摘要： 办公室内局部区域的全新风空调送风可以根本改善呼吸区域的空气品质，本文从送风系统、气流组织、能量消耗三方面阐述全新风个体送风的可行性，对个体送风末端装置的送风流场进行计算机数值模拟和预测，为经历了抗击"非典"之后的办公室空调系统提供参考数据和调整方案。1.关注室内空气品质二十世纪七十年代的全球性能源危机，使制冷空调系统这一能源消耗大户面临严峻考验，节能降耗成为空调系统设计的关键环节。当时空调系统的节能措施之一就是减少入室新风量，但这一措施使室内空气品质受到影响，为了降低空调能耗，人们一方面提高建筑物的气密性和热绝缘性，同时降低室内最小新风量标准，导致室内有害污染物由于得不到新风稀释而浓度提高，以致长期在室内工作的人们，出现头晕、恶心、胸闷、乏力、皮肤干燥、嗜睡、烦躁等症状，统称为"病态建筑综合症"。由于室内空气品质下降，造成工作效率低下。现代人生活和工作形态发生了变化，据统计，在办公室工作的人们有80%的时间处于室内，30%以上的时间处于办公室，而室内某些污染物浓度又超过室外，人们开始认识到高品质的空气是室内人员健康的保障，因此对室内空气品质的关心和警觉日益增强。二十世纪八十年代以来，制冷空调步入一个新的发展阶段，新阶段的标志之一就是由舒适性空调向健康空调的变革。室内空气品质已成为现代建筑科学的前沿研究课题，它涉及医学卫生、建筑环境工程、建筑设计等多方面，该研究的目的是创造一种卫生、健康、舒适的室内环境。2.提高空调系统的新风效率在很多的空调房间中,所提供的室外空气为30 m3/(h·p)左右,其中只有约0.1 L/(s·p) 即约1%的新风被人体吸入[1]，而其余的99%并没有得到利用，浪费是很大的。根据通常的工程实践，清洁空气和与污染物的充分混合似乎是理想的，通过置换通风系统，使通风效率稍有提高。处于办公室的工作人员在呼吸着曾在其他人肺中、又被室内产生的生物排放物和其它污染物所污染的室内空气。个体化全新风空调送风就是要为每一位室内人员提供未受室内污染源污染的室外清洁空气。新鲜空气可以直接送到人的呼吸区以使人体吸入的空气尽可能不受周围环境的污染，以保证较高的空气品质；同时通过调节空调送风末端装置的风量，调节此局部区域的冷却或加热，能够达到每一个工作人员感觉满意的热环境条件。由此可设想到，在负荷较小的办公室空调中采用全新风局部空调方式，进一步提高室内空气品质。3.个体化全新风局部空调送风系统个体化新风系统将满足人体卫生要求的新风（例如 ）经过处理后直接送到个人的呼吸区域[2]，新风送风状态被处理到室内空调计算温度，新风不负担室内空调负荷，室内负荷由室内末端装置（风机盘管等）来承担。末端装置的使用使得处于回流区的人员呼吸着新风与回风混合的空气，回风的空气品质难以得到保证。考虑到办公室的空调负荷比较小，办公室内局部的空调负荷更小，适当加大新风量，以空调新风的送风气流既覆盖个人呼吸区，此送风气流担负个体区域内的空调负荷，节约能量。此方式空调送风首先涉及的是人体的吹风感，必须控制局部送风风口的气流速度[3]，同时提高夏季局部空调的送风温度（20-22 ）。空调的气流组织是上送侧排，新风风管置于吊顶上方，用伸缩型圆形软管与风道底部相连，在此垂直的伸缩型圆形风管下端安装带有调节阀的圆形风口，阀的开度可进行个人调节。圆形风口距离地面的高度为2.8-3.2米，让全新风空调送风直接送到人体呼吸区。对于单张放置的办公桌，喷口送风口置于办公桌中心的上方，每个办公人员的送风量为70 ，圆形凤口的直径可取为20厘米，风口的气流速度约为 ；对于面对面放置的办公桌，风口置于两张办公桌交界处的上方，该圆形凤口的直径可取为27厘米，每个风口的风量约为 。室内气流是影响人体热舒适的重要因素，研究分析室内气流组织的传统方法是利用射流原理进行分析和预测，或利用相似性原理进行实物模型试验。受实验条件或实验经费等的限制， 同时由于计算机及计算技术的发展，计算流体动力学 (ＣＦＤ)技术已成为室内气流组织分析预测的有效工具。为了预测办公桌面附近的气流速度场，这里运用英国著名学者SPALDING等人开发的PHOENICS计算流体软件进行计算机数值模拟，该软件具有较好的可视化功能，它包括几何物体可视化、区域划分的可视化和计算结果的可视化，该软件通过虚拟现实工具来实现上述数值模拟内容的可视化。模拟的对象是个体送风的气流流场，在一个长、宽、高分别为 的室内顶部设有一个直径为30厘米的圆形喷口风口，风口的送风速度为0.7m/s，在风口的下方设置一个 的台板，以此模拟相邻放置的两张 办公桌面，桌面高度0.9米，风口距离地面2.8米，风口与桌面的间距为1.9米，空调排风是侧面排风，如图1所示。数值模拟显示射流的核心速度在距风口1.2米处消失，即自由射流起始段长度为1.2米，主体段长度为0.7米，桌面处的气流速度为0.2-0.3m/s，如图2所示。模拟结果的可视化图面见图3。该气流速度能够满足舒适性要求。该送风系统中空气处理单元（表冷器）的风量是介于新风机和空调箱之间，相应的参数和能耗需要设计和计算。
图3 个体送风流场数值模拟的可视化图形4.个体化全新风局部空调送风系统的能量分析夏季空调风口的送风温度为20 ，相对湿度为80%，送风气流的焓值为 ；室内局部空调区域计算温度为26 ，相对湿度为60%，室内空气的 焓值为 ，由上述两者的焓差计算得每小时每立方米流量送风可负担2.73瓦冷负荷。70 的风量可负担191瓦的冷负荷。以某一层600平方米的办公室为例，取办公室人均占地6平方米，办公室内人员数为100人，新风量为7000 。因采用局部空调方式，空调送风可以只考虑人体散热的冷负荷，人体散热取150瓦/人，送风气流可担负的负荷191瓦大于人体散热量150瓦。因此，夏季个体化全新风局部空调送风可使局部区域达到设计要求。夏季个体化全新风局部空调送风系统中，需要对新风机组进行热工设计[4]。为了便于说明问题，这里选用数据资料较全的JW型表冷器。室外气象参数取苏州地区， ， , ， ，；送风参数为 ， ， ， ， 。， 。热交换效率： 选用JW型4排表冷器，设迎面风速: 迎风面积： 选择JW10-4型表冷器，其迎风面积为: 每排散热面积: 通水断面积: 迎面风速： 析湿系数： ； 水流速度取 水流量： ；传热系数： 传热单元数： 热容比： 设备的热交换效率：冷冻水初温： 冷冻水终温： 冷冻水的处、终温度与冷冻机的进、回水温相近。7摄氏度冷冻水量： 所需冷冻水量与表冷器计算所设的水量19.0(T/h)相近.新风机冷量： 单位面积消耗冷量： 上述分析计算为全新风个人空调送风系统的可行性分析提供了数值参考依据，空气处理单元选择4排管表冷器，运行时取相应的额定风量，迎面风速为2m/s。通常办公室的冷负荷指标约为100W/m2，本例计算的冷负荷指标为165 W/m2，冷负荷有所增加，其增加的幅度能够被用户接受，这是为提高室内空气品质而需付出的代价。新风空气处理设备可采用变风量（VAV）系统，这有利于节能和舒适性。5.结束语空调系统在提供室内较舒适的热湿环境的同时应以合适的气流组织提高工作区域的空气品质，办公室空调系统常用风机盘管加新风系统，该系统有其一定的优越性，但风机盘管的循环风无法改善工作区的空气品质。在抗击"非典"的过程中，我们看到空调回风对空气品质和病原的控制是不利的，有关专家对已有空调系统的运行提出了新的要求，有些场所为获得较佳的空气品质而停止运行空调系统，将室内的门、窗打开，此时将无法保证室内的热湿舒适性，个体全新风空调送风可以改善办公室的空气品质，风系统采用配有自动控制的变风量装置将具有更佳的节能效果，兼顾舒适、健康和节能。参考文献[1]沈晋明.生物气候与空气调节，上海城市建筑学院学报，1988,（4）：P23~29.[2]何超英，刘振宇.新风与室内空气品质的测试与探讨，苏州大学学报（工科版），2003，（2）：P73~78.[3]H. Brohus, P. V. Nielsen, Personal exposure in displacement ventilation rooms. Indoor Air,1996(6):157~167.[4]连之伟，张寅平，陈宝明等.热质交换原理与设备，北京，中国建筑工业出版社，2001