空調(diào)新技術(shù)的展望

1、空調(diào)新技術(shù)的展望熱能與動力工程1102班 歐陽群艷 【摘 要】 采暖制冷用能在建筑用能中占有相當(dāng)大的比重，以及現(xiàn)代建筑物內(nèi)的人們表現(xiàn)出越來越嚴(yán)重的病態(tài)反應(yīng)，環(huán)保節(jié)能與提高室內(nèi)空氣品質(zhì)是暖通技術(shù)發(fā)展的方向。為此，本文介紹了幾種節(jié)能環(huán)保暖通系統(tǒng)，以及提高室內(nèi) 空氣品質(zhì)的方法?！娟P(guān)鍵詞】 環(huán)保；節(jié)能；空氣品質(zhì)0 引言 上世紀(jì)20 年代，隨著壓縮式制冷機(jī)的加速發(fā)展，暖通空調(diào)技術(shù)開始大量應(yīng)用于以保證室內(nèi)環(huán)境舒適為目的的公共建筑、商用建筑的環(huán)境控制中。在國內(nèi)外，越來越多的民用建筑以及工業(yè)建筑都使用了中央空調(diào)，它的使用標(biāo)志著一個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)發(fā)展水平和文明程度，同時(shí)也提高了企業(yè)管理水平和保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

2、家用空調(diào)以及供暖開始普及。隨著空調(diào)大規(guī)模的使用，一系列的問題也隨之產(chǎn)生。 就我國而言，改革開放以來能源建設(shè)有了長足的發(fā)展，但是能源的供給滿足不了社會經(jīng)濟(jì)保持可持續(xù)發(fā)展的需要。建筑耗能在社會總耗能中占的比例相當(dāng)大，發(fā)達(dá)國家的建筑用能一般占到全國總耗能的30%40%，而采暖制冷用能在建筑用能中占有30% 左右。高能耗帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題，造成大氣污染、水污染、固體廢棄物污染等。近年來，中國的大氣污染已經(jīng)跨出國界，影響到周邊的國家和地區(qū)。 在過去20 多年來，長期生活和工作在現(xiàn)代建筑無內(nèi)的人們表現(xiàn)出越來越嚴(yán)重的病態(tài)反應(yīng)，這一問題引起了專家學(xué)者的廣泛重視，并提出了病態(tài)建筑和病態(tài)建筑綜合癥（SBS）概念。

3、隨著SARS 病毒的爆發(fā)，空調(diào)房間內(nèi)空氣品質(zhì)要求越來越高。因此，環(huán)保節(jié)能和室內(nèi)空氣品質(zhì)是暖通技術(shù)今后研究的重點(diǎn)。1 環(huán)保節(jié)能 能源為經(jīng)濟(jì)發(fā)i展提供了動力，但是由于各種原因，能源的發(fā)展往往滯后于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。盡幾年，中國的國民生產(chǎn)總值的增長率維持在約10%，但能源的增長率只有3%4%。在我國的能源利用率只有30%左右。有資料表明，我國每1 美元的GDP能耗是世界平均水平的3 倍，是所以發(fā)展中國家平均水平的2 倍。這樣的形勢要求我們必須節(jié)能。建筑節(jié)能是建筑發(fā)展的基本趨勢，也是當(dāng)代建筑科學(xué)技術(shù)的一個(gè)新的增長點(diǎn)。當(dāng)然我們所說的建筑節(jié)能不是說不用空調(diào)或采暖系統(tǒng)，而是盡可能的設(shè)計(jì)和制造綠色空調(diào)以及節(jié)能的空調(diào)

4、采暖系統(tǒng)。土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)、太陽能空調(diào)系統(tǒng)、低溫地板輻射冷暖系統(tǒng)、蓄冷空調(diào)系統(tǒng)都是節(jié)能和環(huán)保的有效手段。1.1 地源熱泵空調(diào) 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是一種使用可再生能源、高效節(jié)能、環(huán)保的空調(diào)系統(tǒng)。在冬季吸收土壤、地下水、地表水等天然資源的能量向建筑物供熱；夏季向天然資源釋放熱量，給建筑物供冷。地源熱泵系統(tǒng)按天然資源形式可分為土壤源熱泵系統(tǒng)、地下水熱泵系統(tǒng)和地表水熱泵系統(tǒng)。 土壤源熱泵系統(tǒng)的核心是土壤耦合地?zé)釗Q熱器。土壤源熱泵是以大地為熱源對建筑進(jìn)行空調(diào)的技術(shù)，冬季通過熱泵將大地中的低位熱能提高對建筑供暖，同時(shí)蓄存冷量，以備夏用；夏季通過熱泵將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下對建筑進(jìn)行降溫，同時(shí)蓄存熱量。土

5、壤源熱原系統(tǒng)因節(jié)能、節(jié)水而普遍受到美國、加拿大、歐洲各國等的關(guān)注。至1983年，瑞典就有6000 多個(gè)水平埋管熱泵系統(tǒng)，美國有1 萬多個(gè)此類系統(tǒng)在運(yùn)行之中，主要用于居民住宅、別墅、學(xué)校、商業(yè)建筑1。我國至今還未有應(yīng)用實(shí)例，但已經(jīng)有一些研究人員注意該系統(tǒng)。我國長江以南及東南沿海大部分經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)希望冬季供暖，因此，在我國開發(fā)、研究土壤源熱泵技術(shù)有很大的發(fā)展前景和較高的經(jīng)濟(jì)效益。 地下水熱泵系統(tǒng)分為開式、閉式兩種。開式是將地下水直接供到熱泵機(jī)組，再將井水回灌到地下；閉式是將地下水輸送到板式換熱器，需要二次換熱。地表水熱泵系統(tǒng)與土壤源熱泵系統(tǒng)相似，用潛在水下關(guān)聯(lián)的塑料管組成的地下水換熱器代替土壤換

6、熱器。湖南的凌天科技的空調(diào)系統(tǒng)就采用水源熱泵與地源熱泵，其共性是以水(或者其他液態(tài)媒質(zhì))作傳媒，水源熱泵是其目前應(yīng)用比較廣泛的形式，地源熱泵是目前正處于積極開發(fā)的機(jī)型。其制冷或制熱工作性能系數(shù)均可達(dá)到3.54.4，與空氣源熱泵(空氣空氣或空氣水熱泵)相比，要高40%左右。 雖然采用地下水、地表水的熱泵系統(tǒng)的換熱性能好、能耗低、性能系數(shù)高于土壤源熱泵，但由于地下水、地表水并非到處可得，且水質(zhì)也不一定能滿足要求，所以使用范圍受到一定的限制，且水源的探測開采技術(shù)須進(jìn)一步提高和降低開采費(fèi)用。1.2 太陽能空調(diào) 太陽能空調(diào)所需的能源部分或全部來自太陽能。太陽能空調(diào)是利用太陽光輻射為能源進(jìn)行制冷工作的空調(diào)

7、系統(tǒng)。通過使用太陽能空調(diào)，不僅可以彌補(bǔ)供電缺口，還可以為創(chuàng)建環(huán)保模范城市做出貢獻(xiàn)。推廣使用太陽能空調(diào)，既沒有使用電空調(diào)所帶來的城市熱島效應(yīng)，也由于不使用氟里昂等有害物質(zhì)而不會破壞大氣環(huán)境。所以說太陽能空調(diào)是名副其實(shí)的綠色節(jié)能空調(diào)。目前太陽能空調(diào)的主要型式有：太陽能電制冷空調(diào)、太陽能熱制冷空調(diào)、太陽能熱泵、太陽能液體除濕空調(diào)等。太陽能制冷空調(diào)主要包括：太陽能蒸汽壓縮式制冷空調(diào)、太陽能吸收式制冷空調(diào)、太陽能噴射式制冷空調(diào)。 上海交大機(jī)械與動力工程學(xué)院燃燒與環(huán)境技術(shù)研究中心于2002 年研制出同時(shí)制冷和制熱的太陽能冷管，的這項(xiàng)成果日前通過了江蘇省科技廳的鑒定。 該太陽能冷管利用吸附熱泵原理，用沸石分

8、子篩作為主體吸附劑，采用整體成形新工藝使吸附性能比傳統(tǒng)的顆粒床提高55，傳熱性能提高100以上；用水來作制冷工質(zhì)，避免了化學(xué)藥物（如氟利昂）一旦泄漏對環(huán)境造成的污染。同時(shí)，其造價(jià)比同類設(shè)備降低了一半。 目前，這種“太陽能冷管空調(diào)”有望解決如別墅、活動房的全天冷氣、熱水供應(yīng)的需要。如果應(yīng)用在警察崗?fù)ぃ梢源蟠蟾纳凭斓墓ぷ鳝h(huán)境，而無需為電能供應(yīng)而煩惱。 我國首臺太陽能空調(diào)是浙江海寧斯泰德于2004 年9 月研制成功。該太陽能空調(diào)是以太陽能無窮的光熱原理，采用化學(xué)能強(qiáng)化多級接收方法，收集和儲存大量的能量，再由太陽能吸附器、熱助器和冷助器，根據(jù)制冷、制熱需要隨時(shí)滿足陰雨雪夜使用。實(shí)現(xiàn)了晝夜全優(yōu)化高效

9、運(yùn)行，特點(diǎn)是熱值高，升溫、降溫快，使用時(shí)無明火、無煙塵、無污染。通過光能高效產(chǎn)氧制冷、制熱，比傳統(tǒng)空調(diào)節(jié)約電能達(dá)60%左右。另外，在遇連續(xù)陰天和梅雨季節(jié)，該機(jī)會自動采用光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以達(dá)到連續(xù)運(yùn)行功能。從外觀上看，該機(jī)與傳統(tǒng)壓縮機(jī)相差不大，目前制造成本和銷售價(jià)格略高于一般家庭空調(diào)。1.3 低溫地板輻射采暖系統(tǒng) 低溫地板輻射采暖就是在地板中直接埋設(shè)熱水管來加熱地板，再由地面輻射熱來加熱室內(nèi)空氣的采暖形式。這種采暖方式輻射體表面溫度不大于45，采暖介質(zhì)常用熱水，其輻射體一般是其中埋設(shè)了加熱管的建筑物構(gòu)件，如墻壁、頂棚或地板，其中以地面輻射采暖應(yīng)用居多。 由于地板層結(jié)構(gòu)中有多孔介質(zhì)，具有儲熱能力，因

10、此該系統(tǒng)可以考慮采用間歇供暖方式，即通過降低日間溫度來減小房間負(fù)荷，從而減小建筑物的能耗。）低溫地板輻射采暖是在地板上均勻布置散熱盤管，熱量以輻射對流的方式向上傳遞，室內(nèi)溫度下暖上涼，給人以“腳暖頭涼”的良好感覺，熱舒適性比較好，根據(jù)范格方程計(jì)算，在比正常室內(nèi)溫度低的情況下，同樣可以達(dá)到其他供暖正常室內(nèi)溫度的熱舒適感2。地板供熱具有舒適性好、減少揚(yáng)程、節(jié)省空間、私密性好、易于計(jì)量改造、可利用低位熱源和節(jié)省維修費(fèi)用等特點(diǎn)。但是低溫地板輻射采暖也有一定的局限性，造價(jià)高，維修度大，熱媒適應(yīng)性差給這種系統(tǒng)的普及帶來了局限。1.4 蓄冷空調(diào) 蓄冷空調(diào)的介質(zhì)主要有冰和水兩種。冰冷空調(diào)是指在夜間電價(jià)較低廉時(shí)

11、，開啟一部分制冷機(jī)組制冰，并將總能量儲存起來；在白天用電高峰、電價(jià)較貴時(shí)，采用融冰提供的低溫水，將儲存的能量釋放出來，從而滿足用電高峰時(shí)空調(diào)的負(fù)荷，降低用電成本。冰蓄冷是七八十年代發(fā)展起來的一種新的蓄冷技術(shù)，其蓄冷密度為335KJ/kg，占用空間只有水蓄冷的25%30%，可以提供較低溫度的空調(diào)供水，有利于提高空調(diào)的供回水溫差，以減小水泵容量和配管尺寸。因此，冰蓄冷應(yīng)用更加廣泛3。但蓄冷機(jī)組在蓄冷時(shí)工作在制冰工況,其效率較低，而且蓄冷和釋冷都必須用不凍液循環(huán)，其技術(shù)較復(fù)雜，投資及運(yùn)行費(fèi)用比水蓄冷高。此外，還有利用變溫相變材料（如共晶鹽）作為蓄冷介質(zhì)的，但因技術(shù)尚待完善且成本高，任在開發(fā)研究之中。

12、水蓄冷技術(shù)十利用35的低溫水蓄存冷量，發(fā)展于五六十年代。其優(yōu)點(diǎn)是投資省，技術(shù)要求低，維修費(fèi)用少，有事可以利用原有的消防水池兼作蓄冷水池，對于有些大型的蓄冷工程其投資比常規(guī)空調(diào)還低。同時(shí)水蓄冷系統(tǒng)在冬季還可以蓄熱供暖，我國葛洲壩水電站的水蓄冷式中央空調(diào)，可兼顧夏季供冷和冬季供熱使用。但水蓄冷只能利用811的溫差，蓄冷密度低，僅有334460KJ/kg，且水蓄冷占地面積大，保溫性能差，冷損耗大。還有一些環(huán)保節(jié)能的暖通系統(tǒng)例如說集中供熱系統(tǒng)，樓宇自動化系統(tǒng)等，這里就不一一介紹了。2 空氣品質(zhì) 根據(jù)世界衛(wèi)生組織1983 年定義，病態(tài)建筑綜合癥是因建筑物中央空調(diào)的使用而產(chǎn)生的癥狀，它包括眼睛發(fā)紅、流鼻涕

13、、困倦、頭痛、惡心等。近年來，有些專家建議將人們對室內(nèi)氣味產(chǎn)生的不滿也納入病態(tài)建筑綜合癥中。大量分析表明，人們超過80%的時(shí)間在室內(nèi)度過，在這種情況下，SBS的問題主要是由于室內(nèi)空氣品質(zhì)（IAQ-indoor airquality）不佳引起的。 由于室內(nèi)空氣品質(zhì)的原因，人們的身心健康和工作效率受到很大的影響，一些現(xiàn)代化密閉寫字樓的工作人員受到的影響尤其明顯。與此同時(shí)，由室內(nèi)空氣品質(zhì)簡介引起的社會工作效率降低和病休、醫(yī)療費(fèi)用等社會問題也受到了廣泛的關(guān)注。另一方面，為了改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，很可能需要增加建筑和空間系統(tǒng)的投資及圍護(hù)費(fèi)用。 空調(diào)系統(tǒng)是影響室內(nèi)空氣品質(zhì)的三個(gè)主要因素之一。如果空調(diào)系統(tǒng)不能控

14、制室外氣體污染物，以及保障熱舒適性（對大多數(shù)任而言的溫濕度條件），那么對室內(nèi)空氣品質(zhì)就會發(fā)生。針對以上原因，下面提出通過空調(diào)系統(tǒng)改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的方法。2.1 充足的通風(fēng)量和送風(fēng)方式的改變 通風(fēng)效率和換氣效率評價(jià)指標(biāo)這兩個(gè)指標(biāo)是從發(fā)揮通風(fēng)空調(diào)設(shè)備和系統(tǒng)的效應(yīng)，進(jìn)行有效通風(fēng)，提高室內(nèi)空氣品質(zhì)出發(fā)提出來的。利用室外新風(fēng)稀釋與排除室內(nèi)有害氣體或氣味，仍是保證室內(nèi)空氣品質(zhì)的基本措施，并認(rèn)為有效通風(fēng)是提高室內(nèi)空氣品質(zhì)的關(guān)鍵。近年來國外學(xué)者對通風(fēng)評價(jià)方法進(jìn)行了大量的研究，提出了通風(fēng)系統(tǒng)的評價(jià)指標(biāo)。換氣效率，定義為室內(nèi)空氣的實(shí)際滯留時(shí)間與理論上的最短滯留時(shí)間的比值。它是衡量換氣效果優(yōu)劣的一個(gè)指標(biāo)，與氣流組織

15、分布有關(guān)。通風(fēng)效率，定義為排風(fēng)口處污染物濃度與室內(nèi)污染物平均濃度之比。它表示室內(nèi)有害物被排除的速度的快慢程度設(shè)計(jì)良好的空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)能提供足夠的通風(fēng)量及換氣次數(shù)，提供足夠的室外空氣來滿足通風(fēng)要求，并消除異味和污染。在送風(fēng)方式上，可由“置換式”代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“上送下回”氣流分布方式。2.2 空調(diào)房間內(nèi)合理的溫濕度 在空調(diào)房間內(nèi)保持恒定的溫度對熱舒適性很重要。在一個(gè)區(qū)域不同的房間中需要不同的供熱和供冷溫度時(shí)，可以在單個(gè)房間內(nèi)設(shè)計(jì)不同的溫度。此外，還可以實(shí)行“工位調(diào)節(jié)“，這種調(diào)節(jié)方式的主要特點(diǎn)是在人們附近設(shè)置送風(fēng)的末端裝置，個(gè)人的舒適性要求則可通過送風(fēng)末端來滿足。濕度也是熱舒適性的一個(gè)因素，提高相對濕度削弱了蒸發(fā)散熱的能力，因此相當(dāng)于提高了溫度。不正常的濕度也引起其他IAQ 問題，濕度過高或高低會產(chǎn)生不舒適，而相對濕度高能促發(fā)霉和病菌的生長。2.3 異味和污染物的控制 控制異味和污染物的一個(gè)技術(shù)是用室外空氣稀釋室內(nèi)空氣，只有連續(xù)用室外空氣有效地與與室內(nèi)空氣混合才會起稀釋作用。另外還可以用隔絕異味和污染物的方法。這可以通過設(shè)計(jì)和運(yùn)行空調(diào)系統(tǒng)來控制房間之間的壓力關(guān)系達(dá)到。第三個(gè)方法是使用局部排風(fēng)系統(tǒng)，也就是說在污染物周圍維持一個(gè)負(fù)壓狀態(tài)來隔絕和消除污染源。3 結(jié)束語 空調(diào)的發(fā)展一來于建筑業(yè)的發(fā)展，近年來建筑業(yè)