大型商場(chǎng)中央空調(diào)新風(fēng)量問(wèn)題探析

賈孟立

（焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河南 焦作 454003）

目前，大型商場(chǎng)都在使用中央空調(diào)，而中央空調(diào)系統(tǒng)主要由不同形式的冷熱源系統(tǒng)和多空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成。由于大型商場(chǎng)的特殊性，中央空調(diào)多采用全空氣系統(tǒng)，空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)則是中央空調(diào)中非常重要的組成部分。通常的家用空調(diào)是沒(méi)有新風(fēng)系統(tǒng)的，大型中央空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)可以起到室內(nèi)和室外通風(fēng)換氣、保持室內(nèi)氧氣含量、凈化空氣的作用。

1.空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)的作用、原理和特點(diǎn)

空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)是室內(nèi)空氣品質(zhì)的重要保證，那什么是室內(nèi)空氣品質(zhì)呢？室內(nèi)空氣品質(zhì)一般理解為室內(nèi)空氣污染的程度,更廣泛的含義還包含空氣溫度、濕度、流動(dòng)速度等熱環(huán)境參數(shù)。通過(guò)新風(fēng)系統(tǒng)和冷熱源的處理就可以保證室內(nèi)空氣的品質(zhì)，而空氣品質(zhì)的保證就必然帶來(lái)能量的消耗。室內(nèi)空氣質(zhì)量要求越高，總體的能耗也會(huì)隨之增加，進(jìn)而造成運(yùn)行成本的增加。為了降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗，人們采取了各種方法，其中降低新風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性等最為常見(jiàn)。這些方法在獲得節(jié)能效果的同時(shí)也帶來(lái)了負(fù)面影響，即室內(nèi)空氣質(zhì)量下降,導(dǎo)致了各類空調(diào)病的流行。

中央空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)機(jī)組工作原理如圖1所示。新風(fēng)機(jī)組是為大型室內(nèi)空間提供新鮮空氣的設(shè)備，功能上是保證使用環(huán)境達(dá)到室內(nèi)空氣品質(zhì)的相關(guān)要求，為室內(nèi)提供新鮮空氣。新風(fēng)機(jī)組的工作過(guò)程是在室外抽取新鮮的空氣經(jīng)過(guò)除塵處理、加濕或減濕處理及溫度調(diào)節(jié)后，通過(guò)風(fēng)機(jī)送到室內(nèi)，保證室內(nèi)的空氣品質(zhì)。

圖1 中央空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)原理

對(duì)于大型商場(chǎng)而言，中央空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是維修和保養(yǎng)相對(duì)比較方便，同時(shí)宜于集中控制，能迅速地使室內(nèi)的空氣達(dá)到舒適要求。缺點(diǎn)是一般新風(fēng)機(jī)組的耗電量相對(duì)較大，造成運(yùn)行成本的增加，同時(shí)短時(shí)間內(nèi)還可能出現(xiàn)溫度不均的現(xiàn)象。

2.當(dāng)前大型商場(chǎng)中央空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

我國(guó)大型商場(chǎng)的中央空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和運(yùn)行過(guò)程中存在一些問(wèn)題，主要涉及到新技術(shù)應(yīng)用、運(yùn)行成本控制和智能化控制等方面。

首先，在中央空調(diào)設(shè)計(jì)階段必然考慮到初期投資的問(wèn)題，但未必能進(jìn)行合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，而一味地強(qiáng)調(diào)降低初期投資，使得許多節(jié)能新技術(shù)的使用受到很大的限制，比如我們提到的全熱交換器的使用，在降低初期投資的同時(shí)必然導(dǎo)致后期運(yùn)行費(fèi)用的大幅上漲，造成能源的浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。

其次，在中央空調(diào)的運(yùn)行過(guò)程中，為了降低運(yùn)行成本，隨意的降低新風(fēng)比，造成的結(jié)果是大型商場(chǎng)的溫度雖然很低，但是會(huì)造成顧客，尤其是老人和兒童的呼吸苦難、胸悶和頭暈等不適，也就是各類病態(tài)建筑綜合癥的出現(xiàn)。

最后，中央空調(diào)是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，尤其是如何根據(jù)室內(nèi)人數(shù)、室內(nèi)環(huán)境和室外環(huán)境的變化，適時(shí)調(diào)整空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)，尤其是新風(fēng)系統(tǒng)的最優(yōu)化運(yùn)行。

3.解決當(dāng)前大型商場(chǎng)中央空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

在進(jìn)行大型商場(chǎng)中央空調(diào)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的過(guò)程中，如何合理地設(shè)計(jì)和利用新風(fēng)系統(tǒng)就變得尤為重要。我國(guó)的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范中對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)有明確的規(guī)定，特別是新修訂的《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，當(dāng)一個(gè)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)多個(gè)使用空間時(shí)，系統(tǒng)的新風(fēng)量要通過(guò)公式計(jì)算，得出經(jīng)濟(jì)合理的系統(tǒng)總送風(fēng)量中新風(fēng)量的比例。

3.1 采用全熱交換器進(jìn)行能量回收的節(jié)能型新風(fēng)系統(tǒng)

全熱交換器雙向流的新風(fēng)系統(tǒng)主要由新風(fēng)風(fēng)機(jī)、進(jìn)排風(fēng)口、調(diào)速開(kāi)關(guān)和管網(wǎng)等組成。新風(fēng)風(fēng)機(jī)的主要作用是實(shí)現(xiàn)室內(nèi)室外氣體的能量交換，排風(fēng)管道的作用是排除室內(nèi)含有大量CO2和灰塵等的不清潔氣體，送風(fēng)管道則把室外新鮮空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾和與排風(fēng)換熱處理，再經(jīng)過(guò)冷熱源處理送入室內(nèi)。

全熱交換器新風(fēng)系統(tǒng)的工作原理如圖2所示。通過(guò)全熱交換新風(fēng)系統(tǒng)，在進(jìn)行整體平衡式通風(fēng)設(shè)計(jì)的同時(shí)，與高效的換熱有機(jī)融合，室外的新鮮空氣經(jīng)系統(tǒng)過(guò)濾和換熱處理后通過(guò)送風(fēng)管道的系統(tǒng)分別送至每一個(gè)房間，同時(shí)把室內(nèi)渾濁的空氣排出去，從而可以實(shí)現(xiàn)不開(kāi)門窗的情況下對(duì)室內(nèi)通風(fēng)換氣，在保證室內(nèi)空氣中新風(fēng)量滿足的同時(shí)也避免了開(kāi)窗換氣帶來(lái)的灰塵侵入的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)空氣質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。新風(fēng)的氣流和從室內(nèi)排出的渾濁空氣通過(guò)新風(fēng)系統(tǒng)中的全熱交換器來(lái)實(shí)現(xiàn)能量上的交換，從而在一定程度上降低了對(duì)室外新風(fēng)進(jìn)行加熱或者冷卻所引起的空調(diào)負(fù)荷的增加量。

圖2 全熱交換器的工作原理

3.2 通過(guò)高性能的控制模塊控制新風(fēng)量

大型商場(chǎng)等公共建筑一般多采用全空氣定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)。新風(fēng)系統(tǒng)通過(guò)以單片機(jī)為核心控制單元的新風(fēng)空調(diào)機(jī)組控制模塊控制新風(fēng)量，通過(guò)傳感器采集室內(nèi)的溫度、相對(duì)濕度和CO2等相關(guān)參數(shù),進(jìn)行是否開(kāi)啟新風(fēng)機(jī)組的操作，通過(guò)控制新風(fēng)量，在保障室內(nèi)空氣品質(zhì)的同時(shí)達(dá)到節(jié)能效果。

比如將采集室內(nèi)CO2的相關(guān)參數(shù)上傳到控制系統(tǒng)，并由控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)新風(fēng)閥和排風(fēng)閥的開(kāi)度，來(lái)實(shí)現(xiàn)全空氣定風(fēng)量系統(tǒng)中新風(fēng)量的適時(shí)控制。具體的調(diào)整方法：（1）當(dāng)室內(nèi)人數(shù)減少一定的比例，CO2含量降低，空調(diào)系統(tǒng)則同時(shí)減小新風(fēng)閥和排風(fēng)閥開(kāi)度，減少新風(fēng)量和排風(fēng)量，直到系統(tǒng)處于最小新風(fēng)量運(yùn)行。（2）當(dāng)室內(nèi)人數(shù)增加一定的比例，CO2含量增加，空調(diào)系統(tǒng)將同時(shí)增大新風(fēng)閥和排風(fēng)閥的開(kāi)度，增大新風(fēng)量的同時(shí)增大等量的排風(fēng)量，只有這樣才能保持室內(nèi)的壓力穩(wěn)定，從而保持送風(fēng)量也不變。（3）過(guò)渡季節(jié)盡可能采用全新風(fēng)系統(tǒng)，這樣可以最大限度地降低能耗，達(dá)到保持室內(nèi)環(huán)境的同時(shí)降低能耗和成本。通過(guò)對(duì)全空氣系統(tǒng)的新風(fēng)量的適時(shí)調(diào)整，將實(shí)現(xiàn)在滿足需求的情況下節(jié)能運(yùn)行。

針對(duì)以上中央空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，可以進(jìn)行以下合理化的改進(jìn)。首先是對(duì)大型商場(chǎng)中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能性分析，從而避免為降低初期投資而造成運(yùn)行費(fèi)用過(guò)高的現(xiàn)象。其次，相關(guān)部門加強(qiáng)中央空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行情況檢查和監(jiān)督，使中央空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)為廣大消費(fèi)者提供健康的購(gòu)物環(huán)境，避免為了降低運(yùn)行成本而故意降低新風(fēng)量的情形出現(xiàn)。再者就是廣大商場(chǎng)加強(qiáng)中央空調(diào)系統(tǒng)的日常維護(hù)和智能控制，讓中央空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的工作狀態(tài)。

4.小結(jié)

本文針對(duì)當(dāng)前大型商場(chǎng)中央空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了改進(jìn)意見(jiàn)。建筑中央空調(diào)能耗占到總能耗的40%到50%，中央空調(diào)系統(tǒng)在為我們提供舒適購(gòu)物環(huán)境的同時(shí)，也會(huì)消耗巨大的能量。因此，中央空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)和智能運(yùn)行將在舒適環(huán)境和節(jié)能減排有機(jī)統(tǒng)一方面起到非常重要的作用。