健康住宅的新风系统节能设计

2018-04-13

     近些年,渐渐发现在工程设计过程中有越来越多的项目涉及到住宅新风系统。对于甲方来说,住宅新风系统可以作为一个提高楼房档次的卖点;而对于设计人员而言,更多的则是要考虑新风系统对于住宅的室内环境以及对室内人员健康的影响,同时又必须兼顾系统的节能性和经济性。

     这里我们首先要简单讨论一下两个术语:健康建筑(Health Building,HB)和节能建筑(Energy-saving Building,EB)。这两个术语是我们在新风系统设计中选择系统形式、确定新风量以及处理方式等因素的时候需要考虑的设计宗旨。

     节能建筑要求我们降低新风处理能耗及输送能耗,减少新风量;而健康建筑则要求提高新风品质,加大新风量。这是看似矛盾的两种要求,对于同一个建筑来说,满足健康品质就要牺牲节能性,满足节能性就不能保证健康品质吗?应该不是这样!我们要做的就是在这看似矛盾的二者间寻找到一种平衡,通过对建筑通风条件的改善及新风系统的合理设置,设计健康的节能住宅。

传统民居的自然通风设计及局限

(1)

     为住宅建筑提供新风,这不是一个新话题。广义上讲,中国传统民居通过建筑构造及布局等手段所进行的自然通风换气即是一种新风供给方式。其利用了房屋在不同朝向、不同高度的热压及风压作用,使室内空气有组织流动,从而排除房间内产生的污浊空气、余热余湿,提供富含氧气的新鲜空气。

     改善室内环境,使人身处其中时“形、声、色、味、触”五感舒适、身心愉悦,保证室内空气清新是自然通风过程非常重要的目标。所以在我们探讨现代住宅的新风技术之前,我们需要先简单了解一下我们的先人们是如何解决房屋通风问题的。

我国的传统民居以山西民居和皖南民居为代表,一北一南,如北方的平遥古城、乔家大院,南方的黟县西递、宏村。南北民居建筑风格各异,但二者对自然通风的设计利用均十分的巧妙有效。

a.建筑群落的整体通风考量。中国传统民居小到独门独院的一组房屋,大到村落、乡镇乃至城市,均都非常讲究风水之道。去除掉风水学中有关迷信的糟粕,其余对于房屋或建筑群落的选址、总体规划、房屋布局等方面的理论,十分符合我们现有的通风理论知识。

民居建筑群落的选址及总体平面布局充分顺应并利用了当地的自然气候特点和气象条件,通过对地形地貌、主导风向、日照等自然要素的分析,审慎选址、合理规划、精心布局,巧妙的运用各种建筑手段(如:建筑物的朝向、体量、间距、功能等)人为调整建筑区域内的风压、热压,进行整个区域的气流组织,从而有效影响并改善区域内的自然通风效果。

b.房屋院落内,各地民居都会根据当地的气候特点,通过院落、池塘、天井、门窗、屋檐、山墙、镂空花墙、外廊、植被、架空夹层等等手段调节通风量大小及气流组织,形成全面顺畅的自然通风条件,达到有效排除建筑物室内余热余湿及污染、提供清新的空气、调节室内温、湿度的效果。

(2)

传统民居所采用的自然通风方式虽然十分的巧妙且有效,但由于自然通风容易受到各种外界因素的干扰,其风量、风速、风向均随时变化,且无法长时间持续稳定存在,难以根据人们的生产生活需要进行及时有效的控制,显然不能满足现代生活的高品质要求,所以仅仅依靠自然通风换气的应用方式在如今的城市生活中却越来越受到局限。

对于要求节能与健康的现代住宅,不用说冬、夏季房间自然通风时大量的冷、热损失,只需看看时常笼罩在我们窗外浓浓的雾霾就让人欲开(窗)不能。

a.在不同的纬度、不同气候区,由于各地气候条件的差异,受气温、主导风向、日照等因素影响,自然通风效果差异大。

b.自然通风效果受室外气象条件影响大。室外温度过低或过高的冬夏季、潮湿的梅雨季节以及大风天气等,均不适宜进行自然通风。当作用在建筑上的热压和风压发生变化时,室内气流方向变化不受控,送、排风口随风向变换,可能导致卫生间、厨房等处的污染空气倒灌进入居室。

c.当室外环境空气质量较差,尤其在沙尘、雾霾等室外空气污染严重的天气,由于自然通风难以对进风进行有效过滤,室外污染空气会直接进入室内。

d.建筑物周边的自然地势、地貌情况,周边建筑的排列形式、体量大小、建筑高度、建筑朝向等对自然通风效果影响大。

e.对于建筑物自身来说,外窗的高度、朝向、位置、形式、开启数目、有效开启面积,室内家具、隔墙的布置等都影响着建筑的自然通风性能。

f.自然通风进排风口面积较大,室内外遮挡少,所以室内受到室外社会生活环境噪声影响大。诸如建筑周边的噪声污染源位置、远近、噪声大小、声源沿途遮挡情况等因素。

现有新风系统的形式

本文所讨论的新风系统指通过设置具有送(排)风功能的机械设备及管道、附件,或结合自然通风措施,为室内有组织提供清洁新鲜、富含氧气的空气的系统形式。

现在工程中常用的住宅新风系统形式按照送、排风方式可以分为简易新风系统、户式单向流新风系统、户式双向流新风系统、集中单向流新风系统、集中双向流新风系统。

简易新风系统

利用小型专用的管道型新风机或窗式新风机为室内提供新风,并保证室内送、排风量平衡。这种小型新风机分为送风机和排风机,可装设在外墙、外窗或吊顶中。通常,送风机安装在卧室及起居室、书房的外墙或外窗上,直接引入室外新鲜空气,送风机入口处设有防雨罩、可启闭的风阀及过滤网,可对室外的蚊虫、柳絮、沙尘、花粉等进行简单过滤,并防止风、雨的侵入;排风机则安装在卫生间等污染区域或走道等非人员长时间停留的区域。

这种简易新风系统的优点是:系统由送风机和排风机配合共同使用,手动操控,使用配置灵活,主要组合方式可分为:机械送风+机械排风、机械送风+自然排风、自然送风+机械排风;系统可全天24小时连续运行,设备简单,易于操控和日常维护,一次性投资及日常运行费用均较低;由于这种管道型新风机结构简单、电机功率很小,在制作安装工艺保证的前提下其设备噪音较低;在室外环境温度、湿度等参数适宜时,使用效果好。

缺点是:不适宜在严寒地区使用,冬季寒冷空气直接送入室内会导致送风口及墙面结露、发霉;送风气流不均匀,风口局部区域过冷或过热;无法进行排风热回收,加大了冬夏季供暖供冷设备负荷,为保证合适的新风量,持续热损失过大;设备直接安装在卧室起居室,噪音会对人员休息产生影响;设备布置分散、控制点多,需人工手动启闭,送排风机启闭数量不匹配会造成室内压力的混乱;设备功率低,风机压头小,只能安装简单的过滤器,无法对室外空气进行有效过滤;点式送风,无法保证室内送风气流均匀,难免会有死角。

户式单向流新风系统

配合自然排风口或自然送风口,由风机通过风管将室外新风送入室内或将室内排风排至室外。这种系统由于将产生噪声的设备主机吊装在阳台、储物间或厨房等对噪声要求较低的房间,并且通常选用低噪声型产品,设置消声装置,对居室内噪声影响小;系统中的主机及活动部件集中布置,操作简单方便,维护难度不大,系统可连续运行。但同时,由于风管尺寸较大,需协调建筑室内装修进行合理布置。

当采用机械送风+自然排风的形式时,室内相对室外为正压环境,新风可以从外墙直接引入也可以通过集中的新风竖井引入,在风机入口设置防雨百叶、电动风阀(寒冷及严寒地区设置防冻保护电动风阀)、过滤装置、空气净化装置、预热装置、冷热盘管、加湿装置等,可以实现对新风简单的过滤净化、控温调湿。

优点:新风经过滤吸收及杀菌消毒,送入室内空气质量较好;新风经过冷热盘管制冷或加热,避免送风口附近区域室温过热或过冷;冬季新风经预热及盘管加热后,避免风口结露;新风系统通过风管将新风均匀送至卧室、起居室、书房等房间,送风方向及风口形式可根据房间布局合理进行气流组织,送风均匀,死角少;室内为正压环境,可减少室外空气渗透对室内温湿度及洁净度的影响。

缺点:无排风热回收,新风负荷较大;新风冷热源的增加对建筑空间、建筑用电量均有影响,设计时需提前考虑;严寒地区新风应进行预热处理,需要增加高温热源系统,并且要严格控制电预热系统的使用。

当采用自然送风+机械排风的形式时,室内相对室外为负压环境。其优点是在各个房间内设置排风口,通过排风管集中排至室外,气流组织较好。缺点:无排风热回收,加大了冬夏季供暖供冷设备负荷;自然进风口无法对新风进行有效的过滤吸收及杀菌消毒,无法对新风制冷或加热,并且送风气流不均匀,送风口附近区域室温易过热或过冷;室外冷空气直接送入室内导致送风口及墙面结露、发霉,因此不适宜在严寒地区使用;室内为负压环境,室外空气渗透对室内温湿度及洁净度有影响。

户式双向流新风系统

新风系统由送、排风机提供动力,分别通过送、排风管道,将室外新鲜空气送入室内并将室内污浊空气排至室外,送、排风均经由全热交换器进行能量回收。这种系统同户式单向流新风系统一样,将设备主机吊装在阳台、储物间或厨房等房间,选用低噪声型产品,设置消声装置,对居室内噪声影响小;系统操作简单方便,维护难度不大,系统可连续运行;风管需协调建筑室内装修进行合理布置。

由于双向流系统也可以设置空气过滤净化装置、预热装置、冷热盘管、湿膜加湿器等,所以其具有采用机械送风的正压单向流系统的一切优缺点,同时,由于双向流系统在送排风间设置了全热交换器进行排风能量回收,所以,新风负荷增加较小。

集中单向流新风系统

是一种配合各户内的自然排风口或自然送风口,由将大型新风机组或排风机组设置在新风机房内,通过送、排风管道集中为住宅楼内各住户提供新风或排风的单向流新风系统。

这种系统与户式单向流新风系统的原理基本一致,只是将分散在各户的小型新风送风机或排风机替换成集中设置在新风机房内的大型新风机组或排风机组,通过风管与户内送风或排风系统连接,组成的一种供多户集中使用的新风系统

根据系统布置情况可分为竖向新风系统和水平新风系统,竖向系统的新风机房通常集中设置在地下层、设备层或屋顶机房层,而水平系统的新风机房则需逐层设置,机房的位置选择要充分考虑机组的振动及噪声对住户的影响。

由于新风机组或排风机组在机房内集中设置,各用户室内基本无检修工作,设备的日常检修维护工作均可由专业人员完成,系统的正常运行效率高,用户不必了解新风机组的运行情况,降低了日常系统维护入户带给用户的干扰,减少了设备运行噪声及安全带给用户的影响和隐患,从而提高了用户的居住品质。

集中双向流新风系统

与集中单向流新风系统一样,将分散在各户的小型新风全热交换器替换成集中设置在新风机房内的大型新风热交换机组,通过风管与户内送排风系统连接,组成的一种供多户集中使用的双向流新风系统。

住宅建筑新风系统节能设计

室内、外污染分析

根据室内、外污染发展的阶段和主要污染源的不同来分类,大致可以分为煤烟型污染、光化学烟雾污染、室内空气污染和噪声污染。我国现阶段基本是这几种污染共同作用。

随着建筑物内应用越来越多的合成材料、化工制品、电子设备,室内空气的污染源迅速增加,持续大量的散发着甲醛、甲苯、苯并笓(油烟)、臭氧(电气设备)、氨气(卫生间)、二氧化碳(人体)等有毒有害气体及各种有机挥发物和细菌、病毒。

与此同时,在我国经济发展进程中,环境保护并没有完全跟上工业发展的脚步,直接导致室外(尤其是大中型城市)空气污染的不断加剧,城市热岛效应明显,极端气候天气增多,沙尘、雾霾在越来越多的日子里遮蔽着我们的天空。

如今,随着生活水平的提高,人们对于居室内空气环境的要求也在不断的提升着。尤其是经历了SARS危机、禽流感疫情带给人们的担忧,伴随着沙尘天气、雾霾天气对日常生活的困扰,人们已经越来越关注于自己每天所处生活环境所能提供的空气品质,健康建筑除了要具备避免上诉外界环境中的病菌及有毒有害物质侵入室内的能力,还要能够避免建筑内部污染所导致的病态建筑综合症、建筑相关疾病以及化学物质过敏症。

现代建筑的节能要求及节能性能不断提高,建筑物的密闭性有了极大的改善,室内外通过门窗进行的自然渗透空气量非常少,在缺乏合理有效的通风措施的房屋里,室内大量装饰材料、电子设备及人员活动等产生的污染物无法及时有效排除,空气含氧量不断降低,室内空气质量(IAQ)变差,人员长时间在这种封闭的环境中生活,对人体健康危害极大。

为此,保证新风供给量及新风送风品质对于室内空气环境的改善和人员的健康舒适有着至关重要的作用。为了保证室内有效通风,并避免不可控通风造成的室内冷、热量损失,解决室内空气品质与建筑节能之间的矛盾,需要对新风系统进行优化设计。


加载中

孙先生

  • 手机号码:15821684094
  • 传真号码:021-52967898
  • 邮箱:706648273@qq.com
  • 公司地址:上海市闵行区都市路384弄305室
  • 工厂地址:上海市闵行区澄江路588号靠景东路

致电品牌网站顾问

  • 电话号码:021-52967858
  • 电话号码:021-52969088
  • 技术顾问:15821684094

友情链接:企信指数

  • QQ咨询
  • 电话咨询
  • 021-52967858
  • 021-52969088
None