暖通空調(diào)供暖

供暖系統(tǒng)早在羅馬帝國(guó)時(shí)代就已出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)在公共浴池的墻壁及地板內(nèi)，都有一種稱為hypocaust的風(fēng)管系統(tǒng)。

供暖系統(tǒng)有許多種。在氣候寒冷的地區(qū)常使用中央供暖系統(tǒng)提給私人住宅和公共建筑供暖。其系統(tǒng)會(huì)包括加熱蒸氣、水或空氣的鍋爐或加熱爐，此系統(tǒng)一般會(huì)放在大樓的機(jī)械室中。使用水作為熱交換介質(zhì)的系統(tǒng)稱為循環(huán)水供冷供熱系統(tǒng)。供暖系統(tǒng)中也會(huì)包括傳送加熱流體的管道或是管線，以及利用對(duì)流將熱傳遞給空氣的暖氣片。暖氣片一般會(huì)埋在墻內(nèi)或是埋在地板以下。大部份的供暖系統(tǒng)中都有泵可以使系統(tǒng)的水循環(huán)流動(dòng)，使得每片暖氣片提供的熱不會(huì)差異太大。

風(fēng)暖系統(tǒng)利用空氣作為熱交換介質(zhì)，利用風(fēng)管來輸送熱空氣送到室內(nèi)。若天氣溫暖甚至炎熱時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)也可以使用相同的風(fēng)管。有些系統(tǒng)會(huì)將熱空氣先經(jīng)過濾網(wǎng)或空氣濾清器過濾，然后再送到室內(nèi)。

供暖系統(tǒng)也可以使用電流流過電阻后所散發(fā)的熱量作為供熱源，可以作成踢腳板電熱器及可攜式電熱器，也可以是熱泵系統(tǒng)的主要(或備用)熱源或是備用熱源。

供暖系統(tǒng)的出風(fēng)口或暖氣片需放在室內(nèi)最冷的位置。若室內(nèi)有對(duì)外的窗戶，玻璃窗的低溫會(huì)使得空氣冷卻，密度變大而下降，而且玻璃窗容易凝結(jié)水汽，出風(fēng)口或暖氣片一般會(huì)放在窗戶的旁邊，以減少冷空氣的形成及窗戶的水汽。除了供暖系統(tǒng)本身的設(shè)計(jì)外，也需要盡量減少空氣滲透到室外的量。

通風(fēng)是指將一區(qū)域的空氣排出或是將外界的空氣流進(jìn)一區(qū)域的程序，其目的包括減少區(qū)域內(nèi)的濕氣、異味、煙塵、細(xì)菌及二氧化碳，并補(bǔ)充氧氣。通風(fēng)也包括建筑物內(nèi)的空氣循環(huán)，避免室內(nèi)氣體停滯，是維持室內(nèi)空氣品質(zhì)的重要因素之一。

建筑物的通風(fēng)方式可以分為機(jī)械通風(fēng)(或稱強(qiáng)迫通風(fēng))及自然通風(fēng)二種。

機(jī)械通風(fēng)

機(jī)械通風(fēng)或強(qiáng)迫通風(fēng)是利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行通風(fēng)，利用引入外界空氣的方式維持室內(nèi)空氣品質(zhì)，減少空氣中的濕氣、異味及污染物，不過若外界的濕度較高，還需要額外的能量去除引入空氣中的濕氣。排風(fēng)扇可以提供初步的機(jī)械通風(fēng)機(jī)能，空氣處理機(jī)組則可以提供較完整的機(jī)能。

機(jī)械通風(fēng)分為正壓通風(fēng)、負(fù)壓通風(fēng)和平衡通風(fēng)三種模式。在需要保護(hù)或?qū)崈舳纫蟊容^高的房間一般采用正壓通風(fēng);在需要排除異味或危險(xiǎn)氣體的房間一般采用負(fù)壓通風(fēng)，如廚房、衛(wèi)生間、浴室和產(chǎn)生危險(xiǎn)氣體的廠房或倉庫等;在需要利用大量空氣進(jìn)行冷卻的房間采用平衡通風(fēng)，如變壓器房。

一般廚房及浴室都會(huì)有抽油煙機(jī)或排風(fēng)扇來去除異味及濕氣。這類系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的主要考量是空氣流率(和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速及大小有關(guān))及噪音。若風(fēng)管會(huì)經(jīng)過一些溫度較低的區(qū)域，風(fēng)管需要作隔熱處理，以免風(fēng)管因溫度過低而造成水蒸汽凝結(jié)的問題。很多應(yīng)用都會(huì)使用直接驅(qū)動(dòng)型的風(fēng)扇，可以減少維護(hù)的成本。

室內(nèi)的電風(fēng)扇可以讓空氣流動(dòng)，皮膚上的汗水蒸發(fā)，因此室內(nèi)的人會(huì)感覺比較涼爽。較熱的空氣會(huì)上升，在冬天也會(huì)用天花板的吊扇，使房間上方的較熱空氣和其他位置的空氣循環(huán)。不過室內(nèi)的電風(fēng)扇只能使室內(nèi)的空氣流動(dòng)，無法達(dá)到引入外界空氣的通風(fēng)目的。

自然通風(fēng)

自然通風(fēng)是指一建筑物的通風(fēng)不借由風(fēng)扇或其他機(jī)械裝置，可以打開的窗戶是最簡(jiǎn)單的自然通風(fēng)設(shè)備，適用在需通風(fēng)的區(qū)域不大，且建筑物允許的情形下。較復(fù)雜的自然通風(fēng)系統(tǒng)會(huì)利用暖空氣上升的原理(即煙囪效應(yīng))，使得建筑物內(nèi)的空氣產(chǎn)生對(duì)流，暖空氣從建筑物上方的開口處排出，同時(shí)使上方的冷空氣下降到較低的區(qū)域。這類系統(tǒng)耗能很少，不過需小心確保通風(fēng)過程不會(huì)造成建筑物內(nèi)人員的不適。在較潮濕或較熱的天氣時(shí)，很難只靠自然通風(fēng)使維持室內(nèi)舒適的溫度，因此仍然會(huì)配合傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)一起使用。空氣側(cè)的節(jié)能裝置其功能也是自然通風(fēng)，不過會(huì)視需要先對(duì)要導(dǎo)入的外界空氣進(jìn)行預(yù)處理，調(diào)節(jié)溫度及濕度后再進(jìn)入室內(nèi)。

廣義的空氣調(diào)節(jié)是指室內(nèi)空氣的溫度、濕度、清凈度的調(diào)整，狹義的空氣調(diào)節(jié)即為冷氣，也就是降低室內(nèi)空氣的溫度?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能包括冷氣、通風(fēng)及空氣濕度控制等。

空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理大致相近，主要都是透過熱泵，把熱由一個(gè)低溫?zé)嵩磦魉偷搅硪粋€(gè)較高溫的散熱裝置，此程序稱為冷凍循環(huán)。在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中傳遞能量的介質(zhì)稱為工質(zhì)或冷媒，可以是水、空氣、冰或其他化學(xué)物質(zhì)都可以作為冷媒。

冷凍循環(huán)示意圖:1)凝結(jié)盤管，2)擴(kuò)張閥，3)蒸發(fā)盤管，4)壓縮機(jī)

在冷凍循環(huán)中，冷媒一開始為氣態(tài)，借由壓縮機(jī)使冷媒變成高溫高壓的氣體，然后高溫的冷媒流到室外的熱交換器(也稱為凝結(jié)盤管)，冷媒釋放熱量，凝結(jié)成為液體。液態(tài)冷媒先經(jīng)由擴(kuò)張閥控制流量，再進(jìn)入室內(nèi)的另一個(gè)熱交換器(也稱為蒸發(fā)盤管)，冷媒吸收室內(nèi)空氣的熱量，在蒸發(fā)盤管中蒸發(fā)成為氣態(tài)，再進(jìn)入壓縮機(jī)中重復(fù)下一個(gè)的循環(huán)。上述的循環(huán)會(huì)吸收室內(nèi)的熱量，再將熱量釋放到室外，因此可以降低建筑物內(nèi)的溫度。

現(xiàn)代許多住宅、辦公室及公共建筑會(huì)裝設(shè)全空氣(all-air)式的中央空調(diào)系統(tǒng)，全空氣式的空調(diào)系統(tǒng)以空氣做為傳遞熱量的介質(zhì)，由室外機(jī)吸收空氣的熱量(或提供熱量給空氣)，處理后的空氣直接透過風(fēng)管送到室內(nèi)。不過全空氣式空調(diào)系統(tǒng)需要大型的風(fēng)管，若建筑物建造時(shí)未考慮這類的空調(diào)系統(tǒng)，后來很難針對(duì)全空氣式中央空調(diào)進(jìn)行改造。而且風(fēng)管設(shè)計(jì)需設(shè)法避免細(xì)菌的散布。這類的空調(diào)系統(tǒng)主要使用在住宅，最近也開始使用在小型的商業(yè)大樓。

空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的除濕機(jī)能是由蒸發(fā)盤管所提供。蒸發(fā)盤管的工作溫度在露點(diǎn)以下，使得空氣中的水汽凝結(jié)在蒸發(fā)器盤管的外側(cè)。凝結(jié)水集中在蒸發(fā)盤管下方的凝結(jié)水盤中，再排到排水系統(tǒng)或直接排到室外的地上。除濕機(jī)是用來降低室內(nèi)濕度的電器，原理類似空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在食品零售業(yè)中的場(chǎng)合中，大型開放式冰水主機(jī)的除濕效率很高。加濕器的功能和除濕機(jī)恰好相反，是用來增加室內(nèi)濕度的電器。

有空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的建筑物其窗戶多半是密封式的窗戶，因?yàn)殚_放式的窗戶會(huì)使空調(diào)系統(tǒng)無法達(dá)到維持室內(nèi)空氣條件恒定的目的。

現(xiàn)代的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)都在內(nèi)部裝有空氣過濾器。一般都使用重量較輕的空氣濾網(wǎng)，空氣經(jīng)過濾網(wǎng)后才送到蒸發(fā)盤管。蒸發(fā)盤管依使用條件需定期清洗或是更換。例如建筑物位在高粉塵環(huán)境，或是室內(nèi)有飼養(yǎng)貓、狗等寵物，其濾網(wǎng)的更換頻率就會(huì)比較高。若空氣濾網(wǎng)遲遲沒有更換，會(huì)造成空氣流量的下降，降低熱交換效率、一方面浪費(fèi)能源，使電費(fèi)上升，也會(huì)縮短設(shè)備壽命。若冷涷系統(tǒng)中的空氣流量不足，會(huì)使得蒸發(fā)盤管結(jié)冰，使空氣流量變得更少。若暖氣系統(tǒng)中的空氣濾網(wǎng)很臟其至已經(jīng)堵塞空氣流量不足，會(huì)造成暖氣循環(huán)系統(tǒng)過熱，甚至有失火的危險(xiǎn)。

空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要作用是將熱由室內(nèi)的蒸發(fā)盤管傳遞到室外的凝結(jié)盤管。凝結(jié)盤管除了要將室內(nèi)的熱排到室外之外，也負(fù)責(zé)將壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱排出。因此維持凝結(jié)盤管的清凈也非常重要，以免因壓縮機(jī)散熱不良造成系統(tǒng)的損壞。

(1)采暖、空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì);

(2)采暖、空調(diào)系統(tǒng)中新型節(jié)能產(chǎn)品的開發(fā)、測(cè)試及應(yīng)用;

(3)空氣凈化設(shè)備的應(yīng)用;

(4)空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì);

(5)高功率密度機(jī)房的空調(diào)方式、設(shè)備選型;

(6)優(yōu)化送、回風(fēng)氣流組織形式;

(7)蓄冷、蓄熱等方面的新技術(shù);

(8)水源熱泵、地源熱泵、地表水低溫?zé)嵩吹葢?yīng)用技術(shù);

(9)高功率密度機(jī)房的熱能回收利用研究;

(10)系統(tǒng)備份、設(shè)備備份、管路備份的合理方式的研究;

(11)劃分冷(熱)通道、封閉冷(熱)通道的最佳氣流組織方式的研究;

(12)倉儲(chǔ)式數(shù)據(jù)機(jī)房空調(diào)方式的研究;

(13)寒冷地區(qū)空調(diào)自然冷卻技術(shù)應(yīng)用的研究。