为什么新加坡和香港的空调这么冷?

(2015年9月7日增补)

我们先计算一下新风量和送风量。

200平米的办公室,高度3.5m,40个人在里面办公。

接下说说我认为的感觉新加坡空调冷的原因,按可能性高低排列:

背景介绍完,演示一下实际空调计算过程,假设:

sensible load按120W每平米*200平米 估算,latent load按70W一个人估算。这俩的送风量需要用到焓差来计算。过cooling coil的风是14度100%RH,绝对湿度9.97g/kg,经过风机温升2度(一般经验上这样估算), 变成16度88%RH的空气,焓值41.32kJ/kg,风送进室内,吸热至25度同时相对湿度达到55%,这里面的焓差分两部分。单纯升温不改变绝对湿度的部分对应sensible load,温度不变绝对湿度增加(相对湿度也对应增加)的部分是latent load。查表得知25摄氏度绝对湿度9.97g/kg的空气的焓值是50.52kJ/kg,焓差9.2kJ/kg。25度55%RH空气的绝对湿度是10.89g/Kg,焓值52.86kJ/kg,温度不变湿度增加的焓差是2.34kJ/kg。用这两个焓差分别被sensible load 和latent load除,则可算出sensible load和latent load需要的空气的质量流量分别为2.6087kg/s和1.1966kg/s,对应的风量是7549m^3/hr和3463m^3/hr。

不过我个人也觉得25度的标准太冷了,夏天就要有夏天的样子,27-28度就差不多了。否则温差太大容易感冒。空调系统的控制还有待提高,目前的中央空调对每个房间单独控温的能力太弱。只有实现精确的个性化温度设定,动态的根据房间内人数和设备功耗改变制冷量,根据天气(大热天还是下雨天)调整工况,才能实现真正的建筑节能,并且创造真正舒适的环境。

空调系统经过多年发展有很多类型

昨天的日报上的一则专栏It's a scorcher ! 热化了! - Hic Rhodus, hic salta - 知乎专栏说炎热的环境会影响脑部功能,影响理性思考能力。我自己是深有体会,在桂林的时候夏天总有几天温度超过35度,那一两个星期如果不开空调基本上啥也干不了,学习效率下降很厉害。也许新加坡这里的人超过25度就不能工作了也说不定呀,他们需要一个低温的工作环境保持头脑清醒,反正正装一套穿上也不会觉得冷。。。或者上司故意把温度设的低一些提高员工效率吧。

先上结论再做演示:新加坡空调冷不是因为建筑规定不许reheat造成的。维持换气率或者除湿一般不需要再加热,制冷保证的情况下一般换气率和除湿都能保证。

前段时间访问了我们实验室一个毕业了的师兄,他在新加坡某公司接项目做空调系统。向他证实了空调的设定温度每个房间都不一样,根据业主的要求从25度到18度都有。所以冷归根结底还是因为有人设定成这么低的温度。

@zilch 说得对,为了维持室内换气率(air change per hour, ACH), 送往室内的冷空气的量是有下限的。但是事实上除了换气率方面的考虑,移除室内额外产生的热(墙和窗户会传热,光照以及人的活动都会导致升温,我们称之为冷负荷(sensible load))和湿(主要是人和水槽,我们称之为湿负荷(latent load))都会对送风量有一个下限要求。这些需求是会随建筑用途大幅改变的,正经计算时要考虑人的密度,建筑朝向,用电设备等。换气温度湿度这三者要取最大的一个作为实际送风量。一般的结果是ACH的要求最低,湿负荷其次,冷负荷最高。所以大部分的时候只要满足了制冷,换气和除湿的要求都基本能满足。reheat很少会开。不过ACH的风量要求是新风,因此实际的AHU会用一些回风补足风量差,使得加起来的总风量满足sensible和latent load。

把三个风量值放在一起比较:3750m^3/hr (ventilation), 7549m^3/hr (sensible), 3463m^3/hr (latent),最终给AHU设计的送风量是取较大的一个7549m^3/hr,也就是由sensible load算出来的风量。这么来看,相较而言,还是sensible load更大一些。看,即使是在新加坡,也很少会出现温度已经够低但是湿度还是很高这种情况。 @王豫林 的回答也是说的这个意思。

左下是提供冷水的制冷机组,上方是AHU,有送风和回风两条路,空气在AHU中处理好后通过巨大的管道送往各个房间,再从各个房间收集回风返回AHU。回风一部分抛弃(因为吸进多少Outdoor Air就要排除多少Exhaust Air否则压力就越来越高了)一部分与新风混合。这么做的初衷是为了节能。混合后的混风经过冷水盘管被冷却下来,同时有水结露排出,剩下的就是低温的100%湿度饱和空气。这些空气可以直接送往末端与室内空气混合,13854kjcom开奖结果因为一经混合温度上来了相对湿度就会下去。

空调就是空气调节,air conditioning。理论上,空气内所有属性都要调节:温度,湿度(水含量),CO2含量,氧气含量,以及甲醛,PM2.5,微生物等都应该控制在健康舒适的范围内。出于成本考虑,目前商业建筑(commercial building)用暖通空调系统(Heating, Ventilation, Air Conditioning)主要针对温度和湿度进行调节,并通过吸入一定量的新风(outdoor air)置换室内的空气以尽量维持CO2,氧气以及其他有害气体的量不至于太高。可惜大气质量逐年下降,人的要求越来越高,以后可能“新风”也都不“新”了。

新加坡南洋理工大学某堆满了空调的实验室研究生的处女答献上。诸位前辈已经回答了很多,我就用一个计算演示一下原理,以便外行人士理解,也作为我对进入暖通空调领域学习的一个小结。请诸位指教。

, @zilch 提到的是VAV系统, @张小博 提到了FCU风机盘管系统,我们实验室有做ACB主动式冷梁等。目前新加坡大部分建筑都是可变风量系统(variable air volume, VAV),结构如图,为避免版权纠纷自己画了一下,没啥审美大家包容一下:

此外衡量环境舒适度是一个很复杂的问题,除了温度湿度以外,还有许多其他变量影响着。在Berkeley的网站上提供了一个计算舒适度的工具,CBE Thermal Comfort Tool for ASHRAE-55, 用的是ASHRAE的标准。我稍微试了一下,如果风速稍微提高到0.4m/s,哪怕是27度100%湿度都覆盖在舒适区里,反倒是25度50%的空气会变得不舒适(应该是吹着太冷了)。还有一直安静坐着的人跟一个强体力劳动者也不一样。因此即使在同一个房间,有些人觉得热有些人觉得冷是很常见的。我跟我师兄们讨论一下,一致认为未来空调的发展趋势是个性化的空调,每个人设定自己工作区的那一片的温度,或者有一个智能空调系统能记住用户的偏好,根据个人的位置和身体状况调节局部气候。

空调系统设计的时候都是留有裕度的,一般都会加个2成-3成。而且往往设计时加了一次,选购设备的时候又会加一次。因此大部分空调能提供远大于正常工况的制冷量。本来这也不是问题,可惜空调系统的控制算法一般都比较粗陋,很多地方都是on-off control,再加上室内人数时多时少,外面气温时高时低,空调工况的调整并没有那么及时,这导致空调实际运行的时候常常偏离最优工作点,不仅不舒服,而且很费电。赞同@匿名用户提到的,“你开的冷没事,温度高会有人投诉的“。还有就是不同人的舒适温度不一样,觉得低你就多穿点,觉得高了就没法了。有的时候觉得冷是因为吹到风口上了。空调风吹出来的时候还是很冷的,只有经过跟室内空气的混合才升温成25度的。这个过程中人提前接触到风确实会觉得冷,尤其是风速大于0.2m/s以后还有明显的对流效应更感觉冷。在国内由于人密度大、设备不达标等因素,空调没那么凉,习惯了以后来新加坡就对比显得尤其冷。

(2015年4月29日增补)

通常计算中我们用每小时换5次空气,则新风量就是3750 m^3/hr。如果根据人数来算,一人30m^3/hr新风量是1200m^3/hr,二者取较大值,3750m^3/hr。

空调系统的设计要根据当地气候条件来定。我简单查了一下新加坡年均气温24.7-31.5度。湿度差不多70%-100%。理想的室内环境是25度50%相对湿度,所以新加坡的空调主要目的是降温除湿。如果在高纬度地区,气温低,干燥,空调的设计就以供暖和加湿为主。