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隨著人們對室內環(huán)境舒適性和健康性的要求日益提高,空調技術及其調節(jié)策略的發(fā)展成為了關注的焦點。本文旨在探討室內空氣環(huán)境與熱環(huán)境的共性,分析當前空調技術的新進展,并提出動態(tài)空氣環(huán)境的調節(jié)策略,以期為創(chuàng)造更健康、舒適且節(jié)能的室內環(huán)境提供理論依據(jù)和實踐指導。
一、室內空氣環(huán)境與熱環(huán)境的共性探討
室內空氣環(huán)境通常涵蓋空氣溫度、濕度、流速及清潔度四個基本因素。在研究人體熱舒適時,清潔度常被替換為表面平均輻射溫度,這一替換體現(xiàn)了對熱輻射影響人體感受的重視。盡管空氣環(huán)境和熱環(huán)境在定義上有所側重,但兩者在實際應用中往往相互交織,共同影響著室內環(huán)境的整體舒適度。
長期以來,熱環(huán)境各因素對人體影響的研究為制定熱舒適標準提供了重要依據(jù)。ASHRAE55系列標準和ISO-7730標準均基于穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境條件下的人體主觀熱感覺,提出了舒適的熱環(huán)境條件范圍。然而,實踐表明,長期維持中性熱舒適的穩(wěn)態(tài)環(huán)境并非盡善盡美,它可能導致人體適應能力下降,甚至引發(fā)“空調適應不全癥"。
此外,室內空氣品質問題也日益凸顯。在大型和高層建筑物內,由于合成材料的大量使用、門窗密封性增強以及節(jié)能措施導致的新風量減少,室內空氣品質惡化,出現(xiàn)了所謂的“病態(tài)建筑綜合癥"。這些問題使得對空氣調節(jié)的挑戰(zhàn)不再局限于熱環(huán)境參數(shù)的維持,而是擴展到了空氣清潔度的保障。
二、空調技術的新進展
面對上述挑戰(zhàn),近年來空調技術取得了顯著進展。在歐洲,傳統(tǒng)的“上送下回"氣流分布方式逐漸被“置換式"所取代,新型徑向送風的“矢流式"送風口也應運而生。這種氣流分布方式不僅提高了工作區(qū)空氣的新鮮度,還在節(jié)能方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。同時,“下送上回"送風方式及與之配套的冷卻天花板技術也在不斷發(fā)展,進一步提高了送風的有效性和節(jié)能效果。
在另一些國家,如德、美、英、日等,則興起了一種“工位調節(jié)"方式。這種調節(jié)方式強調個人舒適要求的可實現(xiàn)性,通過就地設置送風的末端裝置,滿足不同工位人員對空氣環(huán)境的不同需求。伴隨辦公建筑內辦公用具的發(fā)展,架空地板成為方便布線形成網(wǎng)絡的一種必要條件,也為工位調節(jié)提供了良好的空間條件。
值得注意的是,在工位調節(jié)的末端裝置上,送風動態(tài)化成為了一個新的發(fā)展趨勢。通過動態(tài)送風,不僅可以提高工作區(qū)的空氣溫度,實現(xiàn)節(jié)能效果,還能在一定程度上增強人體的散熱能力,提高舒適度。此外,一些國家還利用自然通風夜間冷卻的經(jīng)驗,為歷史性建筑物和傳統(tǒng)民居的空氣環(huán)境調節(jié)提供了新的思路。
三、動態(tài)空氣環(huán)境的調節(jié)策略
動態(tài)空氣環(huán)境是指空調系統(tǒng)所維持的某個或某幾個空氣環(huán)境參數(shù)隨時間發(fā)生變化的環(huán)境。通過對空氣環(huán)境和熱環(huán)境各參數(shù)的分析可知,空氣溫度和空氣流速是易于控制和變化的參數(shù)。因此,探索人體在動態(tài)環(huán)境條件下的適應性,制定合理的動態(tài)空氣環(huán)境調節(jié)策略具有重要意義。
在實驗室內進行的動態(tài)熱環(huán)境人體熱反應研究表明,人體在動態(tài)空氣環(huán)境下的熱反應具有一定的特點。當空氣溫度發(fā)生突變時,人體熱感覺呈現(xiàn)逐漸升高或迅速降低的過程,其中“熱感超越"現(xiàn)象尤為值得關注。在溫度波動條件下,人體的實際熱感覺按時間平均有所降低,這說明實現(xiàn)環(huán)境溫度的動態(tài)化會帶來一定的“熱環(huán)境效益"。
進一步的研究發(fā)現(xiàn),在熱環(huán)境單參數(shù)變化條件下,當空氣溫度在一定范圍內波動時,人體瞬時熱感覺值保持在可接受范圍內。這表明3℃的空氣溫度變化是人體可以接受的,而不會導致不適反應。同時,對風速動態(tài)化的研究結果也證明,掃描式的風扇作用能克服穩(wěn)態(tài)吹風引起的人體不良反應,實現(xiàn)更舒適的熱環(huán)境效果。
基于上述研究結果,我們可以提出以下動態(tài)空氣環(huán)境的調節(jié)策略:首先,應根據(jù)室內人員活動強度和舒適度需求,合理設定空氣溫度和濕度的波動范圍及變化速率;其次,應充分利用自然通風和夜間冷卻等節(jié)能措施,降低空調系統(tǒng)的能耗;最后,應結合工位調節(jié)和送風動態(tài)化技術,提高送風的有效性和個性化程度,滿足不同人員對空氣環(huán)境的不同需求。
綜上所述,面對室內空氣環(huán)境和熱環(huán)境的雙重挑戰(zhàn),空調技術的發(fā)展和動態(tài)空氣環(huán)境的調節(jié)策略的制定顯得尤為重要。通過不斷探索和實踐,我們有望創(chuàng)造出一個更健康、舒適且節(jié)能的室內環(huán)境,為人們的生活和工作提供更加優(yōu)質的保障。節(jié)能的室內環(huán)境,為人們的生活和工作提供更加優(yōu)質的保障。