目前,空调系统的二次污染题目日益突出,国内外研究重点已经转移到研究建筑结构与透风空调系统的二次污染。所谓二次污染是由于空调系统自身题目如盘管、凝水盘、水封、加湿器、长期处于高湿度下的空气过滤器所引起的局部积尘和高湿度(一次污染),或建筑结构与材料吸潮积尘导致细菌大量定植、繁殖,产生大量有害的代谢物,大大降低了空气品质的可接受性,使人过敏,危害健康(二次污染)。
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各项研究结果表明,当室内相对湿度高于70%,有利于微生物滋长。而降低微生物污染的最有效手段是控制尘埃和湿度。关于空气过滤的题目,文章前面已经讨论过。空调系统中盘管、凝水盘和加湿器是微生物的主要生长地。
对于新风加风机盘管系统,新风机组可采用低温送风,承担全部室内湿负荷,使风机盘管处于干工况运行,减少细菌滋生。增加的新风负荷可通过全热或显热排风热回收装置,如转轮式全热交换器等,达到节能目的。
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空调加湿介质应优先采用蒸汽源,但蒸汽中必须不含对人体有害的物质。假如采用循环水加湿时,水质应达到饮用水标准。循环水应经过处理,防止细菌滋生,如可采用紫外线消毒的方法。
工程中常用CO2浓度监测室内空气,但是室内空气中CO2浓度并不能真实反映室内空气的污染程度。很多研究调查发现,室内VOC浓度很高,而且大多数场合室内单项的挥发性有机物往往不会超过上限值,总的挥发性有机物(TVOC)却经常超标,从而引起对人的综合的负面影响[5]。空调系统的室内回风中VOC浓度非常高,新型高性能吸附材料活性碳纤维具有优异的结构特点和优良的吸附性能,对各种无机物和有机化合物都能有效吸附,特别适用于低浓度物质的吸附。因此,设计时应考虑在回风管道中安装具有吸附VOC功能的活性碳过滤器,降低VOC浓度。
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在空调系统实际运行中,应根据季节变化,调节新风量大小,夏、冬季保证最小新风量,过渡季尽量使用全新风。必须指出的是,在变风量系统VAV(Variable Air Volume)中,应该留意变风量控制过程中,采取措施保证新风量至少为设计值的90%以上。
对于双风机组合式空调机组,设计时应该留意送、回风机风压的匹配,使机组风压零点达到预定点。否则,假如回风机风压过高,新风、排风段成为正压,新风就很难进来。如将送风机段和回风机段脱开布置,采用平行或垂直重叠布置,用新、回、排风管道及风阀在机外连接等形式,可以解决题目。
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对空调设计工程师来讲,还应留意噪音对室内IAQ的影响。空调系统的噪音大致有设备噪音、振动噪音、配件噪音等。设备噪音是由冷水机组、水泵、风机、空调机等设备运转产生。选购产品时可选择质量好、低噪音的名牌产品,基础及支架处做减振处理。与设备连接的水管、风管应安装相应的软接头,以免发生共振,产生噪音。在施工安装过程中,风管应留意制作安装质量,风管弯头弧度应够大并装设导流片等。穿墙穿楼板的管道应安装套管,套管与管道之间进行消声处理,在建筑物伸缩缝处安装长度大于缝宽的软接头和帆布软接等。水管设计中应留意减少弯头数目,减少急弯,管道变径应缓和,系统高点应留意安装排气阀等。配件设计上应选择消声型的,如止回阀可采用缓闭消声止回阀,送回风口采用固定百叶或消声百叶等。
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笔者迫切地希看广大设计职员加强病态建筑意识,优化设计,从根本上杜尽病态建筑产生。建议我国应尽快制定有关透风空调系统清洗消毒的法规,以便有法可依,尽可能地降低透风空调系统本身对IAQ的污染。
节能措施
由于新风对室内IAQ的积极作用,所以今后的发展趋势将增大系统的新风比,为了减轻或消除相应的额外负荷,可以采用全热交换、低温水、闭式单环路热回收再热系统等新风预处理技术,并与目前常规的透风空调设备和运行技术相结合组成最佳方案[5]。
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目前出现了不少空调新技术,如置换透风、动态工位调节、椅下低速送风及波动送风等。文献提出一种波动送风的工作区---背景区设备。经过计算实例,比传统风机盘管和VAV节能20%。国家大剧院工程观众厅采用了变新风比的置换透风系统,经过模拟计算与常规系统比较发现,采用置换透风后,卫生状况改善,变新风比节能效果可达到7%。
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笔者以前研究的间接蒸发冷却技术IEC(Indirect Evaporative Cooling)冷却新风,节能效果也很明显。在我国西北部地区应用效果十分明显。我院承接的新疆体育馆工程实际应用效果良好。对于我国东南部夏季室外空气湿度大,可以先进行除湿,然后再用IEC冷却。除湿剂的再生可用低品位能源(太阳能、废热等)。
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绿化对于节能也有很大帮助。文献[6]通过实测结果发现,在建筑物外面种植多年生攀缘类植物后,室内环境温度较室外气温低3~9℃。可降低墙体外表面(极端情况)约23℃,室内表面温度约0.8~1.7℃。西墙绿化时,在其他条件不变时,对于建筑外围护单位面积通过或放出的热流较普通外围护少约397W/m2。绿化状态下可减少空调负荷约12.7%,中午高温时刻可达到20%。
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结论
空调系统设计对IAQ的影响很大,很多建筑由于分歧适的透风而室内空气品质降低。新风标准应因地制宜,根据建筑物的不同功能,制定职员新风量标准,同时应给出职员密度。
新风不是越多越好,还应注重新风处理和新风质量。空调系统至少需要两级过滤,应研制和开发新型高效和易清洗的过滤器。新风空气龄越小对人体越有益。
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房间气流组织设计要公道,避免空气短路和产生滞留区。空调系统的二次污染题目已经提到议事日程上来。控制室内相对湿度,可抑制微生物生长。对于新风加风机盘管系统,新风承担全部湿负荷,使风机盘管干工况运行。设计双风机系统时应公道选择风压,以免新风难以进进。设计和施工中要控制好系统的运行噪音。
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未来发展趋势会增加新风比,为了节约能源,可采用热回收和一些空调新技术,如置换透风、IEC等手段能降低空调能耗。建筑物绿化对空调节能也有很大帮助。
参考文献
Bearg,David W.Indoor air quality and HVAC systems,Lewis ub,199312-20
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ASHRAE.ASHRAE Standard 62-1999,Wentilation for acceptable indoor air quality.Atlanta,1999
北京市建筑设计研究院《建筑设备专业设计技术措施》编写组.建筑设备专业设计技术措施.中国建筑产业出版社1998年4月
潘毅群龙惟定范存养.办公楼的室内空气品质与新风.热通空调.2002,32(6)28-30
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沈晋明.我国目前室内空气品质改善的对策与措施. 热通空调.2002,32(2)34-37
李娟.建筑物绿化隔热与节能. 热通空调.2002,32(3)22-26