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跟我实战超低能耗建筑系列之暖通空调的区域和空气分配设备

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来源:碳中和学习与实践
大多数暖通空调系统加热或冷却强迫通风机械空气分配的部件和布局很重要,因为它们既能提高占用空间的舒适度,又能降低能耗。虽然分配空气的风扇消耗的能量不像产生热量和冷却的设备那么多,但是如果空气分配不好,设备的效率就没有关系了。此外,管道泄漏会导致20 - 40%的加热和冷却能量损失。
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为了让每个人都感到舒适,加热和冷却必须均匀分布
成功的气流组织由其热舒适性能和能效来衡量。空气处理系统的效率可以通过测量风扇的用电量来整体测量。

提供加热和冷却

小型暖通空调设备可以简单地将室内空气吸入,加热或冷却,然后返回室内。然而,大型建筑的系统要复杂得多。

大型建筑物通常具有HVAC中央设备,其使用冷水(“CHW”)和热水(“HW”)将加热和冷却转移到中央空气处理器。从那里,加热的或冷却的空气通过机械空气分配系统被输送到不同的房间和/或冷却区域,该机械空气分配系统包括管道或压力通风系统、风扇和调节进入占用空间的空气量的风门。此外,最有效的系统是补充或替换强制通风系统辐射温度系统被动加热,和/或自然通风

在哪里加热和冷却

让居住者对HVAC系统保持舒适的**步是了解何时何地需要加热和冷却,并建立适当的“分区”策略。
高效的暖通空调设计始于建筑师,不管他们知不知道。建筑师可以通过创建避免热点和冷点的空间,或者分隔接收或多或少被动热量的区域,使他们可以使用单独的HVAC区域,来实现不太复杂和能源密集型的机械系统。

区域

分区是建筑中具有不同加热或冷却需求的位置。这可能是不同空间内的不同活动(健身房与会议室)、不同房间占用率或不同空间的不同负荷的结果。
每个房间可能是一个不同的区域,一个区域可能包含几个房间,或者一个房间可能包含多个区域(特别是如果它是一个有一侧朝向太阳的大窗户的深房间)。在深层建筑中,远离外部阳光直接影响或其他影响的区域被称为“核心”区域。这里的舒适性通常必须完全由主动HVAC系统提供。

热点和冷点

不幸的是,暖通空调系统的分配从来就不像在太冷的时候泵入热空气,在太热的时候泵入冷空气那么简单。坐在窗边晒太阳的人可能很舒服,而坐在靠近电梯核心的办公桌旁的人却冷得要命。这种情况需要复杂的分区策略。
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一个房间可能需要多个温度区
在中央暖通空调系统中,有时冷点是通过在出风口放置单独的小型加热器来解决的。然后,当屋顶上的冷却器产生12℃的空气以满足靠窗的人的需求时,电梯附近的加热器可以将空气加热回16℃以使那里的人不被冻死。这样的系统显然效率低下——应该避免。

服务于不同的区域

不同的区域可以通过独立的HVAC单元和独立的管道系统路径获得较热或较冷的空气,尽管这通常是昂贵的。
增加或减少不同区域的气流(使用相同温度的空气)更便宜,也更常见。这可以最容易和***地通过风门来实现,或者在更极端的情况下通过不同的风扇和管道系统来实现。
设计单个居住者可以调节的系统也是有帮助的。这样每个人都会感到舒适,无论他们是在温暖的地方还是凉爽的地方,穿着更轻或更重的衣服,或者只是想比别人更温暖或更凉爽。人的舒适度是主观的,如果人们在你的建筑里不舒服,这将损害你在能源效率方面的所有努力。

输送空气的设备

集中式系统通常将其加热和冷却设备隐藏在维护室和/或屋顶,并通过管道或压力通风系统、风扇和风门将加热或冷却的空气输送到不同的区域。

管道和压力通风系统

管道或充满为空气提供通道。压力通风系统是更开放的空气流通空间,而管道系统提供了明确的通道。
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管道与压力通风系统
必须始终有一个供应路径和一个返回或排出路径。返回路径通常将用过的空气带回到建筑物中进行再循环,但是与一定比例的外部空气混合以保持新鲜。这节省了能量,因为它避免了调节更多的外部空气。然而,为了健康和安全,一些实验室和其他项目需要100%的室外空气。
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暴露在没有吊顶的建筑中的管道系统
静压箱对气流的阻力较小,空气流动速度较慢。虽然这可能是有利的,但是它们也可能更昂贵,并且不适合于空间受限的建筑物。

风扇

风扇推动或拉动系统周围的空气。最简单的空气分配系统使用恒定的风扇速度和恒定大小的风门开度。然而,可变风量(“VAV”)系统动态改变风扇速度,节省高达10 - 20%的暖通空调能耗。
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可变风量风扇系统

阻尼器

通风口或阻尼器是允许通过管道的部分或全部气流被切断的阀门。它们可以由建筑物居住者手动操作,或者由集中控制系统自动操作。
风门是调节房间或建筑物不同部分的加热、冷却和通风量的最简单和***的方法。但是,它们会对气流造成阻力,使风扇运转效率降低,因此不应过度使用。




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