浅谈自然通风系统在智能幕墙控制技术中的应用
信息来源:中国幕墙网   发布时间:2014-7-30   浏览:
幕墙耗能分析对策及节能新技术发展展望科技日益发达的今天,全球人类在享受科技文明带来的方方面面的便利和舒适的同时,也越来越感觉到现代科技文明对环境的破坏,对资源的自毁式挖掘。已经对人类赖以生存的地球环境造成不可逆转的伤害。我们在享受经济繁荣带来的城市建设飞速发展的同时,却不得不面对全球日益严重的环境恶化,特别是由于能源消耗增加,CO2排放增加而引起全球温室效应造成的全球变暖及极端恶劣天气现象。

好在人类及时发现并越来越重视了这个能源与发展的问题,各行各业也兴起了环保节能的浪潮,我们建筑领域也有越来越多的节能新技术得到推广和应用。如,太阳能技术,生物能技术,风能技术,地热能技术,自然通风技术,自然采光技术,智能遮阳技术。等等。

幕墙是建筑的一个重要组成部分,属于建筑外围护结构。我们节能的很多产品是要在幕墙产品上生根发芽的。如自然通风,智能遮阳,光伏发电等。

今天我们从自然通风系统出发,给大家介绍一下英国有25年自然通风和自然排烟研究经验的SE controls公司的自然通风和自然排烟系统在现代智能幕墙控制技术中的应用。

自然通风系统通过控制建筑物的窗户开启/闭合来有效调节建筑物内部的空气自然流动,利用空气的热压效应,通过开启不同位置的窗,行成进风口和出风口,来达到通风降温的目的。

自古以来,自然通风就是一项改善人与环境的重要技术手段。在中国许多传统建筑当中都有他们的痕迹。例如,我们传统建筑的座北朝南,穿堂风,内天井,四合院等空间布局处理方法。他们在不增加额外能源消耗的情况下,达到降低室内温度,带走潮湿空气,排除室内污浊气体,使人体感觉温度舒适,空气清新,有利于人的生理和心理健康,减少人们对空调系统的依赖,从而节约能源,降低污染,防止空调综合症。

自然通风从用途来分可分为1 健康通风(Indoor Air Quality IAQ)。2 热舒适通风(Thermal Comfort Ventilation)。健康通风主要是从换气的角度来考虑,目的是利用通风改善室内空气质量。热舒适通风主要从人体的热舒适度来考虑,研究表明,决定人体热舒适度的要素主要空气温度,湿度,风速,辐射(太阳直接辐射和室内漫反射)。人们知道温度越高越热,越湿也越感觉热(或更冷),即风速高感觉冷,辐射强感觉热, 让人们感觉不同的热舒适度。学术界把不冷不热地状态称之为“热中性”,一般认为是最舒适的状态,此时人体用于体温调节所消耗的能量最少,感觉的压力最小。热舒适通风主要从改变室内温度的角度出发,如果室内温度高于室外温度则降温,反之,则效果相反。通常我们使用的通风模式, 大慨可分为六类.

1. 热压自然通风(Stack Ventilation)。即我们通常所说的“烟囱效应”(Chimney Effect)。其原理是热空气上升,从建筑物上部风口排出,室内因此产生负压,把室外新鲜的冷空气从建筑物底部吸入。室内外温差越大,则热压作用越强。这样的温差,大慨可以有2-3pa的压差使空气流动.

2. 风压自然通风(Cross Ventilation)。当自然风吹向建筑物正面时,因受到建筑物表面的阻挡而在迎风面上产生正压区,气流再向上偏转,同时绕过建筑物各侧面及背面,在这些面上产生负压区。风压通风就是利用建筑物迎风面与被风面的压力差来实现,人们所说的“穿堂风”就是利用风压通风的典型例子。

3. 晚上温差通风 (Night Time Cooling Ventilation). 当白天与晚上有较大温差的地区. 晚上通风可以作为一个非常有效的节能手段。 建筑内有很多吸热体(Thermal Mass)例如地板, 墙壁等在白天吸收热能。如果在晚上可以利用引进室外温度较低的空气,适当的开启窗户,让吸热体把热能排至室外,通过使用自动控制,可保持室内在设定温度范围内,早上就可以减少开机械空调时间。该注意的是,如果不使用温差自动开关调节通风口,可以令室内温度过低,白天早上可能要加温反以浪费能源。在欧州,晚上通风是被广泛使用並确认为一个种非常有效的节能方式。

4. 室内空气质量通风(IAQ). 通常用于夏日或冬季中, 当室外温或湿度不能满足自然通风条件而需要机械通风制冷或采暖时, 最节能的方式是把建筑密封起来作为保温。但是,因为CO2濃度提高,影响工作效率。所以需要按CO2的标准,开启窗口作为换气使用。当室内的CO2的濃度回复到合适的时间,窗户就可以关门来节能。在欧美国家,己经有调研指出良好IAQ会提高员工的工作效率,学生的学習能力。

5. 单面通风 (Single Side Ventilation)。因为每一个建筑都不一样,部份设计不能提供对流窗户,在考虑到合适情況时,单面通风最多可提供不超过5米深(离开侧窗户)的办公場所使用。

6. 机械辅助自然通(Mixed Mode Ventilation)。在国内,由于部份地区夏热冬冷,在室外温湿不适宜开启窗户的时间,都需要采用机械采暖或制冷。在这种情况下通常采用机械辅助式的自然通风系统。在自然通风优先原则上,按使用者的舒适需要求,作出机械通风或自然通风的自动判段。符合绿色可持续发展原则,以健康舒适先,节能为副的智能控制模式让现代幕墙添上智能化控制技术。

以上我们接触了自然通风的一般知识,下面我们来探讨把自然通风通风系统引入到现代幕墙智能化控制技术中。

目前的幕墙控制技术是分散式的。我们的窗只能由人力来机械的开启/闭合。它是无知无觉的。无法感应到周围(室内,室外)的环境状况,气候条件,更不会感觉人体对环境舒适度的要求而主动开合控制,所以我们叫这种幕墙为“不呼吸幕墙”,它不会在你热的时候为您通风降温,也不会在你因空气中CO2太高而胸闷时为您通风换气,更不会在大雨突降时主动关窗保护好您的财产不被雨水淋坏。所有这一切是因为这个幕墙是死的。它没有“生命”。
廿十一智控(SE controls) 就是能赋予幕墙以“生命”的可呼吸的幕墙控制技术,他把传统的自然通风理念,通过利用现代环境侦测手段,如室内温湿度传感器、室外温湿度传感器、风雨传感器、风沙传感器、室内CO2传感器、风向传感器等各种先进传感设备。就像给我们的幕墙装上能看的“眼”,能听的“耳”,能闻的“鼻”,能感知的“皮肤”,让我们的幕墙能知冷知热,知干知雨。再和先进的计算机智能分析控制技术相结合,通过我们的中央处理器,把各路信息进行汇总、分析、处理,再把建筑物的所有开启窗进行计算机集中控制。通知相应的开窗控制器,进行开关窗控制。在热压和风压综合效应或着辅助机械通风。为建筑物提供一个相对节能、舒适的工况环境。体现的是人和环境的和谐平衡。既要满足了人体对热、湿、CO2控制的要求,又能在最大限度上不使用化石能源,减少因CO2排放而导致的温室效应。

所以说,把自然通风系统引入到幕墙的智能化控制当中,既为幕墙的智能化控制提供了方向,又为自然通风系统应用提供了一个非常好的舞台。这是一个两全其美的节能通风控制策略。必将在从现在开始的未来日子里不断被应用,被发扬,而我们的幕墙节能技术也会在隔热条技术推广、Low-e玻璃推广、光伏发电技术推广后又有了新的内容,那就是---------绿色环保的智能型自然通风幕墙控制技术。

SE公司梁铭中董事受邀出席上海建筑师幕墙论坛并发表演讲

 




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