空调新风系统的节能研究

2015-08-15上海市政工程设计研究总院集团有限公司上海200092

江西建材 2015年17期

■陆敏 ■上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海 200092

伴随着社会经济快速发展，人们生活的不断提高，空调被广泛应用。然而随之而来的空调的电能消耗也越来越大。如何在保证空调正常使用的前提下，尽可能得减少空调的能源消耗，是目前亟待解决的一大问题。《公共建筑节能设计标准》的出台将节能问题明确提出，并且对空调设计当中的节能提出了规范和要求。而空调系统中，新风能源的消耗约占空调总能耗的30%左右，因此合理设计新风系统是空调设计中需要着重考虑的问题。

1 空调系统新风处理的必要性

在空调的系统运行当中，新风处理是十分必要的一个环节。一方面，新风系统为满足空调区生产人员对卫生的需求，新风量必须充足，否则会致使空调区的空气质量不达标。另外一方面，新风对于系统的风量平衡和稳定的运行起着一定的作用。空调区的排风、系统的漏风、保障空调区正压水平的风量等，都需新风给其补给。为保障空调正常的系统运行和空气过滤器的高效运行，而采取恰当的新风处理措施具有非常重要的作用和意义。对新风量的调节关系着洁净室压差控制是否安全有效，压差变送器的控制作为比较直接有效的控制方法，可以根据具体的工程的特征来选择不同的压差控制的方案和制定相应的策略。在新建项目和改造项目的进行过程当中，要运用新风排风热交换能量来对方案进行回收，以获取尽可能好的节能效果，竟可能多的经济收益。

对于地下空间通风空调的系统负荷当中，可以认为照明、设备、广告和指示牌等等的负荷是一定的数值，而人员的负荷和新风的负荷是变化的数值。前者的负荷约占总负荷四成左右，而后者约占四五成左右。总负荷之所以变化是由于人流量的变化不定。然而实际的情况是地下空间每天的客流量变化幅度很大，一般周末比工作日要多出很大的客流量来，随时间点的变化也有所变化。所以，人员的负荷波动巨大，难以判定。而新风负荷随着季节、时间的变化也是随时变化，所以新风的负荷亦是波动不定的。如果空调系统根据装机的容量运行，必然会带来能源上很大的浪费，因此通过新风负荷来分析和研究节能的意义非常重大。

2 空调新风供给方式及其特点

(1)无组织新风。新风供给方式中，最为原始的方法是通过打开门窗或是门窗的隙缝来进行自然的渗透，这种方式无需任何的投资成本。但往往会受到来自建筑物的热压、风压的作用，以及房屋的楼层、朝向问题的影响，导致新风渗透量的不同，从而很难对新风的渗透量进行人为调节。这种新风供给方式适合对于新风要求不高或者是新风管道不容易布置的建筑物，如设置分体空调的住宅楼或商务楼等。这种新风供给方式要保障新风量的供给，可以加装机械排风设施，例如天花板排气扇、窗式排气扇等，依靠负压来获取吸入新风。

(2)新风单独送入室内。单独将新风送入室内，有两种方式:一是新风未经处理直接送入室内，另一种是对新风预处理后再送入室内。新风未经处理直接送入室内，需要由室内的空调机来担负新风的热湿的负荷。当前市场中的窗式动力通风器即是根据这种新风方式来研究开发的。和窗式自然通风器比较，这种窗式动力通风器加设了风机，更能有效得对风量进行控制。可以在普通住宅楼和商务楼中应用设置分体空调。

(3)新风与回风混合送入室内。依靠空调机组或者是风机盘管回风口的负压，直接将室外的新风引入室内，和室内的回风相混合之后，再通过盘管的热湿处理，将新风与回风混合送回室内。这种新风处理方法通常适用于集中空调的全空气系统，可以过滤新风，可以调节新风量，还可以在季节变换时实现全新风的运行，从而实现室内空气品质的优良和空调能耗的降低。通过室内设置的送风口将新风送入室内，从而新风可以均衡得送至室内各处。一些多联空调室内机是选择的这种方法引入的新风。特别需要注意新风的热湿负荷比较大，多联空调室内机的除湿作用往往比较小，尤其是高湿度的地方，难以对湿度进行有效得控制，所以在选择室内机时需要考虑空调的除湿功能。

3 新风系统的节能

按照《公共建筑节能设计标准》的规范要求，凡是有集中排风装置的建筑物，并且新风和排风的温差△t≥8℃时，送风量不小于3000m3/h 的直流式空气调节系统，或者是设计新风量不小于4000m3/h 的空气调节系统，以及设置了独立新风和排风的系统，最好设置排风热回收的装置。

下面将对较常见的新风系统和新风节能方式进行介绍:

(1)全热交换器新风系统。全热交换器双向流的新风系统主要是由新风主机、进风口、排风口、调速开关、官网等组成。新风主机一般位于建筑物的阳台、厨卫、吊顶位置等。在进行通风的工作时，经由排风管道，有害的气体和灰尘会随之被排出室外。当室内的有害气体排出去时，新风会借由送风机来到室内。送风排风中，送入的新风吸收掉排风中的能量，调节冷热，从而实现节能。全热交换器新风系统的原理是通过热交换新风系统，使整体平衡式通风的设计和高效的换热良好结合，系统对双离心式风机及整体式平衡风阀进行了配置，系统将由室外吸进新鲜的空气，通过送风管道的系统来分别送至每一个房间，与此同时把室内公共区域收集到的浑浊的空气排出去，从而不开门窗实现室内的通风换气，保障室内空气质量达到所需的标准。新风的气流，伴随着从室内排出的浑浊空气，通过新风系统中的热交换的核心处来完成能量上的交换，从而缓解从室外引入新鲜空气对室内舒适程度、空调负荷带来的影响。此外系统可以按照人体的舒适度和需要程度才进行智能化的控制系统。

(2)窗式热交换型通风器。窗式热交换型通风器的原理是在一个箱体中一送一排的两个风机，新风和排风通过内置的瓦置波结构热交换器来实现显热交换。这种通风器安装便捷，系统简单，适用于标准不高且不方便安装新的排风系统的场所，例如装有多联空调、分体空调的住宅楼和商务楼。窗式热交换型通风器具有不错的应用价值，可以有效得较少一部分的空调能源消耗。

(3)板管蒸发式冷凝全热回收新风空调热泵机组。和普通的排风热交换器来比较，此机组的送风温度比较低，能够负担起新风热湿的负荷，季节转换时能够运用全新风承担起室内的负荷。单单运行送风和排风来完成换气工作，而且不需要压缩机的启动，可以应用于制冷主机容量难以负担新风负荷，对卫生有较大要求的场所，例如装有多联空调系统的场所可以选择运用这种机组。

(4)控制新风量。按照客流量的大小来进行新风量的控制能够实现节能。国外关于新风控制的实验曾研究出:最热的季节中，若手动进行半开新风阀，则客流量达到最大的时候全开手动控制比起按照设计设定的新风阀开度的控制模式将节省大约11%的能量消耗;按照客流量的大小，通过CO2气体的浓度自动控制对新开阀的开度的自动控制，和按照设计设定的新风阀开度的控制模式将节省大约24%左右的能量消耗。所以，设计时能够通过运用这些控制的办法:全年运行中按照室内外的干球温度及室内外焓的差值来判定能否全部运用室外的新风;根据客流量的大小来通过CO2气体的浓度来进行新风阀开度的控制，或者是手动进行新风阀开度的控制，从而实现节约能源。