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复合通风空调系统方案的提出

摘要:本论文研究的目的是供冷期在达到室内舒适性的前提下尽量减少办

公建筑巨大的空调系统能耗。为了节约能源，人们引入了几种环保、节能型供冷

方式：新风直接供冷、蒸发冷却、夜间通风蓄冷。但到目前为止，现有的文献都

只是针对在原有的空调系统基础上引入上述某一种供冷方式进行研究，且都取得

了很好的节能效果。本章针对的办公建筑晚间无人办公，而且哈尔滨过渡季室外

日较差较大，故适合采用夜间通风蓄冷技术和蒸发冷却；且过渡季室外温度较低，

适合采用新风直接供冷。

本章根据过渡季尽可能利用新风直接供冷的思想以及对夜间通风蓄冷、蒸发

冷却技术的方法的探讨，分析了三种供冷方式如何与人工制冷系统结合的问题，

提出了复合通风空调系统的初步设计方案并对它的可行性进行了分析。

关键词新风直接供冷夜间痛风蓄冷蒸发冷却复合通风空调系统

1.复合通风空调系统方案各项技术分析

1.1新风直接供冷方法

新风供冷是指在室外空气温度（或焓）值低于室内值，而此时室内冷负荷为

正时（通常称为过渡季），空调系统利用室外新风所具有的供冷能力代替人工制

冷向建筑供应冷量的运行，这是使用自然能进行免费供冷的一种方法。

目前的全空气系统多数被设计为可在过渡季以100%运行，认为已经充分利

用了新风供冷，而且空调系统设计是以设计点的负荷而不是建筑的动态负荷作为

依据进行的，故没有进行加大送风量的设计。现在我国许多建筑空调系统的设计

冷负荷值偏离实际值较大，不仅使顾客感到不舒适影响工作人员的工作效率，同

时也浪费了能量，由于设计和管理的问题致使新风量不足，未能充分利用新风的

供冷能力。

国外也开始重视这方面的研究，有很多建筑都为了充分利用新风对建筑物进

行了特殊设计，利用了风压和热压。如霍普金斯事务所和著名的工程设计事务所

OveArupPartners合作设计的诺丁汉大学丘比利校区的建筑设计。

哈尔滨工业大学的赵加宁[1]教授在自己的博士论文中对新风直接供冷进行

了较深入的研究，针对商场建筑提出了组合变风量系统。突破了空调系统的新风

量以设计风量的最大值为最大值的限制，而且避免了新风的二次污染。组合变风

量的提出是作者经过以下几种加大送风量方法的比较后提出的

CVAV系统原理图如图1所示。其优点是：1）新风机置于空调房间吊顶内，

因而不占用空调机房空间；2）输送新风的系统独立设置，因无需与空调机组的

运行协调而可使系统阻力较低，新风机也易于在高效率点下运行；3）在供冷期

实施夜间通风降温时，新风系统阻力低更具有优势；4）新风直接送入室内可保

证送入的新风量恒定，且在一定程度上改善了室内的空气品质。CVAV系统的缺

点是：1）新风机置于空调房间吊顶内，因而其噪声的影响大；2）新风机的维护

不如置入空调房机房内方便。

图1CVAV系统原理

Fig.1SketchofCVAVsystem

在CVAV系统中，S1系统可以采用定风量或变风量；输送新风的S2系统中

有两台风机S21和S22，其中至少有一台风机必须是变风量，以满足过渡季风量

的变化。这样根据风机的设置情况就会有四种可选方案。赵加宁教授采用遗传算

法以能耗为目标函数对其进行了优化计算，优化结果为：S1系统采用变风量运

行，S2系统采用定风量和变风量结合的方式。

本课题将采用这个方案进行研究。本论文S2系统采用一个新风机，风机前

安装一个空气过滤器，当在过渡季时，同时开启两个系统的风机来增加风量，置

于每层的空调机房内，通过吊顶送入室内。

1.2夜间通风蓄冷方法

夜间通风蓄冷是指在夜间送入室外自然冷风，使其与围护结构、室内物品、

室内空气等换热，将冷量蓄存在其中；在白天将蓄存的冷量释放出来，达到降低

室内温度的目的。因此，夜间通风蓄冷特别适用于夜间无人居住的建筑[19]和室

外日较差较大的地区。本文针对哈尔滨地区的办公建筑正好符合这一点。研究表

明，对于一些地区不管建筑物内是否设置空调系统，采用夜间通风蓄冷技术都能

达到降低室内温度的目的。其实现的途径主要有以下三种[2]：

（1）自然通风，即通过建筑物本身的开口（如窗户等）。在这种情况下，气

流量是变化的、自由的，取决于室内外环境的热压和风压。这样，通风效率受环

境参数之间相互作用的影响。

（