同济大学工程机电期末论文

工程机电期末论文——浅析建筑通风空调新技术及其应用随着我国经济和居民消费水平的不断提高，我国的各大行业均在飞速发展，其中也包括建筑业。

但是，行业的发展也给我们带来了诸多问题（比如全球变暖，雾霾天气变化等），因而，国家也提出了“可持续发展”、“绿色环保”等新概念。

作为典型的高耗能行业——建筑业，在其发展的过程中，更应加强此方面的管理与创新。

在一个建筑工程中，通风空调所消耗的能量在减重总耗能中占据了不小的份额，因此，开发建筑通风空调新技术并应用于实际建筑中便显得尤为重要。

本文旨在通过收集整理建筑通风的历史以及现下较为流行的建筑通风空调新技术，得出一些自己的思考与观点。

1、建筑通风新技术的必要性近年来，随着国家的不断发展，国家的空气污染问题日趋严重。

北京等城市不止一次的出现白天如夜晚的强雾霾天气。

去年1月14号发布的《迈向环境可持续的未来中华人民共和国国家环境分析》报告指出，全球10大空气污染城市中，中国竟然占有7个。

由此可见，我国的空气污染已经到了相当严重的地步。

据研究显示，室内环境与居住者的身心健康有着直接联系，空气中的尘埃，氮氧化物，一氧化碳等，对人体的身心健康有极大的危害。

因而，建筑通风（即把室内被污染的空气直接或净化处理后排至室外，把新鲜空气补充进来）在当代建筑行业中有着很大的必然性。

此外，传统的通风系统，比如开窗、排气扇、带有新风的空调等，在效率以及能源浪费的问题上都有极大的弊端，因此，开发建筑通风新技术必将成为建筑行业的一大趋势。

2、公共建筑中的建筑通风新技术2.1 置换通风置换通风[1]是将新鲜空气直接送入工作区，并在地板上形成一层较薄的空气湖。

空气湖是由较凉的新鲜空气扩散而成。

室内的热源（人员及设备）产生向上的对流气流。

新鲜空气随对流气流向室内上部流动形成室内空气运动的主导气流。

排风口设置在房间的顶部，将污染空气排出。

送风口送入室内的新鲜空气温度通常低于室内工作区的温度。

较凉的空气由于密度大而下沉到地表面。

置换通风的送风速度约为0.25m/s左右。

送风的动量很低以致对室内主导气流无任何实际的影响。

较凉的新鲜空气犹如倒水般地扩散到整个室内地面并形成空气湖。

热源引起的热对流气流使室内产生垂直的温度梯度。

在这种情况下，排风的空气温度高于室内工作温度。

由此可见置换通风的主导气流是室内热源所控制。

从以上的置换通风原理中，不难看出，置换通风主要以热源产生的对流气流为动力，由于地板处的空气温度比顶棚空气的温度要低，工作区与顶棚之间的温差就可以使经过的工作区的空气通过排风口排走。

这种利用温差作为动力的通风方式使得该系统有较高的能源利用率，相较于传统通风系统而言可以大大的节约能量。

此外，置换通风系统并没有使用动力机械来通风，因而，该系统运行过程的噪声也必然比传统通风系统小。

同时，该系统还具备空间特性与建筑设计兼容性好，适应性广等优点。

然而，从置换通风原理上来看，该系统运行过程中，必然会在房间内形成一定的垂直温度梯度（下部温度低，上部温度高），可能给人带来脚冷头暖的不舒服感觉，今后的系统优化以及技术发展也应以此为重点。

2.2 地板送风通常，在施工过程中，可以在楼板内设置一层架空地板，其空间可敷设楼宇的服务设施，也可布置采暖和制冷的设备。

当地板下的空间被用来送风时（下部空间用作布置送风管或直接用作（架空地板送风示意图）送风静压箱），处理后的空气经过地板下的管道或静压箱，由送风散流器送入室内，在其向上流动的过程中仅吸收扩散在工作区的热量，经混合后再通过空调气流，将工作区发生的热量在上部混合后排出空间。

当送风速度较低时，地板送风可以形成类似活塞流的气流运动，形成温度分层和浓度分层，室内下部空间的温度和污染物浓度均低于上部，因而有较高的通风效率。

架空地板包括螺栓及其连接的金属支架和模数化的镶嵌地板，可以方便的在其上面安装或取消地地面插座。

这就是所谓的地板送风系统[2]。

不难看出，相较于传统的顶棚送风空调系统，地板送风系统具有以下特点：①风口布置灵活自由，调节方便；②有良好的局部热舒适水平；③减小人员活动区域的空气龄，提高室内空气品质；④具有良好的节能效益及经济性；⑤以架空地板为送风静压箱，减少了空调风管系统的沿程阻力，降低了空调机组的风机压头，减少了送风系统的动力能耗；⑥降低了改动所需费用；⑦清洗方便。

正是由于这些特点，地板送风系统比较适合层高较高，空调符合较小，污染物与热源相关的空间，例如：礼堂或者法庭的席座区域，展览厅，电子设备用房等。

当然，地板送风系统也有其局限性。

首先，地板送风系统是送风通过地板静压箱从地板送风口送出。

送风静压箱与建筑结构与地板材料相结合，这样便对两者结合的严密性提出了要求，如果两者的结合并不足够紧密，出现漏风的话，不仅达不到节能的目的，反而会浪费大量资源；其次，该系统需要一定面积的架空地板，一般来说只适用于空间比较开阔，有足够面积来架设架空地板的空间，使用上有一定的局限性。

比较地板送风系统与置换通风系统，我们发现，两者都具有节能品质好、空气质量佳的特点，然而两者之间也存在着一些不同之处，主要体现在送风量，送风速度，送风温度等方面。

置换通风系统的送风量较小而地板送风系统的送风量较大；置换通风系统的送风速度一般小于0.3m/s，而地板送风系统则可以达到1m/s左右；同时，置换通风系统的送风温度也比后者要高。

2.3 工位空调所谓工位空调系统，就是是在以工作台为个人工作单元的开放式办公空间内，把空调系统细分到每个工作位上，工作人员可以控制送风量、送风方向以及送风温度等参数，来调节工作区域内的温度、湿度和污染物浓度，在保证局部微环境舒适的同时，能够有效节约能源的空调系统。

工位空调有着灵活多样的组成类型。

随着热湿处理方式的不断发展，工位空调系统的组成也将不断变化[3]。

工位空调系统主要由末端装置，送风排风通道及附属设备组成。

空气由空调器处理后，经由送风通道进入每一层的地板送风静压箱内，之后由每个工作位的末端设备将空气送出。

末端设备主要有两类：一类具有小型变速风机和可旋转叶片；另一类采用可以调节风阀开度的散流器。

送风通道通常利用高架地板下的空间作为送风静压箱（类似于地板送风系统）。

空气送入工作空间主要有两种方式：一是低压静压系统，利用风机动力式末端机组从静压箱中抽取送风；二是高静压系统，借助空调器的送风静压将空气从无风机的可调节风阀散流器中送出[4]。

工位空调系统在使用者附近设有送风口[5]，能够独立控制工位的环境而不影响周围的环境的同时直接为用户提供新鲜空气，具有较高的污染物排除效率；此外，每个人对于舒适度的感知与要求都不同，传统的通风空调系统难以满足所有人的要求，然而该系统可根据不同的工作者所适应的温度、湿度等进行个性化的设置，充分满足不同人不同的舒适度要求，这可以说是工位空调系统最大的亮点；由于每个工位都配有独立的出风口，在一些工位无人的时候，该系统可以单独的关闭这些工位的空调，大大的减少了对能源的消耗，提高了系统节能效率。

工位空调系统的出现可谓一大革新，但是该系统的局限性也是相当明显的。

该系统需要给每一个工位配备独立的出风口，这需要一笔庞大的资金才能完成；该系统具有大量独立工作的终端，这对设计、规划提出了更高的要求，一旦设计不够合理，则会带来更大的能源与资金损失；显然，该系统也仅局限于一些空间开阔、有大量电子设备或工位的空间，在改造工程中也难以实现。

3、居民建筑中的建筑通风新技术3.1 家用中央空调家用中央空调[6]（又称为家庭中央空调、户式中央空调）是指：主要用于居住建筑中，以满足舒适性为目的，制冷量在7~80kw范围，通常用为家用用途的中央空调。

家用中央空调室一个小型化的独立空调系统。

在制冷方式和基本构造上都类似于大型中央空调。

它是由一台主机通过风管或冷热水管连接多个末端出风口，将冷暖气送到不同的区域，来实现室内空气调节的目的。

它结合了大型中央空调的便利、舒适、高档次以及传统小型分体机的简单灵活等多方面的优势。

家用中央空调系统有其独有的特点[7]：（1）地域区别大；（2）个体化特性强；（3）冬季要求高；（4）负荷变化率大，同时使用系数低；（5）末端空调设备的选择往往较大；（6）更需要体现“人性化”的理念。

从家用空调系统的特点可以看出，家用空调系统并不具有普遍适用性，在设计需要考虑各个方面因素的影响，比如：地区差异、个性需求、使用所需功率等等。

当然，反过来说，这样的特点也使得家用空调系统具有很强的个性化特点，几乎可以根据用户的需求或要求实现私人定制，极大程度上满足了不同用户的需求。

但是，就目前的形式而言，安装家用中央空调系统对大多数人而言都是一笔不小的投资，因此，即便家用中央空调系统比传统分体机系统要省15%左右的电，国内百姓也少有安装该系统，这也是制约家用空调系统发展的一大重要因素。

就推广家用中央空调系统而言，以后的系统研究可能应更多的倾向于小型化，平民化，在保证应有的功能的情况下，使安装的成本降下来，只有这样，安装家用中央空调系统可能就会取缔分体机，成为普遍趋势。

3.2 太阳能空调太阳每时每刻都在向四周放射着巨大的能量。

虽然到达地球表面的能量只占其总能量的二十二亿分之一，但这对人类来说，也是一种相当可观的清洁能源。

目前，应用的较多的是太阳能吸收式制冷。

太阳能吸收式制冷，就是利用太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器中所需的热能。

目前较常使用的为：氨--水吸收式制冷机和溴化锂--水吸收式制冷机。

太阳能空调系统虽然在理论上有着各种优势，但在实际推广上仍有不少的局限。

首先，要想建立一套家用的太阳能空调系统需要大量资金；其次，单位质量吸收剂的制冷功率小，使得吸收制冷机尺寸较大；第三，国内太阳能技术的发展并不完善，系统故障后维修也有不小的困难。

尽管目前太阳能空调系统的发展受到各种因素的制约，但是我相信，人们是不可能放弃太阳能这一庞大的清洁资源的，在日后的发展中，太阳能必定成为一大趋势。

4、建筑通风空调设计中存在的问题虽然现在有各种各样的新技术出现，这些技术在节能上有不同程度的突破，但是在真正的建筑设计上，大多数建筑还是依赖于空调来改变环境的温度，这样过度的使用空调必然会导致不同程度的资源浪费。

如果在设计的过程中，优化设计方案，充分利用有组织的自然通风，随着自然通风利用率的提高，传统空调的使用率也会随之下降，从而达到减少耗能的目的。

此外，我国有关建筑通风设计的有关规范也存在一定的不合理性。

《绿色建筑评价标准》中规定：“建筑物的内部风速要尽量低于5m/s，不能影响到建筑内部分人们的正常工作和生活。

”《公共建筑节能标准》中也要求：“建筑总平面的布置和设计，宜利用冬季日照并避开冬季主导风向，利用夏季自然通风。

”可见不同的规范有不同的侧重点，而且这些规定都是相对模糊的，没有具体的指标要求。