排風(fēng)的溫差△t≥8℃時，送風(fēng)量不小于3000m3/h 的直流式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，或者是設(shè)計新風(fēng)量不小于4000m3/h 的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以及設(shè)置了獨立新風(fēng)和排風(fēng)的系統(tǒng)，最好設(shè)置排風(fēng)熱回收的裝置。

下面將對較常見的新風(fēng)系統(tǒng)和新風(fēng)節(jié)能方式進行介紹:

(1)全熱交換器新風(fēng)系統(tǒng)。全熱交換器雙向流的新風(fēng)系統(tǒng)主要是由新風(fēng)主機、進風(fēng)口、排風(fēng)口、調(diào)速開關(guān)、官網(wǎng)等組成。新風(fēng)主機一般位于建筑物的陽臺、廚衛(wèi)、吊頂位置等。在進行通風(fēng)的工作時，經(jīng)由排風(fēng)管道，有害的氣體和灰塵會隨之被排出室外。當室內(nèi)的有害氣體排出去時，新風(fēng)會借由送風(fēng)機來到室內(nèi)。送風(fēng)排風(fēng)中，送入的新風(fēng)吸收掉排風(fēng)中的能量，調(diào)節(jié)冷熱，從而實現(xiàn)節(jié)能。全熱交換器新風(fēng)系統(tǒng)的原理是通過熱交換新風(fēng)系統(tǒng)，使整體平衡式通風(fēng)的設(shè)計和高效的換熱良好結(jié)合，系統(tǒng)對雙離心式風(fēng)機及整體式平衡風(fēng)閥進行了配置，系統(tǒng)將由室外吸進新鮮的空氣，通過送風(fēng)管道的系統(tǒng)來分別送至每一個房間，與此同時把室內(nèi)公共區(qū)域收集到的渾濁的空氣排出去，從而不開門窗實現(xiàn)室內(nèi)的通風(fēng)換氣，保障室內(nèi)空氣質(zhì)量達到所需的標準。新風(fēng)的氣流，伴隨著從室內(nèi)排出的渾濁空氣，通過新風(fēng)系統(tǒng)中的熱交換的核心處來完成能量上的交換，從而緩解從室外引入新鮮空氣對室內(nèi)舒適程度、空調(diào)負荷帶來的影響。此外系統(tǒng)可以按照人體的舒適度和需要程度才進行智能化的控制系統(tǒng)。

(2)窗式熱交換型通風(fēng)器。窗式熱交換型通風(fēng)器的原理是在一個箱體中一送一排的兩個風(fēng)機，新風(fēng)和排風(fēng)通過內(nèi)置的瓦置波結(jié)構(gòu)熱交換器來實現(xiàn)顯熱交換。這種通風(fēng)器安裝便捷，系統(tǒng)簡單，適用于標準不高且不方便安裝新的排風(fēng)系統(tǒng)的場所，例如裝有多聯(lián)空調(diào)、分體空調(diào)的住宅樓和商務(wù)樓。窗式熱交換型通風(fēng)器具有不錯的應(yīng)用價值，可以有效得較少一部分的空調(diào)能源消耗。

(3)板管蒸發(fā)式冷凝全熱回收新風(fēng)空調(diào)熱泵機組。和普通的排風(fēng)熱交換器來比較，此機組的送風(fēng)溫度比較低，能夠負擔起新風(fēng)熱濕的負荷，季節(jié)轉(zhuǎn)換時能夠運用全新風(fēng)承擔起室內(nèi)的負荷。單單運行送風(fēng)和排風(fēng)來完成換氣工作，而且不需要壓縮機的啟動，可以應(yīng)用于制冷主機容量難以負擔新風(fēng)負荷，對衛(wèi)生有較大要求的場所，例如裝有多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)的場所可以選擇運用這種機組。

(4)控制新風(fēng)量。按照客流量的大小來進行新風(fēng)量的控制能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能。國外關(guān)于新風(fēng)控制的實驗曾研究出:最熱的季節(jié)中，若手動進行半開新風(fēng)閥，則客流量達到最大的時候全開手動控制比起按照設(shè)計設(shè)定的新風(fēng)閥開度的控制模式將節(jié)省大約11%的能量消耗;按照客流量的大小，通過CO2氣體的濃度自動控制對新開閥的開度的自動控制，和按照設(shè)計設(shè)定的新風(fēng)閥開度的控制模式將節(jié)省大約24%左右的能量消耗。所以，設(shè)計時能夠通過運用這些控制的辦法:全年運行中按照室內(nèi)外的干球溫度及室內(nèi)外焓的差值來判定能否全部運用室外的新風(fēng);根據(jù)客流量的大小來通過CO2氣體的濃度來進行新風(fēng)閥開度的控制，或者是手動進行新風(fēng)閥開度的控制，從而實現(xiàn)節(jié)約能源。

4 結(jié)束語

空調(diào)給人們帶來舒適和便捷的同時，也給人類帶來了更多的能源消耗。新風(fēng)處理作為空調(diào)系統(tǒng)運行當中的重要程序之一，要對新風(fēng)處理的效果引以重視。通過新風(fēng)全熱交換能量的回收方案和采取根據(jù)人流負荷量的變化來進行新風(fēng)量的調(diào)整的新風(fēng)辦法，能夠收獲比較理想的節(jié)能效果，實現(xiàn)經(jīng)濟效益。

［1］陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊(第二版).北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［2］范國才，路永強，劉衛(wèi)兵.潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施［J］.中國藥業(yè)，2000，9(12).

［3］勞文慧，空調(diào)節(jié)能技術(shù)分析［J］，制冷，2012(3):18-20.