
?????? 建筑熱工為建筑環境創建了一個良好的圍護結構,而暖通空調則運用技術與設備實現人們對室內環境的要求。
1、空氣調節
進入到九十年代的今天,無論是工業生產環境,還是居住環境,都已廣泛地應用空調,空調已成為衡量建筑現代化水平的重要標志之一。
高精度恒溫恒濕空調綜合技術,是包括空調負荷計算、系統布置、氣流組織、空調設備、樓宇控制及關鍵儀表在內的成套技術。五十年代我國空調的恒溫精度只能達到±0.5℃,六十至七十年代開展了恒溫空調技術的全面研究,并于六十年代末提出了適合我國國情的恒溫工程整套設計方法,并編入《空氣調節技術手冊》。七十至八十年代開展了恒溫空調的研究,研究了側送、散流器、孔板送風方式;研制了立式整體空調機組及臥式空調器,和可控硅無觸點雙位溫度調節器和無觸點時間比例式溫度調節器;同時還研究了氯化鋰濕度傳感器、雙溫法濕度標定裝置、濕度控制儀表及室溫調節系統的控制計算方法等。從而系統地解決了精度在0.1~0.03℃的恒溫空調技術。八十年代進行了大面積光柵刻線高精度恒溫技術的研究,研制成功精密串級調節及其配套儀表,在國內首次實現了大面積連續20晝夜維持20℃±0.01℃的高精度恒溫環境,已接近這一技術領域的國際先進水平,這是滿足高精尖生產要求上的重大突破。
恒濕空調是在一些吸濕性材料生產過程中提出的,如針織品、造紙、醫藥、食品等,我國恒濕控制技術從開始解決±5%RH(相對濕度)到逐步解決±3%RH以及±2%RH。八十年代后期建成的國內自行設計、安裝及調試,具有當時國際水平的平衡環境型房間量熱計式空調器試驗裝置,其恒濕精度可達±1%RH。
七十年代末至八十年代初,為了節省冷負荷、初投資和運行能耗,對高大廠房分層空調技術進行了研究。研究了分層空調冷負荷計算中熱轉移負荷確定方法,分層空調氣流組織方式及設計方法;并根據高大廠房特點,結合我國現有空調設備及系統使用情況,提出各種空調系統應用于分層空調的優點及其適用范圍和設計計算方法。用于實際工程,溫差可達到±1℃,一般可節省冷量30%。
建筑物冷熱負荷設計計算有了新的發展,八十年代初提出的新方法考慮了圍護結構等蓄熱體的吸熱、蓄熱和放熱特性,改變了原有方法中得熱與冷負荷不加區分的作法,從而減少了設計用冷負荷,計算機理正確,方便使用。
控制高檔商業建筑的能耗始于八十年代中期,改革開放后建造了一批高檔旅館、公寓及商場等,空調采暖能耗大幅度上升。經調查、實測及分析后,于九十年代初期頒布了旅游旅館建筑熱工與空氣調節節能設計標準。
九十年代中期,由于大、中城市電力供應緊張,供電部門開始重視需求側管理及削峰填谷,蓄冷空調技術提到了議事日程。近年來,由于能源結構的變化,促進了吸收式冷熱水機組的快速發展,以及熱泵技術在長江中下游地區的應用。
為了提高暖通空調系統運行效率,達到節能目的,已研究開發并應用了變水量(VWV)、變風量(VAV)系統,以及在我國剛起步的變冷劑流量(VRV)系統。
2、采暖供熱
散熱器有了較大的發展,開發了多種新型散熱器。用稀土灰口鑄鐵制造的散熱器比之原普通灰口鑄鐵散熱器,具有機械強度高、氣密性好、承壓能力高、加工性能好的優點。鋼制散熱器比之鑄鐵散熱器具有金屬熱強度高,散熱性能好、造型美觀、裝飾性強、占用空間小、現場施工安裝方便、工藝性好、適于自動化生產的優點。
我國建筑節能工作始于八十年代初期,首先從減少能耗占最大比例的采暖能耗為起點,在制定標準和法規、推動技術進步和加強行政管理方面做了大量、有效的工作。1986年建設部頒發了我國第一部建筑節能設計標準,即民用建筑節能設計標準,并于1996年頒布了該標準的修訂標準,目標節能率為50%。為了實現采暖系統節能率達到標準要求,于八十年代中期研究并開發了平衡供暖技術及產品、鍋爐運行管理技術及產品等,對推動采暖系統節能技術進步發揮了重要的作用。為了進一步推動建筑節能工作及提高室內熱環境品質,根據我國節能法及節能設計標準的目標,近年來要大力推行室溫可調及采暖計量收費技術,隨之推動采暖系統的設計技術進步及產品開發。例如,室內采暖系統由傳統的單管順流系統改變為雙管系統;散熱器恒溫閥及熱表等有關產品的應用、研究及開發。
3、通風和室內空氣質量
六十至七十年代,為解決地下建筑的潮濕、悶熱、空氣污濁嚴重影響正常使用的問題,通過多工種協同研究,成功地提出了南方、北方地下巖石洞庫工廠內部環境質量綜合改造的技術措施和手段,并研制了適合地下建筑用的氯化鋰轉輪除濕機、三甘醇液體除濕機和冷凍降濕機。
八十年代開始調查、研究室內空氣品質問題,九十年代對一些空調建筑做了調查及現場測試,并提出了一些新概念及改善室內空氣品質的途徑。
為了分析室內空氣品質及評價熱舒適,于七十年代發展的計算流體力學 (CFD)到了九十年代,已開發成分析速度場、溫度場和污染物濃度場的手段,并于近年來用于求解熱舒適評價指標及空氣年齡的方法。
八十至九十年代,在引入北歐置換通風技術的基礎上結合國情開展了這方面的研究與開發工作,并應用于上海大劇院等工程中,既獲得較高的空氣質量,也達到了節能的效果。
4、空氣潔凈技術
空氣潔凈技術的研究始于五十年代末期,主要是軍工和三線建設的需要。六十至七十年代初系統研究開發了發展潔凈技術所遇到的幾項主要關鍵技術和設備,如玻璃纖維高效空氣過濾器、聚苯乙烯標準粒子、光散射式塵埃粒子計數器、檢漏儀、潔凈工作臺、空氣吹淋室、凈化吸塵器、靜電自凈器、裝配式亂流及層流潔凈室、集成電路生產用成套局部凈化設備等。這為隨后展開的大規模集成電路攻關、毛主席紀念堂生物潔凈室工程等做出了貢獻,并以《裝配式恒溫潔凈室》的綜合成果納入1972年編選的《中華人民共和國重大科技成果匯編》。七十年代末至八十年代末,為適應凈化工程的發展,尤以全國近萬家藥廠必須進行凈化改造的迫切需要,制訂了一系列國家和行業的標準規范,建立了相應的檢測手段,并研制成功Ⅱ級生物安全柜、裝配式生物潔凈室、離心式細菌采樣器等用于生物潔凈環境的技術裝備。九十年代推出的低阻亞高效空氣過濾器、封導結合的雙環密封系統、無隔板高效空氣過濾器、條縫式吹淋室、0.1微米10級超高性能潔凈室等都達到了國際水平。
大量的實踐成果為理論研究提供了沃土。八十年代初以來,出版了《空氣潔凈技術原理》等專著,提出了許多新觀點、新概念并系統總結了潔凈室理論,建立了潔凈室不均勻分布理論體系和計算方法,為我國有關手冊、規范提供了優于國外標準的評價標準和計算方法,并且突破在垂直層流、下限風速、回風方式上的國外禁區,為中小規模的100級潔凈室在國內的推廣普及開了綠燈。最近提出的阻漏層理論和技術,為提高微環境的污染控制效果展示了一種新的工程學方法。
5、計算機軟件開發與應用
我國暖通空調計算機應用始于七十年代初,首先用于數值計算、實驗室數據處理、統計與分析方面。七十年代中期逐步進入到工程應用,把手工計算過程編成電算程序。七十年代末期,建設部組織了建筑工程設計程序庫,對暖通計算機應用的發展起了一定的推動作用。八十年代中期完成的暖通空調應用軟件包已涵蓋了冷熱負荷計算、能耗分析、氣流組織、室內外供暖及通風管網、系統設計、方案比較與設備選擇等。
暖通空調CAD技術始于八十年代中期,當時一些大型設計院引進國外CAD工作站及多專業應用軟件包,并進行二次開發。但由于軟件對硬件和操作系統的依賴性及各系統的封閉性等原因,應用與推廣較為困難。
八十年代末期至九十年代初期,由于計算機技術的飛速發展及AutoCAD繪圖軟件包的不斷完善,國內自主開發了暖通空調CAD軟件并逐步商品化。爾后,開發了計算繪圖一體化軟件,軟件功能從過去的單純計算或單純繪圖,發展到集計算、繪圖于一體的輔助設計軟件,在設計院得到日益廣泛的應用。
近年來,微處理技術日新月異,為CAD軟件開發提供了非常廣闊的自由空間和平臺,暖通空調CAD在計算繪圖一體化的基礎上,進而向集成化發展。
6、展望暖通空調的發展
我國空調技術是由工業空調發展起來的,這是指人工創造一個空氣環境(包括溫度、濕度及潔凈度)來服務于工藝、環境試驗等需要。隨著改革開放、人民生活水平提高,目的在于為人們提供舒適空氣環境的舒適空調開始以較快的速度發展。但是,近20年來的實踐發現,長期處于空調環境下會出現“空調不適應癥”(或“病態建筑綜合癥”),原因是空氣中存在有各類污染物、微生物及懸浮微粒、電磁輻射等,對人類產生不良影響。從而提出了應從傳統的以保持熱舒適環境的“舒適空調”,進而發展為以保持室內空氣質量為條件的“健康空調”或“綠色空調”。
改革開放前,我國采暖作為社會福利,由國家投資,而且燃料(主要為煤)價格低廉,技術發展緩慢,不僅能耗高而且供暖質量差。八十年代中期后頒布了節能設計標準,并于九十年代中期提出室溫控制及計量收費。近年來隨著能源結構的變化,已在研究、開發新的采暖和空調系統及方式。
暖通空調技術的發展,必然會受到能源、環境條件的制約。所以能源綜合利用、節能、保護環境及趨向自然的舒適環境必然是今后發展的主題。
熱電聯產,采暖、空調、生活熱水三聯供(或熱、電、冷三聯供)是能源綜合利用的一個方面。近年來熱泵的應用范圍在迅速擴大,可大大提高能源利用率。由于空調負荷集中于電力高蜂時段,蓄冷(蓄冰、蓄水)技術可以在一定范圍內解決電力削峰填谷問題,正在引起重視。
此外,由于含氯或溴的合成制冷劑會破壞大氣臭氧層,從而導致溫室效應,預計下世紀必定會找到代替物或回到天然制冷劑的應用。



