上海高層建筑空調(diào)設(shè)計新方法

1、上海高層建筑空調(diào)設(shè)計新方法關(guān)于空調(diào)平面分區(qū)簡況在歐美和日本 , 對于像諸如商場、餐飲、辦公樓等大面積空間地空調(diào)設(shè)計都遵循一個基本前提平面分區(qū)所謂平面分區(qū)主要有兩層含義：根據(jù)負(fù)荷狀態(tài)下地不同進(jìn)行分區(qū)譬如,在某些場合 , 考慮到太陽輻射熱負(fù)荷可能隨朝向和時間有很大變化 ,故按朝向可分成東 區(qū)、西區(qū)、南區(qū)、北區(qū) , 以利分別單獨(dú)控制；但是應(yīng)用得更多地是按冬季室內(nèi)負(fù)荷性質(zhì)不同 而進(jìn)行分區(qū) , 分成內(nèi)區(qū)和周邊區(qū) 在同一區(qū) 譬如內(nèi)區(qū)或周邊區(qū)）內(nèi) , 為了考慮節(jié)能運(yùn)行 ,又 人為地把一大塊面積地空間假想地按150-250m2劃分成一個個小區(qū)每1個小區(qū)內(nèi)由1臺代表該區(qū)溫度地溫度傳感器來控制該區(qū)地溫度 對此 ,

2、部分國家地空調(diào)設(shè)計節(jié)以有規(guī)范中還明 確地規(guī)定了這種分區(qū)地最大面積地限值 關(guān)于這一點(diǎn) , 其實(shí)也是很容易理解地 如果 一個很大地空間僅由 1 臺裝在某處地溫度傳 感器來代表整個大空間地溫度進(jìn)行溫度控制 , 那么因?yàn)闅饬鹘M織和各個局部負(fù)荷地差異 ,各 處地溫度差別可能會很大 , 在同一時期內(nèi)可能出現(xiàn)一處過冷 ,另一處過熱地現(xiàn)象 這種過冷、 過熱 ,顯然便導(dǎo)致了能源地浪費(fèi) 對此 ,這里不打算進(jìn)行評述 , 下面擬著重討論內(nèi)區(qū)和周邊區(qū)地問題1 幢大樓標(biāo)準(zhǔn)層平面一般至少得有500-1000m2,其進(jìn)深少則幾 M,多則十幾M.經(jīng)驗(yàn)表明，緊鄰?fù)鈮?、外穿地區(qū)間， 冬季因?yàn)槭彝鈿鉁氐陀谑覂?nèi) ,通過外墻、外窗地傳滲

3、透等影響 ,室內(nèi)需要供暖 ,才能保持室內(nèi) 所需地溫度 但是,遠(yuǎn)離外墻、外窗地區(qū)間 ,冬季卻沒有這炎熱損失 ,所以,它沒有供暖要求 非但如此 , 現(xiàn)有地現(xiàn)代化大廈地使用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明 , 隨著辦公設(shè)備地迅速進(jìn)步 , 室內(nèi)使用地自 動化辦公設(shè)備地種類和數(shù)量愈來愈多 , 如計算機(jī)、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、文件破碎處理機(jī)、傳真 機(jī)等等 這些辦公設(shè)備地用電自然最終還是以熱地形式散發(fā)出來 另外 , 現(xiàn)代化大廈室內(nèi)照明 地照度標(biāo)準(zhǔn)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般常規(guī)建筑 這樣大功率地照明燈具顯然也是全年穩(wěn)定地散熱源 所以,就這部分區(qū)間而言 ,冬季不但不需供暖 ,而且還得供冷 ,否則室內(nèi)便會過熱 基于冬季這兩個部分區(qū)間地兩種截然不同地空

4、調(diào)要求 , 現(xiàn)在歐美、日本等國家地規(guī)范化 做法都是首先在平面上劃分為周邊區(qū)和內(nèi)區(qū) 內(nèi)區(qū)需全年供冷 ,周邊區(qū)則是冬季供暖、夏季 供冷至于周邊區(qū)和內(nèi)區(qū)地具體劃分方法，大致是把距周邊外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面3-5m地這一區(qū)間定為周邊區(qū) , 其余地面積則統(tǒng)稱內(nèi)區(qū) 因?yàn)橹苓厖^(qū)和內(nèi)區(qū)冬季地運(yùn)行工況不同 ,所以,在空調(diào)水系統(tǒng)地設(shè)計上必須作出相應(yīng)地 考慮和安排 譬如,在水系統(tǒng)方面 ,盡管對個別空調(diào)機(jī)組而言 ,一般都是采用雙管制；但是 ,對 于整個中央空調(diào)地水系統(tǒng) , 這時便不是雙管制所能滿足要求地了 因?yàn)樵谶@種情況下 , 冬季一 方面要考慮周邊區(qū)地供暖 ,需要供熱水；而另一方面又要顧及內(nèi)區(qū)地供冷 ,必須供冷水 所以,

5、 從這一層意義上來主產(chǎn) , 采用如此分區(qū)地空調(diào)項目地中央空調(diào)水系統(tǒng)必須是四管制 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)在論及空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)地變化和新進(jìn)展時 , 需要再重申一點(diǎn) , 即我們地討論主要是針對以辦 公為主要功能地高層辦公樓建筑而言 , 需要把以居住為主要功能地賓館客房撇開不談 . 因?yàn)?對于賓館、公寓之類建筑地空調(diào)方式 , 可以說至今還沒有出現(xiàn)其他任何一種能比風(fēng)機(jī)盤管這 種水空氣方式更為成熟、適用和經(jīng)濟(jì)有效地空調(diào)方式 .一、變風(fēng)量空調(diào)方式地應(yīng)用眾所周知 , 一般辦公樓在建筑和使用功能上不同于賓館、酒樓客房地一大特點(diǎn)就是空間 大、面積大、內(nèi)裝修講究、隔間地分隔要求能靈活多變 .對于這類建筑 , 過去一直難于找到 合適

6、地空調(diào)方式 . 如果采用常規(guī)地全空氣方式 ,一方面送風(fēng)管、回風(fēng)管截面積大 , 很難適應(yīng)高 層建筑層高低地狀 . 另一方面 ,那么大地一個多區(qū)系統(tǒng) , 各區(qū)地溫度控制要求也實(shí)在是眾口 難調(diào) .因此 ,至今為止 ,不少辦公樓還都不得不采用帶獨(dú)立新風(fēng)地風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)這樣地空調(diào)方 式.然而,風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)存在不少問題 , 其中最大地問題就是滴水問題 .引起滴水地原因很多 譬如冷凍水供、回水管和滴水管地保溫不好 , 凝結(jié)不排水管安裝坡度不夠 , 滴水盤排水口積 灰堵塞等等 . 這種種因素都會導(dǎo)致凝結(jié)水地滴漏并污染吊頂 .另外, 辦公樓開間大 ,其隔間隨 用戶地變換 , 需頻繁改變 , 如果采用風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組

7、, 則其固定地送風(fēng)口和回風(fēng)口將很適應(yīng)隔間 地調(diào)整 .基于上述種種因素地考慮 , 現(xiàn)在有些高級辦公樓地空調(diào)項目已決定擺脫風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng) , 取而代之地是如圖 1 所示地變風(fēng)量空調(diào)方式 .按筆者地分析與歸納 , 這一系統(tǒng)具有一個很明顯地特征,即系統(tǒng)地層次清楚 . 概括起來講可以歸納為3個層次：樓、層、區(qū).其具體地含義是：第 1層起,全樓設(shè)一套中央新風(fēng)處 理機(jī)組，這是一個定風(fēng)量式CAV系統(tǒng)，專門用于向各層送固定數(shù)量地新風(fēng)第2層次,每層設(shè)1套或2套空氣處理機(jī)組和相應(yīng)地一次送風(fēng)系統(tǒng).這是一個變風(fēng)量式VAV系統(tǒng)，其送風(fēng)量可根據(jù)送風(fēng)干管內(nèi)地靜壓傳感器進(jìn)行自動調(diào)節(jié) .另外，其送風(fēng)溫度可由 1只溫度傳感器 進(jìn)行預(yù)

8、先設(shè)定地定值控制 .第 3層次，每1 個分區(qū)設(shè) 1 臺風(fēng)機(jī)混合箱 ，或其他類型地終端 ， 后者也像風(fēng)機(jī)盤管一樣 ， 暗裝在吊頂內(nèi) . 風(fēng)機(jī)混合箱根據(jù)所在分區(qū)地溫度狀況 ， 由溫度傳感器 控制一次風(fēng)地風(fēng)量 ， 然后通過軟管分別送到各個送風(fēng)口 . 風(fēng)機(jī)混合箱有兩種：一種用于內(nèi)區(qū) ， 其中只有 1 臺風(fēng)機(jī)和過濾器 ， 不含任何熱交換器；另一種適用于周邊區(qū) ， 其中除風(fēng)機(jī)和過濾 器外，還裝有一組加熱器 .另外，在一次風(fēng)地接口風(fēng)管上裝有風(fēng)量調(diào)節(jié)閥 ，后者可根據(jù)各相應(yīng) 分區(qū)地溫度控制器地指令動作 ， 調(diào)節(jié)一次風(fēng)地風(fēng)量 . 對每一個分區(qū)或每個風(fēng)機(jī)混合箱而言， 盡管其一次風(fēng)量根據(jù)溫度控制地要求 ， 隨時都在變

9、化 ， 但其總地送風(fēng)量卻不會變化 .這種系統(tǒng)地優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在如下幾個方面：a. 用全空氣方式取代了水空氣方式地風(fēng)機(jī)盤管 ， 從而從根本上杜絕了凝結(jié)水滴漏地可能性b. 它不同于一般地全空氣方式地空調(diào)系統(tǒng) ， 前者利用吊頂空調(diào)作回風(fēng)室 ， 基本上可省去回風(fēng) 管， 而且一次風(fēng)可采用低溫送風(fēng) ， 溫度可以較低 ， 因而一次風(fēng)量可減少 ， 從而可縮小送風(fēng)干管 地截面尺寸 .c. 與一般全空氣方式地多區(qū)系統(tǒng)不同，可實(shí)現(xiàn)各分區(qū)地獨(dú)立地溫度控制，從而改善室內(nèi)溫度分布狀態(tài) , 并且可節(jié)能 .d. 可適應(yīng)辦公室隔間地變化 ， 因?yàn)轱L(fēng)機(jī)混合箱地安裝部位及回風(fēng)口地位置均與其下面地隔墻 無關(guān)，即使要改變送風(fēng)口位置 ，也

10、只需調(diào)整送風(fēng)軟接管地走向即可 .當(dāng)然，這種系統(tǒng)也有其不足之處 .首稱，在冬季，因?yàn)閮?nèi)區(qū)需供冷 ，周邊區(qū)需供暖 ，周邊區(qū) 地一次風(fēng)需要冷卻后再進(jìn)行加熱 ，這顯然構(gòu)成了能源地浪費(fèi) .其次，在多數(shù)情況下 ，其造價要 高于一般地風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng) .二、雙風(fēng)機(jī)地全空氣式系統(tǒng)在上海較早建成地一些高層辦公大樓里 ， 現(xiàn)在反映比較普遍地一個主要問題就是新鮮空 氣量不足 ， 這引起了辦公樓內(nèi)地工作人員地投訴和抱怨 ， 這個問題已被專門地實(shí)測結(jié)果所證 實(shí).造成這種室內(nèi)空氣品質(zhì)問題地原因可能有多種 ，主要地還是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計上地毛病 .這主 要表現(xiàn)在以下幾方面：a. 在設(shè)計之初 ， 雖然設(shè)計師在設(shè)計中也都按規(guī)定地標(biāo)準(zhǔn)考慮

11、了必要地新風(fēng)量；另外， 衛(wèi)生間也按規(guī)范要求地?fù)Q氣次數(shù)設(shè)計了排風(fēng) . 這樣地設(shè)計看似一切均按規(guī)范進(jìn)行 ， 并無什么不 妥. 但實(shí)際上 ， 這只是紙上談兵 . 問題在于 ， 若按僅有地幾處衛(wèi)生間地排風(fēng) ， 其總地排風(fēng)量還是 太小，無論如何也平衡不了整個樓層所需地最小新風(fēng)量.待建筑物建成投入運(yùn)行后 ，往往因?yàn)闊o法開窗 ， 新鮮空氣不能如設(shè)計上計算地那樣如數(shù)供應(yīng)， 導(dǎo)致大樓辦公區(qū)內(nèi)新鮮空氣嚴(yán)重不足， 住戶們成天抱怨頭昏頭痛 . 一旦查出原因 ， 人們就不得不紛紛搬離這種惡劣地工作環(huán)境 .b. 在一些較早建成地豪華辦公大樓里 ， 也許是因?yàn)闄C(jī)房面積過小 ， 難以安排；也許是因 為設(shè)計師為了省事 ， 新風(fēng)

12、管往往不是直接接入空調(diào)機(jī)組內(nèi) ， 而僅僅通入機(jī)房內(nèi) ， 新風(fēng)完全靠機(jī) 房內(nèi)地負(fù)壓吸入 .這樣地做法 ，省事倒是省事 ，然而，實(shí)際效果卻令人遺憾 .說起來，設(shè)計也是 按規(guī)范取用新風(fēng)量 ， 但實(shí)際情況卻大相徑庭 .c. 所謂地變風(fēng)量空調(diào)器不顧場合地濫用 . 對于高層辦公大廈 ， 先姑且不談其塔樓部分 ， 且說那些高層辦公大樓幾乎必備地裙房部分 . 裙房一般均用作商店、餐飲、娛樂、集會場所 . 對于這些公共場所地空調(diào) ， 早期因缺少經(jīng)驗(yàn)采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)地方式比較多 . 后來 ， 大多數(shù) 有經(jīng)驗(yàn)地設(shè)計單位在設(shè)計文件中往往都宣稱須要用地是全空氣變風(fēng)量方式. 但實(shí)際上采用地卻是所謂地“變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組”

13、. 其實(shí) ， 這種變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組在功能上與風(fēng)機(jī)盤管類似 ， 只能 視作大型風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組 ， 無法真正變風(fēng)量 . 采用這種簡易式地空調(diào)機(jī)組是不能滿足全年節(jié)能 運(yùn)行和充足地新風(fēng)要求地 .那么，舒適性全空氣方式空調(diào)系統(tǒng)地標(biāo)準(zhǔn)模式應(yīng)該是怎樣地呢？歸納起來，一個規(guī)范化地舒適性全空氣式空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)該是完全自動控制并帶有雙風(fēng)機(jī)， 可實(shí)現(xiàn)全年新風(fēng)量調(diào)節(jié) ，冬、夏季能確保最少新風(fēng)量， 春、秋季能實(shí)現(xiàn)節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行地系統(tǒng). 這一系統(tǒng)地基本組成及其簡單易行地控制原理見圖2. 其相應(yīng)地調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)地控制作用見圖3、圖 4 和圖 5.需要說明地是 ,關(guān)于舒適性空調(diào)地節(jié)能自動控制方法 ,根據(jù)氣象分區(qū)地不同 , 可有多種多 樣地多

14、工況自動邏輯程序控制方式 .這些方式在微機(jī)地支持下盡管實(shí)現(xiàn)起來并不難 , 但卻顯 得十分繁雜 . 比較簡單易行、實(shí)用地當(dāng)首推如圖 2 中所示地三種工況分程控制 .不管是模擬 式控制 ,還是直接數(shù)字式控制 ,其動作地原理都可用圖3、圖 4 和圖 5比較直觀地反映出來 .分程控制地特點(diǎn)是靠執(zhí)行機(jī)構(gòu)上地定位器電子式或氣動式）預(yù)設(shè)地信號響應(yīng)范圍電壓或氣壓值范圍），來確保各調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 如聯(lián)動地新風(fēng)和排風(fēng)閥F1、F2,加熱閥V1和冷卻閥V2）不同時間、有序地相繼動作 .在這里一共采用了三個調(diào)節(jié)器 101、 102、 103.調(diào)節(jié)器 101 地 作用主要在于確保冬夏季最小新風(fēng)量地設(shè)定 .調(diào)節(jié)器 1 03地作用

15、在于根據(jù)室外溫度 ,對室內(nèi) 溫度傳感器設(shè)定值進(jìn)行自動再調(diào) .新風(fēng)閥F1和排風(fēng)閥F2還有與之聯(lián)動，但作用相反地回風(fēng)閥F3）在過渡季根據(jù)室內(nèi)熱負(fù)荷狀況逐步加大開度 , 以充分利用室外低溫空氣地自然供冷能力來代替制冷機(jī)運(yùn)行 . 這種作 用在國外統(tǒng)稱為“免費(fèi)供冷” free cooling ）. “免費(fèi)供冷”這是如今各國空調(diào)項目設(shè)計節(jié)能規(guī)范中必有地非常重要地一條 .加拿大 1995 年國家空調(diào)項目設(shè)計節(jié)能規(guī)范對非居住建筑空調(diào)系統(tǒng)地節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行地相 應(yīng)規(guī)范條文是這樣記述地：除用于公寓、旅館、汽車旅館之外地 , 風(fēng)量在 1200l/s（4320m3/ h、供冷容量在20kW以上地所有空調(diào)系統(tǒng)都應(yīng)在設(shè)計中考

16、慮按照下列途徑,利用室外空氣,以求減小機(jī)械供冷地能耗 :1、直接利用室外空氣供冷 新風(fēng)節(jié)能運(yùn)行系統(tǒng)）a. 直接利用室外空氣以降低機(jī)械供冷能耗地系統(tǒng) .在采用新風(fēng)與回風(fēng)混合地過程中應(yīng)能使室外空氣取用量達(dá)到100%地程度,以獲得室內(nèi)空調(diào)所需地進(jìn)風(fēng)溫度 .b. 在如上所述地系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有自動控制裝置以使當(dāng)室外空氣溫度高于回風(fēng)溫度，或者當(dāng)室外空氣值大于回風(fēng)空氣值時 , 能自動地把新風(fēng)量控制在滿足室內(nèi)空氣品質(zhì)要求地最小限度c. 除下述情況 即直接膨脹式系統(tǒng) , 為避免因新風(fēng)取用量過大而導(dǎo)致融霜地情況）外 , 在如上述各條文中規(guī)定地系統(tǒng)設(shè)計條件下 ,應(yīng)能在即使機(jī)械供冷裝置已準(zhǔn)備妥當(dāng)隨時可用地情 況下 , 也

17、可做到使新風(fēng)和回風(fēng)混合后地溫度盡可能接近室內(nèi)空調(diào)所需地送風(fēng)溫度.2、間接利用室外空氣供冷 水側(cè)節(jié)能運(yùn)行系統(tǒng)）關(guān)于第 2 種新風(fēng)供冷能力地利用方法這里暫不討論 , 擬留在后面論及水系統(tǒng)時再予評述另外 ,說來十分有趣 , 而且也很值得引起注意地是 , 在美國加州 1991 年地空調(diào)設(shè)計節(jié)能 規(guī)范中 , 除上述類似地條文規(guī)定外 , 對如何確保室內(nèi)新風(fēng)量還作了若干十分明確地具體規(guī)定 . 規(guī)范要求 , 系統(tǒng)在投入使用前 , 必須進(jìn)行認(rèn)真地調(diào)試 , 以確保風(fēng)量地平衡和新風(fēng)量地導(dǎo)入 . 否 則, 每個系統(tǒng)必須在目地地安裝帶有讀數(shù)地就地或可遙測地新風(fēng)量計測儀表, 以利隨時直接觀察和監(jiān)測 .由此可見 , 國外對

18、于確?？照{(diào)新風(fēng)量地問題也像國內(nèi)一樣 ,受到普遍地關(guān)切 , 在一些新建 地豪華大廈中對這一點(diǎn)怎么強(qiáng)調(diào)也不過分 .顯然,采用帶自動控制地雙風(fēng)機(jī)全空氣式系統(tǒng)是為滿足上述規(guī)范要求所必須地, 因?yàn)檫@一方面可滿足關(guān)于新風(fēng)供冷地節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行地要求；另一方面又可隨時自動保持系統(tǒng)新風(fēng) 和排風(fēng)之間地平衡 , 確保最小新風(fēng)量地導(dǎo)入 .也許正是因?yàn)槿绱?,如今已有越來越多地場合 , 不僅像那些具有較好客觀安裝條件地高 層建筑裙房部分 , 以及全年不允許開窗生產(chǎn)地工業(yè)廠房舒適性空調(diào)中趨向于采用如圖 2 所示 地系統(tǒng) , 甚至某些新建地高層辦公大樓塔樓部分也開始出現(xiàn)采用這種系統(tǒng)地動向.例如 ,本市正在建筑中地某一超高層辦

19、公樓地設(shè)計方案是通過國際設(shè)計招標(biāo), 由德國一家設(shè)計公司中標(biāo)而確定下來地 . 在該方案中 , 設(shè)計師提出了如圖 6所示地雙風(fēng)機(jī)全空氣空調(diào) 方式結(jié)合采用降溫吊頂 <Cooling Ceiling ）方式 .該空調(diào)方式有兩個特點(diǎn)：一是每 13層設(shè) 1套全空氣式空調(diào)系統(tǒng) , 機(jī)房設(shè)于中間一層 ,分 別向上面 6層和下面 6層送風(fēng)和排風(fēng)；二是各室設(shè)置降溫吊頂 , 以作為夏季最熱期間地輔助 降溫裝置為防止冷水盤管表面結(jié)露，其入口水溫需自動控制保持高于16C .所用全空氣式系統(tǒng)全年送風(fēng)溫度范圍為 1624C .過渡期可利用100%地全機(jī)關(guān)報風(fēng).冬季和夏季則用乙二 醇溶液循環(huán)裝置對排風(fēng)地廢熱進(jìn)行回收利用

20、 .三、大溫差或低溫送風(fēng)近年來 ， 國外基于節(jié)省熱媒輸送能耗 ， 推行大溫差小流量系統(tǒng) . 對于空氣介質(zhì)而言 ， 這類 系統(tǒng)便是大溫差地低溫送風(fēng)系統(tǒng)具體地做法是有時用 5C地低溫水，有時也可用7C地通常冷水把空氣處理到10C左右，作為一次風(fēng)送入風(fēng)機(jī)混合箱與回風(fēng)混合，稍升溫后送入室內(nèi)；也可直接通入變風(fēng)量末端裝置 ， 以誘導(dǎo)室內(nèi)空氣與之混合 ， 迅速減少送風(fēng)溫差 . 低溫送風(fēng)地好 處主要有3點(diǎn)：可減小送風(fēng)量，降低風(fēng)機(jī)動力消耗；可減小送風(fēng)管截面尺寸，有利于高層建筑層高地有效利用；有利于降低室內(nèi)相對溫度，改善舒適度如今在上海采用低溫送風(fēng)地項目有諸如 88 層地金茂大廈、上海證券大廈、原萬國金融大廈等高

21、層和超高層建筑，也有像在建地上海兒童醫(yī)學(xué)中心這類高標(biāo)準(zhǔn)地現(xiàn)代化醫(yī)院建筑.四、置換式通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)置換式通風(fēng)空調(diào)不同于通常地混合式空調(diào)方式 ， 主要表現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：a. 采取下送上回地送風(fēng)方式 ， 可使清潔地送風(fēng)氣流首先進(jìn)入室內(nèi)人員呼吸帶和有效活動 區(qū)， 形成有利于改善工作區(qū)地空氣品質(zhì) .b. 采用低速送風(fēng) ， 導(dǎo)致氣流緩慢擴(kuò)散上升 ， 形成垂直方向上地溫度成層和溫升梯度 ， 提高 了排風(fēng)和回風(fēng)溫度 ，可節(jié)省夏季運(yùn)行能耗 .c. 因?yàn)槭窍滤惋L(fēng) ,送風(fēng)溫度相對較高 , 對于全空氣式系統(tǒng)地運(yùn)行 ,加大了過渡季利用新風(fēng) 自然供冷地潛力 , 延長了其節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行地周期 , 從而可更加縮短全年機(jī)械供冷地時間

22、 , 進(jìn)一 步增大了節(jié)能效益 .鑒于上述特點(diǎn) ,置換式通風(fēng)空調(diào)方式普遍適用于一切以舒適性為目地公共場所, 如影響劇院、體育館等 . 據(jù)悉, 在建地上海大劇院建筑設(shè)計方案為法國建筑師地作品 ,其觀眾廳采用 地即是座椅下送風(fēng)地置換式空調(diào)方式 .另外,據(jù)認(rèn)為 ,置換式通風(fēng)空調(diào)方式應(yīng)用于一般被視作 難題地中庭空調(diào) , 可獲得獨(dú)特地效果 .總之 ,基于置換式通風(fēng)空調(diào)方式地諸多優(yōu)點(diǎn) , 預(yù)計隨著其送風(fēng)分布器地逐步國產(chǎn)化 , 必將 在我國為人們所廣泛接受 .五、“地板下空調(diào)裝置”這是日本一家設(shè)計公司在上海某高層建筑設(shè)計方案國際招標(biāo)活動中標(biāo)投標(biāo)書中所提出 地一種新型空調(diào)方式地特定名稱 . 在此值得一提地是 ,

23、 在這次參加投標(biāo)地五家國外設(shè)計公司 中有四家來自北美 ,一家來自日本 . 其中有 4 個方案提出采用以風(fēng)機(jī)混合箱為基礎(chǔ)地變風(fēng)量 空調(diào)方式 .但已記不清中標(biāo)地日本公司地方案是否在這四者之列 .不過,他們與眾不同 , 給人 以深刻印象地是 , 除主要方案外 , 還提出了不少輔助性空調(diào)節(jié)能措施 . “地板下空調(diào)裝置”即 為其提出地為少數(shù)幾間高級領(lǐng)導(dǎo)人辦公室采用地新式空調(diào)裝置 . 據(jù)稱 , 這是一種獨(dú)立式超薄 空調(diào)機(jī)，其厚度僅為240mm既可發(fā)揮空調(diào)機(jī)地功能，又可兼作空間分隔地隔熱這種設(shè)備顯 然包括制冷機(jī)、風(fēng)機(jī)、加熱器電加熱） .據(jù)稱,它既看不到 ,也不需要在現(xiàn)場進(jìn)行外部接管 ,而且其運(yùn)行可按季節(jié)地變

24、化 , 改變送風(fēng)方式 , 即可實(shí)現(xiàn)夏季上送下回 , 冬季下送上回 .空調(diào)水系統(tǒng)水側(cè)節(jié)能運(yùn)行系統(tǒng)室外空氣供冷地間接途徑在上述§ 2.2 中提到地加拿大 1995 年國家空調(diào)項目設(shè)計節(jié)能規(guī)范對非居住建筑空調(diào)系 統(tǒng)地節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行地條文中 , 只著重討論了直接利用室外空氣供冷新風(fēng)節(jié)能運(yùn)行系統(tǒng)）地節(jié)能方式 , 對于另一種間接利用新風(fēng)供冷地方法未能涉及 , 現(xiàn)在此展開討論 .1 有關(guān)條文地引述在加拿大地國家空調(diào)項目設(shè)計節(jié)能規(guī)范相關(guān)條文地后續(xù)部分 間接利用室外空氣供冷 水側(cè)節(jié)能運(yùn)行系統(tǒng)）是這樣規(guī)定地：a. 利用室外空氣通過直接蒸發(fā)、間接蒸發(fā)或兩者相結(jié)合地方式來冷卻供冷流體, 以減少機(jī)械供冷能耗地系

25、統(tǒng)，應(yīng)能在室外空氣濕球溫度等于或低于7C地情況下，為冷卻送風(fēng)空氣承擔(dān)系統(tǒng)預(yù)期地全部供冷負(fù)荷 .b. 利用室外空氣通過顯熱交換途徑冷卻供冷流體 ， 以減少機(jī)械供冷能耗地系統(tǒng) ， 應(yīng)能在室外空氣干球溫度等于或低于 10C地情況下，為冷卻送風(fēng)空氣承擔(dān)預(yù)期地全部供冷負(fù)荷.2 個人地見解根據(jù)筆者地理解 ,結(jié)合近年來從各方面得來地信息 ,筆者以為 ,要遵守上述規(guī)定 ,傳統(tǒng)地 空調(diào)水系統(tǒng)必須作出某些適應(yīng)性地改變才行 . 這種改變可以舉出如下幾種：a. 過渡期和冬季，利用大樓新風(fēng)系統(tǒng)地鷴風(fēng)冷空氣對冷凍水地回水進(jìn)行預(yù)冷卻如圖 8 所示地空調(diào)冷凍水系統(tǒng)是如今北美設(shè)計公司在國同人承接地某些高層建筑空調(diào) 項目設(shè)計中常

26、見地一種節(jié)能方法 . 圖中所示為全樓共用地一套中央集中供新風(fēng)系統(tǒng)中地新風(fēng) 空氣處理機(jī)組 . 因?yàn)橐恢蔽从袡C(jī)會與北美國家地設(shè)計專家們作面對面地交流 ，所以 ， 只能根據(jù) 其示意圖與功能 ， 按筆者本人地理解對這一方式作出相應(yīng)地剖析 . 筆者以為圖中地前置換熱 器 1 和后置換熱器 2，主要用于過渡期和冬季地室外空氣“免費(fèi)供冷”用 . 圖中地 3 只三通 調(diào)節(jié)閥只作工況轉(zhuǎn)換閥 ， 不作調(diào)節(jié)用 . 利用這 3只電動三通調(diào)節(jié)閥和聯(lián)動地切換閥 3 地共同 作用 ， 便可實(shí)現(xiàn)冬季、過渡期和夏季 3 種工況地轉(zhuǎn)換 .例如，在冬季 當(dāng)室外低于10C）時，切換閥3置于下方通路.冷凍水先后依次通過各層 空調(diào)器 4

27、和板式換熱器之后 ，進(jìn)入新風(fēng)空氣前置換熱器和后置換熱器 2，在此與低溫地新風(fēng) 空氣連續(xù)進(jìn)行二次熱交換 . 一方面利用室外地低溫空氣使冷凍水回水在進(jìn)入機(jī)械制冷之前 ， 先行“免費(fèi)”預(yù)冷至某一稍低地溫度,例如13.9 C ,則15.6- 13.9=1.7 C ,即為新風(fēng)供冷地節(jié)能效益.與此同時 ，低溫新風(fēng)經(jīng)與相對較高溫度地冷凍水回水換熱后 ，得以加熱 ，從而節(jié)省了 這部分新風(fēng)加熱所必須地外部供熱量 , 這顯然可為系統(tǒng)地冬季運(yùn)行提供雙重地節(jié)能效益 .夏季,利用切換閥 3, 開通上方通路 ,使冷凍水先經(jīng)三通閥7、后置換熱器 2 和三通閥 8后, 進(jìn)入各層空調(diào)器 4、板式換熱器 5, 最后再通過前置換熱

28、器 1 與三通閥 6, 返回冷水機(jī)組 . 在此過程中 , 高溫、高濕地新風(fēng)空氣先后通過二次降溫、去濕換熱處理 , 可獲得所需地進(jìn)風(fēng) 參數(shù) .在過渡期 , 切換閥 3 開通下方通路 , 冷凍水則不經(jīng)后置換熱器 2, 不與新風(fēng)空氣進(jìn)行熱交 換,直接到達(dá)前換熱器 1 .顯然,這時水與室外進(jìn)風(fēng)空氣之間地溫差已大大減小 ,但仍可在不 同程度上獲得部分預(yù)冷效果 .筆者以為 , 上述方式確實(shí)可為系統(tǒng)運(yùn)行提供一定地節(jié)能效果 , 如果結(jié)合上述節(jié)能規(guī)范來 看, 這一節(jié)能效應(yīng)尚遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足規(guī)范地要求, 因?yàn)楹笳咭笮嘛L(fēng)供冷應(yīng)能承擔(dān)預(yù)期地全部供冷負(fù)荷 .b. 采用風(fēng)冷式冷水機(jī)組地一種派生型帶預(yù)冷卻地機(jī)組這種機(jī)組地工作

29、原理示于圖 9. 這一利用方式地缺點(diǎn)是 , 在平時 夏季）不利用室外空氣 預(yù)冷時 , 會加大風(fēng)冷冷凝器環(huán)路空氣側(cè)阻力 , 以致增大了相應(yīng)地能耗 . 但它地好處是 , 風(fēng)冷冷 凝器可與預(yù)冷盤管同時工作 , 不必相互排斥 , 必須切換使用 .c. 利用制冷系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)冷卻水地密閉式冷卻塔進(jìn)行室外空氣供冷圖 10 所示即為這一方式地工作原理圖 . 在這一系統(tǒng)中是利用機(jī)械制冷系統(tǒng)中地冷卻水 冷卻設(shè)備密閉式冷卻塔 ,來實(shí)現(xiàn)冬季對自然冷源室外空氣地利用.顯然,在這里 ,機(jī)械供冷與自然冷源供冷兩者是不能同時工作地 , 必須切換著使用 .筆者以為 , 這一點(diǎn)也許就是 在加拿大國家空調(diào)項目設(shè)計節(jié)能規(guī)范中規(guī)定，以

30、室外空氣干球溫度10C或濕球溫度7C為工況轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn) , 并強(qiáng)調(diào)“能承擔(dān)系統(tǒng)預(yù)期地全部供冷負(fù)荷”地道理所在 . 為使該裝置能在低于 0C地室外氣溫下正常運(yùn)行，系統(tǒng)中需充以乙二醇溶液不凍液.顯然，按照這一圖式 ，必須具備一個條件 ，即機(jī)械供冷系統(tǒng)必須采用密閉式冷卻塔 .密閉 式冷卻塔價格雖然十分昂貴 ， 但隨著制泠系統(tǒng)對冷卻水水質(zhì)要求地提高 ， 在不少場合下其應(yīng) 用是不可少地 . 隨著新型高效、價廉地密閉式冷卻塔地面世 ， 并考慮到其冬季運(yùn)行期間自然 供冷節(jié)能地效益 ， 其普遍推廣應(yīng)用地前景將更趨光明 .d. 利用板式熱交換器地節(jié)能運(yùn)行方式如圖 11 所示地這一方式基本上與上述利用密閉式冷卻塔地方

31、式相類似，只不過在這里是把直接蒸發(fā)式 開式）冷地塔與板式換熱器結(jié)合起來使用， 以代替密閉式冷卻塔地功能而已但是，在功能上它卻遠(yuǎn)遜于前者，因?yàn)楹笳咴谑彝鉁囟鹊陀? C時是無法運(yùn)行地.變流量系統(tǒng)在我國 ， 目前空調(diào)水系統(tǒng)采用定流量式系統(tǒng)比較普遍 ， 其主要原因是它要求地地控制技 術(shù)較簡單 . 但是 ， 因?yàn)榭照{(diào)水系統(tǒng)地輸送動力消耗量大， 而且空調(diào)負(fù)荷地特點(diǎn)又是絕大部分時間里處于低負(fù)荷狀態(tài) ， 這就為空調(diào)水系統(tǒng)地節(jié)能運(yùn)行提供了巨大地潛力 . 所以 ， 在上述地空調(diào) 項目設(shè)計節(jié)能規(guī)范中對此均有相應(yīng)地明確地條文規(guī)定.例如，美國 ASHRAE/IES90.1-1989 地節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中明確提出：“水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計

32、成變流量系統(tǒng).其所用控制閥應(yīng)能根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷地變化自動地調(diào)節(jié)開度或逐級開啟和關(guān)閉 ， 系統(tǒng)應(yīng)能將流量降低到設(shè)計流量地50%或以下 . 改變流量地方法不僅僅限于采用變速傳動泵一種 ， 可有多種方案選擇 ， 如多臺泵地臺數(shù)分段控制 或泵地特性控制等 . ”上述條文地規(guī)定是十分有道理地 . 一味追求變速傳動控制 如變頻控制） ， 初次投資很大 特別是在水系統(tǒng)規(guī)模比較大、并聯(lián)水泵臺數(shù)較多時 ， 比較經(jīng)濟(jì)地方法還是多臺水泵并聯(lián)運(yùn)行 中地臺數(shù)控制 . 圖 12 所示即為典型地二次泵系統(tǒng)臺為九控制原理圖 .在該圖中 ， 一次泵系統(tǒng)采用負(fù)荷控制原理 ， 根據(jù)瞬時供、回水量及溫差地乘積 ， 計算出實(shí) 際地負(fù)荷量

33、. 當(dāng)負(fù)荷量減小到一臺冷水機(jī)組地容量時 ， 便停開一臺機(jī)組及相應(yīng)地水泵 . 在二次 泵系統(tǒng)中 ，因?yàn)橄到y(tǒng)負(fù)荷 ，也即流量地變化引起地供、回水干管中壓差地變化 ，由壓差傳感器 感測到后 ，通過壓差調(diào)節(jié)器控制旁通閥地開度 ，以保持系統(tǒng)地穩(wěn)定壓差 .同時 ，當(dāng)流量計測得 地流量減少到一臺二次泵地流量時 ， 便停開一臺二次水泵 .關(guān)于“三次泵”地應(yīng)用 這里“三次泵”地名稱是筆者為敘述方便而采用地 , 相對于上述典型地二次泵圖式所作地一 個非正式命名 .實(shí)質(zhì)上 ,它是指裝在某些空調(diào)換熱器 冷卻器、加熱器）前用于系統(tǒng)循環(huán)地水 泵. 三次泵地典型連接方式應(yīng)用原理示于圖 13.采用三次泵地這一做法目前幾乎已成

34、為歐美和日本等國家通行地標(biāo)準(zhǔn)做法 .但是, 這一 技術(shù)在我國卻不為人們所理解 ,往往會被經(jīng)手人員取消 . 與之對應(yīng)地傳統(tǒng)地三通調(diào)節(jié)閥接管 方式示于圖 14. 比較兩者不難看出 , 其間一個最大地區(qū)別在于前者可使子系統(tǒng)內(nèi)保持恒定地 水流量 , 適用于變流量地水系統(tǒng) . 而后者地作用在于使子系統(tǒng)內(nèi)地流量隨負(fù)荷而變化 , 適用于 定流量地水系統(tǒng) .按筆者地分析 , 采用三次泵決不是可有可無、徒添麻煩地事 , 其好處主要在于如下幾個方 面：a. 改善子系統(tǒng)地水力工況和循環(huán)；b. 減少二次泵地?fù)P程；c. 改善三通調(diào)節(jié)閥地運(yùn)行條件 .關(guān)于這最后一點(diǎn)：筆者不得不多費(fèi)此筆墨 . 在關(guān)于三通調(diào)節(jié)閥地運(yùn)行方面,

35、筆者曾有兩次難忘地親自經(jīng)歷 一次是約10年前在對 國外某公司）1只DN80地三通調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)試 時,發(fā)覺其閥芯會不停地旋轉(zhuǎn) ,過不多久便被磨損不堪 .供貨單位認(rèn)為是因?yàn)橄到y(tǒng)壓力太大 , 以致閥前后壓差超過了允許地限度所致其實(shí)，水系統(tǒng)中水泵地?fù)P程尚屬常規(guī)，僅只0.25-0.3Mpa，基本上為克服系統(tǒng)阻力所必須.另外一次則是去年上海博物館空調(diào)項目地調(diào)試.所見也是一只較大規(guī)格地自動控制閥 ， 結(jié)果控制閥難正常運(yùn)行 ， 以致冬季時常過熱 ， 夏季又過冷 . 外 方供貨單位也是堅持認(rèn)為閥前后壓差太大 ， 超出了調(diào)節(jié)閥地允許限度 大口徑閥地允許限度 ?。?， 以致閥門無法關(guān)閉 . 這種種現(xiàn)象表明 ， 我們

36、過去通常習(xí)慣地設(shè)計手法不是沒有問題地 . 采用三次泵地做法無疑會大大改善三通調(diào)節(jié)閥所賴以正常運(yùn)行地水力工況， 因?yàn)槿伪玫靥匦钥赏耆槍λ谧酉到y(tǒng) 盤管、調(diào)節(jié)閥）地水力狀況進(jìn)行選定 .在述及三次泵及其與三通閥組成地子系統(tǒng)控制方式時 ， 不能不提及最近出現(xiàn)地另一種更 簡化地采用變頻調(diào)速型三次泵代替三通閥與定流量型三次泵地組合型圖式圖 15） . 這種方式較之于圖 1 3控制方式地優(yōu)點(diǎn)是不言自明地 .關(guān)于空調(diào)水系統(tǒng)地垂直分區(qū)考慮到標(biāo)準(zhǔn)型冷水機(jī)組、空調(diào)器中地?zé)峤粨Q器以及閥門、管配件對水靜壓地承載能力，迄今國內(nèi)對于高層和超高層建筑空調(diào)水系統(tǒng)地常規(guī)做法,基本上都是按60m或100m地高度作垂直分區(qū)處理，

37、即每隔60m或100m設(shè)置一個獨(dú)立地水系統(tǒng)，在適當(dāng)高度地樓層上分別設(shè)置 板式換熱器或者冷水機(jī)組 ， 實(shí)現(xiàn)水力隔離 . 采用板式換熱器一方面加大了造價 ， 另一方面也增 大了冷量和可供利用地溫度損失 . 按高度分區(qū)設(shè)置冷水機(jī)組 ， 結(jié)果將是機(jī)房分散 ， 管理不便 ， 加之系統(tǒng)各自獨(dú)立 ， 冷水機(jī)組不能互為備用 ， 部分負(fù)荷下地運(yùn)行效率比起統(tǒng)一地系統(tǒng)更低 ， 能 耗費(fèi)用增大美國某設(shè)計單位在上海 88層420m高地金茂大廈空調(diào)水系統(tǒng)地初步設(shè)計中本來 是考慮設(shè)置一個統(tǒng)一地水系統(tǒng) .全部冷水機(jī)組均集中設(shè)于地下層內(nèi) ,全樓不作垂直分區(qū) .為此 , 所有冷水機(jī)組、空調(diào)器、閥門管件均按高靜壓承載能力作特殊訂貨

38、 .美方專家說明 , 這種處 理手法在境外不少超高層建筑中已經(jīng)有過多次實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) ,技術(shù)上是成熟地、可靠地 . 后來,在 實(shí)施中 ,中方有關(guān)專家提出了修改方案 , 按高度和負(fù)荷性質(zhì) , 分別組成 3 個獨(dú)立地系統(tǒng) ,即高 區(qū)系統(tǒng)、中區(qū)系統(tǒng)和低區(qū)系統(tǒng) .各區(qū)系統(tǒng)均是一竿子到底 ,不殖民地作垂直分區(qū) . 這一作法地 一個主要好處是可降低中區(qū)和低區(qū)系統(tǒng)所有設(shè)備和管件地承載能力 , 但無疑這也使系統(tǒng)失去 了不少功能 , 如 3 個系統(tǒng)不能統(tǒng)一步調(diào)供冷 , 不能互為備用；在低負(fù)荷時 ,3 個系統(tǒng)地冷水機(jī) 組都要在低負(fù)荷下運(yùn)行；另外 , 在管理上也增加了不少麻煩 , 因?yàn)楦飨到y(tǒng)中地設(shè)備、閥門及 管件地額定承

39、壓能力不同 , 不能互換使用 . 總之 , 一個方案地優(yōu)劣并不是絕對地 , 仁者見仁嘛 .大溫差、小流量地冷凍水系統(tǒng)迄今為止，我國空調(diào)項目中空調(diào)用冷凍水系統(tǒng)地供、回水溫度地標(biāo)準(zhǔn)取值都是7/12 C ,溫差 t=5 C ,這也許可以說是幾十年一貫制了但是，隨著境外設(shè)計單位，特別是北美國家設(shè)計公司在上海建筑市場上地成功進(jìn)取 ， 隨著蓄冷系統(tǒng)、低溫送風(fēng)技術(shù)以及冬季水側(cè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 技術(shù)地發(fā)展 ， 給上海也帶來了大溫差、小流量地空調(diào)冷凍水系統(tǒng) . 大溫差、小流量水系統(tǒng)看 來主要源自于美國和加拿大 . 日本近年來也在從事這方面地基礎(chǔ)性研究 ， 并相繼發(fā)表了一系 列論文報告 ， 對該項技術(shù)作出了肯定性地結(jié)論

40、.一般大溫差、小流量地冷凍水系統(tǒng)對供、回水水溫度和溫差大致是取5/15 C ,溫差A(yù)t=10C ,.為了獲得5C地低溫和10C地溫差,一般有3種做法：利用冰蓄冷系統(tǒng)提供低溫 水與之混合；采用溴化鋰吸收式制冷機(jī)與離心式冷水機(jī)組串聯(lián)運(yùn)行供冷；是采用大溫 差、低溫出水地離心式冷水機(jī)組 .冷凍水系統(tǒng)采用大溫差、小流量地好處主要在于：a. 減小系統(tǒng)地循環(huán)流量 , 降低水系統(tǒng)地輸送動力消耗 .b. 減小管道截面尺寸 , 降低管道造價 .c. 可減小管井截面積 , 減小敷設(shè)管道所需空間 .d. 減小管道供冷時地沿程傳熱損失 .e. 提高回水溫度 , 為冬季和過渡期實(shí)現(xiàn)新風(fēng)空氣供冷擴(kuò)大了利用地潛力 .另據(jù)日本地實(shí)驗(yàn)研究，采用大溫差、小流量地冷水系統(tǒng)后，即使是把全部10C