[摘要] 近10年来，采暖、通风、空调技术的发展很快，变化很大，如置换通风，一次泵变流量系
近10年来，采暖、通风、空调技术的发展很快，变化很大，如置换通风，一次泵变流量系统，温湿度独立控制空调系统，蓄冰空调，水、地源热泵等新技术，在国内已有很多应用和成功的工程实例。本文主要就置换通风作一浅叙，并简介一次泵变流量系统和温湿度独立控制空调系统。
1 置换通风
置换通风是借助空气浮力作用的机械通风方式。空气以低风(0.25 m／s左右)、高送风温度(≥18。C)的状态送入房间下部，在送风及室内热源形成的上升气流的共同作用下，将污浊空气提升至顶部排出。
1．置换通风的工作原理
置换通风是依靠密度差所产生的压差为动力来实现室内空气的置换。置换通风的送风分布靠近地板，送风速度一般为0.25 m／s左右，送风动量低，以至于对室内主导流无任何实际的影响，使得送风气与室内空气的掺混量很小，送风温差一般为2～4℃。送入的较冷新鲜空气因密度大在重力作用下先是下沉，随后慢慢扩散，像水一样弥漫到整个房间的底部，在地板上某一高度内形成一个洁净的空气湖，当遇到热源时，它被加热，以自然对流的形式慢慢升起。室内热污染源产生的热浊气流在浮升力作用下上升，并不断卷吸周围空气，在热浊气流上升过程中的卷吸作用和后续新风的“推动”作用以及排风口的“抽吸”作用下，覆盖在地板上方的新鲜空气也缓慢向上移动，形成类似向上的活塞流。同时污染物也被携带向房间的上部或侧上部移动，脱离人的停留区，最后将余热和污染物由排风口直接排出。在这种情况下，排风的空气温度高于室内工作温度。置换通风的主导气流是由室内热源所控制。
2．置换通风系统的适用范围
(1)室内通风一排除余燃为主，显热负荷q≤120 w/m2。
(2)污染物的温度比周围环境温度高，密度比周围空气小，浓度不大且稳定；送风温度比周围环境的空气温度低。
(3)地面至平顶的高度大于3 m 的高大房间。峰值负荷适中(<40w／m2)的大空间建筑，如体育馆、剧院、音乐厅、博物馆、展览馆、建筑物中庭等。
(4)室内气流没有强烈的扰动；对室内温湿度参数的控制精度无严格要求；对室内空气品质有较严格的要求。
3．置换通风与地板送风的区别
地板送风的定义为：从地面送出具有一定速度的空气，在向上流动的过程中，与工作区的空气迅速大量掺混进行热交换，从而达到调节工作区温度的作用。采用地板送风技术，气流进入非工作区时，通过自然对流从上部排风口排出，或部分空气通过地面回入地板下与一次空气混合，经下设的风机处理后送出。因此可以看出，置换通风与地板送风的主要区别在于送风速度的不同。
地板送风是混合通风出口风速减低到一定限度的产物。传统的混合通风要求出口风速要相当大，形成射流，利用其出口冲量，使送风气流与室内空气迅速掺混，整个空间温度场及浓度场基本达到一致，由此达到调节温度的目的。而出风口风速减低到一定的限度时即为地板送风，这个限度大致就是工作区的高度，即地板送风的分层高度。气流出口速度使其出射高度接近于工作区高度，此时，具有一定速度的气流仅与工作区空气掺混，负担工作区的负荷，而非工作区的上部负荷从顶部排走，从而达到节能的目的。一旦地板送风的出口风速没有得到很好的设计与控制，大于其限制风速，射流高度大于分层高度，送风气流进入上部热区，此时地板送风就无异于混合通风了。首先，整个空问几乎不存在温度梯度，送风负担整个空间的负荷；其次，冲入上部的气流将部分污浊物带回到工作区，那么地板送风在空气品质方面优势也就荡然无存了。
置换通风则是地板送风出口风速减低到一定限度的产物，可以说是地板送风的极限状态。当出口风速降到低于0.25 m／s，送风气流已基本没有什么功能可以出射了，只能利用冷空气的自身重力向四周缓慢平铺，形成“空气湖”。平铺的气流同时向上推进，“置换”掉上部气体，整个房间分层现象明显，热源处，气流依靠形成的自然浮生力向上运动。整个流场基本处于层流推进状态，气流吸收人员和设备的热后进入非工作区，由于不存在掺混现象，确保了工作区的空气品质。非工作区内的流场借助人体或设备的热对流作用得到强化，直接由排风口排出，因此，不必负担上部负荷，达到了节能的功效。但是，一旦出风流速增大，破坏了层流流场，通过掺混来调节温度，那么置换通风也就随之转变为地板送风了。
置换通风和地板送风两种送风方式，具有一定的相似性。二者均是从房间下部送风，形成热力分层，同时都具有节能和提高空气品质方面的优势。然而二者无论是从概念上还是应用上都是有区别的。二者的综合比较如表l所列。
4．置换通风存在的问题
置换通风无法有效地解决供热问题，建筑物有供热需要时，需另设供热系统以满足要求。湿度控制也是置换通风应用的另一个主要问题。在湿度较大的地区应用置换通风，要求建筑上围护结构的密封性要好，以避免室外湿气进入室内。而对于内部湿负荷较大的场合(如游泳馆等)，则不适合采用置换通风系统。置换通风系统由于通风效率高、通风效果好、节能显着等优点，得到快速的发展和广泛接受。由于加热和除湿问题在一定程度上限制了其广泛的应用，但只要将其应用到适宜的场所，就可使这种新的通风方式的优势尽显，最大程度地发挥其作用。
二、一次泵变流量系统
1．一次泵变流量系统的组成
一次泵变流量系统选择可变流量冷水机组，使蒸发器侧流量随负荷侧流量变化而改变，从而最大限度地降低水泵能耗。因此，一次泵变流量系统是一种节能的空调水系统，变流量一次泵技术是基于冷水机组控制技术进一步发展起来的新技术。一次泵变流量系统的组成和基本控制环节见图1所示。
从图1可见，一次侧配置变频泵，冷水机组和水泵采用共用集管连接，冷水机组进口或出口配置与机组连锁开闭的自动截止阀。在总供水管之间设旁通管及由流量或压差控制的旁通阀，旁通管管径应按单台冷水机组的最小允许流量确定。当负荷侧冷水量小于单台冷水机组的最小允许流量时，旁通阀打开，使冷水机组的最小流量为负荷侧冷水量与旁通管流量之和，最小流量由流量计或压差传感器测得。系统末端安装两通调节阀。
2．一次泵变流量系统的主要特点
(1)冷水机组和水泵台数不必一一对应，它们的台数变化和启停可分别独立控制；水泵转速一般由最不利环路的末端压差变化来控制。
(2)与二次泵变流量系统相比，一次泵变流量系统省去了一次泵(定速水泵)，节省了初投资和机房面积。
(3)能根据末端负荷的变化，调节负荷侧和冷水机组蒸发器侧的流量，从而最大限度地降低变频水泵的能耗。
(4)可以消除一次泵定流量和二次泵系统的“低温差综合症”，使冷水机组高效运行。
(5)能充分利用冷水机组的超额冷量，减少并联的冷水机组和冷却水泵的全年运行时数和能耗。
三、温湿度独立控制空调系统
1．温湿度独立控制空调系统的组成
空调系统承担的任务是排除室内余热、余湿、C与异味。由于排除室内余湿与排除C()2、异味所需要的新风量变化趋一致，因此可以通过新风同时满足排除余湿、( 与异味的要求。而排除室内余热则需要通过其他的系统(独立的温度控制方式)实现。由于排除余热无需承担除湿的任务，因此，该系统可采用较高温度的冷源即可实现排除余热的任务。由此可见，空调系统可由排除余湿系统和排除余热系统两部分组成。温湿度独立控制系统如图2所示：
温湿度独立控制空调系统就是由处理显热的系统(排除余热)与处理潜热的系统(排除余湿)组成，两套各自独立的空调控制系统分别控制、调节室内的温度与湿度。处理显热的系统包括：高温冷源、消除余热的末端装置。以水作为输送媒介。由于除湿的任务由处理潜热的系统承担，因而显热系统的冷水供水温度不再是常规冷凝除湿空调系统中的7℃，而可以提高到18℃左右，从而为天然冷源(深井水、土壤源换热器等)的使用提供了条件。即使采用机械制冷方式，制冷机的性能系数也会有大幅度的提高。
消除余热的末端装置可以采用辐射板、干式风机盘管等多种形式，由于供水温度高于室内空气的露点温度，因而不存在结露的危险。
处理潜热的系统包括：新风处理机组、送风末端装置。采用新风作为能量输送的媒介。
处理潜热的系统不需要处理温度，因此可用溶液除湿、转轮除湿等方式处理新风。消除余湿的末端装置可以采用置换通风口、个性化送风口等形式。利用干燥的新风处理系统控制湿度，同时承担去除室内CO2、异味等保证室内空气质量的任务。
2．温湿度独立控制空调系统的优点
(1)温湿度独立控制空调系统，由于温度、湿度采用独立控制，可以满足不同房间温、湿度的要求。
(2)避免了常规空调系统中热、湿联合处理所带来的能量损失。
(3)克服了常规空调系统中难以同时满足温、湿度参数要求的弱点。能有效地避免出现室内湿度过高或过低的现象。
(4)过渡季节能充分利用自然通风带走余湿。
四、结束语
置换通风通风效率高、通风效果好，节能显着。一次泵系统是一种节能的空调水系统。温湿度独立控制空调系统可以满足不同房间热湿比不断变化的要求。可见不同的空调技术具有不同的特点，因此，暖通、空调设计时需根据所设计的工程实际选用合适的空调方式，将空调新技术应用到恰到好处的场合，发挥新技术的优势，在保证建筑热环境质量的同时，又达到空调系统节能的要求。
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