分布式新风供应系统的研究和应用分析

2019-10-12袁功峰阜阳市建筑设计研究院安徽阜阳236001

安徽建筑 2019年9期

袁功峰（阜阳市建筑设计研究院，安徽阜阳 236001）

1 室内设置新风供应系统的必要性

室内环境是人们接触最频繁、最密切的环境之一，人们约有80%以上的时间是在室内度过的，与室内空气污染物的接触时间多于室外。因此，室内空气质量的优劣能够直接关系到每个人的健康。由于人们生活水平的提高，家用燃料的消耗量、食用油的使用量、烹调菜肴的种类和数量等都在不断增加。随着化工产品的增多，能够挥发有害物质的各种建筑材料、装饰材料、人造板家具等民用化工产品进入室内，人们在室内接触有害物质的种类和数量比以往明显增多。又因为建筑技术的发展，建筑物密闭程度越来越高，室内污染物增多，又无法通过自然的方式扩散至室外，为了人们的身体健康，采取措施稀释和排出室内污染物是非常必要的。

室内新风供应系统可以保证足够的新风量或通风换气量，稀释和排出室内气态污染物，是减轻室内空气污染，保持和改善室内空气品质行之有效的措施和手段。另外，足够的新风量还可以补充室内燃烧所耗的空气和局部排风量，同时可以保证房间的正压，防止污染物向房间的扩散。

为了保证室内新风的供应，中华人民共和国住房和城乡建设部发布的《民用建筑供暖通风与空调调节设计规范》（GB50736-2012）中，对公共建筑主要房间、居住建筑、医院建筑及高密度人群建筑的设计最小新风量都做了相应的规定。其中关于公共建筑主要房间每人所需最小新风量的条文，属于强制性条文，必须严格执行。因此，室内设置新风供应系统无论从科学原理上，还是从法律规范上，都是必要的。

室内新风供应系统按系统设备的设置位置分为集中式新风供应系统和分布式新风供应系统；按结构形式分为吊顶式新风器、柜式新风器、窗框式新风器、挂式新风器；按热回收方式分为显热回收式新风机、全热回收式新风机；按盘管内介质不同分为水系统新风系统、冷剂式新风系统；按送入室内新风的状态点分为室外空气未经冷热处理直接输送系统、室外空气处理到室内焓值输送系统、室外空气处理到低于室内焓值输送系统；按系统形式分为独立的新风机、带热回收式新风机、组合式空调器，本文主要讲述按系统设备的不同设置位置分类系统。

2 分布式新风供应系统和集中式新风供应系统

2.1 分布式新风供应系统的概念

分布式的概念源于计算机科学，暖通专业最早应用在冷热源上，相对于集中式而言。集中式新风供应系统指的是室外进风口、新风处理和输送设备集中设置，室外新风通过管网系统输送至所负担空调房间。分布式新风供应系统则是相对于集中式新风供应系统来说的，指的是系统室外进风口、室内送风口、新风处理和输送设备均位于所负担空调房间内，减少了新风的输送管网，就地取材、就地处理、就地使用。

2.2 分布式新风供应系统和集中式新风供应系统工程应用实例

本实例基于以下模型，夏热冬冷地区某一高层办公楼建筑，坐北向南。内走道为东西向，内走道两侧为普通办公室，空调机房偏一侧设置。标准层建筑面积约为1200m2，内走道长度约为50m。空调采用多联机空调系统，每层设置一个独立的系统，室外机位于本层的空调机房内，室外参数为制冷量173.4kW，制热量194.5kW，机外静压82Pa，功率51.75kW（380v）；室内机采用四面出风嵌入式带冷凝水提升水泵；新风机参数为：风量6000m3/h，风压300Pa，制冷量56kW，制热量39kW，额定功率1.59kW；对制冷剂管道和凝结水管道按照一根管道进行简化（图中统称为制冷剂管道），主管道按照D100，支管按照D50（D指管道外径）。制冷剂管道、自喷支管、电缆支管均在梁中间1/3范围内预埋套管，后期支管穿套管安装。

系统如下：

2.3 分布式新风供应系统相对于集中式新风供应系统的优点

2.3.1 建筑使用空间上的节省

对比1-1剖面图和3-3剖面图可以看出，分布式新风供应系统比集中式新风供应系统在走廊上最大可以节省相当于新风主管高度的竖向空间。对比2-2剖面图和4-4剖面图可以看出，分布式新风供应系统比集中式新风供应系统在房间内最大可以节省相当于新风支管高度的竖向空间。如果在控制相同吊顶下净高的要求下，再加上走廊内主梁比房间内次梁高的情况下，使用分布式新风供应系统可以比使用集中式新风供应系统在层高上最大降低相当于新风主管高度的尺寸。以本文实例来算，标准层中一层可以降低320mm，如果有10层，就可以降低3.2m的建筑高度。这样一来，在土建造价的节省上，是相当巨大的。

2.3.2 新风输配能耗的节省

对于集中式新风供应系统，新风需要从机房的室外进风口通过管路系统送至距离较远的不同房间，从而需要新风机具有一定的压头来提供新风在管道内的局部阻力和沿程阻力损失。从本实例可以看出，新风机输送6000m3/h的风量，提供300Pa的压头，耗功率为1.59kW。

对于分布式新风供应系统，则不同，新风属于就地取材就近使用，需要风机提供的压头很小。我们假设若干个小风量、小压头的分布式新风机并联在一起运行，使其达到一个总风量为6000m3/h，压头为71.3Pa的大风机。通过图集可以查到T35-11-5.6的参数满足上述要求，其参数为：风量6732m3/h，风压71.3Pa，额定功率0.37kW。

对比以上数据我们可以得出，分布式新风供应系统，在满足同样新风量的情况下，一层楼可以减少约1.2kw的耗功率。对于十层的建筑，即可节省12kW的耗功率，一小时可以节省约12kW·h。一天八个小时工作时间，即可节省96kW·h，一年可以节省约25920kW·h。由此可见，分布式新风系统相对于集中式新风系统在日常运行费用的节省上，也是可观的。

2.3.3 气流组织形式上的优化

对于集中式新风供应系统，由于受到输配管网的限制，送风口只能设置到房间的顶部。往往新风还没有到达人们活动的区域，就已经被污染了。而分布式新风供应系统，可以在外墙、外窗的任何位置，尤其是环窗框式新风机、环窗框热回收式新风机和环窗框式室内空调机，可以在窗框的下端送出新风。新风直接送至人员活动区域，经人员和设备污染后，从窗框的上端排出，从而优化了气流组织形式。

3 一种分布式新风供应设备

3.1 环窗框热回收式新风机

本设备的目的是提供一种利用建筑窗框作为风道，不需要在外墙另外开设洞口、不增加各种赘物就能提供新风供应、能实现室内空气净化且能回收排风冷热量的环窗框热回收式新风机。

主要技术方案为一种环窗框热回收式新风机，包括壳体状的窗框，该窗框的内腔中布置有供空气流通的风管组，风管组包括新风管和排风管，窗框位于室外的侧壁上，设置有新风进风口和排风出风口，所述的新风管的一端连通新风进风口，另一端连通至新风出风口，所述的排风管的一端连通排风进风口，另一端连通至排风出风口。所述的新风管和新风进风口/新风出风口之间设置风机模块，排风管和排风进风口/排风出风口之间设置一个风机模块。

由于采用以上技术方案，壳体状窗框的内腔是一个贯通的腔室，在腔室内布置风管组，在风机模块的作用下，室外的新风从新风进风口进入新风管并从新风出风口排出，完成新风流通至室内。同样的，在风机模块的作用下，室内空气从排风进风口进入排风管，然后从排风出风口排出至室外，从而实现整个房间的通风换气，保证室内空气的质量。并可根据需求实现室内正压、负压或者平衡。风管组的设置使排风与新风可以经过风道外壁进行初步换热，并通过带有肋片的连通管增强换热，从而实现了回收排风冷热量的目的。本发明利用建筑原有的窗洞，将窗框做成空腔结构，稍作改动使窗框作为风道，不增加各种赘物，结构简单，功能多样。