公共空間微氣候調(diào)節(jié)終端設(shè)計

張璐澤　左雨欣　董曉瑋　朱淑佩　金雪藍

【摘 要】隨著空調(diào)的使用與普及，公共空間的氣候調(diào)節(jié)也漸漸成為了人們關(guān)注的焦點，高能耗、空間冷熱不均、密閉空間出風空氣質(zhì)量差等問題漸漸在使用過程中顯露出來。本文主要介紹基于用戶視角下的公共空間微氣候調(diào)節(jié)終端設(shè)計，包括立體出風口設(shè)計，制冷制熱送風模式的區(qū)別化設(shè)計、渦流式冷風風口結(jié)構(gòu)設(shè)計等，旨在從健康、節(jié)能的角度解決公共空間微氣候調(diào)節(jié)問題。

【關(guān)鍵詞】公共空間；微氣候；空調(diào)出風口；用戶研究；設(shè)計

0 引言

現(xiàn)有空調(diào)能耗過大。有資料顯示，空調(diào)等暖通設(shè)備對于能源的消耗率占了總能源的消耗率接近百分之十。如此巨大的能耗不僅過度消耗了我國的不可再生能源，也限制了空調(diào)行業(yè)的進一步發(fā)展。[1]當前，隨著經(jīng)濟發(fā)展的步伐加快，人民生活質(zhì)量明顯得到了改善，[2]對空調(diào)的舒適性以及環(huán)保性提出了更高的要求。從設(shè)計者的角度來說，就是要使設(shè)計能夠滿足不同人的不同需求，并且節(jié)能環(huán)保。

1 公共空間微氣候調(diào)節(jié)背景

從空調(diào)的產(chǎn)生到如今的普及，空調(diào)行業(yè)也漸入成熟期，多元化的需求促使市場向新技術(shù)、新革命、新概念發(fā)展，藝術(shù)、智能、節(jié)能已成為產(chǎn)品發(fā)展的主流方向，從外觀的美化設(shè)計到品牌產(chǎn)品內(nèi)部性能的創(chuàng)新升級。

目前，圖書館、會議室等公共場合，冬夏季開空調(diào)是常態(tài)，與此同時也呈現(xiàn)出了較多問題?，F(xiàn)在公共場合的空調(diào)往往高耗能，但卻達不到理想效果。據(jù)相關(guān)資料顯示，我國社會總能耗中建筑總能耗約占 20.7%，而公共建筑在建筑耗能中的比重之大，是一般性住宅的10～20倍[3]。

風集中朝向一個地方吹，對于公共場合這種大環(huán)境，空調(diào)需要大風壓大功率才能使整個大空間有冷氣或熱氣的均勻分布，導(dǎo)致風口附近溫度極低或極高，而距離較遠處制冷制熱卻達不到理想效果。普通空調(diào)只有一個出風口，冷熱風流動截面積小，當空調(diào)高風速運行時，位于出風口前面的人會因風量太大感到不適，而位于空調(diào)器側(cè)面的人卻感覺不到風，且由于空氣自然流動速度較慢，室溫升降速度較慢[4]。長時間被冷風熱風直吹，會感覺身體不適。并且長期使用傳統(tǒng)空調(diào)易導(dǎo)致空調(diào)病的發(fā)生[5]。

欲改善此方向的問題，就必須從空調(diào)的結(jié)構(gòu)上入手。

2 微氣候調(diào)節(jié)終端設(shè)計

本設(shè)計在國外對下送風上排風空調(diào)方式研究的基礎(chǔ)上，遵循以人為本的設(shè)計理念，滿足人的需求，并且降低空調(diào)的功耗，對公共場合微氣候出風口進行設(shè)計。主要有以下要點：立體式出風口設(shè)計，制冷制熱送風模式的區(qū)別化設(shè)計，渦流式冷風風口結(jié)構(gòu)設(shè)計等，以下將重點介紹此三點。

2.1 立體式出風口設(shè)計

空調(diào)與地排式下送風系統(tǒng)相結(jié)合，終端整體為突出的半球體，有利于冷暖出風口的區(qū)別化設(shè)計，同時較為圓潤的外觀有利于出風口融入環(huán)境。通過調(diào)節(jié)移動開關(guān)轉(zhuǎn)動防塵罩可遮擋部分出風口，達到減少風量的效果，如圖1所示。

2.2 制冷制熱送風模式的區(qū)別化設(shè)計

由于空氣浮力的影響，冷暖風分別具有下沉和上升的特點，若采用傳統(tǒng)冷暖風同出風口的形式，冷暖風無法均勻地充滿整個空間，本設(shè)計將冷暖風出口根據(jù)重力沉浮原理合理區(qū)分，冷暖風出風口分別如圖2和圖3所示：

其中，冷風將由正面向上出風，在微環(huán)境中達到自然沉降，達到人體活動區(qū)域的一個微小循環(huán)。暖風將由半球體側(cè)面送出，熱風將受到浮力作用自然上升，由人的下肢處開始熱起，到達頭部位置時，熱量較少，有助于保持清醒的頭腦，四肢溫暖，工作效率大大提高。冷暖風分口有利于微環(huán)境溫度均勻分布，在同樣達到使用者所需溫度的情況下將耗費更少的能源。在歐洲，很早便有了下送風方式在大空間的應(yīng)用，80年代中期，英國倫敦的 Lloyds 大樓和香港匯豐銀行的下送風空調(diào)裝置的成功，引起各國空調(diào)技術(shù)界的關(guān)注。[6]此形式打破傳統(tǒng)空調(diào)冷熱風送風一致的模式，這也使得本設(shè)計更具實用性，更能滿足用戶需求，增強用戶體驗感。

2.3 渦流式冷風風口結(jié)構(gòu)設(shè)計

本設(shè)計中冷風出口采用了旋流式出風口設(shè)計，細節(jié)如圖4所示。

渦流式出風口能達到高效特遠距離的出風效果，可以迅速將冷氣自下而上擴散較遠距離，然后任冷氣自然沉降，在小空間微環(huán)境內(nèi)形成一個小循環(huán)，使用者的體驗感和健康性得到提升。渦流出風方式的加入可使空間更快進入恒溫狀態(tài)，更加節(jié)能。

3 結(jié)語

本文主要針對一些圖書館、餐廳、辦公室或其他較大的公共空間，這些地方對空調(diào)的使用要照顧到處于不同位置、需要吹風的人和不適合吹風的人，由此利用下送風技術(shù)，進行微氣候調(diào)節(jié)終端的設(shè)計。通過對冷熱出風口以及結(jié)構(gòu)的區(qū)別化設(shè)計，改善出風效果，滿足舒適健康性要求，在技術(shù)上滿足節(jié)能高效性要求。

【參考文獻】

[1]仲訓(xùn)祿.淺談建筑暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計方法[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（09）：213.

[2]高曉輝.淺談建筑暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計方法[J].科技咨詢.2015（02）：87-88

[3]高磊.辦公樓中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能分析[J].建筑節(jié)能.2012（08）.

[4]曹恩國，張宇希，張宇紅，鄧嶸，李世國，張寒凝.基于立體送風模式的智能空調(diào)創(chuàng)新設(shè)計研究[J].機械設(shè)計，2015，32（5）：105-108.

[5]張華玲，龔旎，趙琳.醫(yī)院夏季空調(diào)濕環(huán)境對人體健康的間接影響[J].中南大學(xué)學(xué)報，2012，43（9）：3727-3733.

[6]范存養(yǎng).辦公室下送風空調(diào)方式的應(yīng)用[J].暖通空調(diào)，1997（04）：30-39.

[責任編輯：朱麗娜]endprint