科技综述
独立新风系统(DOAS)
研究(1):综述
湖南大学 殷 平☆
美国宾夕法尼亚大学 Stanley A.Mumma
摘要 介绍了独立新风系统的概念、背景、组成、特点和历史及其与建筑物的环境安全性、绿色建筑评估体系的关系。指出这种系统能明显提高室内空气品质、人体舒适感,减少空调系统一次投资和运行费用。
关键词 独立新风系统 室内空气品质 舒适感 节能
St u d y of t h e d e di c a t e d o ut d o or a ir s yst e m(1):a r e vi e w
By Y in P ing★and Stanley A.M umma
Ab s t r a c t P r e s e n t s t h e i d e a,b a c k g r oun d,c omp os i t i on,p r op e r t i e s a n d d e ve l op me n t of t h e s ys t e m,a n d i t s r e l a t i ons hip wi t h b uil di n g e nvi r onme n t s a f e t y a n d t h e g r e e n b uil di n g a s s e s s me n t s ys t e m.Cl a ims i t s r ol e i n imp r ovi n g i n d o o r a i r qua li t y a n d huma n c omf o r t a n d c u t t i n g d ow n t h e
f i r s t i nve s t me n t a n d r unni n
g c os t s of a i r c on di t i oni n g s ys t e ms.
Ke yw o r d s d e di c a t e d ou t d o o r a i r s ys t e m(DOAS),i n d o o r a i r qua li t y,c omf o r t,e n e r gy
e f f i c i e n c y
★Hunan University,Changsha,China
①
0 引言
世纪之交的美国,一个通风空调的新概念———“独立新风系统”(dedicated outdoor air systems,以下简称DOAS)引起了全美暖通空调界的极大关注。短短的两年时间,有数十篇与此相关的论文在美国暖通空调杂志和会议论文集中发表,该系统被美国能源部2001年4月出版的商业建筑能耗手册列为美国当今和未来,在经济上最有优势的15项暖通空调节能技术之一[1]。2001年由ASHRAE、美国能源部、美国煤气技术协会共同赞助的ASHRAE研究课题10472RP的研究成果被汇编成《商业建筑湿度控制设计指南》,该指南将DOAS列为房间湿度控制的重要手段[2]; 2003年DOAS又被美国著名网站https://www.doczj.com/doc/934418111.html, 列为10项顶级创新技术之一[3];在2003年ASHRAE芝加哥年会上除了宣读多篇相关论文,并进行讨论外,DOAS还被列为会议上11个短训班的主题之一,作为一项新技术在全美进行推广。2003年4月出版的美国著名的《美国机械工程杂志》刊登了该杂志编辑的专稿[4],详细地介绍了DOAS这项技术,该杂志对DOAS的评价是:“实实在在的节能技术将赢得建筑通风设计工程师的青睐”。2003年一场突如其来的肆虐全球的SARS疫情,更是加快了这项技术在全球,尤其是在中国的推广。
1 背景
最近几年在建筑物中出现的一系列问题,包括“9?11”事件引发的建筑物室内环境的安全性问题、ASHRAE标准62的新版公布引发的新风问题、绿色建筑评估体系的实施问题、室内高相对湿度引起的室内空气品质问题、欧洲空调技术(辐射吊顶、置换通风等)在北美应用推广问题等等,引起了美国暖通空调界对现行的集中式空调系统的全面反思。
①☆殷平,男,1944年3月生,大学,教授
410012湖南省长沙市岳麓山湖南大学
(0)139********
E2mail:pingyin@https://www.doczj.com/doc/934418111.html,
收稿日期:20030812
1.1 建筑环境的安全性问题
2001年“9?11”以后,采用集中空调系统的建筑物不断面临环境安全性的考验,其中包括恐怖主义分子的生化武器的袭击,如开启恐怖主义分子寄送的装有炭疽菌热孢子的信件后,炭疽菌热孢子会随空调系统的回风扩散到建筑物的其他房间,整个建筑物的工作人员将面临巨大的危险,不得不迅速疏散。在这种形势下,出现了“反恐空调”的新概念[5]。建筑环境的安全性已经不再局限于以往的以解决室内空气品质问题为重点研究对象,并采取相关措施的范畴,突发事件下的建筑环境的安全性成了美、英等几个西方大国所关注的重中之重。ASHRAE2003年1月发表了《紧急事件下的建筑物的健康和安全》报告[6],对建筑物的健康和安全性进行了全面的阐述。美国劳伦斯?伯克利国家实验室2003年1月28日向全美公布了《保护建筑物防止化学和生物攻击的忠告》[7]。这些报告引起了全球对目前建筑物环境安全性现状的忧虑,急切寻找出可以确保建筑环境安全,且确实可行的通风空调系统。
另一方面,2003年席卷全球的SARS疫情向全球暖通空调专业人士提出了新的严峻挑战。在中国,通风空调系统一度成了可能传播SARS的主要途径之一,可以说已到了“谈空调即色变”的地步,上至中央部委,下至省市地方,各种通知、规定、专家指导纷纷出台[8～13],对其认真学习后,发现虽然高招略有不同,其共同点都是:关闭回风,全部新风。不过对这种治标不治本的方法,也引起了国内暖通空调界不少同仁的质疑和异议。与此同时,全国非典型肺炎防治组疫情分析组的专家2003年5月31日在分析“非典”疫情趋势时表示,“非典”流行正在向散发状态转移,但今冬明春仍然存在再次流行的可能[14]。世界卫生组织在《SARS暴发及经验教训》的报告中指出:目前还没有疫苗可预防SARS,也没有有效的治疗方法,虽然SARS在影响力、严重性、国际传播性以及许多至今仍然令人费解的特征等方面很不一般,但它只是WHO及其合作者任何一年给予反应的50个国际性的大暴发之一[15]。因此建筑环境在抗御传染性疾病方面的安全性,已经不仅仅限于SARS这一种传染性疾病,其他传染性疾病,例如每年都会暴发的流行性感冒,其传播面之广,患病人数之多已远远超过了SARS。因此在各种疫情下,建筑物如何空调,如何通风,如何过滤,如何消毒等等,这一系列课题都需要尽快解决。
第三方面,“病态建筑综合症”是环境保护中旷日持久的一个老问题,由于SARS疫情给人们带来的教训,使得对这个问题的关注再度升温,成了全民性的大问题。业主纷纷对新建建筑提出了更高的室内环境要求,对现有建筑则希望进行改造,要求全面改善所存在的环境问题。同时“健康空调”成了社会关注的一大热点,被称之为“‘非典’引发的巨大商机”。
1.2 新风问题
ASHRAE标准621989———《可接受的室内空气品质的通风》是目前国际上公认的最权威的通风标准,该标准1999年颁布了新版[16]。在实施通风标准过程中,人们发现,全空气系统在执行该标准的规定时存在诸多问题,这些问题引起了美国通风空调界广泛的重视,进行了深入的研究和讨论,这些问题包括[17]:
1.2.1 新风气流组织问题
当采用集中空调系统,尤其是变风量系统时,设计师很难确定室内每一个工作人员是否能够获得标准规定的新风量。在全空气系统中,室外空气被引入,在空调机组内与回风混合,然后再送入室内,新风在室内究竟如何分布?工程人员对此毫无把握。气流组织受到多方面因素的影响,其中包括变风量末端装置最小风量、室内显热负荷、局部排风、空气渗漏、气流短路以及室内对流等等[18]。
1.2.2 多室建筑新风量过大问题
根据ASHRAE标准621999规定,当采用同一个空调系统为多个房间服务时,满足通风和热湿处理的新风比,不同的房间可能是不同的,系统的新风量应采用下式确定。
Y=X/(1+X-Z)(1)式中Y—修正后的新风比,Y=V ot/V st;X—未修正的新风比,X=V on/V st;Z—各个房间中新风比最高值,Z= V oc/V sc;V ot—修正后的总新风量;V st—系统平衡后的总送风量;V on—系统平衡后的总新风量;V oc—各个房间中新风量最高值;V sc—各个房间中新风量最高值房间的送风量[16]。
例如,有一办公建筑,共有9间办公室,一间会议室,办公室的送风量为800m3/h,新风量为200m3/h,新风比为25%;会议室的送风量为3000m3/h,新风量为2100m3/ h,新风比为70%。采用式(1)计算得,空调系统的修正后的新风比应该为:Y=0.382/(1+0.382-0.7)=0.56。全空气VAV系统所需的室外新风量比独立新风系统多出20%～70%,因此夏季和冬季新风处理能量明显增加。
1.2.3 变风量末端装置的最小风量设置必须很大
变风量末端装置的最小风量的设置必须同时考虑房间的送风量、新风量和系统的新风比,因此最小送风量往往需要很大。例如,某间房间的新风量为342m3/h,系统新风比为40%,那么变风量末端装置的最小风量必须为855 m3/h(=342m3/h÷0.4),当房间空调负荷减少,所需送风量低于变风量末端装置的最小风量时,房间温度将继续下降,为了防止过冷,就必须启动末端再热装置,造成明显的能源浪费。
1.2.4 现有的大多数全空气系统无法有效地同时消除室内显热和潜热负荷
室内热湿比较小时,如果不采用再热,室内相对湿度将较大,由此将引起一系列问题:人体舒适感问题、室内空气品质问题等等。
1.3 室内湿度问题
由于现有的空调系统常常不能有效地消除室内潜热,
因此在湿负荷较大的房间,如剧院、电影院、餐厅、会议室、体育馆、商场等等,室内相对湿度普遍偏高,加上空调设备的除湿常常是在室内完成,因此高相对湿度和冷凝水的存在,不但影响到人体的舒适感,而且容易滋生微生物和霉菌,严重地影响到室内空气品质,同时也导致空调系统的能耗上升。ASHRAE的《商业建筑湿度控制设计指南》指出,人们对由于高相对湿度和冷凝水水盘在室内滋生的微生物、霉菌的关注,已经超过了对室内相对湿度对人体舒适感的影响的关注[2],该指南提出了控制室内湿度的6项关键措施:a)安装独立的新风系统对新风进行除湿和加湿;b)计算湿负荷;c)所有的风道、空调机组和风道连接件必须很好地密封;d)制冷设备不能过大;e)无论何时,只要有可能,都应控制露点温度,而不是相对湿度;f)校准现场的湿度传感器(在安装之后和调试之前)。可见DOAS被列为第一项措施。
1.4 绿色建筑评估体系问题
从1976年联合国首届人居大会提出“以持续发展的方式提供住房、基础设施和服务”的口号以来,西方工业发达国家将“可持续发展”和“绿色建筑”作为人居建筑的追求目标,为了实现这一目标,从上世纪90年代开始,英国、加拿大、德国、美国、日本、中国香港和内地相继出台了一系列绿色建筑环境性能的评估方法、标准和工具。其中专门用于绿色建筑评估的首推美国L EED评估标准,以及加拿大G BC评估标准[19]。
为了改善新的和现有的商业、公共和高层住宅建筑的环境和经济性,美国绿色建筑协会制定了绿色建筑评估体系,它是以能源和环境设计指南(L EED)作为评估体系, L EED既是一个复杂的评级系统,也是一本可持续性设计和建造的指南手册,它对改善新的和现有的商业、公共和高层住宅建筑的环境和经济性具有十分重要的指导作用[20]。L EED包括按可持续发展观点选址、节水、能源和大气环境、材料和资源、室内环境质量,以及创新和设计过程6部分评估内容,最后通过记分来评估建筑物的等级。
L EED绿色建筑认证等级,评估总分为69分:获得L EED认证=26～32分;获得L EED银牌认证=33～38分;获得L EED金牌认证=39～51分;获得L EED白金牌认证=52～69分。
DOAS(同时采用辐射吊顶和全热交换器)可以在以下几方面即节水、能源和大气环境、材料和资源、室内环境质量、创新和设计过程得分,保守估计DOAS可以得到21分,已经达到L EED认证基本得分的80%[21],获得L EED认证,即代表该建筑在能源和环境设计上达到了领先地位,因此DOAS的特有性能十分引人注目。
北京2008年奥运会组委会(BOCO G)提出了该次盛会的口号:“新北京,新奥运”和“绿色奥运”“高科技奥运”和“人民的奥运”等目标。北京和中国将致力于加强公众的环保意识,推广使用新技术。为了实现这些目标,北京承诺将实现零排放,即与奥运会直接相关的项目最大限度地减少空气污染,争取减少在中国其他地区和中国在世界各地项目的二氧化硫和二氧化碳排放量。其他重要的组成部分还有可持续发展社区设计和绿色建筑设计。北京奥组委将采用L EED TM(能源和环境设计评估)的标准认证系统,来鉴定建筑物是否达到一定的标准[22]。
由于暖通空调系统在建筑中,不但在创造舒适健康的环境方面,而且在能源和环境保护方面起着重要的作用,因此在对一栋建筑进行评估时,也需要对建筑物采用的暖通空调系统进行评估,因此提高暖通空调系统的评估得分,成了暖通空调工程师的一项重要任务。
1.5 欧洲空调通风技术推广问题[18]
在欧洲推广使用了十多年的辐射吊顶和置换通风系统进入北美后,遇到了很大的阻力,这种阻力不但来自学术界、设计师,也来自业主、承包商。对于辐射冷吊顶有三大问题需要解决:
a)结露问题。辐射冷吊顶的结露问题,可能是其应用中首当其冲的大问题,结露不但包括正常运行时可能产生的结露,而且包括非正常情况(如空调系统启动时、室内出现开窗时、发生空气渗透时)导致的结露。
b)吊顶冷却能力问题。由于辐射吊顶的单位面积制冷量是一定的,而吊顶的面积也是一定的,因此当室内冷负荷较大时,很可能会出现辐射吊顶面积不够的尴尬局面。
c)一次投资问题。目前国际市场上辐射冷板的价格为140～250美元/m2,如果以辐射冷吊顶为主要的冷源,其一次投资将明显高于其他空调系统。
正是这些问题阻碍了这项先进技术在北美地区的推广。
而对于置换通风系统,尤其是当辐射冷吊顶与置换通风系统结合使用时,将产生一系列新的问题:
a)一次投资增加的问题。由于人体舒适感的要求,置换通风(地板送风)的送风温度一般为18～21℃,所以需要辐射板承担更多的空调负荷,一次投资明显增加(一般增加50%)。
b)辐射冷吊顶的冷却能力问题。由于置换通风的对流作用对辐射板的影响很小,所以辐射板的传热主要依靠辐射作用,单位面积的辐射板的冷却能力较小,无法通过新风气流产生的对流而得以增加。
c)大风量的问题。由于置换通风系统送风温差小,因此送风量大,风机大,能耗和噪声都高。
d)室内空气品质问题。大风量将使工作人员鞋子带进室内的,以及室内地面的污染物飞扬,进入人体呼吸区。
由于辐射冷吊顶作为一种空调末端设备,具有许多其他设备无法比拟的优点,因此如何解决其存在的这些问题就成了这一先进设备能否在北美市场推广的关键。
2 独立新风系统
为了迎接上述挑战,一种新的空调系统———独立新风
系统(DOAS )应运而生,这一系统之所以被称之为“新概念”,是因为其采用的技术都是已经实用的空调技术,只是这些技术被巧妙地融合在一起,焕发出强大的生命力,从而导致了空调系统的一次大的革命。
2.1 何谓DOAS [1]
所谓独立新风系统(DOAS )系指新风系统独立,它具备以下特点:
a )新风机组采用低温送风机组,机组出风温度低于7℃,新风机组除了承担新风负荷外,还承担室内全部潜热负荷和部分显热负荷(或全部空调负荷);
b )室内剩余显热负荷由其他显冷设备承担,这些显冷
设备可以是辐射冷吊顶、风机盘管机组、水源热泵等,显冷设备均无回风系统;
c )由于采用独立新风系统时,室内温度和湿度明显低于室外,因此新风和排风之间采用全热交换器,进一步降低能耗;
d )由于送入的新风温度等于或低于7℃,因此为了防
止送风口表面凝露,同时保证室内合理的换气次数,需要采用诱导比较大的诱导风口;
e )在美国,独立新风系统的空调水系统常常和消防自动喷水系统合二为一,这一设计方法已经列入美国消防国家标准[23]。
2.2
DOAS 的组成
[1]
典型独立新风系统如图1所示,当室内干球温度为25
图1 独立新风系统
℃,相对湿度为40%,露点温度为10.5℃时,辐射板进水温度高于室内露点温度0.5℃,辐射板水温温升3℃。
2.2.1 冷源。由于DOAS 要求新风机组的送风温度等于
或低于7℃,因此要求新风机组的冷水初温不能高于4℃,采用常规冷水机组,虽然也可以组成DOAS 系统,但是冷水机组的出水温度不得高于5℃,且设计上需要采取特殊措施。为了获得7℃以下的出风温度,冷源的最佳选择是采用冰蓄冷系统,为了获得稳定的低温水(水温不宜高于3
℃
),动态制冰则优于静态制冰。在无法采用冰蓄冷的建筑中,尤其是旧建筑改造时,也可以采用直接蒸发式新风机组,获得足够低的送风温度。
2.2.2 板式换热器。由于动态制冰的蓄冰槽均为开式系
统,为了保护空调末端系统,采用板式换热器隔断机房侧和
空调负荷侧水系统。
2.2.3 低温送风新风机组。为了确保室内空调末端设备
干工况运行,新风负荷、室内全部潜热和部分显热均由新风机组承担,新风机组的出风温度不得高于7℃,新风机组的出水温度取决于辐射冷板所需进水温度,因此必须采用低温送风专用新风机组。
2.2.4 室内显冷设备。各种空调末端设备,如辐射吊顶、
风机盘管机组、水源热泵、单元式空调机都可使用。最佳的选择为辐射冷吊顶。图2为DOAS 的辐射冷吊顶、诱导风口和管道系统[4]。
图2 DOAS 的辐射冷吊顶、
诱导风口和管道系统
2.2.5 全热交换
器。由于采用
DOAS 系统的建筑,
夏季室内温度和湿度一般都低于常规空调系统,因此在新风和排风之间安装全热交换器,可以进一步节能。室外新
风先经过去湿转轮,由其中的固体去湿剂进行去湿处理,然后经过第二个转轮热回收转轮),与室内排风进行全热或显热交换,回收排风能量。经过去湿降温的新风再与回风混合,进入新风机组。
2.2.6 自动控制系统。DOAS 系统必须配置自动控制系
统,控制的对象有:新风机组出水温度、新风机组冷水水量、显冷设备冷水量、显冷设备进水温度、室内干球温度、室内露点温度等。
2.3 DOAS 的特点
2.3.1 表1是文献[1]列出的美国商业建筑暖通空调系统
最有价值的15项节能措施的技术成熟性和节能的潜力。图3是这15项节能措施的回收年限。
由表1和图3可以看出,组成DOAS 系统的三项基本技术———低温送风独立新风系统、辐射冷吊顶以及新风全
热交换器,均属于现行的成熟技术,三项技术的节能潜力之
和高达469TWh (1.6quad ),占15项节能潜力之和的
39%,远远高于其他节能措施,从回收年限来看,独立新风
系统、辐射冷吊顶一次投资低于常规空调系统,新风全热交换器的回收年限为2年。关于独立新风系统与传统空调系统的详细的经济比较,笔者将在其他文章中加以说明。
2.3.2 作为集中式空调系统,回风系统的取消,不能不说
是空调系统的一次革命,无论是应对恐怖分子的生化袭击,还是应对传染病疫情,由于回风系统的取消,使得建筑物的环境安全性大大提高,因此在美国出现了一个新的名词
———“免疫建筑”(immune building )[25],DOAS 则是实现建筑物免疫的有力措施。另一方面室内没有了冷凝水,空调系统没有了回风,同时在新风系统中采取一系列净化措施,使得室内空气品质得到明显改善。
表1 15项节能措施的技术成熟性和节能的可行性
序号
技 术 方 案
技术水平技术上节能的潜力/TWh (quad )1自适应/模糊逻辑控制
新67(0.23)2独立新风系统现行132(0.45)3置换通风
现行59(0.20)4电子整流永磁电机现行44(0.15)5
新风全热交换器
现行161(0.55)6寒冷气候下工作的热泵(零度热泵)
高级29(0.10)
7改善风管密封性现行/新67(0.23)8液体干燥剂空调机
高级59/18#(0.2/0.06#)9微通道换热器
新32(0.11)10小环境/个人控制(办公桌送风)现行21(0.07)11高温相变蓄冷
现行59/9(0.2/0.033)12辐射吊顶冷却/冷梁现行176(0.6)13小型离心式压缩机高级44(0.15)14系统/部件诊断
新132(0.45)15
变制冷剂体积/流量(VRV )
现行
88(0.3)
注:1)表中“技术水平”一栏中,“现行”是指目前已经得到应用,但是尚未
得到广泛的应用;“新”指该技术具有商业应用价值,但是目前尚未用于商业建筑空调系统;“高级”指该技术还有待商业化,或者有待验证,需要进一步研究和开发。
2)美国暖通空调的全年能耗换算成一次能源为1319TWh (4.5quad ,1quad =1015Btu =293.1×1012Wh =293.1TWh )。技术上节能的潜力是指暖通空调系统中全面使用该系统时,全年所能节约的一次能源。例如,当DOAS 应用于非个人空调之外所有的供冷和通风以及新风加热时,全年所需一次能源为1172TWh (4quad ),其中供冷可以节约17%,供暖可以节约10%,折算成全年一次能源可以节约117～147TWh (0.4～0.5quad )。
3)#前一项的节能率为液体干燥剂空调机用于整个空调系统,后一项为仅用于一般DOAS 中。
4)3前一项的节能率为高温相变蓄冷系统应用于除个人空调以外所有的空调系统中时的节能率,后一项为仅用于冷水系统时的节能率。
图3 空调节能技术简单回收年限
(图中数字为表1中的序号,有4项节能 技术由于回收年限计算较复杂未予标注)
2.3.3 如
前所述,在美国,DOAS 提出的初衷主要是为了解决传统的集中式变风量系统在执
行
ASHRAE 新风标准中存在的一系列弊病。采用DOAS 后,
设计师可以根据需要将符合标准规定的室外新风送到室内任何部位,对于多室建筑则无需额外增大系统的新风量,同时也使得困扰空调界多年的变风量系统的新风不足的问题迎刃而解。
2.3.4 由于新风机组采用低温送风大温差,室内剩余显热
采用无风道的显冷设备,因此集中送风的空调机组规格缩小,机房面积相应减小,风道系统大幅度缩减,空调系统需要建筑物提供的空调机房面积、吊顶净空、风道系统所占据
的空间、管道竖井面积明显少于常规空调系统。冷辐射板减少了空调系统所需吊顶内的空间,因此可以将天花板的高度提升到建筑师满意的水平。当在新建筑中使用时,由于降低了整个建筑物的高度,与常规建筑相比,每5到10层建筑就可以增加1层,因此大大节省了建筑的一次投资[25]。
2.3.5 当室内显冷设备采用辐射冷吊顶时,由于进入辐射
板的冷水是空调机组的回水,其水温由室内露点温度控制,同时室内潜热全部由独立新风机组承担,室内相对湿度低于常规空调系统,因此无需担心辐射冷吊顶凝露,同时由于辐射板只承担部分室内显热,因此所需辐射板的数量大幅度减少,辐射板的冷却能力问题及一次投资问题也相应得到解决。采用辐射冷吊顶,人体通过辐射的排热量从无辐射冷却方式的35%增加到50%,在有辐射冷吊顶时,通过呼吸的排热要减小。其次,人体散热的大部分,能够更有效地辐射到上部的辐射冷吊顶。辐射冷吊顶使得人的面部冷,脚部暖,使得人更舒适和机敏。为此,使用辐射冷吊顶时,室内干球温度可以稍高,事实上,有辐射冷吊顶时,室内温度为25.6℃时人体的感觉与无辐射冷吊顶时的23.9℃时基本相同[25]。
2.3.6 如果室内显冷设备采用风机盘管机组,由于风机盘
管机组完全是采用干工况运行,所以冷凝水漏水问题,冷凝水水盘环境污染问题也得到解决,同时风机盘管机组所需承担的冷负荷减少,规格尺寸相应减小。
2.3.7 为了防止送风口凝露,保证室内的合理的换气次
数,避免低温空气下落导致吹风感发生,DOAS 必须采用诱导比较大的诱导风口,高的混合比使得冷的一次空气,在
0.3～0.4m 处被加热到室内温度,因此避免了冷风吹风感
的发生。在房间内也产生了足够的空气流动,达到满意的
A D PI ,并且消除了垂直温度梯度。送风气流吹过辐射板,
使得原来主要靠辐射和自然对流进行热传递的辐射板产生明显的机械对流,辐射板的吸热量可以增加15%～
20%[25]。
2.3.8 由于DOAS 的总送风量仅为新风量,因此系统送风
量小,新风机组噪声低于常规空调机组,且可以进行消声处理,而室内没有运动部件,辐射吊顶还可以采取吸声措施,因此室内噪声极低。
2.4 DOAS 的历史[25]
如前所述,DOAS 并非一项发明,它只是一个新概念,早在20年前,G ershon Meckler 就设计过这种系统,并发表了文章[26]。G ershon Meckler 在15年前,将这一概念介绍给了Mumma 教授。但是大多数工程师对这一系统并没有
进行过认真的分析,只有在非常特殊的情况下(当吊顶内的净空受到严格的限制时)这一系统才得以应用,人们还是更愿意采用全空气变风量系统。但是也有一些专业人士对这一系统表示了关注,John Brady 1997年将DOAS 成功应用在学校中[27]。ASHRAE 2000—2001年当选主席Bill
Coad从1999年开始,由于对这一课题的共同兴趣,一直都在与Mumma教授定期交换DOAS的资料。更为重要的是,Bill Coad不但在他的论文中肯定了DOAS的优点,而且开始在ASHRAE的学术活动中大力宣传这一新概念。Mumma教授和他的研究室,从上世纪90年代初开始,对DOAS集成系统进行了大量的深入研究工作,至今已经发表了20多篇论文,并在工程应用中取得了成功。
有关DOAS的研究重点,早期主要集中在如何解决全空气变风量系统的新风问题,以及如何执行ASHRAE标准62的各项要求上。世纪之交,西方主要工业发达国家陆续出台的绿色建筑评估体系则促进了DOAS的进一步发展。2001年9月11日发生震惊世界的恐怖事件后,建筑物内部的安全问题成为全球关注的大问题,被称之为“反恐空调”的DOAS,自然成了各种建筑物健康与安全设计指南中的空调系统“明星”。2003年肆虐全球的SARS疫情对集中空调提出了严峻的挑战,无回风的DOAS更是获得了包括普通用户、业主以及专业人士的青睐。这一系列的事件,大大超出了最初的研究者的意料,DOAS的应用范围迅速扩展,成了美国暖通空调界最近几年热门研究课题。从2002年下半年开始,笔者开始尝试将这一新概念应用到中国的空调工程中去,并结合国情进行深入研究,使这一先进技术造福于人民。
3 结论
人类的需求和社会的进步促使科学技术不断发展,新的发现、新的发明、新的创造层出不穷,由于人类认识的不断加深,一些传统的技术被重新组合、改进和创新,成为新的“概念”,新的技术,焕发出新的强大的生命力,DOAS正是这样一项技术。采用独立的低温送风新风系统,让新风系统承担建筑物全部的新风负荷、室内全部的潜热负荷,以及室内一部分显热负荷,这样不但解决了商业建筑全空气系统长期以来一直未能很好解决的新风问题、室内相对湿度问题,而且由于空调系统无需回风,因此大大增强了建筑环境的安全性、健康性和舒适性。另一方面,DOAS良好的经济性,使得这项技术有可能大面积推广。可以预料,DOAS将使得建筑物朝着环境保护和可持续发展迈出一大步。
DOAS即使在美国也还是一项有待深入研究的新技术,还有很多课题需要解决,还有很多问题有待实践去验证。在中国,DOAS才刚刚迈出第一步,如何结合国情,将这项技术融入中国巨大的空调市场中去,使其真正服务于中华民族,任重而道远。
参考文献
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DOE,J uly,2002
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