在空调环境中的新风换气功能该如何应用

2007年09月28日　　　　
前言

在空调环境中采用的新风，一般是指在封闭的或半封闭的环境中人为的送入外界自然环境的空气。

地球表面裹着大气层，而紧贴地球表面的厚度约为12至16千米的一层称对流层。这是地球表面上的人类和生物已经适应和赖以生存的空气层，他混溶有氧、氮、二氧化碳等多种气体。在非封闭性环境或山洞等空气不流通情况，人们已广泛采用各类通风设备将外界空气直接送入其中以保证空气的清新和取代排出废气，并兼有一定的调温调湿功能。

在空调环境中，由于人为的保温保湿等措施，环境内外空气不能自然对流交换。必须人为的输送入外间自然空气以保持环境内空气品质的要求，送入的空气称之为新风。

对新风必须重视是因为空调环境中的空气是经过调温调湿或净化处理的，外界空气的加入必须同样经过温湿洁净处理才能保持原环境空气的恒定参数值。因此新风的送入不再仅仅送风设备耗能问题，而是大流量的连续送入的新风调温调湿大量耗功的问题。它在整个空调耗能中占有相当大的比例。新风既必须而又力求少耗能，因此必须重视分析。

新风的必要性

一、空气污染

在实际应用空调的环境，包括人居环境或工业生产流程厂房，即使是在封闭条件下也不可保持原状新鲜，因为各类环境都有不同的污染源，例如：

（一）人居环境或其他生物存在的环境，生命的循环过程会有吸气放气过程，如人吸氧

气而呼出二氧化碳，排出异味，吸烟者放烟雾等。

（二）环境内家具及四壁装修释放出有害气体和挥发物质。

（三）生产流程中排放出的有害气体或耗氧。

（四)温湿死角滋生的霉变物质散发异味。

在封闭中长时间积累将会是原存空气变质缺氧。人们在封闭空调环境中头晕不适所谓空调病，就是由于原存空气质量变坏而导致恶果。

二、改善空气品质的途径

解决空气变质可以有两条途径，其一：是通过人工制氧送氧及化学分解、物理吸附、电离与光催化等各种手段对症下药消除害气和补充氧气。但这种方式工艺复杂耗能大只适合于航天的宇宙飞船和水下潜行的潜艇，特种需要的实验室等小型空间。其二：对大型的民用空间来说较适合的方法就是用自然环境取之不尽的空气去置换取代或稀释原存超标空气，使空调环境内总的空气质量改善。这一方法相对而言容易实施，耗能较少，所以应用广泛，也是我们空调环境中新风系统工程常用方法。

新风的能耗

空调环境中的新风工程，基本上是封闭环境中的迎新送旧工程。由于原有空调环境内空气已是按人们要求进行调温调湿、净化处理，以保持特定状态。外界进入的空气必须进行同样的处理以保证溶合后的环境空气恒定保持不变。连续进入的大量新风处理将大量耗能，有可能达到空调系统总能耗的25%~40%。

新风的应用方式

将新风输入满足空调环境要求，可以通过三种方法实施。

（一）全置换，用连续送入的外界新风挤排取代原来的环境空气。在空调环境中这种方式只用于特殊需要的小型环境中。例如环境试验室、特殊病房，应用较少。而在矿山坑道作业区的通风系统等非空调状况则多有应用。

（二）局部置换，在大空调环境中一些需要重点确保较高要求的区域，采用定向定岗位吹送新风。例如一些工业生产流程中用这种按需吹送鲜风到工位上以保证较高要求。这种方式可以提高利用率降低新风耗量，降低能耗。

（三）混合调节，对原来大空调环境中超标的空气（如含氧量偏小，有害气体含量过高等），用送入鲜风的方法混合，使之稀释后的大环境空气稳定保持在合格含量范围内。

这一方式容易实施，计算用量容易，故为常用的方式。

但细分析这种方式，好比为保证身处其中的整个游泳池水喝饮时含药量不得超标，而将整池的水皆用新水稀释至合格，新风量大，达标时间较缓慢，耗能较大。

所以目前已有开展新的理论措施，就是选取新风值时，可按其环境功能来确定新风分布模式，而不是简单按空间体积乘以理论单位新风量值。

V新风量的确定原则

新风量值的选取依据三个大前提。目的是力求降低用量。

（一）依据空调环境的功能及要求

如果工艺流程的生产车间、冷库库房等人少或无人的空间环境，则可根据环境实况总体确定通风量是否必须，或需少量（m3/h）。如果是人居环境，则应在保证人员的正常需要及舒适性要求，按人确定风量值m3/h。以确保供氧及降低有害气体浓度比，以达到要求。

（二）依据新风的布局和调节形式

应按照全置换换气、局部置换换气或混合调节换气与射流送风等不同形式而采用不同的供新风量值。

（三）按空调环境人群的密集程度和人员的活动状态确定平均每人需新风量（m3/h.人）值。

VI以控制二氧化碳含量来确定新风量

美国等近年来已推行DCV法则，即是“按需控制通风”DemandControlVentilation这是近年来采用的节能通风策略，原则是以控制环境空气中的CO2浓度值，以及室外CO2浓度差值来确定新风量值。

一般空调通风系统都是采用混合送风方式，送进室外新风来稀释室内原有空气，以保证空气质量不会降至要求指标以下。

室内空气品质的指标是多种的，包括含氧量必须值和各种有害气体的最大限值。DCV策略是以“CO2浓度差”来确定新风量。

CO2来源于人及其他动植物生命循环释放的废气，表示其含量的物理单位是ppm，表示为每106个的单位体积空气中含有CO2气体相同单位体积的数量。可见是一个无量纲值10-6。

地球自然环境中不同地区不同高度的ppm值不同，一般是在200ppm至1000ppm范围。自然环境新鲜空气约为400ppm。室内环境则和功能场合有关，人在静与动不同，排出的CO2量也会相差数倍。建筑物内，CO2含量可能有1000~3000ppm，空调环境宜取小于1000ppm。

按美国ASHARE标准，室内为1000ppm，而室外空气是CO2为300ppm，即差值为700ppm时，作为惯例取新风值为每人25.5m3/h.人。

VII实际取新风值的原则

（一）室内外环境不同，其CO2的浓度差值也不同，其时可按下值选取：

2000ppm对应取8.5m3/h.人

700ppm对应取25.5m3/h.人

500ppm对应取34m3/h.人

350ppm对应取50m3/h.人

（二）实际选取还须依据实际环境使用要求和实际空气品质及其他有害气体含量而修正。

（三）选取新风，必须注意室外实际环境，如果外界空气污染严重，品质恶劣，引入新风无异引狼入宅。其时则应采用净化措施与适量新风综合应用。

综合分析借鉴实例选值

在实际工程设计中的新风量，可以以25.5m3/h.人作为参考基准，根据不同要求而上下延伸选取，在保证功能条件下，力求节能。下列是借鉴实际各类工程案例推介值：

大体育馆、剧院8.0~8.5m3/h.人

百货商店、教室8.5~10m3/h.人

游乐场所、普通客房17~20m3/h.人

餐厅、会议室20~25m3/h.人

办公室25m3/h.人

高级宾馆客房30m3/h.人

功能不明确则选取25.5~30m3/h.人作为参考基准。

结论

新风应用是中央空调系统中重要的一环，关系到整个中央空调系统的使用效果和运行能耗。必须力求方案正确、取值恰当、布局合理、以达到效果良好而节能的目的。