改善室内空气环境的调节策略..doc

改善室内空气环境的调节策略 论文作者：赵荣义 许为全 摘要： 论述了在室内空气环境调节技术方面所面临的挑战，近年来空调领域的技术进展及发展动向，并在环境参数动态化研究基础上，提出改善室内空气环境的调节策略。 关键词： 室内空气环境 热舒适 空气品质 1 挑战背景　　室内空气环境按其原有的意义应为空气温度、湿度、流速及清洁度四种因素的综合。但在研究人体热舒适时，则将清洁度换成表面平均辐射温度，且称其为热环境。显然，空气环境和热环境有其共同性，而又有差异。本文主要涉及其共性，所以通用两个术语。　　热环境各因素对人体的影响研究已经经历了大半个世纪，并根据美国堪萨斯州立大学等长期研究的结果，产生了ASHRAE55-74标准，即《人们居住的热舒适条件》及后来的ASHRAE55-81标准《人们居住的热环境条件》。国际标准人组织（ISO）根据丹麦工业大学P.O.Fanger教授的研究成果于1984年制定了ISO-7730标准，即《适中的热环境--PMV与PPD指标的确定及热舒适条件的确定》上述研究成果及相应标准都是以稳态热环境为条件，以人体的主观热感觉处于中性，风速不大于0.15m/s，相对湿度为50%为最舒适的热环境。显然，这是形成舒适性热环境设计的依据。　　长期实践结果表明，人工维持的中性热舒适环境，即保持室内工作区空气温度、相对湿度及风速长期稳定的技术策略是不完善的。这主要表现在：人体长期处于性热舒适的稳态热环境内会产生空调适应不全症。即空调系统维持的相对低温环境使皮肤汗腺和皮脂腺收缩，腺口闭塞，导致血流不畅，发生神经功能紊乱等症状候群。同时，由于缺少适当刺激，人体的适应能力下降，抵御疾病的能力降低，或者由于室内外存在较大的热冲击，使人易患感冒或中暑。一些调查表明，使用空调越多，人们的抱怨也越多。　　此外，在大型和高层建筑物内，大量合成材料的使用，采用密封性良好的门窗等建筑构件，以及为了节能尽可能减小新风量等措施，使室内产生的多种有机气体及由人体产生的生物性污染物等得不到合理的稀释和置换。因此，室内空气品质恶化，导致一些建筑物成为病态建筑（Sick Building）。人生活在此种建筑物内，会表现出呼吸道系统和眼受刺激，困倦、乏力、胸闷、精神恍惚、过敏等症状，世界卫生组织已将此类症状称为病态建筑综合症（Sick Building Syndrome）。尤其值得指出的是，设计和管理不善的空调系统（空气处理设备中大量水体的存在、空气过滤装置失效和管理不善等）也是造成病态建筑的一个重要因素。还有由空调系统传播的疾病，如军团病等，亦不可小视。　　由上述可见，对空气调节的挑战已不仅限于维持何种热环境参数、采用何种工作模式及如何节省能量消费的问题，而是扩大到空气调节在维持空气环境的清洁度（如果把空气品质与清洁度联系起来）这一方面究竟能起什么作用。　　面对空气调节所带来的一些负面效应，有人提出研究如何避免和最低限度使用空调的问题。在世界范围内，数以百万计的病态建筑使室内空气品质的研究成为热点。以此为背景，在尽量减少能耗和环境污染的条件下，提供健康、舒适、可承受的居住和工作环境就理所当然地成为人们追求的目标。2 空调技术的进展　　在上述背景下，近年来空调技术取得了一些新进展。首先是在欧洲一些国家传统的上送下回气流分布方式被置换式（Displacement）所取代。一种新型径向送风的矢流式送风口也应运而生。这种气流分布方式使送入房间的空气首先进入工作区，在房间的竖向形成一定的温度梯度。这样，不论在保证工作区空气的新鲜度还是在节能方面均有明显的优点。但是，这种送风方式要求较高的送风温度，送风温差不宜过大，因而送风量较大。在下送上回这一有效送风方式的基础上，进一步发展成送风系统只送新风的方式，在工作区下部形成一个新风带。由于人体表面温度较高，周围空气经人体加热后，可形成一上升对流气流，下部的新鲜空气则流经人的呼吸区，因而人体周周的空气品质是好的。与些同时，由于温度分层，房间顶部温度较高，所以在天花板设置一盘管式吸热面（Cooled-ceiling）来传递大约70%的房间热负荷（最大负荷时），而其负荷则由送入房间的空气经采用上部排风排至室外。进入冷却天花板盘管的水温一般高于20℃，以防结露。这样就可在一些可能提供较低温度天然水源的地区减少人工制冷的负荷和能量消耗。　　与此同时，在另一些国家（如德、美、英、日、南非等）则兴起一种工位调节（Task-conditioning）。这种调节方式的主要特点在于就地设置送风的末端装置，强调个人舒适要求的可实现性。伴随办公建筑内现代办公用具的发展，架空地板已成为方便布线形成网络的一种必要条件。而架空地板的下部则为空调送风系统提供了一个良好的分配空间，也为每一个工位设置送风末端装置提供了条件