常用空调节能方式与控制
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１ ． １ 呼吸幕墙功能 ）外呼吸幕墙功能 （ 见图 １ ） 。 外呼吸幕墙有 １ 上、 下可开闭的通风口， 夏季， 室外空气由下部通风 口进入， 升温后靠浮力由上部通风口排至室外； 可 调节的百叶遮挡直射阳光。冬季， 关闭上、 下风阀， 幕墙内空气不流通， 起到保温作用。
图１ 外呼吸幕墙
①☆
叶大法， 男， 大学， 教授级高级工程师， 副总 １ ９ ５ ４年 １ ０ 月生， 工程师 ２ ０ ０ ０ ０ ２ 上海市汉口路１ ５ １号华东建筑设计研究院有限公司 （ ） ０ ２ １ ６ ３ ２ １ ７ ４ ２ ０ ： ＿ Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ Ｄ ａ ｆ ａ ｅ ｅ ｃ ａ ｄ ｉ ． ｃ ｏ ｍ ＠ ｙ 收稿日期： ２ ０ １ ２０ ９１ １
）通风功能（ 见图 ３ ） 。 在过渡季， 内、 外呼吸 ３ 幕墙夜间可利用卫生间等排风机动力， 将新风从通 风口引入室内带走热量； 白天， 新风从通风口进入， 与回风混合后可实现新风供冷。
图３ 呼吸幕墙的通风功能
１ ． ２ 呼吸幕墙控制 ）在建筑物楼顶设置气象测量装置， 测得室 １ 太阳辐射照度、 降水量和风力等气象参数。 外温度、 ）根据实地全年太阳方位角、 高度角以及幕 ２ 墙与周围遮挡物的关系， 可编程确定每一块幕墙遮 阳百叶不同时刻的升降幅度和遮阳角度。 根据日 射量和降水等参数可以控制阴雨天遮阳百叶全部 收拢， 以充分利用自然采光。 ）检测各幕墙内腔温度， 并结合室外温度， 判 ３ 开关相应的内外推 断该幕墙当前应有的工作状态， 窗或通风口， 联动相应的空调通风系统， 实现不同 季节的排热、 隔热、 热回收、 通风或新风供冷功能。 当连续下雨５ｍ 系统会根据太 ｉ ｎ或风力 ≥４ 级时， 阳辐射照度和降水量等参数关闭相关的外推窗或
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①
随着空调能耗的攀升， 空调节能日益 近年来， 为业界重视。 空调的本质是什么？笔者认为就是 耗能买舒适， 离开了舒适性也就脱离了空调的范 畴。问题是如何在保证舒适性的前提下， 想方设法 减少能耗。就我国现有的建筑技术和空调技术， 笔 者以为可以从下列几个方面减少能耗： ）提高设 １ 综合利用能源； ）优化系统设计， 降低输 备效率， ２ 送能耗； ）改善围护结构， 削减建筑负荷； ）回收 ３ ４ 排风能量， 减少新风负荷； ）利用新风供冷， 少用 ５ 人工冷源； ）合理供冷供热， 减少混合损失。 ６ 很显然， 后四项节能措施与气候有关， 系统运 行工况随室外空气参数变化， 靠人工控制不行， 必 须依靠自动控制。这也是本文要着重表述的内容。 — —呼吸幕墙 １ 新型围护结构— 现代建筑立面追求通透化， 采用大面积玻璃幕 墙。为了解决其与空调负荷之间的矛盾， 欧洲较早 地采用了双层围护结构方式： 外层为透明结构， 两 层玻璃之间相距 ０ 中间设有可调节的遮 ． ５～２ｍ， 阳百叶， 在我国俗称为呼吸幕墙。有些呼吸幕墙按 楼层分段， 也称为通风窗。 按照不同的配置， 呼吸 幕墙可以实现下列一种或多种功能。
图５ 全热交换器防冻处理
地情况设定相对湿度， 以测室外温度狋 犠 代替测量 比焓。如上海地区设定相对湿度为 ８ ０ ％， 狋 ５ ８ ． ５ 犠（ ／ ， 回风温度狋 可见当 ｋ Ｊ ｋ ８ ０ ％） ＝ ２ ３ ℃， ２ ７ ℃； ｇ 犕＝ 且差值不大于 ４ ℃ 室外温度狋 狋 犠 低于回风温度 犕， 时， 热回收有价值， 否则应进入旁通工况。 见 图 ６） ， 令 ④ 同理作冬季新风状态判断（ 在回风温度２ 相对湿度 犙 ′＝犙 ． ８ｋ Ｗ， ２ ℃、 ２ ＝５ 回风比焓犺 ／ ， 将已知参数 ５ ０ ％条件下， ４ ２ｋ Ｊ ｋ ｇ 犕＝ ） ， 解得 犺 ／ 。 在比焓 ３ 代入式（ １ ９ ． １ｋ Ｊ ｋ ９ ． １ ｇ 犠 ′ ＝３ ／ 、 相对湿度６ 回风温度狋 ｋ Ｊ ｋ ０ ％下狋 １ ８ ℃； ｇ 犠＝ 犕＝ ， 当室外温度低于回 风 温 度 ， 且 差 值 大 于 ２ ２℃ ４ 热回收有价值， 否则应进入旁通工况。 ℃， ２ ． ２ 控制要求 ）过滤器压差报警。 １ ）全热交换器新风入口设温度传感器， 新风 ２ 温度低于设定值时， 比例调节预热盘管水量电动调 节阀， 维持新风温度最低值。 ）夏季， 检测新风温度， 当新风温度比室内回 ３ 且差值大于４℃时， 打开旁通风阀， 空调 风温度低， 系统由热回收工况转入旁通工况。 ）冬季， 检测新风温度， 当新风温度低于室内 ４ 回风温度， 且差值小于４℃时， 打开旁通风阀， 由热 回收工况转入旁通工况。 ３ 新风供冷 新风供冷是自然冷却的一种形式， 利用新风供 冷的设备国外称为空气节能器 （ ） ， ａ ｉ ｒｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍ ｉ ｚ ｅ ｒ 其直接利用室外低温、 低焓空气供冷， 全部或部分 替代人工冷源， 达到节能的目的。自然冷却的另一 种形式是利用室外低温空气通过冷却水间接冷却 空调 冷 水， 这种设备国外称为水节能器（ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ） 。 ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍ ｉ ｚ ｅ ｒ ３ ． １ 全年空气处理过程
暖通空调自动控制
暖通空调 犎 犞牔犃 犆 ２ ０ １ ２年第４ ２卷第１ １期
９
常用空调节能方式与控制
华东建筑设计研究院有限公司 叶大法☆ 俞春尧
摘要 总结了集中式空调系统的几种常用的节能方式： 改善围护结构， 削减建筑负荷； 回 收排风能量， 减少新风负荷； 利用新风供冷， 少用人工冷源； 合法。 关键词 新型围护结构 排风热回收 新风供冷 冷热混合损失 节能方式 控制
图４ 转轮式全热交换器
）过滤措施。 为了保护全热交换器芯材， 新 １ 风、 排风入口处应设置计重效率约为 ７ 的粗效 ０ ％ 过滤器， 且需经常清扫， 以减少积尘。 ）预热措施。 在室外温度很低的严寒地区， ２ 当室内、 外空气状态在焓湿图上的连线达到饱和线 时（ 见图５ ） ， 全热交换器芯材上可能会结露、 结冰， 甚至造成阻塞， 应采取新风预热措施。 ）旁通措施。 ① 全热交换器工作需要消耗 ３ 一定的电能 犈 可以转化成一定的热量 犙 ２， ２。 全热 交换器在一定效率下（ 如６ ， 可以回收热量犙 ０ ％） ′ １。
就不应该再回收排风中的能量了， 应该采 犙 ′ 犙 １＜ ２， 取旁通措施。
表１ 全热交换器附加电耗 犈 ２
新风侧转轮阻力 排风侧转轮阻力 排风增加过滤器阻力 转轮驱动电耗 合计 空调方式 冷水机组＋新风空调箱供冷 冷水机组＋新风空调箱供热 风机增加阻力 ／ Ｐ ａ Δ 狆 １ ５ ０ １ ５ ０ １ ０ ０ 风机增加功率 ／ 犈 ｋ Ｗ Δ ０ ． ５ ６ ０ ． ８ ３ ０ ． ５ ６ ０ ． ３ ７ ２ ． ３ ２ 产生冷热量 ／ ｋ Ｗ ２ ． ３ ２ × ３ ＝ ６ ． ９ ６ ２ ． ３ ２ × ２ ． ５ ＝ ５ ． ８
３ 以１ ／ 由表 １ ， ００ ０ ０ｍ ｈ 新风空调系统为例， ２可
知， 当室外新风参数 （ 状态点 犠 达到一定值时， ′）
（ ） ２ ０ １ ２ １ １
叶大法， 等： 常用空调节能方式与控制
１ １
在回风温度 ２ 相对湿度 ５ 回 ７ ℃、 ０ ％ 条件下， ／ ， 将已知参数代入式 （ ） ， 解 风比焓犺 ５ｋ Ｊ ｋ １ ｇ 犕 ＝５ 得犺 ／ 。 即当室外空气比焓 犺 ８ ． ５ｋ Ｊ ｋ ｇ 犠 ′ ＝５ 犠 ′ 低于 ／ 全热回收就没有意义了， 应进入旁 ５ ８ ． ５ｋ Ｊ ｋ ｇ时 ， 通工况。因此， 设计时需要计算求得犺 犠 ′。 控制系统检测室外空气比焓进行 ③ 运行时， 也可以根据当 工况转换。若测量比焓精度不够准，
通风口。 ）自控系统编程还要考虑不同使用区的工作 ４ 时间和节假日情况。 ）中央监控系统可以强行执行上述控制。 ５ ）使用区人员也可以手动进行上述控制。 ６ ２ 排风热回收 ２ ． １ 设计要点 新风空调系统中， 采用全热或显热 在空调系统、 交换器回收排风中的余热量， 可以有效地减少新风 是常用的节能方法。全热交换器的芯材由不 负荷， 燃吸湿性材料或带吸湿性涂层的材料构成。夏季 低温低湿的排风通过芯材， 使芯材冷却。同时， 时， 由于水蒸气分压力差的作用， 芯材释放出部分水分。
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暖通空调 犎 犞 牔 犃 犆 ２ ０ １ ２年第４ ２卷第１ １期
暖通空调自动控制
）内呼吸幕墙功能（ 见图２ ） 。夏季， 室内排风 ２ 由排风机排到室外； 可 经呼吸幕墙内腔带走热量， 调节的遮阳百叶起到遮阳作用。冬季， 室内排风经 起到隔热、 日射热回收 呼吸幕墙内腔后作为回风， 的作用。
图２ 内呼吸幕墙
当被冷却除湿后的芯材与高温高湿的新风接触时， 吸收新风中的热量与水分， 使新风降温减湿。因此， 全热交换器比显热交换器更为常用。全热交换器有 转轮式和板式两类， 在大型空调系统、 新风空调系统 中， 转轮式全热交换器使用较多 （ 见图 ４ ） 。采用排 风热回收不是简单地在空调箱里放一个转轮式全热 交换器， 设计和使用中应注意下列要点：
１ ． １ 呼吸幕墙功能 ）外呼吸幕墙功能 （ 见图 １ ） 。 外呼吸幕墙有 １ 上、 下可开闭的通风口， 夏季， 室外空气由下部通风 口进入， 升温后靠浮力由上部通风口排至室外； 可 调节的百叶遮挡直射阳光。冬季， 关闭上、 下风阀， 幕墙内空气不流通， 起到保温作用。
图１ 外呼吸幕墙
①☆
叶大法， 男， 大学， 教授级高级工程师， 副总 １ ９ ５ ４年 １ ０ 月生， 工程师 ２ ０ ０ ０ ０ ２ 上海市汉口路１ ５ １号华东建筑设计研究院有限公司 （ ） ０ ２ １ ６ ３ ２ １ ７ ４ ２ ０ ： ＿ Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ Ｄ ａ ｆ ａ ｅ ｅ ｃ ａ ｄ ｉ ． ｃ ｏ ｍ ＠ ｙ 收稿日期： ２ ０ １ ２０ ９１ １
）通风功能（ 见图 ３ ） 。 在过渡季， 内、 外呼吸 ３ 幕墙夜间可利用卫生间等排风机动力， 将新风从通 风口引入室内带走热量； 白天， 新风从通风口进入， 与回风混合后可实现新风供冷。
图３ 呼吸幕墙的通风功能
１ ． ２ 呼吸幕墙控制 ）在建筑物楼顶设置气象测量装置， 测得室 １ 太阳辐射照度、 降水量和风力等气象参数。 外温度、 ）根据实地全年太阳方位角、 高度角以及幕 ２ 墙与周围遮挡物的关系， 可编程确定每一块幕墙遮 阳百叶不同时刻的升降幅度和遮阳角度。 根据日 射量和降水等参数可以控制阴雨天遮阳百叶全部 收拢， 以充分利用自然采光。 ）检测各幕墙内腔温度， 并结合室外温度， 判 ３ 开关相应的内外推 断该幕墙当前应有的工作状态， 窗或通风口， 联动相应的空调通风系统， 实现不同 季节的排热、 隔热、 热回收、 通风或新风供冷功能。 当连续下雨５ｍ 系统会根据太 ｉ ｎ或风力 ≥４ 级时， 阳辐射照度和降水量等参数关闭相关的外推窗或
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随着空调能耗的攀升， 空调节能日益 近年来， 为业界重视。 空调的本质是什么？笔者认为就是 耗能买舒适， 离开了舒适性也就脱离了空调的范 畴。问题是如何在保证舒适性的前提下， 想方设法 减少能耗。就我国现有的建筑技术和空调技术， 笔 者以为可以从下列几个方面减少能耗： ）提高设 １ 综合利用能源； ）优化系统设计， 降低输 备效率， ２ 送能耗； ）改善围护结构， 削减建筑负荷； ）回收 ３ ４ 排风能量， 减少新风负荷； ）利用新风供冷， 少用 ５ 人工冷源； ）合理供冷供热， 减少混合损失。 ６ 很显然， 后四项节能措施与气候有关， 系统运 行工况随室外空气参数变化， 靠人工控制不行， 必 须依靠自动控制。这也是本文要着重表述的内容。 — —呼吸幕墙 １ 新型围护结构— 现代建筑立面追求通透化， 采用大面积玻璃幕 墙。为了解决其与空调负荷之间的矛盾， 欧洲较早 地采用了双层围护结构方式： 外层为透明结构， 两 层玻璃之间相距 ０ 中间设有可调节的遮 ． ５～２ｍ， 阳百叶， 在我国俗称为呼吸幕墙。有些呼吸幕墙按 楼层分段， 也称为通风窗。 按照不同的配置， 呼吸 幕墙可以实现下列一种或多种功能。
图５ 全热交换器防冻处理
地情况设定相对湿度， 以测室外温度狋 犠 代替测量 比焓。如上海地区设定相对湿度为 ８ ０ ％， 狋 ５ ８ ． ５ 犠（ ／ ， 回风温度狋 可见当 ｋ Ｊ ｋ ８ ０ ％） ＝ ２ ３ ℃， ２ ７ ℃； ｇ 犕＝ 且差值不大于 ４ ℃ 室外温度狋 狋 犠 低于回风温度 犕， 时， 热回收有价值， 否则应进入旁通工况。 见 图 ６） ， 令 ④ 同理作冬季新风状态判断（ 在回风温度２ 相对湿度 犙 ′＝犙 ． ８ｋ Ｗ， ２ ℃、 ２ ＝５ 回风比焓犺 ／ ， 将已知参数 ５ ０ ％条件下， ４ ２ｋ Ｊ ｋ ｇ 犕＝ ） ， 解得 犺 ／ 。 在比焓 ３ 代入式（ １ ９ ． １ｋ Ｊ ｋ ９ ． １ ｇ 犠 ′ ＝３ ／ 、 相对湿度６ 回风温度狋 ｋ Ｊ ｋ ０ ％下狋 １ ８ ℃； ｇ 犠＝ 犕＝ ， 当室外温度低于回 风 温 度 ， 且 差 值 大 于 ２ ２℃ ４ 热回收有价值， 否则应进入旁通工况。 ℃， ２ ． ２ 控制要求 ）过滤器压差报警。 １ ）全热交换器新风入口设温度传感器， 新风 ２ 温度低于设定值时， 比例调节预热盘管水量电动调 节阀， 维持新风温度最低值。 ）夏季， 检测新风温度， 当新风温度比室内回 ３ 且差值大于４℃时， 打开旁通风阀， 空调 风温度低， 系统由热回收工况转入旁通工况。 ）冬季， 检测新风温度， 当新风温度低于室内 ４ 回风温度， 且差值小于４℃时， 打开旁通风阀， 由热 回收工况转入旁通工况。 ３ 新风供冷 新风供冷是自然冷却的一种形式， 利用新风供 冷的设备国外称为空气节能器 （ ） ， ａ ｉ ｒｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍ ｉ ｚ ｅ ｒ 其直接利用室外低温、 低焓空气供冷， 全部或部分 替代人工冷源， 达到节能的目的。自然冷却的另一 种形式是利用室外低温空气通过冷却水间接冷却 空调 冷 水， 这种设备国外称为水节能器（ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ） 。 ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍ ｉ ｚ ｅ ｒ ３ ． １ 全年空气处理过程
暖通空调自动控制
暖通空调 犎 犞牔犃 犆 ２ ０ １ ２年第４ ２卷第１ １期
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常用空调节能方式与控制
华东建筑设计研究院有限公司 叶大法☆ 俞春尧
摘要 总结了集中式空调系统的几种常用的节能方式： 改善围护结构， 削减建筑负荷； 回 收排风能量， 减少新风负荷； 利用新风供冷， 少用人工冷源； 合法。 关键词 新型围护结构 排风热回收 新风供冷 冷热混合损失 节能方式 控制
图４ 转轮式全热交换器
）过滤措施。 为了保护全热交换器芯材， 新 １ 风、 排风入口处应设置计重效率约为 ７ 的粗效 ０ ％ 过滤器， 且需经常清扫， 以减少积尘。 ）预热措施。 在室外温度很低的严寒地区， ２ 当室内、 外空气状态在焓湿图上的连线达到饱和线 时（ 见图５ ） ， 全热交换器芯材上可能会结露、 结冰， 甚至造成阻塞， 应采取新风预热措施。 ）旁通措施。 ① 全热交换器工作需要消耗 ３ 一定的电能 犈 可以转化成一定的热量 犙 ２， ２。 全热 交换器在一定效率下（ 如６ ， 可以回收热量犙 ０ ％） ′ １。
就不应该再回收排风中的能量了， 应该采 犙 ′ 犙 １＜ ２， 取旁通措施。
表１ 全热交换器附加电耗 犈 ２
新风侧转轮阻力 排风侧转轮阻力 排风增加过滤器阻力 转轮驱动电耗 合计 空调方式 冷水机组＋新风空调箱供冷 冷水机组＋新风空调箱供热 风机增加阻力 ／ Ｐ ａ Δ 狆 １ ５ ０ １ ５ ０ １ ０ ０ 风机增加功率 ／ 犈 ｋ Ｗ Δ ０ ． ５ ６ ０ ． ８ ３ ０ ． ５ ６ ０ ． ３ ７ ２ ． ３ ２ 产生冷热量 ／ ｋ Ｗ ２ ． ３ ２ × ３ ＝ ６ ． ９ ６ ２ ． ３ ２ × ２ ． ５ ＝ ５ ． ８
３ 以１ ／ 由表 １ ， ００ ０ ０ｍ ｈ 新风空调系统为例， ２可
知， 当室外新风参数 （ 状态点 犠 达到一定值时， ′）
（ ） ２ ０ １ ２ １ １
叶大法， 等： 常用空调节能方式与控制
１ １
在回风温度 ２ 相对湿度 ５ 回 ７ ℃、 ０ ％ 条件下， ／ ， 将已知参数代入式 （ ） ， 解 风比焓犺 ５ｋ Ｊ ｋ １ ｇ 犕 ＝５ 得犺 ／ 。 即当室外空气比焓 犺 ８ ． ５ｋ Ｊ ｋ ｇ 犠 ′ ＝５ 犠 ′ 低于 ／ 全热回收就没有意义了， 应进入旁 ５ ８ ． ５ｋ Ｊ ｋ ｇ时 ， 通工况。因此， 设计时需要计算求得犺 犠 ′。 控制系统检测室外空气比焓进行 ③ 运行时， 也可以根据当 工况转换。若测量比焓精度不够准，
通风口。 ）自控系统编程还要考虑不同使用区的工作 ４ 时间和节假日情况。 ）中央监控系统可以强行执行上述控制。 ５ ）使用区人员也可以手动进行上述控制。 ６ ２ 排风热回收 ２ ． １ 设计要点 新风空调系统中， 采用全热或显热 在空调系统、 交换器回收排风中的余热量， 可以有效地减少新风 是常用的节能方法。全热交换器的芯材由不 负荷， 燃吸湿性材料或带吸湿性涂层的材料构成。夏季 低温低湿的排风通过芯材， 使芯材冷却。同时， 时， 由于水蒸气分压力差的作用， 芯材释放出部分水分。
１ ０
暖通空调 犎 犞 牔 犃 犆 ２ ０ １ ２年第４ ２卷第１ １期
暖通空调自动控制
）内呼吸幕墙功能（ 见图２ ） 。夏季， 室内排风 ２ 由排风机排到室外； 可 经呼吸幕墙内腔带走热量， 调节的遮阳百叶起到遮阳作用。冬季， 室内排风经 起到隔热、 日射热回收 呼吸幕墙内腔后作为回风， 的作用。
图２ 内呼吸幕墙
当被冷却除湿后的芯材与高温高湿的新风接触时， 吸收新风中的热量与水分， 使新风降温减湿。因此， 全热交换器比显热交换器更为常用。全热交换器有 转轮式和板式两类， 在大型空调系统、 新风空调系统 中， 转轮式全热交换器使用较多 （ 见图 ４ ） 。采用排 风热回收不是简单地在空调箱里放一个转轮式全热 交换器， 设计和使用中应注意下列要点：