新型節(jié)能新風(fēng)換氣系統(tǒng)在空調(diào)中的應(yīng)用與碳中和策略探究

【關(guān)鍵詞】新型節(jié)能新風(fēng)換氣系統(tǒng)；空調(diào)應(yīng)用；碳中和策略

引言

隨著空氣質(zhì)量問題越發(fā)嚴(yán)峻，人們對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)和新風(fēng)功能的需求日益增加。為此，空調(diào)生產(chǎn)廠家要努力加強(qiáng)能源控制利用效率，降低能耗和噪聲水平，對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)操作內(nèi)容進(jìn)行評(píng)估，以優(yōu)化節(jié)能新風(fēng)換氣系統(tǒng)。本研究結(jié)合實(shí)際案例加以分析，評(píng)估新風(fēng)換氣系統(tǒng)在空調(diào)系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用效果，并針對(duì)系統(tǒng)中的雙向新風(fēng)系統(tǒng)對(duì)進(jìn)排氣管道和排氣效率進(jìn)行調(diào)整，以提高換氣效率，優(yōu)化用戶體驗(yàn)。

一、新型節(jié)能新風(fēng)換氣系統(tǒng)概述

（一）系統(tǒng)組成與工作原理

新型節(jié)能新風(fēng)換氣系統(tǒng)主要由新風(fēng)機(jī)組、熱交換器、過濾器和控制系統(tǒng)組成。

該模塊的設(shè)計(jì)目的是為了實(shí)現(xiàn)新風(fēng)系統(tǒng)的雙向換氣功能，從而提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，保持室內(nèi)外空氣的交換（如圖1所示）。新風(fēng)管用于將外部新鮮空氣輸入室內(nèi)，回風(fēng)管則將室內(nèi)污濁空氣排出。進(jìn)風(fēng)罩作為外部空氣的入口，其用途是為了更好地防止雨水和雜物進(jìn)入系統(tǒng)。風(fēng)閥位于進(jìn)風(fēng)罩內(nèi)，用于控制空氣流動(dòng)的方向。風(fēng)閥的開閉可以改變空氣流動(dòng)的路徑，實(shí)現(xiàn)單風(fēng)機(jī)雙向換氣。濾網(wǎng)安裝在進(jìn)風(fēng)罩或風(fēng)閥附近，用于過濾進(jìn)入室內(nèi)的空氣，去除其中的塵埃、花粉等微小顆粒物。風(fēng)機(jī)作為動(dòng)力源，加速空氣流動(dòng)，促使新風(fēng)進(jìn)入和室內(nèi)空氣排出。升降座用于固定和支撐風(fēng)機(jī)，確保其穩(wěn)定運(yùn)行。這一系統(tǒng)通過高效回收和利用能量，能夠提高整體節(jié)能效果，同時(shí)保證室內(nèi)空氣質(zhì)量和舒適度。

（二）技術(shù)特點(diǎn)與創(chuàng)新點(diǎn)

新型節(jié)能新風(fēng)系統(tǒng)擁有智能分析算法，能夠結(jié)合大數(shù)據(jù)分析模式，自動(dòng)調(diào)整風(fēng)量、溫度和運(yùn)行模式，更貼合能源可持續(xù)化發(fā)展的要求，且維護(hù)起來較為簡(jiǎn)便。不僅如此，符合碳中和條件下的熱交換需求的新型節(jié)能新風(fēng)換氣系統(tǒng)，在使用一段時(shí)間后會(huì)減少對(duì)傳統(tǒng)供冷或供暖系統(tǒng)的需求，從而進(jìn)一步減少能耗，提高能源控制效率。

新風(fēng)系統(tǒng)采用的模塊化設(shè)計(jì)如圖2所示，便于使用者根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行擴(kuò)展或升級(jí)。實(shí)際設(shè)計(jì)可以根據(jù)建筑的具體情況選擇適合的模塊和配置，實(shí)現(xiàn)靈活定制。新風(fēng)管負(fù)責(zé)將外部空氣從新風(fēng)模塊引入室內(nèi)。新風(fēng)模塊通常包括風(fēng)閥和濾網(wǎng)，用于控制空氣流動(dòng)、過濾空氣中的雜質(zhì)[1]。為了確?？諝饬鲃?dòng)的順暢，新風(fēng)要通過一系列管道部件進(jìn)行傳輸。這些部件可能包括管道、彎頭、連接件等。貫流風(fēng)機(jī)模塊負(fù)責(zé)加速空氣流動(dòng)，并將新風(fēng)與室內(nèi)空氣混合。

在新風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過程中，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)維控制，本次系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)特性明顯得到優(yōu)化，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)也較為明顯，說明本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)室內(nèi)空氣壓力調(diào)整情況較好。這是因?yàn)榇蟛糠謺r(shí)間的室內(nèi)空氣壓力略高于外部，從而形成微正壓條件，有助于防止污染物通過門窗進(jìn)入室內(nèi)，保持室內(nèi)空氣的整潔。

二、碳中和背景下空調(diào)系統(tǒng)中新型節(jié)能新風(fēng)換氣系統(tǒng)的應(yīng)用效果分析

《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》指出，把碳達(dá)峰、碳中和納入經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全局，以經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型為引領(lǐng)，在碳中和背景下，減少能源消耗和降低溫室氣體排放，成為全球重要目標(biāo)?？照{(diào)系統(tǒng)作為建筑能耗的主要部分，其能效改進(jìn)對(duì)實(shí)現(xiàn)碳中和具有關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)在新風(fēng)換氣過程中存在能耗高、效率低的問題，這直接影響了整體節(jié)能效果。

（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.風(fēng)量測(cè)試方法

本次研究旨在表明，這種新風(fēng)換氣系統(tǒng)在提高空調(diào)系統(tǒng)整體能效方面表現(xiàn)優(yōu)異，不僅可以降低運(yùn)行成本，還可以減少碳排放，為實(shí)現(xiàn)碳中和作出貢獻(xiàn)。為了進(jìn)一步確認(rèn)優(yōu)化效果，研究在風(fēng)量測(cè)試臺(tái)上進(jìn)行調(diào)整前后的風(fēng)量測(cè)試。首先，將待測(cè)樣機(jī)的出風(fēng)口安裝在風(fēng)量臺(tái)左腔室的進(jìn)口處，并將新風(fēng)進(jìn)風(fēng)管從新風(fēng)模塊套管口處水平延伸放置[2]，如圖3所示。實(shí)驗(yàn)通過調(diào)整風(fēng)量臺(tái)兩側(cè)腔室內(nèi)的壓力傳感器、噴嘴和輔助風(fēng)機(jī)等設(shè)備，監(jiān)控并調(diào)節(jié)腔室兩側(cè)的壓差。當(dāng)腔室兩側(cè)的壓差和噴嘴出風(fēng)風(fēng)速在合理范圍內(nèi)，出風(fēng)靜壓恒穩(wěn)為0時(shí)，即可開始進(jìn)行最大風(fēng)量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集。

2.噪聲測(cè)試方法

在工程實(shí)踐中，噪聲測(cè)試是評(píng)估通風(fēng)系統(tǒng)性能的重要環(huán)節(jié)，尤其是在新風(fēng)空調(diào)器的吸風(fēng)和排風(fēng)模式下。針對(duì)通風(fēng)腔作為主要噪聲源的情況，研究采用近場(chǎng)測(cè)量法和頻譜分析法相結(jié)合的方法來確定噪聲特性。

在具體的噪聲測(cè)試中（如圖4所示），測(cè)試點(diǎn)被設(shè)置在室內(nèi)機(jī)幾何中心水平前方1米處，離地面高度為1米。在這個(gè)位置，麥克風(fēng)被用來采集噪聲信號(hào)[3]。為了準(zhǔn)確捕捉樣機(jī)正面中心點(diǎn)的噪聲，麥克風(fēng)與樣機(jī)正面中心點(diǎn)的高度差被設(shè)置為0.8米。這樣的布置可以確保測(cè)試點(diǎn)在噪聲產(chǎn)生和傳播過程中的代表性，從而為噪聲控制提供有效的數(shù)據(jù)支持。

（二）系統(tǒng)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

1.新型節(jié)能新風(fēng)換氣系統(tǒng)風(fēng)量測(cè)試結(jié)果對(duì)比

表1對(duì)比了新型節(jié)能新風(fēng)換氣系統(tǒng)在不同排風(fēng)模式下的風(fēng)量和噪聲值。數(shù)據(jù)表明，配置采用有導(dǎo)流格柵，相較于無導(dǎo)流格柵時(shí)，相對(duì)風(fēng)量從1.000 m3·h-1提高到1.094 m3·h-1，

增加了約9.4%。盡管風(fēng)量增加，噪聲值卻從1.00 dB（A）降至0.97 dB（A），降低了3%。導(dǎo)流格柵的使用不僅提高了風(fēng)量，還有效降低了系統(tǒng)的噪聲水平。這種配置優(yōu)化通風(fēng)效果的同時(shí)，能減少噪聲對(duì)環(huán)境的影響，具有更好的噪聲控制性能和舒適度。

2.新型節(jié)能新風(fēng)換氣系統(tǒng)噪聲測(cè)試結(jié)果對(duì)比

表2展示了不同通風(fēng)腔和導(dǎo)流片配置下的噪聲測(cè)試結(jié)果。圓弧導(dǎo)流片的上側(cè)上偏10°，配置的噪聲值為1.010 dB（A），而上側(cè)下偏10度配置的噪聲值稍高，為1.012 dB（A）。這些數(shù)據(jù)表明，新型系統(tǒng)在風(fēng)量提高的同時(shí)，噪聲水平保持在較低的范圍。

三、碳中和實(shí)踐下新型節(jié)能新風(fēng)換氣系統(tǒng)在空調(diào)中的應(yīng)用策略

（一）系統(tǒng)集成與優(yōu)化設(shè)計(jì)

本次碳中和實(shí)踐為進(jìn)一步滿足設(shè)計(jì)需求，需要將氣動(dòng)裝置進(jìn)行優(yōu)化，做好增壓控制，并且對(duì)于其中的微結(jié)構(gòu)調(diào)整方案加以分析。本次設(shè)計(jì)中的智能控制系統(tǒng)可以根據(jù)新風(fēng)量和空氣荷載情況加以調(diào)整，開發(fā)智能節(jié)電模式，在空調(diào)負(fù)載較低時(shí)優(yōu)先使用新風(fēng)換氣系統(tǒng)，減少對(duì)于制冷或制熱等系統(tǒng)的控制需要[4]。當(dāng)風(fēng)機(jī)處于吸風(fēng)模式時(shí)，內(nèi)部高速高壓氣體會(huì)通過狹小多微孔結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生氣流引射現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是由于高速氣流在微孔附近形成了低壓區(qū)，從而吸引外部流體進(jìn)入，實(shí)現(xiàn)了氣流的增加。

（二）運(yùn)行模式與控制策略

在運(yùn)行模式與控制策略方面，系統(tǒng)利用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度和CO2濃度[5]；通過將右側(cè)腔室分隔為兩個(gè)通道，優(yōu)化氣流路徑，提高進(jìn)氣效率；通過縮短進(jìn)氣路徑，進(jìn)風(fēng)口通道可以減少氣流在進(jìn)入風(fēng)機(jī)前的阻力損失，從而提高進(jìn)氣效率；在出風(fēng)口通道中，使用導(dǎo)流片來引導(dǎo)氣流，使得氣流在通道中的轉(zhuǎn)折角變小，從而有效減少氣流分離和氣流與壁面的沖擊損失，因?yàn)檩^小的轉(zhuǎn)折角有助于氣流平穩(wěn)過渡，減少湍流和渦流的產(chǎn)生。具體實(shí)踐過程可以根據(jù)室內(nèi)使用情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)化調(diào)整，并結(jié)合建筑區(qū)域的分布特點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控。

（三）系統(tǒng)運(yùn)維與管理

在系統(tǒng)集成化控制過程中，為了做好維修管理，技術(shù)人員要定期更換其中的空氣過濾芯，檢查熱交換器，對(duì)風(fēng)機(jī)等關(guān)鍵組件進(jìn)行分析；定期保養(yǎng)維修，對(duì)能耗水平進(jìn)行測(cè)定，對(duì)可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)預(yù)判并控制。這樣的長(zhǎng)效機(jī)制建設(shè)不僅能夠進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部能源結(jié)構(gòu)，建立有效的問題響應(yīng)機(jī)制；還能在問題發(fā)生之后及時(shí)做好調(diào)控，針對(duì)出現(xiàn)的各類技術(shù)性問題加以評(píng)估，在不同階段的設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化，確定最優(yōu)化的解決方案[6]。

結(jié)語

本研究通過理論分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，對(duì)新型節(jié)能新風(fēng)換氣系統(tǒng)進(jìn)行了深入探討。新型節(jié)能新風(fēng)換氣系統(tǒng)采用了先進(jìn)的熱交換技術(shù)和智能控制策略，能夠通過優(yōu)化風(fēng)量、溫度和運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)高效的能量利用和良好的用戶體驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果顯示，該系統(tǒng)在風(fēng)量提高的同時(shí)，噪聲水平仍然保持在較低范圍，具有良好的噪聲控制性能和舒適度。這一研究結(jié)果表明，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行模式符合碳中和實(shí)踐下的能源可持續(xù)化發(fā)展要求，具有環(huán)保性和可持續(xù)性。它能在提高室內(nèi)空氣質(zhì)量的同時(shí)，顯著降低能源消耗，實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。