空調(diào)新風系統(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)新風處理的必要性

在空調(diào)的系統(tǒng)運行當中，新風處理是十分必要的一個環(huán)節(jié)。一方面，新風系統(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，新風對于系統(tǒng)的風量平衡和穩(wěn)定的運行起著一定的作用?？照{(diào)區(qū)的排風、系統(tǒng)的漏風、保障空調(diào)區(qū)正壓水平的風量等，都需新風給其補給。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處理措施具有非常重要的作用和意義。對新風量的調(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，要運用新風排風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?？傌摵芍宰兓怯捎谌肆髁康淖兓欢?。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。而新風負荷隨著季節(jié)、時間的變化也是隨時變化，所以新風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，因此通過新風負荷來分析和研究節(jié)能的意義非常重大。

2 空調(diào)新風供給方式及其特點

(1)無組織新風。新風供給方式中，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、風壓的作用，以及房屋的樓層、朝向問題的影響，導致新風滲透量的不同，從而很難對新風的滲透量進行人為調(diào)節(jié)。這種新風供給方式適合對于新風要求不高或者是新風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。這種新風供給方式要保障新風量的供給，可以加裝機械排風設(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。

(2)新風單獨送入室內(nèi)。單獨將新風送入室內(nèi)，有兩種方式:一是新風未經(jīng)處理直接送入室內(nèi)，另一種是對新風預處理后再送入室內(nèi)。新風未經(jīng)處理直接送入室內(nèi)，需要由室內(nèi)的空調(diào)機來擔負新風的熱濕的負荷。當前市場中的窗式動力通風器即是根據(jù)這種新風方式來研究開發(fā)的。和窗式自然通風器比較，這種窗式動力通風器加設(shè)了風機，更能有效得對風量進行控制?？梢栽谄胀ㄗ≌瑯呛蜕虅?wù)樓中應(yīng)用設(shè)置分體空調(diào)。

(3)新風與回風混合送入室內(nèi)。依靠空調(diào)機組或者是風機盤管回風口的負壓，直接將室外的新風引入室內(nèi)，和室內(nèi)的回風相混合之后，再通過盤管的熱濕處理，將新風與回風混合送回室內(nèi)。這種新風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，可以調(diào)節(jié)新風量，還可以在季節(jié)變換時實現(xiàn)全新風的運行，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)置的送風口將新風送入室內(nèi)，從而新風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。特別需要注意新風的熱濕負荷比較大，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，凡是有集中排風裝置的建筑物，并且新風和排風的溫差△t≥8℃時，送風量不小于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)置了獨立新風和排風的系統(tǒng)，最好設(shè)置排風熱回收的裝置。

下面將對較常見的新風系統(tǒng)和新風節(jié)能方式進行介紹:

(1)全熱交換器新風系統(tǒng)。全熱交換器雙向流的新風系統(tǒng)主要是由新風主機、進風口、排風口、調(diào)速開關(guān)、官網(wǎng)等組成。新風主機一般位于建筑物的陽臺、廚衛(wèi)、吊頂位置等。在進行通風的工作時，經(jīng)由排風管道，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，新風會借由送風機來到室內(nèi)。送風排風中，送入的新風吸收掉排風中的能量，調(diào)節(jié)冷熱，從而實現(xiàn)節(jié)能。全熱交換器新風系統(tǒng)的原理是通過熱交換新風系統(tǒng)，使整體平衡式通風的設(shè)計和高效的換熱良好結(jié)合，系統(tǒng)對雙離心式風機及整體式平衡風閥進行了配置，系統(tǒng)將由室外吸進新鮮的空氣，通過送風管道的系統(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)的通風換氣，保障室內(nèi)空氣質(zhì)量達到所需的標準。新風的氣流，伴隨著從室內(nèi)排出的渾濁空氣，通過新風系統(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)窗式熱交換型通風器。窗式熱交換型通風器的原理是在一個箱體中一送一排的兩個風機，新風和排風通過內(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空調(diào)熱泵機組。和普通的排風熱交換器來比較，此機組的送風溫度比較低，能夠負擔起新風熱濕的負荷，季節(jié)轉(zhuǎn)換時能夠運用全新風承擔起室內(nèi)的負荷。單單運行送風和排風來完成換氣工作，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)控制新風量。按照客流量的大小來進行新風量的控制能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能。國外關(guān)于新風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;根據(jù)客流量的大小來通過CO2氣體的濃度來進行新風閥開度的控制，或者是手動進行新風閥開度的控制，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，要對新風處理的效果引以重視。通過新風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量的調(diào)整的新風辦法，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.