張國(guó)利 端木琳

(大連理工大學(xué)，遼寧大連 116000)

摘 要:簡(jiǎn)要介紹了在國(guó)際上應(yīng)用日益廣泛的冰蓄冷低相結(jié)合的空調(diào)系統(tǒng),同時(shí)解釋了工位空調(diào)的概念,并在理論進(jìn)行了冰蓄冷低溫送風(fēng)與工位空調(diào)結(jié)合可行性分析，為后進(jìn)一步研究工位空調(diào)打下基礎(chǔ)。

1 引言

    在人們生活和生產(chǎn)活動(dòng)的發(fā)展過(guò)程中，各種各樣的污染物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)，尤其是VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）對(duì)人體的危害，人類(lèi)日益重視對(duì)于室內(nèi)空氣品質(zhì)（IAQ）問(wèn)題的關(guān)注。辦公建筑里工作區(qū)的空氣品質(zhì)直接影響到辦公人員的身心健康。于是提出了工位空調(diào)的概念。工位空調(diào)是指由使用者部分或者完全地控制送風(fēng)量、送風(fēng)方向、甚至送風(fēng)溫度實(shí)現(xiàn)局部小范圍熱環(huán)境，同時(shí)周邊地區(qū)（其他非工作區(qū)）仍能自動(dòng)保持合適的環(huán)境條件的空間空調(diào)系統(tǒng)，也可稱(chēng)為“個(gè)人空調(diào)”。工位空調(diào)系統(tǒng)是以每個(gè)工作臺(tái)作為一個(gè)單位，控制工作區(qū)域內(nèi)溫度、濕度和產(chǎn)生的污染源來(lái)創(chuàng)造良好的局部微環(huán)境，滿(mǎn)足不同人的舒適性要求。工位空調(diào)的概念強(qiáng)調(diào)不規(guī)則負(fù)荷和個(gè)性化，因此實(shí)現(xiàn)個(gè)人調(diào)節(jié)是工位空調(diào)系統(tǒng)十分重要的環(huán)節(jié)。工位空調(diào)系統(tǒng)控制使每一區(qū)間都安有變風(fēng)量末端裝置，因此可以進(jìn)行個(gè)別控制；考慮了同時(shí)和個(gè)別使用；由于完全根據(jù)區(qū)間負(fù)荷的變化進(jìn)行室溫控制，冷、熱源設(shè)備高效率工作；部分負(fù)荷時(shí)，風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行，節(jié)能效果明顯；區(qū)間間隔發(fā)生變化時(shí)，利用工位控制較易處理。變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)（VAV）是以局部區(qū)域?yàn)閱挝贿M(jìn)行空調(diào)的全空氣式空調(diào)方式，其系統(tǒng)由1臺(tái)空調(diào)機(jī)配備多個(gè)VAV末端組成。由各個(gè)VAV末端分別根據(jù)局部溫度進(jìn)行風(fēng)量調(diào)整，實(shí)現(xiàn)各區(qū)域個(gè)別空調(diào)。同時(shí)，空調(diào)機(jī)的風(fēng)機(jī)根據(jù)各末端的情況調(diào)整送風(fēng)量，以節(jié)省送風(fēng)動(dòng)力。全空氣系統(tǒng)與風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)相比，有很大優(yōu)點(diǎn)。風(fēng)機(jī)盤(pán)管在夏季用來(lái)給室內(nèi)空氣進(jìn)行降溫除濕時(shí)，水分不斷的在風(fēng)機(jī)盤(pán)管中凝結(jié)出來(lái)，潮濕的環(huán)境非常有益于各種細(xì)菌的生長(zhǎng)，從而使得被處理過(guò)的空氣中含有大量的細(xì)菌，使室內(nèi)空氣品質(zhì)下降，且在凝水管路中常有凝水外溢，凝水盤(pán)易孳生霉菌，不適于工位空調(diào)，綜合各方面考慮因此選用變風(fēng)量全空氣送風(fēng)系統(tǒng)。但全空氣系統(tǒng)風(fēng)管管徑比較大，使得架空地板的架空高度增大。有沒(méi)有一種方法既系統(tǒng)性能優(yōu)良且適宜于工位空調(diào)特點(diǎn)的全空氣送風(fēng)系統(tǒng)，又可以節(jié)省建筑空間呢?低溫送風(fēng)技術(shù)。低溫送風(fēng)的概念很早就有人提出，即在送風(fēng)系統(tǒng)中。主風(fēng)道從常規(guī)的12～14℃送風(fēng)溫度改為3～11℃的低溫風(fēng)送至送風(fēng)口，再采用射流或者其它誘導(dǎo)方式，使送風(fēng)溫度上升。低溫送風(fēng)系統(tǒng)由于送風(fēng)溫差增大，送風(fēng)量得以減小，相應(yīng)地減少了風(fēng)管和風(fēng)機(jī)尺寸，增加了建筑物有效利用空間，送風(fēng)電耗、水泵電耗相應(yīng)減少，這有利于空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)中的節(jié)能。但是，低溫送風(fēng)技術(shù)一直發(fā)展緩慢，直到蓄冷技術(shù)的興起，才得以迅速發(fā)展。在建筑空調(diào)這一耗能巨大的領(lǐng)域中 研究發(fā)展和使用冰蓄冷這門(mén)節(jié)能新技術(shù)，已成為當(dāng)今重要的研究課題，所謂蓄冷，就是在夜間用電低谷期，采用冷水機(jī)組制冷，利用物質(zhì)的顯熱或潛熱特性將冷量?jī)?chǔ)存在某種介質(zhì)之中，在白天用電高峰期，將冷量釋放出來(lái)，滿(mǎn)足建筑物空調(diào)或生產(chǎn)工藝用冷的需求。冰是最常用的蓄冷介質(zhì)，夜間將水制成冰來(lái)儲(chǔ)存冷量，在用電高峰時(shí)，冰融成水，利用冰的相變潛熱335kJ／kg，將冷量釋放出來(lái)。應(yīng)用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，如：充分利用谷值電力以平衡電網(wǎng)供電，減少電廠電纜、配電設(shè)備的設(shè)置，降低冷水機(jī)組的容量，利用谷值電價(jià)的優(yōu)惠減少運(yùn)行費(fèi)用，室內(nèi)相對(duì)濕度低、冷卻快、舒適性高等等。

2 說(shuō)明

    實(shí)驗(yàn)室研究表明在較低的濕度下，受試者感覺(jué)更為涼快和舒適，判斷空氣比較新鮮，空氣品質(zhì)更可接受。冷風(fēng)分布系統(tǒng)還提供了能源費(fèi)用上的節(jié)省。送風(fēng)機(jī)能耗由于減少了風(fēng)量可以降低30%-40%。在蓄冷條件下，制冷所增加冰蓄冷低溫送風(fēng)與工位空調(diào)結(jié)合的探討的電能是電價(jià)便宜的非尖端用電時(shí)段的電能。送風(fēng)機(jī)的電風(fēng)和部分回風(fēng)在混合箱內(nèi)混合至常規(guī)送風(fēng)狀態(tài)后，直接通力需求也降低了40%。然而，關(guān)于低溫送風(fēng)由于存在某些錯(cuò)過(guò)一般常規(guī)散流器送入空調(diào)區(qū)域。末端混合箱分為誘導(dǎo)的、誤概念，使其在實(shí)際應(yīng)用中比較少，包括：并聯(lián)的和串聯(lián)的三類(lèi)

2.1■減少送風(fēng)量將難以確保可接受的室內(nèi)空氣品質(zhì)。

    實(shí)際上，雖然室外新風(fēng)的百分比是較高些，但是要送到空調(diào)房間里的室外新風(fēng)量通常仍保持與較高送風(fēng)溫度時(shí)一樣。對(duì)于低溫送風(fēng)設(shè)計(jì)必須像對(duì)于較高溫度分布設(shè)計(jì)那樣進(jìn)行室內(nèi)空氣品質(zhì)方面的考慮。就像任何設(shè)計(jì)那樣，對(duì)服務(wù)于多個(gè)區(qū)域，人員密度變化的系統(tǒng)可能需要特別注意，以確保對(duì)每個(gè)區(qū)域送足夠的室外新風(fēng)。

2.2  在風(fēng)管和散流器上的凝結(jié)會(huì)成為嚴(yán)重問(wèn)題。

    實(shí)際上，在大多數(shù)建筑中，采用冷風(fēng)分布降低了整幢建筑物內(nèi)的濕度。在這種低露點(diǎn)溫度條件下，凝結(jié)的潛在可能性是不會(huì)大于以較高的送風(fēng)溫度送到較高濕度的房間。 但由于送風(fēng)溫度低，易發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象，因此對(duì)低溫送風(fēng)系統(tǒng)水管、風(fēng)管的保冷要求高于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)。特別是與冰蓄冷系統(tǒng)結(jié)合的低溫水管，保溫層應(yīng)加厚510cm ， 以避免保溫層表面溫度過(guò)低，引起凝結(jié)水。風(fēng)管保溫必須滿(mǎn)足以下要求：其厚度必須保持風(fēng)管表面溫度高于周?chē)諝饴饵c(diǎn)溫度；必須覆蓋所有可能被冷卻到低于周?chē)饵c(diǎn)溫度的表面；必須有完整的隔汽層，防止水汽通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入隔汽層。要合理選用保濕材料，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，對(duì)非空調(diào)房間應(yīng)采用閉孔阻水的雙層彈性保溫材料，在接頭處注意搭接。

2.3 低的送風(fēng)溫度將引起不舒服的吹風(fēng)感。

    實(shí)際上，只要正確地選擇末端裝置與散流器，送風(fēng)就可以在離散流器很短的距離范圍內(nèi)和房間里空氣幾乎充分的混合。

3 低溫送風(fēng)末端裝置

    低溫送風(fēng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是送風(fēng)溫度低，一次風(fēng)量小對(duì)冷源水溫要求遠(yuǎn)低于常規(guī)空調(diào)，去濕量大，但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題，應(yīng)充分考慮和避免。低溫送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)循環(huán)量小，可能會(huì)使空調(diào)區(qū)域氣流循環(huán)量較小，空氣流速過(guò)低，會(huì)影響空調(diào)區(qū)域的舒適性；送風(fēng)溫度低，若直接進(jìn)入空調(diào)區(qū)域，會(huì)產(chǎn)生局部濕度過(guò)低，室內(nèi)溫度不均勻且冷空氣跌落會(huì)影響熱舒適性；送風(fēng)溫度如果不采取特別措施，會(huì)低于空調(diào)區(qū)域露點(diǎn)溫度，從而引起氣流“白霧”，這在剛啟動(dòng)空調(diào)裝置時(shí)最為明顯，容易在送風(fēng)口產(chǎn)生“結(jié)霧”和滴水現(xiàn)象，破壞室內(nèi)環(huán)境。為解決這些問(wèn)題，對(duì)低溫送風(fēng)系統(tǒng)的末端裝置有處理辦法：

3.1在送風(fēng)末端采用低溫送風(fēng)專(zhuān)用散流器，直接將一次低溫風(fēng)送入室內(nèi)，使之在出風(fēng)口附近在極短的距離內(nèi)與空調(diào)區(qū)域內(nèi)的空氣迅速混合：增強(qiáng)室內(nèi)空氣流動(dòng)，使送風(fēng)在到達(dá)工作區(qū)域前完成混合，升高溫度。此類(lèi)散流器的正確選擇是靠對(duì)低溫送風(fēng)射流主要特征的分析實(shí)現(xiàn)的。但要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，與工位空調(diào)系統(tǒng)相結(jié)合時(shí)，若設(shè)計(jì)不當(dāng)，低溫風(fēng)直接送到工位區(qū)域可能會(huì)使人體產(chǎn)生不適，如冷吹風(fēng)感，此時(shí)可以在加快出口氣體與工位區(qū)域空氣混合速度上下工夫，這方面需要更深入地研究，使得噴射的氣體到達(dá)人體頭部時(shí)，人感到舒適。

    以上幾種末端形式的特點(diǎn)在文獻(xiàn)中已有詳細(xì)闡述，在此不在重復(fù)說(shuō)明，并且與工位空調(diào)系統(tǒng)相結(jié)合，簡(jiǎn)易而方便，完全可以直接應(yīng)用。

4 總結(jié)

    傳統(tǒng)空調(diào)方式是將整個(gè)房間作為調(diào)節(jié)對(duì)象，系統(tǒng)能

    耗比較大，而采用個(gè)體化調(diào)節(jié)方式，則使調(diào)節(jié)區(qū)局部化，非工作區(qū)的環(huán)境參數(shù)要求可以相對(duì)放寬，可以節(jié)約大量能源；個(gè)體化調(diào)節(jié)考慮到室內(nèi)人員個(gè)人偏好的差異，可以最大可能地提高每個(gè)人對(duì)其微環(huán)境的滿(mǎn)意程度，從而提高其生產(chǎn)率。低溫送風(fēng)系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比，在技術(shù)上有了很大進(jìn)步，將冰蓄冷系統(tǒng)與低溫送風(fēng)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，既能起到轉(zhuǎn)移高峰電力的作用，又能減少整個(gè)系統(tǒng)的投資。與冰蓄冷技術(shù)相結(jié)合的中央空調(diào)低溫送風(fēng)系統(tǒng)將是未來(lái)集中式中央空調(diào)發(fā)展的“核心”系統(tǒng)之一。冰蓄冷低溫送風(fēng)與工位空調(diào)系統(tǒng)相結(jié)合，目前還沒(méi)有嘗試，其運(yùn)行狀態(tài)不同于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)中應(yīng)仔細(xì)考慮各個(gè)方面，盡可能做到節(jié)能，高效，合理。