上海高層建筑空調(diào)設(shè)計新方法

1、上海高層建筑空調(diào)設(shè)計新方法關(guān)于空調(diào)平面分區(qū)概況在歐美和日本，對于像諸如商場、餐飲、辦公樓等大面積空間的空調(diào)設(shè)計都遵循一個基本前提平面分區(qū)。所謂平面分區(qū)主要有兩層含義：根據(jù)負(fù)荷狀態(tài)下的不同進(jìn)行分區(qū)。譬如，在某些場合，考慮到太陽輻射熱負(fù)荷可能隨朝向和時間有很大變化，故按朝向可分成東區(qū)、西區(qū)、南區(qū)、北區(qū)，以利分別單獨控制；但是應(yīng)用得更多的是按冬季室內(nèi)負(fù)荷性質(zhì)不同而進(jìn)行分區(qū)，分成內(nèi)區(qū)和周邊區(qū)。在同一區(qū)（譬如內(nèi)區(qū)或周邊區(qū)）內(nèi)，為了考慮節(jié)能運行，又人為地把一大塊面積的空間假想地按150-250m2劃分成一個個小區(qū)。每1個小區(qū)內(nèi)由1臺代表該區(qū)溫度的溫度傳感器來控制該區(qū)的溫度。對此，部分國家的空調(diào)設(shè)計節(jié)以有規(guī)

2、范中還明確地規(guī)定了這種分區(qū)的最大面積的限值。關(guān)于這一點，其實也是很容易理解的。如果 一個很大的空間僅由1臺裝在某處的溫度傳感器來代表整個大空間的溫度進(jìn)行溫度控制，那么由于氣流組織和各個局部負(fù)荷的差異，各處的溫度差別可能會很大，在同一時期內(nèi)可能出現(xiàn)一處過冷，另一處過熱的現(xiàn)象。這種過冷、過熱，顯然便導(dǎo)致了能源的浪費。對此，這里不打算進(jìn)行評述，下面擬著重討論內(nèi)區(qū)和周邊區(qū)的問題。1幢大樓標(biāo)準(zhǔn)層平面一般至少得有500-1000m2，其進(jìn)深少則幾米，多則十幾米。經(jīng)驗表明，緊鄰?fù)鈮?、外穿的區(qū)間，冬季由于室外氣溫低于室內(nèi)，通過外墻、外窗的傳滲透等影響，室內(nèi)需要供暖，才能保持室內(nèi)所需的溫度。但是，遠(yuǎn)離外墻、外窗

3、的區(qū)間，冬季卻沒有這炎熱損失，所以，它沒有供暖要求。非但如此，現(xiàn)有的現(xiàn)代化大廈的使用實踐經(jīng)驗表明，隨著辦公設(shè)備的迅速進(jìn)步，室內(nèi)使用的自動化辦公設(shè)備的種類和數(shù)量愈來愈多，如計算機(jī)、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、文件破碎處理機(jī)、傳真機(jī)等等。這些辦公設(shè)備的用電自然最終還是以熱的形式散發(fā)出來。另外，現(xiàn)代化大廈室內(nèi)照明的照度標(biāo)準(zhǔn)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般常規(guī)建筑。這樣大功率的照明燈具顯然也是全年穩(wěn)定的散熱源。所以，就這部分區(qū)間而言，冬季不但不需供暖，而且還得供冷，否則室內(nèi)便會過熱?；诙具@兩個部分區(qū)間的兩種截然不同的空調(diào)要求，現(xiàn)在歐美、日本等國家的規(guī)范化做法都是首先在平面上劃分為周邊區(qū)和內(nèi)區(qū)。內(nèi)區(qū)需全年供冷，周邊區(qū)則是冬季供暖

4、、夏季供冷。至于周邊區(qū)和內(nèi)區(qū)的具體劃分方法，大致是把距周邊外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面3-5m的這一區(qū)間定為周邊區(qū)，其余的面積則統(tǒng)稱內(nèi)區(qū)。由于周邊區(qū)和內(nèi)區(qū)冬季的運行工況不同，所以，在空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)計上必須作出相應(yīng)的考慮和安排。譬如，在水系統(tǒng)方面，盡管對個別空調(diào)機(jī)組而言，一般都是采用雙管制；但是，對于整個中央空調(diào)的水系統(tǒng)，這時便不是雙管制所能滿足要求的了。因為在這種情況下，冬季一方面要考慮周邊區(qū)的供暖，需要供熱水；而另一方面又要顧及內(nèi)區(qū)的供冷，必須供冷水。所以，從這一層意義上來主產(chǎn)，采用如此分區(qū)的空調(diào)工程的中央空調(diào)水系統(tǒng)必須是四管制。空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)在論及空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的變化和新進(jìn)展時，需要再重申一點，即我們的討論主

5、要是針對以辦公為主要功能的高層辦公樓建筑而言，需要把以居住為主要功能的賓館客房撇開不談。因為對于賓館、公寓之類建筑的空調(diào)方式，可以說至今還沒有出現(xiàn)其他任何一種能比風(fēng)機(jī)盤管這種水空氣方式更為成熟、適用和經(jīng)濟(jì)有效的空調(diào)方式。一、變風(fēng)量空調(diào)方式的應(yīng)用眾所周知，一般辦公樓在建筑和使用功能上不同于賓館、酒樓客房的一大特點就是空間大、面積大、內(nèi)裝修講究、隔間的分隔要求能靈活多變。對于這類建筑，過去一直難于找到合適的空調(diào)方式。如果采用常規(guī)的全空氣方式，一方面送風(fēng)管、回風(fēng)管截面積大，很難適應(yīng)高層建筑層高低的狀 。另一方面，那么大的一個多區(qū)系統(tǒng)，各區(qū)的溫度控制要求也實在是眾口難調(diào)。因此，至今為止，不少辦公樓還都

6、不得不采用帶獨立新風(fēng)的風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)這樣的空調(diào)方式。然而，風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)存在不少問題，其中最大的問題就是滴水問題。引起滴水的原因很多，譬如冷凍水供、回水管和滴水管的保溫不好，凝結(jié)不排水管安裝坡度不夠，滴水盤排水口積灰堵塞等等。這種種因素都會導(dǎo)致凝結(jié)水的滴漏并污染吊頂。另外，辦公樓開間大，其隔間隨用戶的變換，需頻繁改變，如果采用風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組，則其固定的送風(fēng)口和回風(fēng)口將很適應(yīng)隔間的調(diào)整?；谏鲜龇N種因素的考慮，現(xiàn)在有些高級辦公樓的空調(diào)工程已決定擺脫風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，取而代之的是如圖1所示的變風(fēng)量空調(diào)方式。按筆者的分析與歸納，這一系統(tǒng)具有一個很明顯的特征，即系統(tǒng)的層次清楚。概括起來講，可以歸納為3個層次：樓

7、、層、區(qū)。其具體的含義是：第1層起，全樓設(shè)一套中央新風(fēng)處理機(jī)組，這是一個定風(fēng)量式（CAV）系統(tǒng)，專門用于向各層送固定數(shù)量的新風(fēng)。第2層次，每層設(shè)1套或2套空氣處理機(jī)組和相應(yīng)的一次送風(fēng)系統(tǒng)。這是一個變風(fēng)量式（VAV）系統(tǒng)，其送風(fēng)量可根據(jù)送風(fēng)干管內(nèi)的靜壓傳感器進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。另外，其送風(fēng)溫度可由1只溫度傳感器進(jìn)行預(yù)先設(shè)定的定值控制。第3層次，每1個分區(qū)設(shè)1臺風(fēng)機(jī)混合箱，或其他類型的終端，后者也像風(fēng)機(jī)盤管一樣，暗裝在吊頂內(nèi)。風(fēng)機(jī)混合箱根據(jù)所在分區(qū)的溫度狀況，由溫度傳感器控制一次風(fēng)的風(fēng)量，然后通過軟管分別送到各個送風(fēng)口。風(fēng)機(jī)混合箱有兩種：一種用于內(nèi)區(qū)，其中只有1臺風(fēng)機(jī)和過濾器，不含任何熱交換器；另一種適

8、用于周邊區(qū)，其中除風(fēng)機(jī)和過濾器外，還裝有一組加熱器。另外，在一次風(fēng)的接口風(fēng)管上裝有風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，后者可根據(jù)各相應(yīng)分區(qū)的溫度控制器的指令動作，調(diào)節(jié)一次風(fēng)的風(fēng)量。對每一個分區(qū)或每個風(fēng)機(jī)混合箱而言，盡管其一次風(fēng)量根據(jù)溫度控制的要求，隨時都在變化，但其總的送風(fēng)量卻不會變化。這種系統(tǒng)的優(yōu)點主要表現(xiàn)在如下幾個方面：a.用全空氣方式取代了水空氣方式的風(fēng)機(jī)盤管，從而從根本上杜絕了凝結(jié)水滴漏的可能性。b.它不同于一般的全空氣方式的空調(diào)系統(tǒng)，前者利用吊頂空調(diào)作回風(fēng)室，基本上可省去回風(fēng)管，而且一次風(fēng)可采用低溫送風(fēng)，溫度可以較低，因而一次風(fēng)量可減少，從而可縮小送風(fēng)干管的截面尺寸。c.與一般全空氣方式的多區(qū)系統(tǒng)不同，可實

9、現(xiàn)各分區(qū)的獨立的溫度控制，從而改善室內(nèi)溫度分布狀態(tài)，并且可節(jié)能。d.可適應(yīng)辦公室隔間的變化，因為風(fēng)機(jī)混合箱的安裝部位及回風(fēng)口的位置均與其下面的隔墻無關(guān)，即使要改變送風(fēng)口位置，也只需調(diào)整送風(fēng)軟接管的走向即可。當(dāng)然，這種系統(tǒng)也有其不足之處。首稱，在冬季，由于內(nèi)區(qū)需供冷，周邊區(qū)需供暖，周邊區(qū)的一次風(fēng)需要冷卻后再進(jìn)行加熱，這顯然構(gòu)成了能源的浪費。其次，在多數(shù)情況下，其造價要高于一般的風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)。二、雙風(fēng)機(jī)的全空氣式系統(tǒng)在上海較早建成的一些高層辦公大樓里，現(xiàn)在反映比較普遍的一個主要問題就是新鮮空氣量不足，這引起了辦公樓內(nèi)的工作人員的投訴和抱怨，這個問題已被專門的實測結(jié)果所證實。造成這種室內(nèi)空氣品質(zhì)問題

10、的原因可能有多種，主要的還是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計上的毛病。這主要表現(xiàn)在以下幾方面：a.在設(shè)計之初，雖然設(shè)計師在設(shè)計中也都按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)考慮了必要的新風(fēng)量；另外，衛(wèi)生間也按規(guī)范要求的換氣次數(shù)設(shè)計了排風(fēng)。這樣的設(shè)計看似一切均按規(guī)范進(jìn)行，并無什么不妥。但實際上，這只是紙上談兵。問題在于，若按僅有的幾處衛(wèi)生間的排風(fēng)，其總的排風(fēng)量還是太小，無論如何也平衡不了整個樓層所需的最小新風(fēng)量。待建筑物建成投入運行后，往往由于無法開窗，新鮮空氣不能如設(shè)計上計算的那樣如數(shù)供應(yīng)，導(dǎo)致大樓辦公區(qū)內(nèi)新鮮空氣嚴(yán)重不足，住戶們成天抱怨頭昏頭痛。一旦查出原因，人們就不得不紛紛搬離這種惡劣的工作環(huán)境。b.在一些較早建成的豪華辦公大樓里，也許

11、是由于機(jī)房面積過小，難以安排；也許是由于設(shè)計師為了省事，新風(fēng)管往往不是直接接入空調(diào)機(jī)組內(nèi)，而僅僅通入機(jī)房內(nèi)，新風(fēng)完全靠機(jī)房內(nèi)的負(fù)壓吸入。這樣的做法，省事倒是省事，然而，實際效果卻令人遺憾。說起來，設(shè)計也是按規(guī)范取用新風(fēng)量，但實際情況卻大相徑庭。c.所謂的變風(fēng)量空調(diào)器不顧場合的濫用。對于高層辦公大廈，先姑且不談其塔樓部分，且說那些高層辦公大樓幾乎必備的裙房部分。裙房一般均用作商店、餐飲、娛樂、集會場所。對于這些公共場所的空調(diào)，早期因缺少經(jīng)驗采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)的方式比較多。后來，大多數(shù)有經(jīng)驗的設(shè)計單位在設(shè)計文件中往往都宣稱須要用的是全空氣變風(fēng)量方式。但實際上采用的卻是所謂的“變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組”。其實

12、，這種變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組在功能上與風(fēng)機(jī)盤管類似，只能視作大型風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組，無法真正變風(fēng)量。采用這種簡易式的空調(diào)機(jī)組是不能滿足全年節(jié)能運行和充足的新風(fēng)要求的。那么，舒適性全空氣方式空調(diào)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)模式應(yīng)該是怎樣的呢？歸納起來，一個規(guī)范化的舒適性全空氣式空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)該是完全自動控制并帶有雙風(fēng)機(jī)，可實現(xiàn)全年新風(fēng)量調(diào)節(jié)，冬、夏季能確保最少新風(fēng)量，春、秋季能實現(xiàn)節(jié)能經(jīng)濟(jì)運行的系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的基本組成及其簡單易行的控制原理見圖2。其相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的控制作用見圖3、圖4和圖5。需要說明的是，關(guān)于舒適性空調(diào)的節(jié)能自動控制方法，根據(jù)氣象分區(qū)的不同，可有多種多樣的多工況自動邏輯程序控制方式。這些方式在微機(jī)的支持下盡管實現(xiàn)

13、起來并不難，但卻顯得十分繁雜。比較簡單易行、實用的當(dāng)首推如圖2中所示的三種工況分程控制。不管是模擬式控制，還是直接數(shù)字式控制，其動作的原理都可用圖3、圖4和圖5比較直觀地反映出來。分程控制的特點是靠執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的定位器（電子式或氣動式）預(yù)設(shè)的信號響應(yīng)范圍（電壓或氣壓值范圍），來確保各調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（如聯(lián)動的新風(fēng)和排風(fēng)閥F1、F2，加熱閥V1和冷卻閥V2）不同時間、有序地相繼動作。在這里一共采用了三個調(diào)節(jié)器101、102、103。調(diào)節(jié)器101的作用主要在于確保冬夏季最小新風(fēng)量的設(shè)定。調(diào)節(jié)器103的作用在于根據(jù)室外溫度，對室內(nèi)溫度傳感器設(shè)定值進(jìn)行自動再調(diào)。 新風(fēng)閥F1和排風(fēng)閥F2（還有與之聯(lián)動，但作用相反

14、的回風(fēng)閥F3）在過渡季根據(jù)室內(nèi)熱負(fù)荷狀況逐步加大開度，以充分利用室外低溫空氣的自然供冷能力來代替制冷機(jī)運行。這種作用在國外統(tǒng)稱為“免費供冷”（free cooling）?！懊赓M供冷”這是如今各國空調(diào)工程設(shè)計節(jié)能規(guī)范中必有的非常重要的一條。加拿大1995年國家空調(diào)工程設(shè)計節(jié)能規(guī)范對非居住建筑空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能經(jīng)濟(jì)運行的相應(yīng)規(guī)范條文是這樣記述的：除用于公寓、旅館、汽車旅館之外的，風(fēng)量在1200l/s(4320m3/h)、供冷容量在20kW以上的所有空調(diào)系統(tǒng)都應(yīng)在設(shè)計中考慮按照下列途徑，利用室外空氣，以求減小機(jī)械供冷的能耗:1、直接利用室外空氣供冷（新風(fēng)節(jié)能運行系統(tǒng)）a.直接利用室外空氣以降低機(jī)械供冷能

15、耗的系統(tǒng)。在采用新風(fēng)與回風(fēng)混合的過程中應(yīng)能使室外空氣取用量達(dá)到100%的程度，以獲得室內(nèi)空調(diào)所需的進(jìn)風(fēng)溫度。b.在如上所述的系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有自動控制裝置以使當(dāng)室外空氣溫度高于回風(fēng)溫度，或者當(dāng)室外空氣值大于回風(fēng)空氣值時，能自動地把新風(fēng)量控制在滿足室內(nèi)空氣品質(zhì)要求的最小限度。c.除下述情況（即直接膨脹式系統(tǒng)，為避免因新風(fēng)取用量過大而導(dǎo)致融霜的情況）外，在如上述各條文中規(guī)定的系統(tǒng)設(shè)計條件下，應(yīng)能在即使機(jī)械供冷裝置已準(zhǔn)備妥當(dāng)隨時可用的情況下，也可做到使新風(fēng)和回風(fēng)混合后的溫度盡可能接近室內(nèi)空調(diào)所需的送風(fēng)溫度。2、間接利用室外空氣供冷（水側(cè)節(jié)能運行系統(tǒng)）關(guān)于第2種新風(fēng)供冷能力的利用方法這里暫不討論，擬留在后面

16、論及水系統(tǒng)時再予評述。另外，說來十分有趣，而且也很值得引起注意的是，在美國加州1991年的空調(diào)設(shè)計節(jié)能規(guī)范中，除上述類似的條文規(guī)定外，對如何確保室內(nèi)新風(fēng)量還作了若干十分明確的具體規(guī)定。規(guī)范要求，系統(tǒng)在投入使用前，必須進(jìn)行認(rèn)真的調(diào)試，以確保風(fēng)量的平衡和新風(fēng)量的導(dǎo)入。否則，每個系統(tǒng)必須在目的地安裝帶有讀數(shù)的就地或可遙測的新風(fēng)量計測儀表，以利隨時直接觀察和監(jiān)測。由此可見，國外對于確?？照{(diào)新風(fēng)量的問題也像國內(nèi)一樣，受到普遍的關(guān)切，在一些新建的豪華大廈中對這一點怎么強調(diào)也不過分。顯然，采用帶自動控制的雙風(fēng)機(jī)全空氣式系統(tǒng)是為滿足上述規(guī)范要求所必須的，因為這一方面可滿足關(guān)于新風(fēng)供冷的節(jié)能經(jīng)濟(jì)運行的要求；另一

17、方面又可隨時自動保持系統(tǒng)新風(fēng)和排風(fēng)之間的平衡，確保最小新風(fēng)量的導(dǎo)入。也許正是因為如此，如今已有越來越多的場合，不僅像那些具有較好客觀安裝條件的高層建筑裙房部分，以及全年不允許開窗生產(chǎn)的工業(yè)廠房舒適性空調(diào)中趨向于采用如圖2所示的系統(tǒng)，甚至某些新建的高層辦公大樓塔樓部分也開始出現(xiàn)采用這種系統(tǒng)的動向。例如，本市正在建筑中的某一超高層辦公樓的設(shè)計方案是通過國際設(shè)計招標(biāo)，由德國一家設(shè)計公司中標(biāo)而確定下來的。在該方案中，設(shè)計師提出了如圖6所示的雙風(fēng)機(jī)全空氣空調(diào)方式結(jié)合采用降溫吊頂（Cooling Ceiling）方式。該空調(diào)方式有兩個特點：一是每13層設(shè)1套全空氣式空調(diào)系統(tǒng)，機(jī)房設(shè)于中間一層，分別向上面6

18、層和下面6層送風(fēng)和排風(fēng)；二是各室設(shè)置降溫吊頂，以作為夏季最熱期間的輔助降溫裝置。為防止冷水盤管表面結(jié)露，其入口水溫需自動控制保持高于16。所用全空氣式系統(tǒng)全年送風(fēng)溫度范圍為1624。過渡期可利用100%的全機(jī)關(guān)報風(fēng)。冬季和夏季則用乙二醇溶液循環(huán)裝置對排風(fēng)的廢熱進(jìn)行回收利用。三、 大溫差或低溫送風(fēng)近年來，國外基于節(jié)省熱媒輸送能耗，推行大溫差小流量系統(tǒng)。對于空氣介質(zhì)而言，這類系統(tǒng)便是大溫差的低溫送風(fēng)系統(tǒng)。具體的做法是有時用5的低溫水，有時也可用7的通常冷水把空氣處理到10左右，作為一次風(fēng)送入風(fēng)機(jī)混合箱與回風(fēng)混合，稍升溫后送入室內(nèi)；也可直接通入變風(fēng)量末端裝置，以誘導(dǎo)室內(nèi)空氣與之混合，迅速減少送風(fēng)溫差

19、。低溫送風(fēng)的好處主要有3點：可減小送風(fēng)量，降低風(fēng)機(jī)動力消耗；可減小送風(fēng)管截面尺寸，有利于高層建筑層高的有效利用；有利于降低室內(nèi)相對溫度，改善舒適度。如今在上海采用低溫送風(fēng)的工程有諸如88層的金茂大廈、上海證券大廈、原萬國金融大廈等高層和超高層建筑，也有像在建的上海兒童醫(yī)學(xué)中心這類高標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化醫(yī)院建筑。四、置換式通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)置換式通風(fēng)空調(diào)不同于通常的混合式空調(diào)方式，主要表現(xiàn)在如下幾點：a.采取下送上回的送風(fēng)方式，可使清潔的送風(fēng)氣流首先進(jìn)入室內(nèi)人員呼吸帶和有效活動區(qū)，形成有利于改善工作區(qū)的空氣品質(zhì)。b.采用低速送風(fēng)，導(dǎo)致氣流緩慢擴(kuò)散上升，形成垂直方向上的溫度成層和溫升梯度，提高了排風(fēng)和回風(fēng)溫度，

20、可節(jié)省夏季運行能耗。c.由于是下送風(fēng)，送風(fēng)溫度相對較高，對于全空氣式系統(tǒng)的運行，加大了過渡季利用新風(fēng)自然供冷的潛力，延長了其節(jié)能經(jīng)濟(jì)運行的周期，從而可更加縮短全年機(jī)械供冷的時間，進(jìn)一步增大了節(jié)能效益。鑒于上述特點，置換式通風(fēng)空調(diào)方式普遍適用于一切以舒適性為目的公共場所，如影響劇院、體育館等。據(jù)悉，在建的上海大劇院建筑設(shè)計方案為法國建筑師的作品，其觀眾廳采用的即是座椅下送風(fēng)的置換式空調(diào)方式。另外，據(jù)認(rèn)為，置換式通風(fēng)空調(diào)方式應(yīng)用于一般被視作難題的中庭空調(diào)，可獲得獨特的效果?？傊?，基于置換式通風(fēng)空調(diào)方式的諸多優(yōu)點，預(yù)計隨著其送風(fēng)分布器的逐步國產(chǎn)化，必將在我國為人們所廣泛接受。五、 “地板下空調(diào)裝置”

21、這是日本一家設(shè)計公司在上海某高層建筑設(shè)計方案國際招標(biāo)活動中標(biāo)投標(biāo)書中所提出的一種新型空調(diào)方式的特定名稱。在此值得一提的是，在這次參加投標(biāo)的五家國外設(shè)計公司中有四家來自北美，一家來自日本。其中有4個方案提出采用以風(fēng)機(jī)混合箱為基礎(chǔ)的變風(fēng)量空調(diào)方式。但已記不清中標(biāo)的日本公司的方案是否在這四者之列。不過，他們與眾不同，給人以深刻印象的是，除主要方案外，還提出了不少輔助性空調(diào)節(jié)能措施?！暗匕逑驴照{(diào)裝置”即為其提出的為少數(shù)幾間高級領(lǐng)導(dǎo)人辦公室采用的新式空調(diào)裝置。據(jù)稱，這是一種獨立式超薄空調(diào)機(jī)，其厚度僅為240mm，既可發(fā)揮空調(diào)機(jī)的功能，又可兼作空間分隔的隔熱。這種設(shè)備顯然包括制冷機(jī)、風(fēng)機(jī)、加熱器（電加熱）

22、。據(jù)稱，它既看不到，也不需要在現(xiàn)場進(jìn)行外部接管，而且其運行可按季節(jié)的變化，改變送風(fēng)方式，即可實現(xiàn)夏季上送下回，冬季下送上回?？照{(diào)水系統(tǒng)水側(cè)節(jié)能運行系統(tǒng)室外空氣供冷的間接途徑在上述§2.2中提到的加拿大1995年國家空調(diào)工程設(shè)計節(jié)能規(guī)范對非居住建筑空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能經(jīng)濟(jì)運行的條文中，只著重討論了直接利用室外空氣供冷（新風(fēng)節(jié)能運行系統(tǒng)）的節(jié)能方式，對于另一種間接利用新風(fēng)供冷的方法未能涉及，現(xiàn)在此展開討論。1有關(guān)條文的引述在加拿大的國家空調(diào)工程設(shè)計節(jié)能規(guī)范相關(guān)條文的后續(xù)部分（間接利用室外空氣供冷水側(cè)節(jié)能運行系統(tǒng)）是這樣規(guī)定的：a.利用室外空氣通過直接蒸發(fā)、間接蒸發(fā)或兩者相結(jié)合的方式來冷卻供冷流

23、體，以減少機(jī)械供冷能耗的系統(tǒng)，應(yīng)能在室外空氣濕球溫度等于或低于7的情況下，為冷卻送風(fēng)空氣承擔(dān)系統(tǒng)預(yù)期的全部供冷負(fù)荷。b.利用室外空氣通過顯熱交換途徑冷卻供冷流體，以減少機(jī)械供冷能耗的系統(tǒng)，應(yīng)能在室外空氣干球溫度等于或低于10的情況下，為冷卻送風(fēng)空氣承擔(dān)預(yù)期的全部供冷負(fù)荷。2 個人的見解根據(jù)筆者的理解，結(jié)合近年來從各方面得來的信息，筆者以為，要遵守上述規(guī)定，傳統(tǒng)的空調(diào)水系統(tǒng)必須作出某些適應(yīng)性的改變才行。這種改變可以舉出如下幾種：a.過渡期和冬季，利用大樓新風(fēng)系統(tǒng)的鷴風(fēng)冷空氣對冷凍水的回水進(jìn)行預(yù)冷卻。如圖8所示的空調(diào)冷凍水系統(tǒng)是如今北美設(shè)計公司在國同人承接的某些高層建筑空調(diào)工程設(shè)計中常見的一種節(jié)能

24、方法。圖中所示為全樓共用的一套中央集中供新風(fēng)系統(tǒng)中的新風(fēng)空氣處理機(jī)組。由于一直未有機(jī)會與北美國家的設(shè)計專家們作面對面的交流，所以，只能根據(jù)其示意圖與功能，按筆者本人的理解對這一方式作出相應(yīng)的剖析。筆者以為圖中的前置換熱器1和后置換熱器2，主要用于過渡期和冬季的室外空氣“免費供冷”用。圖中的3只三通調(diào)節(jié)閥只作工況轉(zhuǎn)換閥，不作調(diào)節(jié)用。利用這3只電動三通調(diào)節(jié)閥和聯(lián)動的切換閥3的共同作用，便可實現(xiàn)冬季、過渡期和夏季3種工況的轉(zhuǎn)換。例如，在冬季（當(dāng)室外低于10）時，切換閥3置于下方通路。冷凍水先后依次通過各層空調(diào)器4和板式換熱器之后，進(jìn)入新風(fēng)空氣前置換熱器和后置換熱器2，在此與低溫的新風(fēng)空氣連續(xù)進(jìn)行二次

25、熱交換。一方面利用室外的低溫空氣使冷凍水回水在進(jìn)入機(jī)械制冷之前，先行“免費”預(yù)冷至某一稍低的溫度，例如13.9，則15.6-13.9=1.7，即為新風(fēng)供冷的節(jié)能效益。與此同時，低溫新風(fēng)經(jīng)與相對較高溫度的冷凍水回水換熱后，得以加熱，從而節(jié)省了這部分新風(fēng)加熱所必須的外部供熱量，這顯然可為系統(tǒng)的冬季運行提供雙重的節(jié)能效益。夏季，利用切換閥3，開通上方通路，使冷凍水先經(jīng)三通閥7、后置換熱器2和三通閥8后，進(jìn)入各層空調(diào)器4、板式換熱器5，最后再通過前置換熱器1與三通閥6，返回冷水機(jī)組。在此過程中，高溫、高濕的新風(fēng)空氣先后通過二次降溫、去濕換熱處理，可獲得所需的進(jìn)風(fēng)參數(shù)。在過渡期，切換閥3開通下方通路，冷

26、凍水則不經(jīng)后置換熱器2，不與新風(fēng)空氣進(jìn)行熱交換，直接到達(dá)前換熱器1。顯然，這時水與室外進(jìn)風(fēng)空氣之間的溫差已大大減小，但仍可在不同程度上獲得部分預(yù)冷效果。筆者以為，上述方式確實可為系統(tǒng)運行提供一定的節(jié)能效果，如果結(jié)合上述節(jié)能規(guī)范來看，這一節(jié)能效應(yīng)尚遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足規(guī)范的要求，因為后者要求新風(fēng)供冷應(yīng)能承擔(dān)預(yù)期的全部供冷負(fù)荷。b.采用風(fēng)冷式冷水機(jī)組的一種派生型帶預(yù)冷卻的機(jī)組這種機(jī)組的工作原理示于圖9。這一利用方式的缺點是，在平時（夏季）不利用室外空氣預(yù)冷時，會加大風(fēng)冷冷凝器環(huán)路空氣側(cè)阻力，以致增大了相應(yīng)的能耗。但它的好處是，風(fēng)冷冷凝器可與預(yù)冷盤管同時工作，不必相互排斥，必須切換使用。c.利用制冷系統(tǒng)冷卻

27、系統(tǒng)冷卻水的密閉式冷卻塔進(jìn)行室外空氣供冷圖10所示即為這一方式的工作原理圖。在這一系統(tǒng)中是利用機(jī)械制冷系統(tǒng)中的冷卻水冷卻設(shè)備密閉式冷卻塔，來實現(xiàn)冬季對自然冷源室外空氣的利用。顯然，在這里，機(jī)械供冷與自然冷源供冷兩者是不能同時工作的，必須切換著使用。筆者以為，這一點也許就是在加拿大國家空調(diào)工程設(shè)計節(jié)能規(guī)范中規(guī)定，以室外空氣干球溫度10或濕球溫度7為工況轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)，并強調(diào)“能承擔(dān)系統(tǒng)預(yù)期的全部供冷負(fù)荷”的道理所在。為使該裝置能在低于0的室外氣溫下正常運行，系統(tǒng)中需充以乙二醇溶液不凍液。顯然，按照這一圖式，必須具備一個條件，即機(jī)械供冷系統(tǒng)必須采用密閉式冷卻塔。密閉式冷卻塔價格雖然十分昂貴，但隨著制泠系

28、統(tǒng)對冷卻水水質(zhì)要求的提高，在不少場合下其應(yīng)用是不可少的。隨著新型高效、價廉的密閉式冷卻塔的面世，并考慮到其冬季運行期間自然供冷節(jié)能的效益，其普遍推廣應(yīng)用的前景將更趨光明。d.利用板式熱交換器的節(jié)能運行方式如圖11所示的這一方式基本上與上述利用密閉式冷卻塔的方式相類似，只不過在這里是把直接蒸發(fā)式（開式）冷地塔與板式換熱器結(jié)合起來使用，以代替密閉式冷卻塔的功能而已。但是，在功能上它卻遠(yuǎn)遜于前者，因為后者在室外溫度低于0時是無法運行的。變流量系統(tǒng)在我國，目前空調(diào)水系統(tǒng)采用定流量式系統(tǒng)比較普遍，其主要原因是它要求的的控制技術(shù)較簡單。但是，由于空調(diào)水系統(tǒng)的輸送動力消耗量大，而且空調(diào)負(fù)荷的特點又是絕大部分

29、時間里處于低負(fù)荷狀態(tài)，這就為空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能運行提供了巨大的潛力。所以，在上述的空調(diào)工程設(shè)計節(jié)能規(guī)范中對此均有相應(yīng)的明確的條文規(guī)定。例如，美國ASHRAE/IES90.1-1989的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中明確提出：“水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計成變流量系統(tǒng)。其所用控制閥應(yīng)能根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的變化自動地調(diào)節(jié)開度或逐級開啟和關(guān)閉，系統(tǒng)應(yīng)能將流量降低到設(shè)計流量的50%或以下。改變流量的方法不僅僅限于采用變速傳動泵一種，可有多種方案選擇，如多臺泵的臺數(shù)分段控制或泵的特性控制等?！鄙鲜鰲l文的規(guī)定是十分有道理的。一味追求變速傳動控制（如變頻控制），初次投資很大。特別是在水系統(tǒng)規(guī)模比較大、并聯(lián)水泵臺數(shù)較多時，比較經(jīng)濟(jì)的方法還是多臺水泵并聯(lián)

30、運行中的臺數(shù)控制。圖12所示即為典型的二次泵系統(tǒng)臺為九控制原理圖。在該圖中，一次泵系統(tǒng)采用負(fù)荷控制原理，根據(jù)瞬時供、回水量及溫差的乘積，計算出實際的負(fù)荷量。當(dāng)負(fù)荷量減小到一臺冷水機(jī)組的容量時，便停開一臺機(jī)組及相應(yīng)的水泵。在二次泵系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)負(fù)荷，也即流量的變化引起的供、回水干管中壓差的變化，由壓差傳感器感測到后，通過壓差調(diào)節(jié)器控制旁通閥的開度，以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定壓差。同時，當(dāng)流量計測得的流量減少到一臺二次泵的流量時，便停開一臺二次水泵。關(guān)于“三次泵”的應(yīng)用這里“三次泵”的名稱是筆者為敘述方便而采用的，相對于上述典型的二次泵圖式所作的一個非正式命名。實質(zhì)上，它是指裝在某些空調(diào)換熱器（冷卻器、加

31、熱器）前用于系統(tǒng)循環(huán)的水泵。三次泵的典型連接方式應(yīng)用原理示于圖13。采用三次泵的這一做法目前幾乎已成為歐美和日本等國家通行的標(biāo)準(zhǔn)做法。但是，這一技術(shù)在我國卻不為人們所理解，往往會被經(jīng)手人員取消。與之對應(yīng)的傳統(tǒng)的三通調(diào)節(jié)閥接管方式示于圖14。比較兩者不難看出，其間一個最大的區(qū)別在于前者可使子系統(tǒng)內(nèi)保持恒定的水流量，適用于變流量的水系統(tǒng)。而后者的作用在于使子系統(tǒng)內(nèi)的流量隨負(fù)荷而變化，適用于定流量的水系統(tǒng)。按筆者的分析，采用三次泵決不是可有可無、徒添麻煩的事，其好處主要在于如下幾個方面：a.改善子系統(tǒng)的水力工況和循環(huán)；b.減少二次泵的揚程；c.改善三通調(diào)節(jié)閥的運行條件。關(guān)于這最后一點：筆者不得不多費

32、此筆墨。在關(guān)于三通調(diào)節(jié)閥的運行方面，筆者曾有兩次難忘的親自經(jīng)歷。一次是約10年前在對（國外某公司）1只DN80的三通調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)試時，發(fā)覺其閥芯會不停地旋轉(zhuǎn)，過不多久便被磨損不堪。供貨單位認(rèn)為是因為系統(tǒng)壓力太大，以致閥前后壓差超過了允許的限度所致。其實，水系統(tǒng)中水泵的揚程尚屬常規(guī)，僅只0.25-0.3Mpa，基本上為克服系統(tǒng)阻力所必須。另外一次則是去年上海博物館空調(diào)工程的調(diào)試。所見也是一只較大規(guī)格的自動控制閥，結(jié)果控制閥難正常運行，以致冬季時常過熱，夏季又過冷。外方供貨單位也是堅持認(rèn)為閥前后壓差太大，超出了調(diào)節(jié)閥的允許限度（大口徑閥的允許限度?。?，以致閥門無法關(guān)閉。這種種現(xiàn)象表明，我們過去通常

33、習(xí)慣的設(shè)計手法不是沒有問題的。采用三次泵的做法無疑會大大改善三通調(diào)節(jié)閥所賴以正常運行的水力工況，因為三次泵的特性可完全針對所在子系統(tǒng)（盤管、調(diào)節(jié)閥）的水力狀況進(jìn)行選定。在述及三次泵及其與三通閥組成的子系統(tǒng)控制方式時，不能不提及最近出現(xiàn)的另一種更簡化的采用變頻調(diào)速型三次泵代替三通閥與定流量型三次泵的組合型圖式（圖15）。這種方式較之于圖13控制方式的優(yōu)點是不言自明的。關(guān)于空調(diào)水系統(tǒng)的垂直分區(qū)考慮到標(biāo)準(zhǔn)型冷水機(jī)組、空調(diào)器中的熱交換器以及閥門、管配件對水靜壓的承載能力，迄今國內(nèi)對于高層和超高層建筑空調(diào)水系統(tǒng)的常規(guī)做法，基本上都是按60m或100m的高度作垂直分區(qū)處理，即每隔60m或100m設(shè)置一個獨

34、立的水系統(tǒng)，在適當(dāng)高度的樓層上分別設(shè)置板式換熱器或者冷水機(jī)組，實現(xiàn)水力隔離。采用板式換熱器一方面加大了造價，另一方面也增大了冷量和可供利用的溫度損失。按高度分區(qū)設(shè)置冷水機(jī)組，結(jié)果將是機(jī)房分散，管理不便，加之系統(tǒng)各自獨立，冷水機(jī)組不能互為備用，部分負(fù)荷下的運行效率比起統(tǒng)一的系統(tǒng)更低，能耗費用增大。美國某設(shè)計單位在上海88層420m高的金茂大廈空調(diào)水系統(tǒng)的初步設(shè)計中本來是考慮設(shè)置一個統(tǒng)一的水系統(tǒng)。全部冷水機(jī)組均集中設(shè)于地下層內(nèi)，全樓不作垂直分區(qū)。為此，所有冷水機(jī)組、空調(diào)器、閥門管件均按高靜壓承載能力作特殊訂貨。美方專家說明，這種處理手法在境外不少超高層建筑中已經(jīng)有過多次實踐經(jīng)驗，技術(shù)上是成熟的、可

35、靠的。后來，在實施中，中方有關(guān)專家提出了修改方案，按高度和負(fù)荷性質(zhì)，分別組成3個獨立的系統(tǒng)，即高區(qū)系統(tǒng)、中區(qū)系統(tǒng)和低區(qū)系統(tǒng)。各區(qū)系統(tǒng)均是一竿子到底，不殖民地作垂直分區(qū)。這一作法的一個主要好處是可降低中區(qū)和低區(qū)系統(tǒng)所有設(shè)備和管件的承載能力，但無疑這也使系統(tǒng)失去了不少功能，如3個系統(tǒng)不能統(tǒng)一步調(diào)供冷，不能互為備用；在低負(fù)荷時，3個系統(tǒng)的冷水機(jī)組都要在低負(fù)荷下運行；另外，在管理上也增加了不少麻煩，因為各系統(tǒng)中的設(shè)備、閥門及管件的額定承壓能力不同，不能互換使用?？傊?，一個方案的優(yōu)劣并不是絕對的，仁者見仁嘛。大溫差、小流量的冷凍水系統(tǒng)迄今為止，我國空調(diào)工程中空調(diào)用冷凍水系統(tǒng)的供、回水溫度的標(biāo)準(zhǔn)取值都是7

36、/12，溫差t=5，這也許可以說是幾十年一貫制了。但是，隨著境外設(shè)計單位，特別是北美國家設(shè)計公司在上海建筑市場上的成功進(jìn)取，隨著蓄冷系統(tǒng)、低溫送風(fēng)技術(shù)以及冬季水側(cè)經(jīng)濟(jì)運行技術(shù)的發(fā)展，給上海也帶來了大溫差、小流量的空調(diào)冷凍水系統(tǒng)。大溫差、小流量水系統(tǒng)看來主要源自于美國和加拿大。日本近年來也在從事這方面的基礎(chǔ)性研究，并相繼發(fā)表了一系列論文報告，對該項技術(shù)作出了肯定性的結(jié)論。一般大溫差、小流量的冷凍水系統(tǒng)對供、回水水溫度和溫差大致是取5/15，溫差t=10，。為了獲得5的低溫和10的溫差，一般有3種做法：利用冰蓄冷系統(tǒng)提供低溫水與之混合；采用溴化鋰吸收式制冷機(jī)與離心式冷水機(jī)組串聯(lián)運行供冷；是采用大溫差、低溫出水的離心式冷水機(jī)組。冷凍水系統(tǒng)采用大溫差、小流量的好處主要在于：a.減小系統(tǒng)的循環(huán)流量，降低水系統(tǒng)的輸送動力消耗。b.減小管道截面尺寸，降低管道造價。c.可減小管井截面積，減小敷設(shè)管道所需空間。d.減小管道供冷時的沿程傳熱損失。e.提高回水溫度，為冬季和過渡期實現(xiàn)新風(fēng)空氣供冷擴(kuò)大了利用的潛力。另據(jù)日本的實驗研究，采用大溫差、小流量的冷水系統(tǒng)后，即使