不牺牲能源效率的情况下优化室内空气质量

 行业新闻     |      2021-03-17    |    点击数:434

改善建筑物的室内空气质量将直接影响其居住者的健康和舒适度,而且不必以提高能源效率为代价。每个建筑物都是唯一的,每个解决方案都应该同样唯一。为了在室内空气质量和能源效率之间取得平衡,应通过适当的能源回收方法来抵消新鲜空气摄入量的增加。

1.室内空气质量面临新挑战

   

 

        自1970年代后期以来,室内空气质量(IAQ)已被越来越多地认为直接影响建筑物居民的健康和福祉。近年来,HVAC系统在对抗空中传播的病毒方面的影响已引起人们对空气质量的新关注。但是,随着引入新鲜空气,改善过滤,湿度控制和其他空气处理方法,人们越来越担心更高系统负荷的潜力以及由此产生的更多能源使用。幸运的是,现代HVAC技术的正确应用可以帮助最大限度地提高室内空气质量,同时最大程度地减少运营效率的损失。

 

        大约在40年前,一种名为“病态建筑综合症”(SBS)的现象已成为全球住宅和商业建筑使用者所关注的问题。尽管SBS的确切原因尚不确定,但已广泛达成共识,问题根源在于密封良好的建筑物无法为居住者提供足够的通风。到1984年,这个问题变得非常普遍,世界卫生组织发布了一份长达484页的报告,专门针对室内空气质量。今天,我们知道SBS的症状可能包括头晕,恶心,头痛,疲劳,眼睛,鼻子和喉咙发炎等。而且,更重要的是,人们还认为,空气净化和建筑物通风的改善可能是抵抗SARS-CoV-2(COVID-19)大流行的更大战略的重要组成部分。

 

        美国环境保护局(EPA)指出,导致冠状病毒疾病的SARS-CoV-2病毒可能通过室内环境中的空气传播颗粒传播,其中包括其他手段。减轻病毒传播的一种策略涉及引入室外新鲜空气。充分记录和理解新鲜空气的好处。因此,美国加热,制冷和空调工程师协会(ASHRAE)标准62.1提供了通风指南,以帮助确保维持适当的室内空气质量水平。

 

        不幸的是,当将新鲜空气引入HVAC系统以改善建筑物的空气质量时,必须对进入的空气进行加热或冷却,并且必须调节湿度水平以满足建筑物或占用空间的要求。同时,必须将等量的经过处理的空气排到建筑物外部,以保持适当的系统平衡。进入的空气处理和已处理的空气损失都可能对HVAC系统的整体能效产生负面影响。

2.最大限度地减少通风带来的能量损失

        对于商用屋顶装置,通常有两种主要策略可用于最大程度地减少通风对能源使用的影响:按需控制的通风(DCV)和能量回收轮(ERW)。需求控制系统将新鲜空气的引入与空间的实际占用情况相匹配,但是在COVD-19大流行期间,DCV并不是疾病控制与预防中心(CDC)当前推荐的节能解决方案。能量回收轮或逆流热交换器不会限制进入建筑物的新鲜空气的数量。取而代之的是,ERW仅在排气(室内)气流和进入的新鲜气流之间传递能量,以对进入的空气进行预处理,使其更接近所需的室内温度和湿度条件。

 

        在许多应用中,ERW可以提供一种最具成本效益的方式来抵消用于处理新鲜空气的能量。ERW在排气(室内)气流和进入(室外)气流之间传递能量,这使进入的空气更接近占用空间的要求。这种完全被动的过程可以节省大量能源,并且可以用于过程到过程,过程到舒适以及舒适到舒适的应用中。

 

        从一个空气源转移到另一个空气源的能量之比称为效率。车轮传递的总能量是车轮效率,两个气流的风量以及这些气流之间的能级之差的乘积。使用这些计算方法和其他计算方法,工程师可以确定ERW可以提供多少所需的能耗降低,甚至可以帮助某些地方的建筑物达到“绿色”标准。

 

 

                                       

 

 

3.解决室内空气质量问题的常用装置

         虽然将新鲜空气引入室内空间可以带来直接的好处,但它是能源密集型的。因此,仅增加通风量并不能解决所有空气质量挑战。实际上,EPA估计室外空气中某些污染物的浓度是室内空气的2-5倍。灰尘,污垢,花粉,烟雾和其他刺激性物质只是一些潜在的污染物,可能导致或加剧现有的呼吸系统问题,过敏,哮喘,头痛和其他疾病。IAQ产品可以帮助清洁室内空气并保持理想的湿度水平,从而有助于减少刺激和改善乘员的舒适感。哪种解决方案适合给定的空间,很大程度上取决于占用者的特定需求和空间的预期用途,例如,医院,与制造工厂相比,IAQ的需求将完全不同。这些IAQ解决方案可能包括:

 

杀菌UV-C灯:过去30年来,HVAC行业中发展最快的技术之一就是紫外线消毒。通过使用紫外线杀菌辐射(UVGI),这些系统可以通过使用UV-C光(短波; 280至200 nm)破坏病原体的核酸和蛋白质来杀死或灭活霉菌,皮屑,皮屑,细菌和病毒。结果,许多建筑物的所有者和工程师正转向紫外线消毒来满足ASHRAE的新要求,尤其是在高密度场所。这些设备可以安装在风管或空气处理装置(AHU)中,以帮助它们保持清洁并提高运行效率。它们还可以帮助抵抗霉菌和细菌,这些霉菌和细菌通常在系统组件(如室内盘管)的高冷凝区域中发现。

 

前置过滤器和最终过滤器: 在多过滤器系统中,前置过滤器会在大污染物进入较昂贵的最终过滤器之前将其捕获。这样可以延长最终过滤器的使用寿命,并有可能降低成本。可以在各种最低效率报告值(MERV)额定值中找到过滤器,这些最低效率报告值(MERV)衡量过滤器如何有效阻止空气中的污染物。一般而言,较高的MERV数等于较好的过滤。例如,住宅应用可能会使用MERV 14等级的过滤器,而医院手术室可能需要对MERV 17或更高等级的过滤器进行过滤。虽然可能会尝试安装最高的MERV等级,但在MERV等级较高的过滤器中发现的细孔会增加HVAC系统的应变,从而导致压降增加并降低其整体效率。

 

1.玻璃纤维过滤器:旋转玻璃纤维过滤器主要设计用于捕获较大的空气污染物,是A / C和熔炉单元中最常见的过滤器之一。尽管玻璃纤维过滤器缺乏其他过滤器类型的某些功能,但却是一种易于发现且经济高效的解决方案。 

 

 

2.褶式过滤器:褶式过滤器虽然仍是价格合理的选择之一,但比玻璃纤维编织更紧密,通常是捕获宠物皮屑和尘螨的更好选择。它们还会给系统增加阻力,并可能导致效率略有下降。 

 

 

3.静电过滤器:利用细小的棉和纸纤维在使用时会产生电荷,这些过滤器比廉价的过滤器能够吸引更多的污染物。

 

 

4.HEPA过滤器:经测试,高效微粒空气(HEPA)过滤器在清除小至0.3微米的微粒方面至少有效达到99.97%,通常用于医院以帮助减少感染的传播。但是,就像具有高MERV等级的标准过滤器一样,HEPA过滤器中发现的高密度纤维会产生较强的气流阻力,并降低HVAC装置的能源效率。

 

 

双极电离:此过程通过将氧气分子转换为带电原子(聚集在微粒周围),然后包围并灭活空中传播的病毒,细菌和其他污染物而起作用。现代的双极电离技术不涉及可能使用过多能量或引入不良副作用的过滤器,化学物质,辐射或其他过程。ASHRAE目前在使用双极电离方面没有明确的立场,CDC认为这是一种新兴技术。疾病预防控制中心特别指出:“尽管技术已经成熟……双极电离在清洁/消毒HVAC系统中大量快速移动的空气方面的记录却很少。”

 

加湿/除湿:众所周知,较高的室内湿度会使房间感觉太热,而较低的湿度会使房间感觉太冷。但是,舒适度只是湿度的一部分。湿度水平的不平衡也会使霉菌,细菌和病毒生长。实际上,新的研究表明适当的湿度控制可能在抵抗COVID-19大流行中起作用。ASHRAE流行病特别工作组在其2020年4月的报告中指出,“保持室内相对湿度> 40%将显着降低雾化病毒的传染性”,中等湿度水平也可能与提高呼吸系统免疫力有关。

4.一种平衡节能的室内空气质量解决方案

        改善建筑物的室内空气质量将直接影响其居住者的健康和舒适度,而且不必以提高能源效率为代价。每个建筑物都是唯一的,每个解决方案都应该同样唯一。为了在室内空气质量和能源效率之间取得平衡,应通过适当的能源回收方法来抵消新鲜空气摄入量的增加。过滤阶段应根据乘员的需求和系统要求来确定。维持适当加湿的策略必须是系统设计的组成部分。并且,应将更新的消毒和病毒灭活技术视为全系统方法的一部分,以改善乘员的健康和福祉。

 

        保持健康的室内空气质量比以往任何时候都更为重要。在现代HVAC技术的应用与居住者,操作员和业主的需求之间取得平衡,我们可以在保持高运营效率的同时改善建筑物的空气质量。