分布式新風供應系統的研究和應用分析

袁功峰 （阜陽市建筑設計研究院，安徽 阜陽 236001）

1 室內設置新風供應系統的必要性

室內環境是人們接觸最頻繁、最密切的環境之一，人們約有80%以上的時間是在室內度過的，與室內空氣污染物的接觸時間多于室外。因此，室內空氣質量的優劣能夠直接關系到每個人的健康。由于人們生活水平的提高，家用燃料的消耗量、食用油的使用量、烹調菜肴的種類和數量等都在不斷增加。隨著化工產品的增多，能夠揮發有害物質的各種建筑材料、裝飾材料、人造板家具等民用化工產品進入室內，人們在室內接觸有害物質的種類和數量比以往明顯增多。又因為建筑技術的發展，建筑物密閉程度越來越高，室內污染物增多，又無法通過自然的方式擴散至室外，為了人們的身體健康，采取措施稀釋和排出室內污染物是非常必要的。

室內新風供應系統可以保證足夠的新風量或通風換氣量，稀釋和排出室內氣態污染物，是減輕室內空氣污染，保持和改善室內空氣品質行之有效的措施和手段。另外，足夠的新風量還可以補充室內燃燒所耗的空氣和局部排風量，同時可以保證房間的正壓，防止污染物向房間的擴散。

為了保證室內新風的供應，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布的《民用建筑供暖通風與空調調節設計規范》（GB50736-2012）中，對公共建筑主要房間、居住建筑、醫院建筑及高密度人群建筑的設計最小新風量都做了相應的規定。其中關于公共建筑主要房間每人所需最小新風量的條文，屬于強制性條文，必須嚴格執行。因此，室內設置新風供應系統無論從科學原理上，還是從法律規范上，都是必要的。

室內新風供應系統按系統設備的設置位置分為集中式新風供應系統和分布式新風供應系統；按結構形式分為吊頂式新風器、柜式新風器、窗框式新風器、掛式新風器；按熱回收方式分為顯熱回收式新風機、全熱回收式新風機；按盤管內介質不同分為水系統新風系統、冷劑式新風系統；按送入室內新風的狀態點分為室外空氣未經冷熱處理直接輸送系統、室外空氣處理到室內焓值輸送系統、室外空氣處理到低于室內焓值輸送系統；按系統形式分為獨立的新風機、帶熱回收式新風機、組合式空調器，本文主要講述按系統設備的不同設置位置分類系統。

2 分布式新風供應系統和集中式新風供應系統

2.1 分布式新風供應系統的概念

分布式的概念源于計算機科學，暖通專業最早應用在冷熱源上，相對于集中式而言。集中式新風供應系統指的是室外進風口、新風處理和輸送設備集中設置，室外新風通過管網系統輸送至所負擔空調房間。分布式新風供應系統則是相對于集中式新風供應系統來說的，指的是系統室外進風口、室內送風口、新風處理和輸送設備均位于所負擔空調房間內，減少了新風的輸送管網，就地取材、就地處理、就地使用。

2.2 分布式新風供應系統和集中式新風供應系統工程應用實例

本實例基于以下模型，夏熱冬冷地區某一高層辦公樓建筑，坐北向南。內走道為東西向，內走道兩側為普通辦公室，空調機房偏一側設置。標準層建筑面積約為1200m2，內走道長度約為50m。空調采用多聯機空調系統，每層設置一個獨立的系統，室外機位于本層的空調機房內，室外參數為制冷量173.4kW，制熱量194.5kW，機外靜壓82Pa，功率51.75kW（380v）；室內機采用四面出風嵌入式帶冷凝水提升水泵；新風機參數為：風量6000m3/h，風壓300Pa，制冷量56kW，制熱量39kW，額定功率1.59kW；對制冷劑管道和凝結水管道按照一根管道進行簡化（圖中統稱為制冷劑管道），主管道按照D100，支管按照D50（D指管道外徑）。制冷劑管道、自噴支管、電纜支管均在梁中間1/3范圍內預埋套管，后期支管穿套管安裝。

系統如下：

2.3 分布式新風供應系統相對于集中式新風供應系統的優點

2.3.1 建筑使用空間上的節省

對比1-1剖面圖和3-3剖面圖可以看出，分布式新風供應系統比集中式新風供應系統在走廊上最大可以節省相當于新風主管高度的豎向空間。對比2-2剖面圖和4-4剖面圖可以看出，分布式新風供應系統比集中式新風供應系統在房間內最大可以節省相當于新風支管高度的豎向空間。如果在控制相同吊頂下凈高的要求下，再加上走廊內主梁比房間內次梁高的情況下，使用分布式新風供應系統可以比使用集中式新風供應系統在層高上最大降低相當于新風主管高度的尺寸。以本文實例來算，標準層中一層可以降低320mm，如果有10層，就可以降低3.2m的建筑高度。這樣一來，在土建造價的節省上，是相當巨大的。

2.3.2 新風輸配能耗的節省

對于集中式新風供應系統，新風需要從機房的室外進風口通過管路系統送至距離較遠的不同房間，從而需要新風機具有一定的壓頭來提供新風在管道內的局部阻力和沿程阻力損失。從本實例可以看出，新風機輸送6000m3/h的風量，提供300Pa的壓頭，耗功率為1.59kW。

對于分布式新風供應系統，則不同，新風屬于就地取材就近使用，需要風機提供的壓頭很小。我們假設若干個小風量、小壓頭的分布式新風機并聯在一起運行，使其達到一個總風量為6000m3/h，壓頭為71.3Pa的大風機。通過圖集可以查到T35-11-5.6的參數滿足上述要求，其參數為：風量6732m3/h，風壓71.3Pa，額定功率0.37kW。

對比以上數據我們可以得出，分布式新風供應系統，在滿足同樣新風量的情況下，一層樓可以減少約1.2kw的耗功率。對于十層的建筑，即可節省12kW的耗功率，一小時可以節省約12kW·h。一天八個小時工作時間，即可節省96kW·h，一年可以節省約25920kW·h。由此可見，分布式新風系統相對于集中式新風系統在日常運行費用的節省上，也是可觀的。

2.3.3 氣流組織形式上的優化

對于集中式新風供應系統，由于受到輸配管網的限制，送風口只能設置到房間的頂部。往往新風還沒有到達人們活動的區域，就已經被污染了。而分布式新風供應系統，可以在外墻、外窗的任何位置，尤其是環窗框式新風機、環窗框熱回收式新風機和環窗框式室內空調機，可以在窗框的下端送出新風。新風直接送至人員活動區域，經人員和設備污染后，從窗框的上端排出，從而優化了氣流組織形式。

3 一種分布式新風供應設備

3.1 環窗框熱回收式新風機

本設備的目的是提供一種利用建筑窗框作為風道，不需要在外墻另外開設洞口、不增加各種贅物就能提供新風供應、能實現室內空氣凈化且能回收排風冷熱量的環窗框熱回收式新風機。

主要技術方案為一種環窗框熱回收式新風機，包括殼體狀的窗框，該窗框的內腔中布置有供空氣流通的風管組，風管組包括新風管和排風管，窗框位于室外的側壁上，設置有新風進風口和排風出風口，所述的新風管的一端連通新風進風口，另一端連通至新風出風口，所述的排風管的一端連通排風進風口，另一端連通至排風出風口。所述的新風管和新風進風口/新風出風口之間設置風機模塊，排風管和排風進風口/排風出風口之間設置一個風機模塊。

由于采用以上技術方案，殼體狀窗框的內腔是一個貫通的腔室，在腔室內布置風管組，在風機模塊的作用下，室外的新風從新風進風口進入新風管并從新風出風口排出，完成新風流通至室內。同樣的，在風機模塊的作用下，室內空氣從排風進風口進入排風管，然后從排風出風口排出至室外，從而實現整個房間的通風換氣，保證室內空氣的質量。并可根據需求實現室內正壓、負壓或者平衡。風管組的設置使排風與新風可以經過風道外壁進行初步換熱，并通過帶有肋片的連通管增強換熱，從而實現了回收排風冷熱量的目的。本發明利用建筑原有的窗洞，將窗框做成空腔結構，稍作改動使窗框作為風道，不增加各種贅物，結構簡單，功能多樣。

軸測圖

左視圖

熱回收器局部軸測圖

俯視圖

3.2 環窗框式新風機、環窗框式室內空調機

（詳見專利號：ZL 2018 2 0063405.3和專利號：ZL 2018 2 0063451.3）

4 結語

隨著社會物質水平的提高，人們對于室內環境的要求越來越高，這對于暖通空調專業既是一個挑戰，也是一個機遇。怎么能在減少能耗、節約材料的基礎上，更好的改善室內環境應該是每個暖通人追求的目標。對于傳統的系統和工藝，應該在繼承中創新，在循矩中另辟蹊徑。換個角度考慮問題，或許就不再是個問題。