随着人们对室内环境舒适性和健康性的要求日益提高,空调技术及其调节策略的发展成为了关注的焦点。本文旨在探讨室内空气环境与热环境的共性,分析当前空调技术的新进展,并提出动态空气环境的调节策略,以期为创造更健康、舒适且节能的室内环境提供理论依据和实践指导。
一、室内空气环境与热环境的共性探讨
室内空气环境通常涵盖空气温度、湿度、流速及清洁度四个基本因素。在研究人体热舒适时,清洁度常被替换为表面平均辐射温度,这一替换体现了对热辐射影响人体感受的重视。尽管空气环境和热环境在定义上有所侧重,但两者在实际应用中往往相互交织,共同影响着室内环境的整体舒适度。
长期以来,热环境各因素对人体影响的研究为制定热舒适标准提供了重要依据。ASHRAE55系列标准和ISO-7730标准均基于稳态热环境条件下的人体主观热感觉,提出了舒适的热环境条件范围。然而,实践表明,长期维持中性热舒适的稳态环境并非尽善尽美,它可能导致人体适应能力下降,甚至引发“空调适应不全症"。
此外,室内空气品质问题也日益凸显。在大型和高层建筑物内,由于合成材料的大量使用、门窗密封性增强以及节能措施导致的新风量减少,室内空气品质恶化,出现了所谓的“病态建筑综合症"。这些问题使得对空气调节的挑战不再局限于热环境参数的维持,而是扩展到了空气清洁度的保障。
二、空调技术的新进展
面对上述挑战,近年来空调技术取得了显著进展。在欧洲,传统的“上送下回"气流分布方式逐渐被“置换式"所取代,新型径向送风的“矢流式"送风口也应运而生。这种气流分布方式不仅提高了工作区空气的新鲜度,还在节能方面表现出明显优势。同时,“下送上回"送风方式及与之配套的冷却天花板技术也在不断发展,进一步提高了送风的有效性和节能效果。
在另一些国家,如德、美、英、日等,则兴起了一种“工位调节"方式。这种调节方式强调个人舒适要求的可实现性,通过就地设置送风的末端装置,满足不同工位人员对空气环境的不同需求。伴随办公建筑内办公用具的发展,架空地板成为方便布线形成网络的一种必要条件,也为工位调节提供了良好的空间条件。
值得注意的是,在工位调节的末端装置上,送风动态化成为了一个新的发展趋势。通过动态送风,不仅可以提高工作区的空气温度,实现节能效果,还能在一定程度上增强人体的散热能力,提高舒适度。此外,一些国家还利用自然通风夜间冷却的经验,为历史性建筑物和传统民居的空气环境调节提供了新的思路。
三、动态空气环境的调节策略
动态空气环境是指空调系统所维持的某个或某几个空气环境参数随时间发生变化的环境。通过对空气环境和热环境各参数的分析可知,空气温度和空气流速是易于控制和变化的参数。因此,探索人体在动态环境条件下的适应性,制定合理的动态空气环境调节策略具有重要意义。
在实验室内进行的动态热环境人体热反应研究表明,人体在动态空气环境下的热反应具有一定的特点。当空气温度发生突变时,人体热感觉呈现逐渐升高或迅速降低的过程,其中“热感超越"现象尤为值得关注。在温度波动条件下,人体的实际热感觉按时间平均有所降低,这说明实现环境温度的动态化会带来一定的“热环境效益"。
进一步的研究发现,在热环境单参数变化条件下,当空气温度在一定范围内波动时,人体瞬时热感觉值保持在可接受范围内。这表明3℃的空气温度变化是人体可以接受的,而不会导致不适反应。同时,对风速动态化的研究结果也证明,扫描式的风扇作用能克服稳态吹风引起的人体不良反应,实现更舒适的热环境效果。
基于上述研究结果,我们可以提出以下动态空气环境的调节策略:首先,应根据室内人员活动强度和舒适度需求,合理设定空气温度和湿度的波动范围及变化速率;其次,应充分利用自然通风和夜间冷却等节能措施,降低空调系统的能耗;最后,应结合工位调节和送风动态化技术,提高送风的有效性和个性化程度,满足不同人员对空气环境的不同需求。
综上所述,面对室内空气环境和热环境的双重挑战,空调技术的发展和动态空气环境的调节策略的制定显得尤为重要。通过不断探索和实践,我们有望创造出一个更健康、舒适且节能的室内环境,为人们的生活和工作提供更加优质的保障。节能的室内环境,为人们的生活和工作提供更加优质的保障。