空調環境中新風換氣新方法

在空調環境中採用的新風,一般是指在封閉的或半封閉的環境中人為的送入外界自然環境的空氣。

  地球表面裹著大氣層,而緊貼地球表面的厚度約為12至16千米的一層稱對流層。這是地球表面上的人類和生物已經適應和賴以生存的空氣層,他混溶有氧、氮、二氧化碳等多種氣體。在非封閉性環境或山洞等空氣不流通情況,人們已廣泛採用各類通風設備將外界空氣直接送入其中以保證空氣的清新和取代排出廢氣,併兼有一定的調溫調濕功能。

  在空調環境中,由於人為的保溫保濕等措施,環境內外空氣不能自然對流交換。必須人為的輸送入外間自然空氣以保持環境內空氣品質的要求,送入的空氣稱之為新風。

  對新風必須重視是因為空調環境中的空氣是經過調溫調濕或淨化處理的,外界空氣的加入必須同樣經過溫濕潔淨處理才能保持原環境空氣的恆定參數值。因此新風的送入不再僅僅送風設備耗能問題,而是大流量的連續送入的新風調溫調濕大量耗功的問題。它在整個空調耗能中占有相當大的比例。新風既必須而又力求少耗能,因此必須重視分析。

新風的必要性

一、空氣污染

  在實際應用空調的環境,包括人居環境或工業生產流程廠房,即使是在封閉條件下也不可保持原狀新鮮,因為各類環境都有不同的污染源,例如:

  (一)人居環境或其他生物存在的環境,生命的循環過程會有吸氣放氣過程,如人吸氧氣而呼出二氧化碳,排出異味,吸菸者放煙霧等。

  (二)環境內家具及四壁裝修釋放出有害氣體和揮發物質。

  (三)生產流程中排放出的有害氣體或耗氧。

  (四)溫濕死角滋生的霉變物質散發異味。

  在封閉中長時間積累將會是原存空氣變質缺氧。人們在封閉空調環境中頭暈不適所謂空調病,就是由於原存空氣品質變壞而導致惡果。

二、改善空氣品質的途徑

  解決空氣變質可以有兩條途徑:

  其一:是通過人工制氧送氧及化學分解、物理吸附、電離與光催化等各種手段對症下藥消除害氣和補充氧氣。但這種方式工藝複雜耗能大隻適合於航天的宇宙飛船和水下潛行的潛艇,特種需要的實驗室等小型空間。

  其二:對大型的民用空間來說較適合的方法就是用自然環境取之不盡的空氣去置換取代或稀釋原存超標空氣,使空調環境內總的空氣品質改善。這一方法相對而言容易實施,耗能較少,所以應用廣泛,也是我們空調環境中新風系統工程常用方法。

 新風的能耗

  空調環境中的新風工程,基本上是封閉環境中的迎新送舊工程。由於原有空調環境內空氣已是按人們要求進行調溫調濕、淨化處理,以保持特定狀態。外界進入的空氣必須進行同樣的處理以保證溶合後的環境空氣恆定保持不變。連續進入的大量新風處理將大量耗能,有可能達到空調系統總能耗的25%~40%。

新風的應用方式

  將新風輸入滿足空調環境要求,可以通過三種方法實施。

  (一)全置換,用連續送入的外界新風擠排取代原來的環境空氣。在空調環境中這種方式只用於特殊需要的小型環境中。例如環境試驗室、特殊病房,應用較少。而在礦山坑道作業區的通風系統等非空調狀況則多有應用。

  (二)局部置換,在大空調環境中一些需要重點確保較高要求的區域,採用定向定崗位吹送新風。例如一些工業生產流程中用這種按需吹送鮮風到工位上以保證較高要求。這種方式可以提高利用率降低新風耗量,降低能耗。

  (三)混合調節,對原來大空調環境中超標的空氣(如含氧量偏小,有害氣體含量過高等),用送入鮮風的方法混合,使之稀釋後的大環境空氣穩定保持在合格含量範圍內。

  這一方式容易實施,計算用量容易,故為常用的方式。

  但細分析這種方式,好比為保證身處其中的整個游泳池水喝飲時含藥量不得超標,而將整池的水皆用新水稀釋至合格,新風量大,達標時間較緩慢,耗能較大。

  所以目前已有開展新的理論措施,就是選取新風值時,可按其環境功能來確定新風分布模式,而不是簡單按空間體積乘以理論單位新風量值。

V新風量的確定原則

  新風量值的選取依據三個大前提。目的是力求降低用量。

  (一)依據空調環境的功能及要求

  如果工藝流程的生產車間、冷庫庫房等人少或無人的空間環境,則可根據環境實況總體確定通風量是否必須,或需少量(m3/h)。如果是人居環境,則應在保證人員的正常需要及舒適性要求,按人確定風量值m3/h。以確保供氧及降低有害氣體濃度比,以達到要求。

  (二)依據新風的布局和調節形式

  應按照全置換換氣、局部置換換氣或混合調節換氣與射流送風等不同形式而採用不同的供新風量值。

  (三)按空調環境人群的密集程度和人員的活動狀態確定平均每人需新風量(m3/h.人)值。

VI以控制二氧化碳含量來確定新風量

  美國等近年來已推行DCV法則,即是「按需控制通風」DemandControlVentilation這是近年來採用的節能通風策略,原則是以控制環境空氣中的CO2濃度值,以及室外CO2濃度差值來確定新風量值。

  一般空調通風系統都是採用混合送風方式,送進室外新風來稀釋室內原有空氣,以保證空氣品質不會降至要求指標以下。

  室內空氣品質的指標是多種的,包括含氧量必須值和各種有害氣體的最大限值。DCV策略是以「CO2濃度差」來確定新風量。

CO2來源於人及其他動植物生命循環釋放的廢氣,表示其含量的物理單位是ppm,表示為每106個的單位體積空氣中含有CO2氣體相同單位體積的數量。可見是一個無量綱值10-6。

  地球自然環境中不同地區不同高度的ppm值不同,一般是在200ppm至1000ppm範圍。自然環境新鮮空氣約為400ppm。室內環境則和功能場合有關,人在靜與動不同,排出的CO2量也會相差數倍。建築物內,CO2含量可能有1000~3000ppm,空調環境宜取小於1000ppm。

  按美國ASHARE標準,室內為1000ppm,而室外空氣是CO2為300ppm,即差值為700ppm時,作為慣例取新風值為每人25.5m3/h.人。

VII實際取新風值的原則

  (一)室內外環境不同,其CO2的濃度差值也不同,其時可按下值選取:

2000ppm對應取8.5m3/h.人

700ppm對應取25.5m3/h.人

500ppm對應取34m3/h.人

350ppm對應取50m3/h.人

  (二)實際選取還須依據實際環境使用要求和實際空氣品質及其他有害氣體含量而修正。

  (三)選取新風,必須注意室外實際環境,如果外界空氣污染嚴重,品質惡劣,引入新風無異引狼入宅。其時則應採用淨化措施與適量新風綜合應用。

 綜合分析借鑑實例選值

  在實際工程設計中的新風量,可以以25.5m3/h.人作為參考基準,根據不同要求而上下延伸選取,在保證功能條件下,力求節能。下列是借鑑實際各類工程案例推介值:

  大體育館、劇院8.0~8.5m3/h.人

  百貨商店、教室8.5~10m3/h.人

  遊樂場所、普通客房17~20m3/h.人

  餐廳、會議室20~25m3/h.人

  辦公室25m3/h.人

  高級賓館客房30m3/h.人

  功能不明確則選取25.5~30m3/h.人作為參考基準。

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