摘要：針對(duì)現(xiàn)代HVAC工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，結(jié)合有關(guān)新的技術(shù)，提出了與傳統(tǒng)空氣調(diào)節(jié)迥然不同的室內(nèi)空氣環(huán)境保證系統(tǒng)，即以新鮮風(fēng)流調(diào)節(jié)為特征的室內(nèi)環(huán)境刷新系統(tǒng)。本文同時(shí)對(duì)實(shí)現(xiàn)這種全新的系統(tǒng)和概念的產(chǎn)品和技術(shù)進(jìn)行了介紹。
關(guān)鍵詞：新鮮風(fēng)流調(diào)節(jié) 室內(nèi)空氣環(huán)境刷新 風(fēng)調(diào) 建筑呼吸器 熱質(zhì)微元循環(huán) 濕能芯
一、 引言
自空調(diào)發(fā)明以來(lái)的一個(gè)多世紀(jì)，人們一直沿襲傳統(tǒng)的空調(diào)方式，隨著人類工業(yè)化前程的不斷推進(jìn)及全球變暖的趨勢(shì)，空調(diào)已日益得到普及。近年來(lái)，尤其是在像中國(guó)這樣快速增長(zhǎng)的發(fā)展中國(guó)家，空調(diào)普及速度在不斷加快。
另一方面，空調(diào)的應(yīng)用也引發(fā)了一系列的問題，如能耗過大，空調(diào)病，氟里昂對(duì)臭氧層的破壞等問題。
去年的SARS危機(jī)更是對(duì)空調(diào)的應(yīng)用提出了一個(gè)非常嚴(yán)肅的課題，即空調(diào)如何與人類的健康要求相統(tǒng)一。
在人類普遍倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的今天，空調(diào)面臨著一系列挑戰(zhàn)，即：空調(diào)的節(jié)能及能源和能源基礎(chǔ)設(shè)施的綜合利用，室內(nèi)空氣品質(zhì)與舒適，健康相統(tǒng)一，綠色工質(zhì)的應(yīng)用及保護(hù)環(huán)境?？照{(diào)的成本，使用費(fèi)與性能的平衡等。
針對(duì)上述問題，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)專家及其所屬公司與機(jī)構(gòu)，包括筆者在內(nèi)，進(jìn)行了一些非常有益探索和研究，并取得了相關(guān)的可以商業(yè)應(yīng)用的成果和產(chǎn)品。
它的出現(xiàn)，促使我們?nèi)シ此棘F(xiàn)有空氣調(diào)節(jié)方式、方法、概念、設(shè)備及系統(tǒng)等，它有可能影響整個(gè)空調(diào)產(chǎn)業(yè)的格局，并導(dǎo)致空調(diào)領(lǐng)域的一些重大變革。
本文著重探討與傳統(tǒng)空氣調(diào)節(jié)迥然不同的室內(nèi)空氣環(huán)境保證系統(tǒng)，即以新鮮風(fēng)流調(diào)節(jié)為特征的室內(nèi)環(huán)境刷新系統(tǒng)，并提出了一些全新的概念。本文同時(shí)對(duì)實(shí)現(xiàn)這種全新的系統(tǒng)和概念的產(chǎn)品和技術(shù)進(jìn)行了介紹。
二、 空氣調(diào)節(jié)與通風(fēng)
1.空氣調(diào)節(jié)
所謂的空氣調(diào)節(jié)，是指使房間或封閉空間的空氣溫度、濕度、潔凈度和氣流速度參數(shù)達(dá)到給定要求的技術(shù)[1]。其基本思路是對(duì)某一封閉空間內(nèi)空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)，其給定的調(diào)節(jié)對(duì)象是某一空間內(nèi)的特定的空氣。所謂調(diào)節(jié)意味著被調(diào)節(jié)的空氣的本體是不變的，即使調(diào)節(jié)的對(duì)象的某些特征是不能調(diào)節(jié)的，也僅僅是基于被調(diào)節(jié)的對(duì)象對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，一個(gè)極端的例子，房間的空氣根本不適應(yīng)人體呼吸的需要，從空氣調(diào)節(jié)的定義來(lái)看，也只是對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，或許引入某一些物質(zhì)或許去除某一些物質(zhì)，但其調(diào)節(jié)器的空氣主體不變?，F(xiàn)有的一些技術(shù)，如引入小部分的新風(fēng)，過濾、吸附或產(chǎn)生一些負(fù)離子等，均是基于空氣調(diào)節(jié)的理論思路。
事實(shí)上，空氣調(diào)節(jié)的目的無(wú)非是使某一密閉空間的空氣環(huán)境滿足某種特定的要求，如人體舒適、健康的要求，所以在滿足空氣環(huán)境的目的下，我們無(wú)需考慮密閉空間內(nèi)是原有的需要調(diào)節(jié)的空氣，還是從密閉空間外另外引入的其它空氣。
2． 通風(fēng)
所謂通風(fēng)，是指為改善生產(chǎn)和生活條件，采用自然或機(jī)械方法，對(duì)某一空間進(jìn)行換氣，以造成衛(wèi)生安全等適宜空氣環(huán)境的技術(shù)[1]。
從以上的定義可以看出，它使用的概念是“空間”而不是如上述空氣調(diào)節(jié)定義中所使用的密閉空間的概念，意味著其空間是一個(gè)對(duì)外界開放的空間。其保證適宜的空氣環(huán)境的手段與空氣調(diào)節(jié)所使用的“調(diào)節(jié)”手段是完全不同，即它采用的手段是將室內(nèi)空氣予以置換，即“換氣”。
從其定義“適宜空氣環(huán)境”所使用的詞眼，即衛(wèi)生、安全來(lái)看，其主要著眼于空氣的物質(zhì)成份，而不是空調(diào)定義所著重的溫、濕度等概念。
3．空氣調(diào)節(jié)與通風(fēng)
綜上所述，如需兼顧這兩者的要求，即造成一個(gè)同時(shí)滿足溫、濕度、潔凈度、氣流速度及衛(wèi)生、安全等要求的環(huán)境，需將二者有機(jī)結(jié)合起來(lái)。
之所以采用空氣調(diào)節(jié)的手段來(lái)保證室內(nèi)空氣環(huán)境，主要的原因是室外空氣的溫、濕度及潔凈度等均與室內(nèi)有較大的差別。之所以采用通風(fēng)的手段來(lái)保證室內(nèi)空氣環(huán)境是因?yàn)槭覂?nèi)空氣環(huán)境的溫、濕度等的要求不高，即與室外沒有多大差別。
將二者有機(jī)結(jié)合起來(lái)的一個(gè)有效的實(shí)現(xiàn)方式，即對(duì)新鮮風(fēng)流進(jìn)行調(diào)節(jié)，并將其引入室內(nèi)全面置換室內(nèi)空氣從而創(chuàng)造與保證室內(nèi)空氣環(huán)境。
鑒于此，需要找到一種低能耗的有效處理新鮮風(fēng)流且能充分利用室內(nèi)被置換空氣的能量的方法，從而使上述方法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)可行的方法。
三、室內(nèi)環(huán)境保證方法新鮮風(fēng)流調(diào)節(jié)與室內(nèi)空氣環(huán)境刷新
傳統(tǒng)的空氣調(diào)節(jié)僅僅是對(duì)建筑室內(nèi)空氣本身能量與品質(zhì)的調(diào)節(jié)，現(xiàn)代建筑室內(nèi)環(huán)境的空氣能量與品質(zhì)的保證要求采用全新的理念、方法、設(shè)備和系統(tǒng)。即首先對(duì)室外新風(fēng)進(jìn)行能量與品質(zhì)的調(diào)節(jié)，然后采用已經(jīng)調(diào)節(jié)好的新風(fēng)全面地置換室內(nèi)的空氣，從而全面保證室內(nèi)環(huán)境的空氣能量與品質(zhì)。
這樣一種革命性的方法的實(shí)質(zhì)在于，它不是試圖通過對(duì)室內(nèi)空氣本身的調(diào)節(jié)來(lái)完成室內(nèi)空氣環(huán)境的調(diào)節(jié)，而是對(duì)室外新風(fēng)的調(diào)節(jié)并通過由室外引入的新鮮風(fēng)流來(lái)影響室內(nèi)環(huán)境，它是一種革命型的室內(nèi)環(huán)境刷新方式，而不是在原有室內(nèi)環(huán)境條件下的改良型的調(diào)節(jié)方式。
“風(fēng)調(diào)”徹底改變了原有空調(diào)的概念，建筑室內(nèi)環(huán)境保證體系將由“空調(diào)”時(shí)代走向“風(fēng)調(diào)”時(shí)代。
綜上所述，這種方法可以稱為“風(fēng)調(diào)”，它有二層意思，其一調(diào)節(jié)新鮮風(fēng)流，其二是用調(diào)節(jié)好的新鮮風(fēng)流來(lái)改變室內(nèi)環(huán)境。
1、新鮮風(fēng)流調(diào)節(jié)
一般來(lái)說(shuō)，室外空氣的溫、濕度及粉塵含量都大大于高于空調(diào)室內(nèi)環(huán)境，以夏季為例，我國(guó)大部分南方地區(qū)的室外設(shè)計(jì)參數(shù)狀態(tài)點(diǎn)的室外空氣焓值約為90kj/kg干空氣，室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)的焓值約為55kj/kg干空氣，經(jīng)過處理過的送風(fēng)空氣的焓值一般大于40kj/kg干空氣。從這三組數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，將新風(fēng)處理到與空氣相當(dāng)水平的代價(jià)比將室內(nèi)空氣處理到送風(fēng)點(diǎn)的代價(jià)要大得多。因而采用常規(guī)的新風(fēng)處理方法處理新風(fēng)流從而實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)用新鮮風(fēng)流調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)房間空氣環(huán)境的刷新長(zhǎng)保證其能量品質(zhì)要求的方法是不現(xiàn)實(shí)的。
現(xiàn)實(shí)的方法是須能夠充分利用室內(nèi)被置換空氣排風(fēng)的能量適當(dāng)增大室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)的焓值，如焓值增加到60kj/kg干空氣（含濕量約為5g/kg，合理降低送風(fēng)空氣的焓值，如降低到32kj/kg干空氣，如果假定室外新鮮氣流與排風(fēng)的全熱交換效率為70%，新風(fēng)負(fù)荷約為9kj/kg干空氣，室內(nèi)負(fù)荷為28 kJ/kg干空氣，兩者相比，后者要大得多。
(1)、 健康、舒適與室內(nèi)空氣的溫濕度及焓值
前面提到適當(dāng)增大室內(nèi)空氣焓值，實(shí)際上是基于有關(guān)學(xué)者和專家的一些研究的結(jié)果，尋求健康和舒適的一種統(tǒng)一。
現(xiàn)代空調(diào)舒適性的概念應(yīng)當(dāng)是客觀標(biāo)準(zhǔn)與主觀期望或看法想統(tǒng)一的概念[2]，同時(shí)也應(yīng)該是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念[3]。
前者要求考慮不同地區(qū)、不同人類、不同個(gè)體甚至不同活動(dòng)強(qiáng)度條件下的不同舒適性要求。Osada指出，生活在炎熱地區(qū)的人們的汗液揮發(fā)在低于一定溫度條件下較寒冷地區(qū)的人少，而超過一定溫度后，情況又恰恰相反。Hori etal 總結(jié)出，在炎熱潮濕地區(qū)出生的人與其他氣候溫和的地區(qū)的人相比，其汗液揮發(fā)更有效[5]。Katuura etal 也有同樣的結(jié)論[6]。Ellis 也在新加坡發(fā)現(xiàn)了同樣的情況[7]。汗液蒸發(fā)是人們自動(dòng)適應(yīng)環(huán)境的主要功能，這表明，不同地區(qū)的人種具有不同的環(huán)境適應(yīng)性。
事實(shí)上，同一地區(qū)的人，其對(duì)環(huán)境的熱適應(yīng)性也不同[8]。即使同一個(gè)人，不同的活動(dòng)強(qiáng)度也導(dǎo)致其有不同要求[9]。
所謂動(dòng)態(tài)的概念就是需要考慮空間的變遷、時(shí)間的推移及其它條件變化。Kuno引入了瞬態(tài)人體和/或空間條件變化過程中的舒適感概念[10]。即人有可能進(jìn)出入空調(diào)房間的室內(nèi)和室外，甚至于同一空調(diào)房間不同的熱環(huán)境區(qū)域，這樣一種出入有時(shí)可能是頻繁的。這種變化對(duì)人體尤其對(duì)老人、小孩及體弱多病者而言，其舒適性和健康均會(huì)受到影響。
時(shí)間的影響系指由于外界負(fù)荷等條件的變化，室內(nèi)的熱環(huán)境有可能波動(dòng)，甚至很大變化。與上述同樣的理由也會(huì)引起不舒適。
其它條件的變化，包括人體自身身體狀況的變化，人體活動(dòng)強(qiáng)度的變化等，也包括在同一熱環(huán)境中不同的人進(jìn)行不同的活動(dòng)等。Fritz[9]分析了一舞廳中處于不同狀態(tài)的人群，其中靜坐者與跳舞的人相比，二者熱舒要求相差甚大。問題是我們需要同時(shí)滿足兩組人不同的要求，而事實(shí)上，由于各種限制，我們不可能在一舞廳內(nèi)產(chǎn)生不同熱環(huán)境區(qū)域。
注重個(gè)性化的舒適性的同時(shí)，我們應(yīng)該注意到個(gè)體自身的調(diào)節(jié)功能與適應(yīng)性。充分利用這一點(diǎn)，也許是解決個(gè)性化舒適性的必然要求。
Fritz在分析如何滿足舞廳不同人的舒適性需求時(shí)，有以下分析：在26℃時(shí)，靜坐的人對(duì)流換熱為30W，蒸發(fā)散熱為60W；而跳舞的人有50W的對(duì)流散熱和大于200W的蒸發(fā)潛熱。二者的對(duì)流換熱均較小，且相差不大，而后者蒸發(fā)潛熱較對(duì)流換熱大許多，且二者的蒸發(fā)潛熱相差較大。要滿足后者的散熱條件，如增大質(zhì)交換系數(shù)，靜坐的人對(duì)流傳熱損失將增加，引起冷風(fēng)感，要避免這上點(diǎn)，只有通過增大傳質(zhì)動(dòng)力，即增大絕對(duì)濕度差來(lái)實(shí)現(xiàn)。降低房間的濕度可使跳舞的人汗液蒸發(fā)，同時(shí)又能滿足靜坐的人的舒適條件。
上述方法的實(shí)質(zhì)是充分利用人體自身排汗的調(diào)節(jié)功能，即活動(dòng)強(qiáng)度大的人，其皮膚表面水蒸汽分壓高，環(huán)境濕度降低后，加快排汗；而活動(dòng)強(qiáng)度小的人，其皮膚表面水蒸汽分壓低，環(huán)境濕度降低后，其排汗水平與原來(lái)相當(dāng)。
我國(guó)廣大南方炎熱潮濕，空調(diào)也不如發(fā)達(dá)國(guó)家普及，人們的耐熱性較發(fā)達(dá)國(guó)家的人要好。根據(jù)上述分析，我們可以采用較高的室內(nèi)焓值標(biāo)準(zhǔn)，盡量縮小室內(nèi)外焓差，或者說(shuō)以保證室內(nèi)外一定范圍的焓差為標(biāo)準(zhǔn)，而不采用純粹的室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。這樣做既可保證室內(nèi)的舒適感，又不致產(chǎn)生由于室內(nèi)外冷熱過分懸殊而引起的不舒適感。
綜上所述，盡量減小熱環(huán)境過分懸殊的變化，充分利用人體自身的適應(yīng)性和調(diào)節(jié)功能是確定熱環(huán)境舒適標(biāo)準(zhǔn)的重要影響因素?？刂茲穸群捅ＷC室內(nèi)外合理的焓差是意味著在室外焓值大的情況下，適當(dāng)增大室內(nèi)的焓值是實(shí)現(xiàn)空調(diào)舒適性的重要手段。
⑵、低濕低焓值的送風(fēng)空氣
目前空調(diào)系統(tǒng)，其除濕能力差，一般的冷水機(jī)組的出水溫度在5℃左右，采用冷凝除濕很難把空氣處理到上文提到的濕度要求和焓值要求。
以固體和液體除濕為特征的除濕系統(tǒng)，能夠較容易地實(shí)現(xiàn)空氣的除濕，但傳統(tǒng)的液體和固體除濕都或多或少的存在一些問題，如能耗高，成本高，維護(hù)困難等問題。
參與開發(fā)的一種獨(dú)特多微分液體除濕系統(tǒng)，克服了上述種種缺陷，詳見有關(guān)參考文獻(xiàn)[11]及以下3.1的介紹，為實(shí)現(xiàn)空氣低濕低焓處理提供了一種可行的方法和設(shè)備。
⑶、室內(nèi)外空氣的全熱回收
Ⅰ. 常規(guī)的全熱回收方法
常規(guī)室內(nèi)外空氣的全熱回收方法，大致可以分為三種形式，一為間壁式；二為蓄熱式；三為混合式。
間壁式傳熱方法，如一般的板式或板翅式熱交換器，氣體通過無(wú)滲透性的間壁進(jìn)行傳熱，有選擇滲透性的間壁進(jìn)行傳質(zhì)或同時(shí)傳熱傳質(zhì)。
蓄熱式典型結(jié)構(gòu)為轉(zhuǎn)輪式結(jié)構(gòu)，根據(jù)轉(zhuǎn)輪的材質(zhì)不同，可實(shí)現(xiàn)傳熱、傳質(zhì)或同時(shí)傳熱傳質(zhì)。
混合式的方法，如采用無(wú)滲透間壁，并在兩個(gè)通道中有液體、循環(huán)、噴淋，傳熱通過間壁實(shí)現(xiàn)，傳質(zhì)只能通過液體在兩個(gè)通道中交錯(cuò)循環(huán)實(shí)現(xiàn)，即液體在一個(gè)通道接受物質(zhì)，然后通過泵送入另一個(gè)通道釋放物質(zhì)。
上述方法都或多或少存在問題，以間壁式傳熱傳質(zhì)為例，選擇性滲透壁的傳質(zhì)阻力大，固化后傳質(zhì)壁,因不能刷新，會(huì)因時(shí)間久粘附粉塵逐漸失去傳熱傳質(zhì)性能，選擇性滲透的工藝要求嚴(yán)格等。
轉(zhuǎn)輪式結(jié)構(gòu)有與間壁式相同的缺點(diǎn)，其另一個(gè)缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)輪易造成兩股氣體的泄露，此外，轉(zhuǎn)輪是蓄熱式結(jié)構(gòu)，傳質(zhì)過程不能同時(shí)傳熱。
上述兩種都是基于氣固相互作用，而氣固相互作用的有效性不如氣液作用的有效性。另外間壁式的傳熱壁沒有流動(dòng)性。而轉(zhuǎn)輪介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上也是很慢，轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速不能過快。
第三種混合式方法，似乎兼顧了液體的流動(dòng)性和固體間壁的傳熱性。但它也存在一些缺陷。一是液體需要泵連續(xù)循環(huán)噴淋，因?yàn)橐后w通過泵輸送噴淋而被混合，這使得傳熱傳質(zhì)在沿空氣流動(dòng)方向上傳熱傳質(zhì)的梯度難以保證逆流傳熱傳質(zhì)，其二，泵需要消耗一定的功率。其三，液體噴淋可能引起氣體帶液現(xiàn)象。
關(guān)鍵詞：新鮮風(fēng)流調(diào)節(jié) 室內(nèi)空氣環(huán)境刷新 風(fēng)調(diào) 建筑呼吸器 熱質(zhì)微元循環(huán) 濕能芯
一、 引言
自空調(diào)發(fā)明以來(lái)的一個(gè)多世紀(jì)，人們一直沿襲傳統(tǒng)的空調(diào)方式，隨著人類工業(yè)化前程的不斷推進(jìn)及全球變暖的趨勢(shì)，空調(diào)已日益得到普及。近年來(lái)，尤其是在像中國(guó)這樣快速增長(zhǎng)的發(fā)展中國(guó)家，空調(diào)普及速度在不斷加快。
另一方面，空調(diào)的應(yīng)用也引發(fā)了一系列的問題，如能耗過大，空調(diào)病，氟里昂對(duì)臭氧層的破壞等問題。
去年的SARS危機(jī)更是對(duì)空調(diào)的應(yīng)用提出了一個(gè)非常嚴(yán)肅的課題，即空調(diào)如何與人類的健康要求相統(tǒng)一。
在人類普遍倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的今天，空調(diào)面臨著一系列挑戰(zhàn)，即：空調(diào)的節(jié)能及能源和能源基礎(chǔ)設(shè)施的綜合利用，室內(nèi)空氣品質(zhì)與舒適，健康相統(tǒng)一，綠色工質(zhì)的應(yīng)用及保護(hù)環(huán)境?？照{(diào)的成本，使用費(fèi)與性能的平衡等。
針對(duì)上述問題，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)專家及其所屬公司與機(jī)構(gòu)，包括筆者在內(nèi)，進(jìn)行了一些非常有益探索和研究，并取得了相關(guān)的可以商業(yè)應(yīng)用的成果和產(chǎn)品。
它的出現(xiàn)，促使我們?nèi)シ此棘F(xiàn)有空氣調(diào)節(jié)方式、方法、概念、設(shè)備及系統(tǒng)等，它有可能影響整個(gè)空調(diào)產(chǎn)業(yè)的格局，并導(dǎo)致空調(diào)領(lǐng)域的一些重大變革。
本文著重探討與傳統(tǒng)空氣調(diào)節(jié)迥然不同的室內(nèi)空氣環(huán)境保證系統(tǒng)，即以新鮮風(fēng)流調(diào)節(jié)為特征的室內(nèi)環(huán)境刷新系統(tǒng)，并提出了一些全新的概念。本文同時(shí)對(duì)實(shí)現(xiàn)這種全新的系統(tǒng)和概念的產(chǎn)品和技術(shù)進(jìn)行了介紹。
二、 空氣調(diào)節(jié)與通風(fēng)
1.空氣調(diào)節(jié)
所謂的空氣調(diào)節(jié)，是指使房間或封閉空間的空氣溫度、濕度、潔凈度和氣流速度參數(shù)達(dá)到給定要求的技術(shù)[1]。其基本思路是對(duì)某一封閉空間內(nèi)空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)，其給定的調(diào)節(jié)對(duì)象是某一空間內(nèi)的特定的空氣。所謂調(diào)節(jié)意味著被調(diào)節(jié)的空氣的本體是不變的，即使調(diào)節(jié)的對(duì)象的某些特征是不能調(diào)節(jié)的，也僅僅是基于被調(diào)節(jié)的對(duì)象對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，一個(gè)極端的例子，房間的空氣根本不適應(yīng)人體呼吸的需要，從空氣調(diào)節(jié)的定義來(lái)看，也只是對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，或許引入某一些物質(zhì)或許去除某一些物質(zhì)，但其調(diào)節(jié)器的空氣主體不變?，F(xiàn)有的一些技術(shù)，如引入小部分的新風(fēng)，過濾、吸附或產(chǎn)生一些負(fù)離子等，均是基于空氣調(diào)節(jié)的理論思路。
事實(shí)上，空氣調(diào)節(jié)的目的無(wú)非是使某一密閉空間的空氣環(huán)境滿足某種特定的要求，如人體舒適、健康的要求，所以在滿足空氣環(huán)境的目的下，我們無(wú)需考慮密閉空間內(nèi)是原有的需要調(diào)節(jié)的空氣，還是從密閉空間外另外引入的其它空氣。
2． 通風(fēng)
所謂通風(fēng)，是指為改善生產(chǎn)和生活條件，采用自然或機(jī)械方法，對(duì)某一空間進(jìn)行換氣，以造成衛(wèi)生安全等適宜空氣環(huán)境的技術(shù)[1]。
從以上的定義可以看出，它使用的概念是“空間”而不是如上述空氣調(diào)節(jié)定義中所使用的密閉空間的概念，意味著其空間是一個(gè)對(duì)外界開放的空間。其保證適宜的空氣環(huán)境的手段與空氣調(diào)節(jié)所使用的“調(diào)節(jié)”手段是完全不同，即它采用的手段是將室內(nèi)空氣予以置換，即“換氣”。
從其定義“適宜空氣環(huán)境”所使用的詞眼，即衛(wèi)生、安全來(lái)看，其主要著眼于空氣的物質(zhì)成份，而不是空調(diào)定義所著重的溫、濕度等概念。
3．空氣調(diào)節(jié)與通風(fēng)
綜上所述，如需兼顧這兩者的要求，即造成一個(gè)同時(shí)滿足溫、濕度、潔凈度、氣流速度及衛(wèi)生、安全等要求的環(huán)境，需將二者有機(jī)結(jié)合起來(lái)。
之所以采用空氣調(diào)節(jié)的手段來(lái)保證室內(nèi)空氣環(huán)境，主要的原因是室外空氣的溫、濕度及潔凈度等均與室內(nèi)有較大的差別。之所以采用通風(fēng)的手段來(lái)保證室內(nèi)空氣環(huán)境是因?yàn)槭覂?nèi)空氣環(huán)境的溫、濕度等的要求不高，即與室外沒有多大差別。
將二者有機(jī)結(jié)合起來(lái)的一個(gè)有效的實(shí)現(xiàn)方式，即對(duì)新鮮風(fēng)流進(jìn)行調(diào)節(jié)，并將其引入室內(nèi)全面置換室內(nèi)空氣從而創(chuàng)造與保證室內(nèi)空氣環(huán)境。
鑒于此，需要找到一種低能耗的有效處理新鮮風(fēng)流且能充分利用室內(nèi)被置換空氣的能量的方法，從而使上述方法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)可行的方法。
三、室內(nèi)環(huán)境保證方法新鮮風(fēng)流調(diào)節(jié)與室內(nèi)空氣環(huán)境刷新
傳統(tǒng)的空氣調(diào)節(jié)僅僅是對(duì)建筑室內(nèi)空氣本身能量與品質(zhì)的調(diào)節(jié)，現(xiàn)代建筑室內(nèi)環(huán)境的空氣能量與品質(zhì)的保證要求采用全新的理念、方法、設(shè)備和系統(tǒng)。即首先對(duì)室外新風(fēng)進(jìn)行能量與品質(zhì)的調(diào)節(jié)，然后采用已經(jīng)調(diào)節(jié)好的新風(fēng)全面地置換室內(nèi)的空氣，從而全面保證室內(nèi)環(huán)境的空氣能量與品質(zhì)。
這樣一種革命性的方法的實(shí)質(zhì)在于，它不是試圖通過對(duì)室內(nèi)空氣本身的調(diào)節(jié)來(lái)完成室內(nèi)空氣環(huán)境的調(diào)節(jié)，而是對(duì)室外新風(fēng)的調(diào)節(jié)并通過由室外引入的新鮮風(fēng)流來(lái)影響室內(nèi)環(huán)境，它是一種革命型的室內(nèi)環(huán)境刷新方式，而不是在原有室內(nèi)環(huán)境條件下的改良型的調(diào)節(jié)方式。
“風(fēng)調(diào)”徹底改變了原有空調(diào)的概念，建筑室內(nèi)環(huán)境保證體系將由“空調(diào)”時(shí)代走向“風(fēng)調(diào)”時(shí)代。
綜上所述，這種方法可以稱為“風(fēng)調(diào)”，它有二層意思，其一調(diào)節(jié)新鮮風(fēng)流，其二是用調(diào)節(jié)好的新鮮風(fēng)流來(lái)改變室內(nèi)環(huán)境。
1、新鮮風(fēng)流調(diào)節(jié)
一般來(lái)說(shuō)，室外空氣的溫、濕度及粉塵含量都大大于高于空調(diào)室內(nèi)環(huán)境，以夏季為例，我國(guó)大部分南方地區(qū)的室外設(shè)計(jì)參數(shù)狀態(tài)點(diǎn)的室外空氣焓值約為90kj/kg干空氣，室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)的焓值約為55kj/kg干空氣，經(jīng)過處理過的送風(fēng)空氣的焓值一般大于40kj/kg干空氣。從這三組數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，將新風(fēng)處理到與空氣相當(dāng)水平的代價(jià)比將室內(nèi)空氣處理到送風(fēng)點(diǎn)的代價(jià)要大得多。因而采用常規(guī)的新風(fēng)處理方法處理新風(fēng)流從而實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)用新鮮風(fēng)流調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)房間空氣環(huán)境的刷新長(zhǎng)保證其能量品質(zhì)要求的方法是不現(xiàn)實(shí)的。
現(xiàn)實(shí)的方法是須能夠充分利用室內(nèi)被置換空氣排風(fēng)的能量適當(dāng)增大室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)的焓值，如焓值增加到60kj/kg干空氣（含濕量約為5g/kg，合理降低送風(fēng)空氣的焓值，如降低到32kj/kg干空氣，如果假定室外新鮮氣流與排風(fēng)的全熱交換效率為70%，新風(fēng)負(fù)荷約為9kj/kg干空氣，室內(nèi)負(fù)荷為28 kJ/kg干空氣，兩者相比，后者要大得多。
(1)、 健康、舒適與室內(nèi)空氣的溫濕度及焓值
前面提到適當(dāng)增大室內(nèi)空氣焓值，實(shí)際上是基于有關(guān)學(xué)者和專家的一些研究的結(jié)果，尋求健康和舒適的一種統(tǒng)一。
現(xiàn)代空調(diào)舒適性的概念應(yīng)當(dāng)是客觀標(biāo)準(zhǔn)與主觀期望或看法想統(tǒng)一的概念[2]，同時(shí)也應(yīng)該是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念[3]。
前者要求考慮不同地區(qū)、不同人類、不同個(gè)體甚至不同活動(dòng)強(qiáng)度條件下的不同舒適性要求。Osada指出，生活在炎熱地區(qū)的人們的汗液揮發(fā)在低于一定溫度條件下較寒冷地區(qū)的人少，而超過一定溫度后，情況又恰恰相反。Hori etal 總結(jié)出，在炎熱潮濕地區(qū)出生的人與其他氣候溫和的地區(qū)的人相比，其汗液揮發(fā)更有效[5]。Katuura etal 也有同樣的結(jié)論[6]。Ellis 也在新加坡發(fā)現(xiàn)了同樣的情況[7]。汗液蒸發(fā)是人們自動(dòng)適應(yīng)環(huán)境的主要功能，這表明，不同地區(qū)的人種具有不同的環(huán)境適應(yīng)性。
事實(shí)上，同一地區(qū)的人，其對(duì)環(huán)境的熱適應(yīng)性也不同[8]。即使同一個(gè)人，不同的活動(dòng)強(qiáng)度也導(dǎo)致其有不同要求[9]。
所謂動(dòng)態(tài)的概念就是需要考慮空間的變遷、時(shí)間的推移及其它條件變化。Kuno引入了瞬態(tài)人體和/或空間條件變化過程中的舒適感概念[10]。即人有可能進(jìn)出入空調(diào)房間的室內(nèi)和室外，甚至于同一空調(diào)房間不同的熱環(huán)境區(qū)域，這樣一種出入有時(shí)可能是頻繁的。這種變化對(duì)人體尤其對(duì)老人、小孩及體弱多病者而言，其舒適性和健康均會(huì)受到影響。
時(shí)間的影響系指由于外界負(fù)荷等條件的變化，室內(nèi)的熱環(huán)境有可能波動(dòng)，甚至很大變化。與上述同樣的理由也會(huì)引起不舒適。
其它條件的變化，包括人體自身身體狀況的變化，人體活動(dòng)強(qiáng)度的變化等，也包括在同一熱環(huán)境中不同的人進(jìn)行不同的活動(dòng)等。Fritz[9]分析了一舞廳中處于不同狀態(tài)的人群，其中靜坐者與跳舞的人相比，二者熱舒要求相差甚大。問題是我們需要同時(shí)滿足兩組人不同的要求，而事實(shí)上，由于各種限制，我們不可能在一舞廳內(nèi)產(chǎn)生不同熱環(huán)境區(qū)域。
注重個(gè)性化的舒適性的同時(shí)，我們應(yīng)該注意到個(gè)體自身的調(diào)節(jié)功能與適應(yīng)性。充分利用這一點(diǎn)，也許是解決個(gè)性化舒適性的必然要求。
Fritz在分析如何滿足舞廳不同人的舒適性需求時(shí)，有以下分析：在26℃時(shí)，靜坐的人對(duì)流換熱為30W，蒸發(fā)散熱為60W；而跳舞的人有50W的對(duì)流散熱和大于200W的蒸發(fā)潛熱。二者的對(duì)流換熱均較小，且相差不大，而后者蒸發(fā)潛熱較對(duì)流換熱大許多，且二者的蒸發(fā)潛熱相差較大。要滿足后者的散熱條件，如增大質(zhì)交換系數(shù)，靜坐的人對(duì)流傳熱損失將增加，引起冷風(fēng)感，要避免這上點(diǎn)，只有通過增大傳質(zhì)動(dòng)力，即增大絕對(duì)濕度差來(lái)實(shí)現(xiàn)。降低房間的濕度可使跳舞的人汗液蒸發(fā)，同時(shí)又能滿足靜坐的人的舒適條件。
上述方法的實(shí)質(zhì)是充分利用人體自身排汗的調(diào)節(jié)功能，即活動(dòng)強(qiáng)度大的人，其皮膚表面水蒸汽分壓高，環(huán)境濕度降低后，加快排汗；而活動(dòng)強(qiáng)度小的人，其皮膚表面水蒸汽分壓低，環(huán)境濕度降低后，其排汗水平與原來(lái)相當(dāng)。
我國(guó)廣大南方炎熱潮濕，空調(diào)也不如發(fā)達(dá)國(guó)家普及，人們的耐熱性較發(fā)達(dá)國(guó)家的人要好。根據(jù)上述分析，我們可以采用較高的室內(nèi)焓值標(biāo)準(zhǔn)，盡量縮小室內(nèi)外焓差，或者說(shuō)以保證室內(nèi)外一定范圍的焓差為標(biāo)準(zhǔn)，而不采用純粹的室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。這樣做既可保證室內(nèi)的舒適感，又不致產(chǎn)生由于室內(nèi)外冷熱過分懸殊而引起的不舒適感。
綜上所述，盡量減小熱環(huán)境過分懸殊的變化，充分利用人體自身的適應(yīng)性和調(diào)節(jié)功能是確定熱環(huán)境舒適標(biāo)準(zhǔn)的重要影響因素?？刂茲穸群捅ＷC室內(nèi)外合理的焓差是意味著在室外焓值大的情況下，適當(dāng)增大室內(nèi)的焓值是實(shí)現(xiàn)空調(diào)舒適性的重要手段。
⑵、低濕低焓值的送風(fēng)空氣
目前空調(diào)系統(tǒng)，其除濕能力差，一般的冷水機(jī)組的出水溫度在5℃左右，采用冷凝除濕很難把空氣處理到上文提到的濕度要求和焓值要求。
以固體和液體除濕為特征的除濕系統(tǒng)，能夠較容易地實(shí)現(xiàn)空氣的除濕，但傳統(tǒng)的液體和固體除濕都或多或少的存在一些問題，如能耗高，成本高，維護(hù)困難等問題。
參與開發(fā)的一種獨(dú)特多微分液體除濕系統(tǒng)，克服了上述種種缺陷，詳見有關(guān)參考文獻(xiàn)[11]及以下3.1的介紹，為實(shí)現(xiàn)空氣低濕低焓處理提供了一種可行的方法和設(shè)備。
⑶、室內(nèi)外空氣的全熱回收
Ⅰ. 常規(guī)的全熱回收方法
常規(guī)室內(nèi)外空氣的全熱回收方法，大致可以分為三種形式，一為間壁式；二為蓄熱式；三為混合式。
間壁式傳熱方法，如一般的板式或板翅式熱交換器，氣體通過無(wú)滲透性的間壁進(jìn)行傳熱，有選擇滲透性的間壁進(jìn)行傳質(zhì)或同時(shí)傳熱傳質(zhì)。
蓄熱式典型結(jié)構(gòu)為轉(zhuǎn)輪式結(jié)構(gòu)，根據(jù)轉(zhuǎn)輪的材質(zhì)不同，可實(shí)現(xiàn)傳熱、傳質(zhì)或同時(shí)傳熱傳質(zhì)。
混合式的方法，如采用無(wú)滲透間壁，并在兩個(gè)通道中有液體、循環(huán)、噴淋，傳熱通過間壁實(shí)現(xiàn)，傳質(zhì)只能通過液體在兩個(gè)通道中交錯(cuò)循環(huán)實(shí)現(xiàn)，即液體在一個(gè)通道接受物質(zhì)，然后通過泵送入另一個(gè)通道釋放物質(zhì)。
上述方法都或多或少存在問題，以間壁式傳熱傳質(zhì)為例，選擇性滲透壁的傳質(zhì)阻力大，固化后傳質(zhì)壁,因不能刷新，會(huì)因時(shí)間久粘附粉塵逐漸失去傳熱傳質(zhì)性能，選擇性滲透的工藝要求嚴(yán)格等。
轉(zhuǎn)輪式結(jié)構(gòu)有與間壁式相同的缺點(diǎn)，其另一個(gè)缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)輪易造成兩股氣體的泄露，此外，轉(zhuǎn)輪是蓄熱式結(jié)構(gòu)，傳質(zhì)過程不能同時(shí)傳熱。
上述兩種都是基于氣固相互作用，而氣固相互作用的有效性不如氣液作用的有效性。另外間壁式的傳熱壁沒有流動(dòng)性。而轉(zhuǎn)輪介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上也是很慢，轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速不能過快。
第三種混合式方法，似乎兼顧了液體的流動(dòng)性和固體間壁的傳熱性。但它也存在一些缺陷。一是液體需要泵連續(xù)循環(huán)噴淋，因?yàn)橐后w通過泵輸送噴淋而被混合，這使得傳熱傳質(zhì)在沿空氣流動(dòng)方向上傳熱傳質(zhì)的梯度難以保證逆流傳熱傳質(zhì)，其二，泵需要消耗一定的功率。其三，液體噴淋可能引起氣體帶液現(xiàn)象。