空调排放的污染物是什么

空调系统节能设计

江元升

摘　要：介绍了空调发展现状、室内空气品质（IAQ）质量标准、空调节能标准和空调节能措施。

现状

1.1 空调在我国建筑物中普及率的不断提高使得我国已经成为继美国、日本之后世界第三大空调市场，占全世界空调市场利用率的12%。近10来年，我国空调的社会生产量增加20%，大大高于GDP增长速度。

1.2 空调普及率可分房间空调器与中央空调两种。近年来，在大城市里房间空调器发展迅猛。1997年每百户家庭空调普及率北京为35%，上海为50%，广州为55%，到2001年家庭空调普及率北京为90%，广州为100%，上海100%，也就是说，在南方的大城市房间空调的普及率基本达到100%，相比大城市中央空调的发展，中小城市以及农村的发展相对滞后，但发展空间广阔，很可能在很短时间里达到或接近大城市普及率。

1.3 由于气候条件不同和经济发展的不平衡，各地中央空调发展也不尽相同：南方中央空调的普及率为60%～70%，长江流域大城市为40%～50%。华北地区大约为20%～30%。据统计，各地普及率发展还在进一步提高。

1.4 随着科学技术的进步，集成电路、电子产品、精密机械等制造工厂的生产环境要求高，广泛采用集中空调系统。空调系统耗能占高科技工厂耗电量的35%左右。

1.5 据不完全统计，采暖空调用能占全部建筑用能的60%，空调能耗问题已经逐步成为影响我国建筑发展的突出的、重要的问题。采暖空调系统节能已迫在眉睫。

空调节能标准

1.6 随着空调在人们日常生活日益普及，空调能耗的逐年增加，国家和地方政府制定相关节能标准。其中主要包括：

1.6.1 《公共建筑节能设计标准》（GB 50189-2005）

1.6.2 《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2001）

1.6.3 《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》（JGJ75-2003）

1.6.4 《电子工程节能设计规范》（征求意见稿）

室内空气品质

1.7 近年来室内空气品质的议题逐渐被重视，长期生活在密闭的空调居住空间或办公室内，在享受空调的同时，“病态建筑物症候群”（Sick Builiding Syndrome）也应运而生。在密闭的建筑物内，如果室内通风量不足，污染物就会集聚而导致室内空气品质恶化。世界卫生组织（WHO）将“病态建筑物症候群”定义为：“凡因建筑物内空气污染导致人体异常症状，如神经毒症（含眼，鼻、喉感到刺激等），不好的气味，气喘发作等。”室内空气品质的好坏直接影响工作品质及效率，室内空气污染物对室内人员健康产生影响。

1.8 室内空气品质（IAQ）评价一般采用量化监测和主观调查结合的手段进行。其中的量化监测是指直接测量室内污染物浓度来客观了解、评价IAQ，而主观评价则是指利用人的感觉器官进行描述与评判工作。主观评价的依据是人类的感觉系统（主要是嗅觉）对室内空气的满意程度。

1.9 量化监测的主要内容包括与人体健康有关的物理、化学、生物和放射性。我国颁布了《室内空气质量标准》（GB/T18883-2002），如表1所示。

表1 《室内空气质量标准》（GB/T18883-2002）

续表

1.10 客观评价的依据是人们受到的影响跟各种污染物浓度、种类、作用时间之间的关系，同时还利用了空气年龄（Air Age）、换气效率（Air Exchange Efficiency）、通风效能系数（Ventilation Effectiveness）等概念和方法。由于室内往往是低浓度污染，这些污染物长期作用时对人体的危害还不太清楚，它们影响人体舒适与健康的域值和剂量也不清楚。大量的测试数据表明，室内这些长期低浓度的污染即使在IAQ状况恶化、室内人员抱怨频繁时也很少有超标的。

1.11 室内有成千上万种空气污染物同时作用于人体，选用哪些污染物作为客观评价的标准还需进行大量的研究。所以IAQ的客观评价有其局限性，人们的反应与其个体特征密切相关，即使在相同的室内环境中，人们也会因所处的精神状态、工作压力、性别等因素不同而产生不同的反应。因此，对IAQ的评价必须将上述各种主观因素考虑在内。

1.12 室内空气污染来源

1.12.1 室外空气污染源：室外空气可通过自然通风或机械通风方式进入室内，使室内空气品质受到不同程度影响。

1.12.2 室内燃烧源：烹饪与取暖是室内最普遍的燃烧行为。燃烧产生的主要污染物为一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮。

1.12.3 建材：室内装修所用的胶合板、木地板，因使用含有甲醛树脂的胶合剂，会刺激皮肤和黏膜。

1.12.4 油漆及涂料：油漆和涂料主要产生甲醛等挥发性有机物。

1.12.5 办公设备：主要是打印机、复印机、传真机，会使空气离子化而产生臭氧。臭氧会刺激呼吸系统，引起咳嗽、气喘、头痛、肺功能降低，呼吸道发炎等。

1.12.6 清洁产品：室内挥发性有机污染物的主要来源。

1.12.7 生物性污染物：潮湿环境容易滋霉、细菌、尘螨等产生微生物。

1.12.8 人员活动：人类呼吸便会产生二氧化碳，抽烟则会产生尼古丁、一氧化碳、乙醛、焦油等污染物，同时，也会产生悬浮微粒。

空调与节能

1.13 为了防止污染物在室内聚集，必须引入室外清洁空气来稀释室内污染物，使室内污染物浓度控制在可接受范围内。

1.14 空调系统的负荷包括围护结构负荷、新风负荷和室内负荷。空调系统的能耗与空调系统负荷和空调系统设备效率密切相关。

1.15 合理设计建筑物的体形、朝向，改善建筑物围护结构的隔热性能和气密性，可以有效地降低围护结构的能耗。通常，改善建筑物隔热性能的费用仅占建筑总投资的3%~8%，而节约的能耗可达到20%~49%。

1.16 室内装修材料采用可挥发性污染物较低的材料，可有效降低室内污染物的产生量，特别是化学污染物的产生量。这样，即使采用较小的新风量，也可以使室内空气品质保持在较好的状态，降低了新风能耗。

1.17 密闭的空调环境应严禁吸烟，可以减少污染物和悬浮微粒的产生。

1.18 控制室内环境参数，防止微生物滋生。

1.19 设置必要的过滤设备降低空气中悬浮微粒浓度。

1.20 选择合适的空调系统和高性能的设备，降低设备能耗。

1.21 设置能量管理系统，对空调系统实施监控，使整个系统处于节能状态运行。

常用措施

1.22 应针对实际应用场所，选择适宜的空调技术和措施。主要空调节能措施有：变（新）风量系统、独立新风系统、热回收空调系统、与冰蓄冷相结合的低温送风系统、变风量（VAV）空调系统、直接蒸发冷却系统、溶液吸收式空调系统、不同供水温度冷源、热回收冷水机组、水环热泵空调系统、一次泵变流量冷水系统、二次泵变流量冷水系统。

1.23 变（新）风量系统：对于商场、娱乐设施、写字楼、剧场等场所，人员较为密集、全年运行，可以利用室外较低温度的新风来免费供冷，因此可减少人工冷源的冷量消耗。在无法利用室外空气免费供冷时，采用需求控制方式调节新风量。

1.24 独立新风系统：根据各房间人员对新风的需求，采用新风集中处理，再用风管送至各房间。由于独立新风系统通风效率Ev=1，与全空气系统相比，系统新风量较小。尤其适合位于内区的人员密集房间，如会议室等。全空气空调系统，也可以在会议室增加设计双向换气装置（热交换器），增加会议室的新风量。

1.25 热回收空调系统：设置热回收装置可以回收集中排风中的能量。当冬季或夏季室内温差较大（≥8℃），设置全热或显热回收装置。当冬季或夏季室内温差较大（≥8℃），排风含有污染物的情况，可设置间接热回收装置。如，山东地区某甲类厂房净化空调系统采用直流式空调系统，设置了间接热回收装置，与同地区同类厂房相比，夏季空调耗冷量和冬季空调耗热量明显降低，全年节约空调能耗30%左右。

1.26 与冰蓄冷相结合的低温送风系统：在实施峰谷电价的地区或者间歇使用的空调系统，可以考虑设置冰蓄冷系统。冰蓄冷系统供水温度可达4℃，因此，空调器送风温度可以达到10 ℃左右，可以增大送风温差，减少送风机功率消耗。

1.27 变风量（VAV）空调系统：变风量空调系统末端装置可以调节服务区域内的温度，调节末端装置的送风量，在满足服务区域的舒适性要求的前提下，减少系统送风量，降低空调器送风机的能耗。如，某国际著名公司亚太地区研发中心，位于北京望京，采用变风量空调系统，外区采用并联型风机末端装置，内区采用普通变风量装置，空调机组送风机设置变频器，根据送风管的静压值调节送风量。项目投入运行后，送风机节能效果明显，全年送风机节省电耗约40%。

1.28 直接蒸发冷却系统：对于夏季空气调节室外计算湿球温度较低、相对湿度较低的地区（干旱地区），可以采用循环水喷淋冷却室外干燥空气的方式，获得较低温度的送风，不需要人工冷源而获得空调效果。该系统在新疆、甘肃、宁夏、内蒙古的西北干旱地区得到了广泛应用。

1.29 溶液吸收式空调系统：热泵式溶液调湿新风机组工作原理采用具有调湿功能的盐溶液为工作介质，利用不同浓度的溶液的吸湿与放湿特性实现对空气的除湿与加湿处理过程。夏季：利用盐溶液进行全热回收，并利用冷凝器的热量加稀盐溶液使盐溶液浓缩，利用蒸发器冷却浓盐溶液，对新风进行进一步冷却和去湿。冬季：利用盐溶液进行全热回收，并利用冷凝器的热量加热稀盐溶液对新风进一步加热和加湿，利用蒸发器冷却浓盐溶液，进一步回收排风中的热量和水分。

1.30 不同供水温度冷源：冷水机组的实际COP值与冷冻水供水温度、回水温度有着密切关系。冷冻水供水温度、回水温度提高1℃，制冷量提高3%~5%。对于较大规模的项目，采用两种不同供水温度的冷冻机分别作为新风机组的去湿冷源、降温冷源，节能效果显著。如，FAB厂房，通常采用5～12℃低温冷冻水作为新风机组去湿盘管的冷源，13～18℃中温冷冻水作为新风机组预冷盘管、干盘管、一般空调器的冷源，与传统单一低温冷源相比，采用不同供水温度的冷源系统全年能耗可降低15%左右。

1.31 热回收冷水机组：对于全年需要供冷的工程，如半导体工厂等，可采用热回收冷水机组，在制冷的同时获得热水，供新风和辅助区域空调的热源。可以减少锅炉的燃料消耗，同时，也减少了冷却塔的运行费用和蒸发水量。如，FAB厂房，通常采用热回收冷水机组回收中温冷冻水机组的余热，不足部分的热量采用锅炉补充。

1.32 水环热泵空调系统：对于有较大内区且常年有稳定的大量余热的办公、商业建筑，内区多余的热量可以用于外区冬季供暖，减少冬季的能源消耗。

1.33 一次泵变流量冷水系统：对于全年负荷变化较大的冷冻水系统，采用一次泵变流量系统，根据负荷变化调节水泵的频率和台数以及冷冻机工作台数，节约冷冻水循环泵的电力消耗，同时，冷冻机运行在高效区内，提高运行效率，节约能耗。

1.34 二次泵变流量冷水系统：对于区域供冷的冷冻水系统，采用二次泵变流量、一次泵定流量系统，各区域分别设置二次泵，二次泵根据区域的负荷变化相应调节各自区域的二次泵的频率和台数，节约冷冻水二次泵的电力消耗。

建议

1.35 随着国民经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，人民对生活环境和舒适度要求越来越高，空调已成为人们日常生活的一个组成部分。空调装设容量逐年增加，空调用电负荷逐年增高越来越大。室内空气品质和节能正在被广泛重视，应当结合具体工程实际，采取切实可行的措施，在保证室内空气品质的前提下，综合利用能源，降低空调能耗。

（江元升，教授级高工，总监，技术本部主任）