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關(guān)于被動(dòng)房新風(fēng)系統(tǒng),所有的技術(shù)都在這里

2018-06-05 14:22來源:建學(xué)叢書增刊《低成本多層被動(dòng)式住宅》作者:董小海


1 新風(fēng)系統(tǒng)裝置構(gòu)成部分要求


被動(dòng)式建筑中對(duì)新風(fēng)裝置的要求,部分來說,比其在傳統(tǒng)用途的要求有了顯著的提高。根據(jù)[FEI99]的規(guī)定,對(duì)于熱回收系統(tǒng)和通風(fēng)裝置有了更嚴(yán)格的要求,以確保在被動(dòng)式建筑中熱供給達(dá)到滿意效果而避免使用傳統(tǒng)的供暖系統(tǒng)。


對(duì)于通風(fēng)體積流量較小的新風(fēng)裝置,按[FEI99],及[FEI100]的要求,尚有以下的注釋需要補(bǔ)充:


舒適標(biāo)準(zhǔn):
送風(fēng)溫度≥16.5°C


熱交換的效率:
按經(jīng)驗(yàn)有效的熱供給率須≥75%的綜合平衡流量,而在多層住宅建筑中的回風(fēng)處的有效熱供給率須≥80%。目前適用的大流量的對(duì)流熱交換器,如在多層住宅建筑中的中央新風(fēng)裝置,其熱供給率目前可以達(dá)到82%。


針對(duì)此項(xiàng)須提供熱能技術(shù)的專業(yè)鑒定。住宅建筑新風(fēng)裝置熱供給率的考核,須根據(jù)EN13141-7 對(duì)整合設(shè)備、EN308對(duì)模塊設(shè)備的規(guī)定進(jìn)行考核。此外也可以提供由達(dá)姆施塔特被動(dòng)式建筑研究所頒發(fā)的檢驗(yàn)證書。


電效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn):
新風(fēng)機(jī)組的總電量的采樣條件不能超過標(biāo)準(zhǔn)使用量0.45Wh/m3。標(biāo)準(zhǔn)使用量可以按配置體積流量的70%計(jì)算。按標(biāo)準(zhǔn)使用條件理解,配置體積流量是機(jī)器持續(xù)工作所用的流量。


擁有高體積流量的設(shè)備,如設(shè)置在多層住宅建筑中的中央系統(tǒng),取值應(yīng)該低于0.40W每m3/h。這個(gè)值基本上是很容易達(dá)到,卻也是產(chǎn)生最多疏漏的位置。


準(zhǔn)確反應(yīng)實(shí)際壓力損失的計(jì)算和風(fēng)扇位置的正確布置具有決定因素。


泄漏避免
剩余泄漏(室內(nèi)與室外)≤3%


機(jī)組的熱保溫
保溫要好于5W/K


平衡/可調(diào)節(jié)性
送風(fēng)和回風(fēng)總體流量須可以與額定容積流量均衡,三檔可調(diào)。推薦設(shè)置一個(gè)關(guān)閉檔。通??梢姙椤白钚 ?、“標(biāo)準(zhǔn)”、“聚會(huì)”及“關(guān)閉”這幾個(gè)檔位。


房間空氣的衛(wèi)生
室外空氣進(jìn)風(fēng)過濾器至少配F7細(xì)濾網(wǎng),出風(fēng)過濾器至少配G4粗濾網(wǎng)。


防凍保護(hù)
間斷新鮮空氣輸入,或不間斷平衡。


噪音保護(hù)
噪音壓力,臥室<25dB(A);功能房間<30dB(A);儲(chǔ)物間<35dB(A)。為了維持被動(dòng)式建筑的高舒適水準(zhǔn),特別在臥室和客廳應(yīng)盡可能將噪音等級(jí)控制在20dB(A)以下。


這個(gè)數(shù)值是針對(duì)較低空氣容積流的新風(fēng)機(jī)組的認(rèn)證方針,而目前被動(dòng)式建筑研究所正致力于針對(duì)大型系統(tǒng)的認(rèn)證方針,因大型機(jī)組在多層住宅建筑中應(yīng)用廣泛。期間被動(dòng)式建筑研究所已經(jīng)對(duì)第一個(gè)大型機(jī)組進(jìn)行了認(rèn)證。


2 新風(fēng)設(shè)備的衛(wèi)生因素


VDI6022中進(jìn)行了規(guī)定新風(fēng)機(jī)組的衛(wèi)生要求。含加濕器或不含加濕器的暖通設(shè)備在設(shè)計(jì)、制造、施工、運(yùn)行、維護(hù)、維修、檢查角度的建造、技術(shù)、組織方面的措施,在此均有描述。VDI6002在2006.04.01進(jìn)行了修訂,廢除了DIN1946并加入對(duì)歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN13779的詮釋。


VDI6022中規(guī)定了過濾器可視性檢查的達(dá)到要求,使其建議使用壽命通常得以保障。


較短的管道,盡可能少的分支,光滑的和無靜電的管道表面材料,盡可能多的維修口原則上是有好處的。在建造階段,應(yīng)該避免污物和灰塵的進(jìn)入管道系統(tǒng)。


3 新風(fēng)設(shè)備模塊


1 熱交換器
每個(gè)可以調(diào)控室內(nèi)新風(fēng)裝置的核心部件是一個(gè)高效率的熱交換器。被動(dòng)式建筑研究所確定了6.4.1章節(jié)運(yùn)用的、住宅新風(fēng)設(shè)備熱交換器的最低值。[FEI99]


圖44.jpg

圖44 逆流板式熱交換器軸測(cè)圖


一般來說被動(dòng)式建筑所要求的高效熱回收等級(jí)唯有通過含有逆流板式熱交換器的新風(fēng)設(shè)備才能達(dá)成。逆流換熱是,出風(fēng)和新風(fēng)交叉穿過熱交換熱板,新風(fēng)在熱交換器內(nèi)被出風(fēng)預(yù)熱。在高效率的熱交換器內(nèi),新風(fēng)大多數(shù)已經(jīng)被預(yù)熱至17-18°C,排除了竄風(fēng)現(xiàn)象。但是熱量回收利用前提是一個(gè)氣密的建筑外殼,用以保障室內(nèi)空氣中的能量不致于在縫隙部位流失。


在熱回收率的計(jì)算中,被動(dòng)式建筑研究所針對(duì)比較目的設(shè)定的初始輸入?yún)?shù)如下:室外空氣(-3°C和6°C,各80%的相對(duì)空氣濕度)和回風(fēng)(+21°C,0-15%的相對(duì)空氣濕度)。某備選熱交換器的數(shù)據(jù)計(jì)算如下:


表5.jpg

表5 一個(gè)熱交換器的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)[luefta]


每個(gè)新風(fēng)機(jī)組均應(yīng)含有一個(gè)可繞過熱交換器夏季旁路。夏季旁路使涼爽外部空氣(尤其是夜晚)不改變溫度地到達(dá)室內(nèi)以實(shí)現(xiàn)較舒適的溫度。對(duì)于溫度較高的外部空氣(比室內(nèi)溫度高),熱交換器又代替夏天旁路發(fā)揮作用,以緩和夏季的高溫。


圖45.jpg

圖45 含旁路閥門熱交換器的構(gòu)造原理,圖片基于[HUB06]


以下是溫度控制的詳細(xì)描述,什么時(shí)間應(yīng)該連通夏天旁路。以下觀測(cè)基于回風(fēng)風(fēng)機(jī)位于熱交換器后(吸氣)的布置方法。風(fēng)機(jī)散熱對(duì)于觀測(cè)沒有實(shí)際意義(將風(fēng)扇的順序倒置則必須注意來自風(fēng)機(jī)的散熱的溫度升高)。而管道網(wǎng)內(nèi)的熱損失引起的回風(fēng)氣流溫度的變化不作考慮。


調(diào)控示意圖(適用于吸入的送風(fēng)和出風(fēng)風(fēng)機(jī))

日均值T外部>19°C,則制冷運(yùn)作(夏季)如下:

當(dāng)T外部+ΔT送風(fēng)風(fēng)機(jī)>T回風(fēng)(=室內(nèi)空氣),則熱交換器

當(dāng)T外部+ΔT進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)<T回風(fēng)(=室內(nèi)空氣),則夏季旁路


日均值T外部<19°C,則供暖運(yùn)作(冬季)如下:

當(dāng)T外部+ΔT進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)>T回風(fēng)(=室內(nèi)空氣),則熱交換器

當(dāng)T外部+ΔT進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)<T回風(fēng)(=室內(nèi)空氣),則夏季旁路


2 風(fēng)機(jī)

一個(gè)被動(dòng)式建筑的前提為,在標(biāo)準(zhǔn)條件下含有熱回收的大型新風(fēng)設(shè)備的電能耗限值為0.40Wh/m3,而含有熱回收的小型新風(fēng)設(shè)備不得超過0.45Wh/m3。新風(fēng)機(jī)組必須按照實(shí)際計(jì)算出來的壓力損失來計(jì)算其電效率。必須指出的是,電能效率的計(jì)算是以新風(fēng)或者回風(fēng)體積流量為基礎(chǔ),而不是以兩個(gè)體積流量的總和為基準(zhǔn)的。


圖46.jpg

圖46 風(fēng)扇的特殊功率的計(jì)算


風(fēng)管網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置必須保證其壓力在被動(dòng)式建筑相應(yīng)要求范圍內(nèi),并應(yīng)選擇高效率風(fēng)機(jī)。


如之前課上所示,在含有熱回收功能的中央新風(fēng)設(shè)備或緊湊型新風(fēng)設(shè)備,已經(jīng)在其中央部件中設(shè)置了送風(fēng)和回風(fēng)風(fēng)機(jī)。這些設(shè)備一大部分,特別是滿足被動(dòng)式建筑性能要求的,是配置了電控反向的直流風(fēng)機(jī),至少是盡量按此要求設(shè)置。


高效率,低噪音,使用壽命長和免維修是這些風(fēng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)。


3 空氣過濾器

在暖通系統(tǒng)的中央熱交換器之前,無論室外空氣進(jìn)風(fēng)方向還是室內(nèi)排風(fēng)方向均應(yīng)設(shè)置過濾器。一方面對(duì)熱交換器及新風(fēng)設(shè)備的其它部件進(jìn)行防污,另一方面是為新風(fēng)除塵。


在防凍調(diào)節(jié)器之前設(shè)置的過濾器通常為F7標(biāo)準(zhǔn),以對(duì)調(diào)節(jié)器進(jìn)行防污。排風(fēng)管道過濾器為G4標(biāo)準(zhǔn),按照需要設(shè)置在排風(fēng)機(jī)之前,以防止其被污染。


根據(jù)[KEU97]室外空氣方向過濾器原則上有兩層,第一層至少應(yīng)選擇F5過濾器,最好可以使用F7,而第二層則至少選擇F7過濾器,可以的話最好設(shè)置F9。兩層過濾器設(shè)置的缺點(diǎn)是相應(yīng)增高的壓力損失和其引起的耗電量增加。


過濾器是按其不同的攔截度來選擇的。EN77中按過濾器對(duì)不同顆粒攔截度對(duì)其進(jìn)行了等級(jí)區(qū)分。


表6.jpg

表6 根據(jù)微粒大小和過濾等級(jí)的攔截度——在無塵和潔凈狀態(tài)下的過濾器


當(dāng)過濾器質(zhì)量達(dá)到相當(dāng)?shù)牡燃?jí)時(shí)基本可以實(shí)現(xiàn)送風(fēng)無粉塵無花粉顆粒的狀態(tài)。當(dāng)采用F9等級(jí)的過濾器代替通常使用的F7等級(jí)的過濾器并經(jīng)妥善安裝時(shí),可以保證設(shè)備內(nèi)的衛(wèi)生,然而這會(huì)引起較高壓力損失,增大風(fēng)機(jī)功率進(jìn)而引起更多的原生能源消耗。


對(duì)于過濾面積的尺寸確定,必須特別注重過濾器使用壽命(維修間隔)以及壓力損失。此兩點(diǎn)要求選用一個(gè)高質(zhì)量的過濾器,擁有較低的初始及終端壓力損耗而減少耗電。選用應(yīng)遵循VDI6022中對(duì)使用壽命/維修間隔的規(guī)定。


過濾器必須在設(shè)備和調(diào)控技術(shù)角度保障其相對(duì)濕度不超過90%。對(duì)于外部空氣過濾器允許以上設(shè)定的數(shù)值存在誤差,即三天之內(nèi)的平均相對(duì)濕度不超過80%。[VDI02]為達(dá)此目的,在室外進(jìn)氣方向可將防凍調(diào)節(jié)器安裝在過濾器之前。而這要求定期對(duì)其清潔,因?yàn)檫@個(gè)調(diào)節(jié)器不再受到過濾器的保護(hù)。另一種可能為在輔助風(fēng)扇之后對(duì)進(jìn)風(fēng)進(jìn)行再循環(huán),但此做法存在一個(gè)缺陷,即再循環(huán)會(huì)有氣味混入新風(fēng)之中。


過濾器的使用時(shí)間/維修間隔同時(shí)也意味著,伴隨使用時(shí)間的增加,在第一層過濾器會(huì)有細(xì)菌分解以及粉塵攔截引起的內(nèi)毒素積累。為避免內(nèi)毒素導(dǎo)致空氣污染,在一個(gè)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)(與污染無關(guān))必須更換過濾器(第一過濾器一年,第二過濾器兩年)。[M?R01]對(duì)于過濾器的規(guī)定根據(jù)其污染程度更換,常規(guī)地區(qū)污染負(fù)荷,每半年一次。


4 防凍調(diào)節(jié)器

設(shè)備中央的供暖調(diào)節(jié)器是專門提供熱交換器的防凍保護(hù)的。這個(gè)防凍保險(xiǎn)是十分必要的,因?yàn)楦邿峄厥章试谳^低的室外溫度的情況下,在熱交換器出風(fēng)端可能出現(xiàn)結(jié)冰的現(xiàn)象,為保護(hù)熱交換器這是必須避免的。


在室外溫度低于-4°C時(shí),選用廠家產(chǎn)品時(shí)須考慮結(jié)冰時(shí)的情形。。由排風(fēng)處的一個(gè)溫度感應(yīng)器來進(jìn)行調(diào)控。防凍調(diào)節(jié)器安置在外部空氣過濾器與熱交換器之間的管線上。


作為防凍保險(xiǎn)通常是一個(gè)電子預(yù)熱調(diào)節(jié)器,這是一個(gè)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的方法。此電子預(yù)熱調(diào)節(jié)器應(yīng)該無檔或者至少兩個(gè)檔位可調(diào)。在實(shí)際情況下,調(diào)節(jié)中總會(huì)出現(xiàn)大量的問題,進(jìn)而引起持續(xù)的電能消耗。代替電子預(yù)熱調(diào)節(jié)器也能選擇一個(gè)可以由供暖循環(huán)供熱的預(yù)熱調(diào)節(jié)器,此循環(huán)中應(yīng)加入一定量的防凍劑。


一個(gè)含有防凍保護(hù)的供熱循環(huán)不僅僅對(duì)于投資(熱交換器,熱泵,乙二醇/水混合物)且對(duì)于維修均是昂貴的。如建筑物通過一個(gè)遠(yuǎn)程供暖采暖,則可利用遠(yuǎn)程供暖管道的回流余熱來保障熱交換器不致結(jié)冰。


通過一個(gè)地?zé)峤粨Q器對(duì)外部空氣預(yù)熱也是可能的。然而達(dá)到熱交換器的無凍結(jié)狀態(tài),通常多層住宅由于其相對(duì)較小的基地面積又配合多樓層需求,僅僅使用地?zé)峤粨Q器是不可行的。


4 其他組件


被動(dòng)式建筑的新風(fēng)設(shè)備在設(shè)計(jì)中特別需要注意的其他部分,如下文描述。


1  再加熱

由于被動(dòng)式建筑低供熱負(fù)荷(<10W/m2),通過對(duì)新風(fēng)的再加熱即可滿足供熱要求。新風(fēng)的再加熱和調(diào)節(jié)是通過在各居住單元中使用再加熱調(diào)節(jié)器來完成的,其安裝在各個(gè)公寓單位的吊頂之中(前廳或浴室)。其熱能的供給(再加熱調(diào)節(jié)器)是由供暖熱水完成的。針對(duì)再加熱調(diào)節(jié)器尤其注意氣流須均勻流向調(diào)節(jié)器截面,以確保達(dá)到預(yù)計(jì)的供熱效果。


按PHPP定義熱負(fù)荷>10W/m2的居住單元通常要設(shè)置暖氣片。也可以對(duì)居住單位供給更高體積流量的空氣,以滿足其較高的熱負(fù)荷。長時(shí)間的大流量空氣運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)空氣的干燥因此只可以作為特例選項(xiàng)運(yùn)用。


在純空氣加熱的被動(dòng)式建筑中,須考證各個(gè)公寓單元的室內(nèi)空氣按PHPP規(guī)定可加熱到22°C。在再加熱調(diào)節(jié)器中進(jìn)風(fēng)最高允許被加熱至52°C。更高的溫度是不允許的,否則會(huì)在管道表面發(fā)生灰塵陰燃(灰塵的熱解)。[WIT93]EN12831規(guī)定了設(shè)備設(shè)計(jì)中再加熱調(diào)節(jié)器的設(shè)置。在冬季按以下的房間條件來設(shè)置供暖設(shè)備。


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表7 對(duì)于各不同房間使用功能,推薦的冬季房間溫度


一個(gè)激烈討論點(diǎn)是浴室。即使在EN12831中的推薦溫度為24°C,通常溫度設(shè)為20°C。在Utendorfgasse公寓中亦是如此設(shè)定的。被動(dòng)式建筑Utendorfgasse公寓的一個(gè)社會(huì)問卷調(diào)查顯示,約77%的居住者認(rèn)為浴室溫度已經(jīng)最優(yōu)或者可以接受,23%認(rèn)為一般。


為避免在所有的浴室中安裝暖氣片,可以設(shè)置一個(gè)電線接頭,為以后使用熱輻射器進(jìn)行預(yù)留。這種做法可以按需快速達(dá)到所期望的溫度,且鑒于浴室較短的逗留時(shí)間以及結(jié)合內(nèi)置定時(shí)器,從能源角度是可以考慮的。


再加熱調(diào)節(jié)器是由分別設(shè)置的綜合控制器來進(jìn)行控制的,其控制是由一個(gè)室內(nèi)溫控器將室內(nèi)空氣溫度的預(yù)設(shè)值輸入至再加熱調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)的。為避免在新風(fēng)加熱的被動(dòng)式建筑中的誤操作,一定要推薦使用整合了體積流量的控制器。


2 房間溫度差異

目前已建造的被動(dòng)式建筑中,各個(gè)房間存在溫度差異的情況是不太常見的。在被動(dòng)式建筑中一個(gè)常見的需求是,房間的溫度差異可以實(shí)現(xiàn)。參考文件如[HüB02]和[FEI046]中也描述,被動(dòng)式建筑的居住者,常期望臥室的溫度略低于其他房間的溫度。


在維也納1140區(qū)的被動(dòng)式建筑Utendorfgasse公寓中,有11套公寓是按照房間有溫度差異來建造的。在研究項(xiàng)目[SCH10]中,對(duì)利用空氣混合盒的供暖調(diào)節(jié)器旁路的工作方式,及其對(duì)于房間溫度的影響,對(duì)能量節(jié)約的影響以及被動(dòng)式建筑Utendorfgasse公寓中居民的滿意度做了廣泛的研究。


圖47.jpg

圖47 Utendorfgasse公寓維也納[Klomar事務(wù)所]


在裝有供暖調(diào)節(jié)器旁路的臥室中的室內(nèi)溫度會(huì)比沒有安裝的臥室低1開爾文(Kelvin)。而裝有供暖調(diào)節(jié)器旁路的房間,比使用側(cè)開窗戶來通風(fēng)的房間室內(nèi)溫度高。且開窗通風(fēng)的房間降溫則完全不可控。


圖48.jpg

圖48 兩個(gè)臥室隨時(shí)間變化的室內(nèi)溫度[SCH10]


運(yùn)用含有混合空氣盒的供暖調(diào)節(jié)器使臥室溫度降低,帶來能量節(jié)省在總量上很少。而開窗通風(fēng),實(shí)際上是在室內(nèi)溫度低于20°C時(shí)將窗戶關(guān)上,此公寓和其相鄰公寓的供暖熱能耗會(huì)增加9%。


居住者調(diào)查中,研究了居住者對(duì)客廳以外房間室內(nèi)溫度的滿意度(調(diào)查范圍是77%,39個(gè)公寓中的30個(gè))。問卷調(diào)查顯示,90%的被調(diào)查者對(duì)于其房間溫度滿意,其結(jié)果與是否具有房間之間的溫差無關(guān)。


室內(nèi)沒有房間溫差的52.2%居住者,以及室內(nèi)有溫差的14.3%居住者都在臥室中進(jìn)行持續(xù)的通風(fēng)來達(dá)到期望溫度。


如果52.2%的受調(diào)查者稱在無房間溫差情況下持續(xù)對(duì)臥室進(jìn)行通風(fēng),那么當(dāng)無人采取有房間溫差時(shí),整個(gè)公寓的供暖能耗提高了4.7%。


如果14.3%的受調(diào)查者稱在有房間溫差情況下持續(xù)對(duì)臥室進(jìn)行通風(fēng),那么當(dāng)所有房間均采取房間溫差時(shí),整個(gè)公寓的供暖能耗提高了1.3%。


在被動(dòng)式建筑中,不采取房間溫差和采取房間溫差,其供暖能耗差異是3.4%。


含有混合空氣盒的供暖調(diào)節(jié)器旁路,加上安裝費(fèi)用每個(gè)房間的成本約為700€。


綜上所述可以得出以下的結(jié)論和答案:

問卷調(diào)查得出,90%的被詢問者無論其是否具有房間溫度差,均對(duì)除起居室以外的房間溫度表示滿意。


從能耗角度出發(fā),采用房間溫差性價(jià)比不高。所以其不應(yīng)該作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)配備,而應(yīng)視為特別需求。


此研究結(jié)果是針對(duì)新風(fēng)供暖的被動(dòng)式建筑得出的,值得嘗試的是,對(duì)一個(gè)由輻射器給房間供暖的被動(dòng)式建筑進(jìn)行相同觀察,對(duì)其開窗通風(fēng)的頻率和熱輻射器關(guān)閉頻率進(jìn)行研究。


3  防火設(shè)備

多層住宅的防火比起獨(dú)棟住宅的防火有更高的要求。當(dāng)一棟樓從防火角度未定義成高層建筑(高防火要求),且熱調(diào)節(jié)器,體積流量調(diào)節(jié)器等均設(shè)在吊頂里,通風(fēng)井與管道井的一分為二就很重要。對(duì)于8000m2的多戶住宅建筑里每個(gè)公寓的以下數(shù)據(jù)十分重要:

1.通風(fēng)=垂直防火分區(qū):

?EI90  井墻

?井寬  內(nèi)凈寬  90cm

?井深  內(nèi)凈寬  最少30cm使用方形管道

?井深  內(nèi)徑 最少40cm使用圓形管道

2.水管=水平防火分區(qū)

?井寬  內(nèi)凈寬  90cm

?井深  內(nèi)凈寬  35cm不含(墻式)WC-水管的外附支架,不含比如公寓單元轉(zhuǎn)接器外完成尺寸(不應(yīng)低于20cm深)


當(dāng)風(fēng)管穿透防火墻或樓層板時(shí),或主管道井通過樓梯間延伸至居住單位時(shí),為了避免火勢(shì)的蔓延或者威脅安全的煙霧蔓延,必須設(shè)置防火閥門。投資及維護(hù)角度適宜的方式為防火密封圈(保溫層制成的防火閥門)結(jié)合冷煙閥門。是否設(shè)置防火閥門同時(shí)設(shè)置冷煙閥門必須與相關(guān)部門確定,因?yàn)橥ǔ4碎y門會(huì)引起較大的壓力損失。


4 送風(fēng)和回風(fēng)口(整流器)

在被動(dòng)式建筑中,為客廳、臥室、兒童房間及其他的長時(shí)間逗留的房間送風(fēng)可以選用遠(yuǎn)距噴嘴或者其他適宜空氣噴嘴。由于這些噴嘴主要設(shè)置在前廳墻面上并可以將空氣分散至足夠遠(yuǎn)的位置,所以遠(yuǎn)距噴嘴可顯著減少新風(fēng)系統(tǒng)所須的管道長度。


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圖49 遠(yuǎn)噴噴嘴[S&P]


回風(fēng)設(shè)置在廚房、浴室、廁所或視情況也可以在儲(chǔ)物間。在盤式氣閥之前或回風(fēng)管線中按常規(guī)會(huì)設(shè)置粗顆粒過濾器,此做法常見于標(biāo)準(zhǔn)住宅建筑中,卻會(huì)引起較大的壓力損失與耗電量且無法維修。


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圖50 盤式氣閥


上述的送回風(fēng)方式確定了室內(nèi)的空氣流向。

在被動(dòng)式建筑Utendorfgasse公寓中實(shí)施的“煙霧實(shí)驗(yàn)”(如圖51)顯示公寓中的新鮮空氣的分流情況如下。遠(yuǎn)距噴嘴能分流至5m左右進(jìn)深。在“冬季”運(yùn)行溫度和與其匹配的新風(fēng)體積流量條件下,新鮮空氣迅速貼著天花散播至整個(gè)房間而后均勻沉降,廚房轉(zhuǎn)彎的角落即使沒有安置排風(fēng)口也能達(dá)到。


模擬“夏季”運(yùn)行時(shí),被送入較冷空氣迅速與室內(nèi)空氣混合并蔓延至整個(gè)層高。遠(yuǎn)距噴嘴的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,需要在公寓大門的上方設(shè)置時(shí)也不會(huì)有顯著的氣流短路出現(xiàn)。如使用送風(fēng)百葉代替遠(yuǎn)距噴嘴,雖然并沒有用很大的壓力,其結(jié)果并卻沒有顯著區(qū)別。而盤式氣閥時(shí)新風(fēng)沒有均勻在室內(nèi)散布,空氣貼天花均布整個(gè)房間的進(jìn)程(康達(dá)現(xiàn)象Coanda-Effekt)沒有出現(xiàn)。因此盤式氣閥僅可設(shè)置在回風(fēng)線路作為吸風(fēng)閥使用。


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圖51 噴煙實(shí)驗(yàn)照片[peter Wagner]


5 溢流開口

在送風(fēng)區(qū)域如客廳,兒童房,臥室以及回風(fēng)區(qū)域如浴室,廚房,廁所等的空氣運(yùn)輸中,會(huì)在如前廳等地方出現(xiàn)溢流區(qū)域。氣流從送風(fēng)區(qū)域如客廳,兒童房,臥室等房間向回風(fēng)區(qū)域如浴室,廚房,廁所等房間流動(dòng)形成了溢流區(qū)域,如前廳。


故需設(shè)置門上通風(fēng)百葉、門框和墻體之間縫隙等形式的溢流口。最實(shí)惠的解決方式為在加大門下縫隙,即按過風(fēng)面積要求相應(yīng)縮短門扇。加大門下方縫隙來溢流的缺點(diǎn)是,后期類似鋪設(shè)地毯或做底板面層接縫壓條時(shí)過風(fēng)口容易被堵上。


在溢流縫處的壓力損失/壓力降低不應(yīng)該超過1Pa[FEI96]。如壓力下降不可測(cè),則在門縫相似的縫隙以空氣最大流速為1m/s作為限制條件。設(shè)置溢流縫時(shí)要注意在浴室的浴缸前、淋浴前及盥洗盆前的站立位須防止竄風(fēng)。內(nèi)墻內(nèi)門的噪音防止要求適用于溢流縫。


溢流縫尺寸是由內(nèi)裝修設(shè)計(jì)并實(shí)施的,在門板下方設(shè)溢流縫,應(yīng)該提前知會(huì)門的安裝者。


溢流縫缺失或大小不合適,會(huì)在送風(fēng)和回風(fēng)區(qū)域形成明顯的壓力差。此壓力差可以導(dǎo)致送風(fēng)區(qū)域的空氣經(jīng)建筑外殼流出以及反之在回風(fēng)區(qū)域流入。溢流縫缺失可引起在建筑物外表上未經(jīng)過熱回收的空氣滲入及滲出。[FEI96]由于被動(dòng)式建筑極其密封的建筑外表,溢流縫的壓力損失相對(duì)于含通風(fēng)設(shè)備的傳統(tǒng)建筑會(huì)更大。


6 調(diào)控

近年來在以新風(fēng)供暖的被動(dòng)式建筑中采暖通風(fēng)分離調(diào)控裝置得到應(yīng)用。新風(fēng)供暖的熱能受到傳輸熱量的空氣體積流量的影響。使用者常對(duì)其相關(guān)性并不了解,而導(dǎo)致誤操作:溫度調(diào)控器調(diào)至最高檔位時(shí)新風(fēng)卻被關(guān)閉。


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圖52 溫控器和新風(fēng)控制器,暖風(fēng)分離調(diào)控[S&P]


不久之前各供應(yīng)商開始提供綜合設(shè)備,可以對(duì)空氣體積流量和再加熱調(diào)節(jié)器在一個(gè)設(shè)備上進(jìn)行控制。這個(gè)解決方式的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)引起兩種功能的過量調(diào)節(jié)。電子調(diào)節(jié)器的耗電量也是被動(dòng)式建筑的一個(gè)十分重要的主題。


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圖53 溫控器和新風(fēng)控制器


調(diào)節(jié)設(shè)備設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔且容易操控,可以避免上述的錯(cuò)誤操作。其必須清楚顯現(xiàn)設(shè)備處于的運(yùn)行狀態(tài),所以控制器必須具有良好的可視化,表達(dá)清晰以并易于辨析。

為了方便操作,室內(nèi)調(diào)控器應(yīng)對(duì)各個(gè)檔位進(jìn)行單獨(dú)的標(biāo)示。通??砂凑障旅嫠镜倪\(yùn)行檔位進(jìn)行選擇:

? 最小值,0檔新風(fēng)設(shè)備關(guān)閉狀態(tài)或空氣體積流量最小化運(yùn)行

? 常規(guī)使用,1檔≤0.3次的空氣換氣率運(yùn)行

? 加大換氣量,2檔≤0.4次的空氣換氣率運(yùn)行

? 最高值,3檔≥0.6次的空氣換氣率運(yùn)行

須通過使用者在冬季及夏季對(duì)于各個(gè)檔位的調(diào)節(jié)說明如下[BUW08a]:


冬季運(yùn)行

運(yùn)行狀態(tài)最小值,0檔

在0檔的情況下,空氣體積流減至最低換氣率。此設(shè)置只適用于長期無人狀況(如度假等)和夏季白天的輔助開窗通風(fēng)情況。


運(yùn)行狀態(tài)常規(guī)使用,1檔

1檔適用于冬季和過渡時(shí)節(jié)的常規(guī)室內(nèi)空氣負(fù)荷。其通用于白天和黑夜。


運(yùn)行狀態(tài)加大換氣量,2檔

針對(duì)較高室內(nèi)空氣負(fù)荷(如有人拜訪等),當(dāng)溫控器上所設(shè)的目標(biāo)溫度在1檔狀態(tài)下不能達(dá)到時(shí),可換至2檔。


運(yùn)行狀態(tài)最高值,3檔

對(duì)于大幅增加的室內(nèi)空氣負(fù)荷或短時(shí)間高換氣需求(如烹飪或早晚通風(fēng)等)可以設(shè)置3檔運(yùn)行。


夏季

最重要的是,使用者必須清楚,新風(fēng)機(jī)組并不是空調(diào)且不具備空調(diào)的制冷功能。


運(yùn)行狀態(tài)最小值,0檔

0檔運(yùn)行時(shí),空氣體積流量降低至最小。當(dāng)白天室外空氣特別炎熱時(shí),將新風(fēng)機(jī)組從一早開始就限值在必要的空氣量運(yùn)行是具有實(shí)際意義的(在過渡季節(jié)的較熱階段亦推薦如此運(yùn)行)。在新風(fēng)機(jī)組設(shè)置最小值檔位時(shí),如同“傳統(tǒng)”建筑物,此時(shí)所需的換氣是由開窗通風(fēng)來確保的。日間換氣應(yīng)限制在空氣衛(wèi)生要求的通風(fēng)量。在炎熱的階段必須注意避免透過窗戶入射的太陽光射線(利用外遮陽)


長時(shí)間無人狀態(tài)下應(yīng)設(shè)置此運(yùn)行狀態(tài)(如度假等)。


運(yùn)行狀態(tài)正常使用,1檔

此運(yùn)行狀態(tài)在夏季不必使用。


運(yùn)行狀態(tài)加大換氣量,2檔

此運(yùn)行狀態(tài)在夏季不必常用。當(dāng)房間空氣負(fù)荷稍有提高時(shí)可短暫設(shè)置2檔運(yùn)行。


運(yùn)行狀態(tài)最高值,3檔

此運(yùn)行種類在夏季不必常用。當(dāng)有較高的室內(nèi)空氣負(fù)荷時(shí),通風(fēng)機(jī)組可短暫設(shè)置3檔運(yùn)行。


炎熱的夏季夜晚通常會(huì)有顯著的降溫。此時(shí)夜間(約20:00~8:00)應(yīng)采用開窗通風(fēng)。新風(fēng)應(yīng)設(shè)置在“0檔”運(yùn)行。


最合理的是以CO2含量控制新風(fēng)機(jī)組運(yùn)行,來代替常用的手動(dòng)調(diào)節(jié)。據(jù)推測(cè),相對(duì)于手動(dòng)控制運(yùn)用CO2感應(yīng)器調(diào)節(jié)換風(fēng)量可節(jié)省約30%的電能。設(shè)計(jì)中應(yīng)把采用CO2調(diào)控器對(duì)比手動(dòng)控制所產(chǎn)生的額外成本列出以便對(duì)照。


7 循環(huán)空氣-油煙機(jī)

廚房內(nèi)設(shè)有抽油煙機(jī),其并不接入“常規(guī)”排風(fēng)系統(tǒng),而是通過循環(huán)空氣設(shè)備解決(使用油煙及活性炭過濾器作為異味過濾器)。此做法其原因在于,一方面保護(hù)用于熱回收的熱交換器不被廚房廢氣污染。另一方面,油煙機(jī)的體積流量遠(yuǎn)高于普通的送風(fēng),如油煙機(jī)并入排風(fēng)系統(tǒng),排風(fēng)管道尺寸需要大幅增大。


8 管道尺寸

出于成本考量,多層建筑中常采用折邊連接風(fēng)管。在額定體積流量下,管道尺寸的基準(zhǔn)值是在管道中的氣流速度最高為3m/s,局部區(qū)間也可低于此基準(zhǔn)值。唯有將空氣流速控制在此范圍內(nèi),才可以滿足被動(dòng)式建筑所要求的新風(fēng)機(jī)組風(fēng)機(jī)的低耗電和低噪音水平。為盡量降低管道壓力損失和其耗電,嘗試盡量優(yōu)化管道鋪設(shè),盡可能減少接頭,或選擇恰當(dāng)?shù)墓艿缽澖呛弯佋O(shè)方式。


9 管道保溫

絕大部分風(fēng)管會(huì)穿過管井以及各個(gè)居住單位的吊頂。當(dāng)管道穿過建筑物低溫區(qū)域時(shí),必須對(duì)其保溫。建筑物隔熱外表之內(nèi)的送風(fēng)、排風(fēng)低溫管道同樣必須進(jìn)行完善的保溫。將風(fēng)管從地下室的系統(tǒng)中樞穿越整個(gè)保溫區(qū)域連接到屋頂?shù)淖龇ㄒM量避免。反之計(jì)算時(shí)需要注意其導(dǎo)致的巨大熱損耗對(duì)于建筑物熱能耗損害??s短設(shè)備與外界間的管道是最佳方案。另一種可能是在屋頂設(shè)置保溫層內(nèi)的新風(fēng)機(jī)組或者選用通過認(rèn)證的外置新風(fēng)機(jī)組。


對(duì)于不采暖的建筑物部位,如垃圾房、通往地下車庫的前室,地下車庫等,以及其他需要通風(fēng)換氣空間,其通風(fēng)管道不能連通被動(dòng)式建筑含有熱回收功能的新風(fēng)系統(tǒng),并且不能隨意穿越建筑物的“隔熱外表”。如有不可避免的穿過“隔熱外殼”的鋪設(shè),則此風(fēng)管,特別是高換氣率風(fēng)管必須具有特別好的保溫。


鑒于多層住宅建筑的建筑隔熱外表通常采取30cm的保溫厚度,按經(jīng)驗(yàn),上述提及風(fēng)管的保溫厚度至少應(yīng)為20cm,而最好大于30cm。


在以新風(fēng)供暖的被動(dòng)式建筑中,末端加熱器之后的暖風(fēng)管應(yīng)設(shè)置至少2cm的保溫層。無保溫會(huì)導(dǎo)致風(fēng)管內(nèi)的熱量流失到其穿過的,比如走廊前廳等溢流空間,而熱量卻不能完全送至目標(biāo)位置。新風(fēng)口之前失控的熱損耗將導(dǎo)致新風(fēng)供暖的房間得不到足夠的熱量。


管道的較厚保溫層須盡量使用無熱橋保溫卡箍固定。如果采用不帶保溫管道夾,則在1m的裝配間距上額外附加1~3cm的保溫,以平衡由未保溫的管道固定夾引起的熱損失。


10 機(jī)組的放置地點(diǎn)

依目前的知識(shí)技術(shù)水平,當(dāng)機(jī)組置于“隔熱外表”之外時(shí),是無法達(dá)到合格的熱回收效率等級(jí)的。問題表現(xiàn)在新風(fēng)機(jī)組不可控的室外接縫以及與其導(dǎo)致的與室外較冷空氣的混合。后果則是外置新風(fēng)機(jī)組的熱回收率會(huì)大打折扣。由于設(shè)備是在室內(nèi)溫度條件(實(shí)驗(yàn)室溫度)下接受檢測(cè)的,鑒于目前常見的檢測(cè)方法,無法提供可信的外置可靠性。即使個(gè)別的供應(yīng)商提供了實(shí)測(cè)的外置機(jī)組成功運(yùn)行案例,但鑒于目前條件,僅推薦在建筑物隔熱外表以內(nèi)設(shè)置機(jī)組。


11 樓梯間送風(fēng)

為避免居住者從十分舒適的房間(公寓)走出時(shí),察覺到樓梯間的污濁的空氣[FEI02],樓梯間須滿足一個(gè)0.15倍的最小換氣率。樓梯間的通風(fēng)與新風(fēng)機(jī)組的中央熱回收相連,原則上送風(fēng)口設(shè)在底層而回風(fēng)口在頂層。


4 存放,安裝,調(diào)試運(yùn)作和驗(yàn)收


新風(fēng)機(jī)組的送貨,存放和安裝直至常規(guī)調(diào)試使用要滿足以下的苛刻條件,以保障在調(diào)試之后不會(huì)產(chǎn)生衛(wèi)生問題。安裝進(jìn)程中必須始終確保新風(fēng)機(jī)組的清潔。以下的要點(diǎn)無論如何必須特別加以注意[FEI99]:


風(fēng)管的室內(nèi)存放必須加以薄膜覆蓋(粘貼或塞住),以防污或防灰;

管道在安裝之前必須擦拭干凈,至安裝結(jié)束前其開口處需密封;

所有管道在開始運(yùn)行前應(yīng)全程無塵,在施工間隙和室外存放時(shí),無論如何必須使用尼龍薄膜或類似物品粘貼封口;

完工前安裝完畢的風(fēng)扇不允許投入使用。其配備的電路保險(xiǎn)須全程防止開啟。

建造階段中的被污染的過濾器,在機(jī)組運(yùn)行調(diào)試之前必須更換。


以下為對(duì)風(fēng)管網(wǎng)絡(luò)的附加提示:

?可能形成冷凝水的管道(外部風(fēng)管,潮濕房間的回風(fēng)管,通風(fēng)管道,熱回收器的熱交換板等)至少在其下方區(qū)域進(jìn)行防水處理及采用帶開關(guān)的泠凝水排水套管。

?風(fēng)管網(wǎng)絡(luò)的氣密性必須符合由EN12237和1507規(guī)定的C等級(jí)

?在頂起調(diào)試時(shí)必須對(duì)整個(gè)新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行調(diào)試和登記。


在EN12599建筑物的通風(fēng),室內(nèi)空氣機(jī)械設(shè)備交付的考核和測(cè)量方法[OEN000]中,對(duì)考核項(xiàng)目,考核方法和對(duì)已安裝的室內(nèi)空氣機(jī)械設(shè)備可維護(hù)性的檢測(cè),檢測(cè)設(shè)備針對(duì)交付使用做出了規(guī)定。根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),完整性校驗(yàn)(確保RLT設(shè)備完全按照合同所述建造),功能校驗(yàn)(設(shè)備運(yùn)行校驗(yàn)),功能測(cè)量(參照統(tǒng)計(jì)原則檢驗(yàn),設(shè)備是否達(dá)到其設(shè)計(jì)參數(shù))及特殊的測(cè)量并歸納出總結(jié)報(bào)告。


例如機(jī)組設(shè)備的設(shè)計(jì)空氣體積流的校準(zhǔn)和在外部對(duì)空氣體積流量對(duì)照設(shè)置值進(jìn)行抽樣檢測(cè)。接下來是風(fēng)管密封性檢查,此時(shí)檢測(cè)位置按照EN13779的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)須保持其可達(dá)性。新風(fēng)系統(tǒng)在各個(gè)居住單位的部件均需要被檢驗(yàn),其中包含末端加熱器和通風(fēng)調(diào)節(jié)器。機(jī)組設(shè)備在整個(gè)建筑的清潔工作完畢之前絕對(duì)不允許運(yùn)行。驗(yàn)收之前或在驗(yàn)收過程中,必需確認(rèn)過濾器是更換過的(新的)所有的校驗(yàn)必須在交付使用之前進(jìn)行,對(duì)于不合格的結(jié)論,責(zé)任不允許轉(zhuǎn)嫁給使用者。



本文摘自建學(xué)叢書增刊《低成本多層被動(dòng)式住宅》,綠色建筑研習(xí)社已取得本書連載授權(quán),轉(zhuǎn)載必究。建學(xué)建筑與工程設(shè)計(jì)所有限公司致力于綠建及超低能耗建筑設(shè)計(jì),現(xiàn)已建成和在建PHI認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目共4項(xiàng)。


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