工位空调系统研究现状简介

摘要:本文主要介绍了工位空调的概念以及目前工位空调领域主要的研究现状。工位空调的理念，其出现的时间要大大迟于人们常规认识中的空调系统，目前的研究广度及深度也都远远不及常规的空调系统，实际应用的案例更是凤毛麟角。

关键词：工位空调；热舒适；对撞射流；PMV；TSV

中图分类号：TU831.3+5文献标识码：A文章编号：

1.工位空调的概念

工位空调的概念类似于工位照明，所谓的“工位”是指人们工作活动的主要区域，工位空调将室内环境划分为工位区和背景区（或称为环境区），区别于工位的其余地方，可以称之为背景区。工位空调强化了工位区的环境控制，通过个人的调节，可以使工位区内的热环境在很宽的范围内变化，从而满足不同热负荷的要求。

2.工位空调的研究现状

70年代，在西德最早出现了一种地板送风空调，其初衷是为了解决室内大量电器设备的布线和他们产生的大量热负荷问题。在这样的建筑里，为了同时兼顾人员的热舒适问题，就进一步添加了可以个人控制的风口，这就是最早的工位空调。目前，针对工位空调的研究主要集中在四个方面。

2.1工位空调设备方面的研究

目前的工位空调从形式上可以分为4类：

(1)地板工位空调

地板工位空调目前被应用得最广泛的工位空调，送风口整合在架空的地板上。空气可以通过风口下面的小型风机送出或者利用地板下的气体压力将空气自然送出。代表产品是Tate Access Floors，Inc提供的Task Air Module（TAM）。TAM利用小型风机从地板下静压箱吸取空气，然后通过四个直径为127mm的风口送风，送风量为40-90L/S。

(2)桌面工位空调

桌面工位空调将风口安装在工作人员的桌面，环境区的风口仍然安装在地板上。每一套桌面系统有各自独立的新回风混合箱，位于桌面的下面，用柔软的管道和位于桌面的风口相连。桌面风口呈自由射流状态。送风由混合箱中的小型变风量风机送出。桌面系统可以用软管和架空地板相联接也可以由单独的管道从棚顶接受新风。

(3)隔板工位空调

这种工位空调高度集成在工作间的隔板上，可以很方便的与架空地板相联接，但却无法用管道从棚顶接受新风。该系统中在分隔板顶部和分隔板侧面略高于桌面处都设有风口，分别控制背景区和工作区环境。这种系统在靠近分隔板的地板模块中安装有小型风机，从静压箱中吸取空气。

(4)天花板工位空调

天花板工位空调的出现，主要是为了适应大量的改建工程。风口位于工位区上方，以足够大的速度向下射流，达到工作人员的工作区。这种空调适用于无法架空地板或是层高受到限制的改建工程。

2.2 热舒适性方面的研究

传统空调利用射流末端进行气流组织，而工位空调则为近距离送风，风口的性能直接影响到送风的效果，不良的风口设计与送风参数，会带来负面的吹风感。F.Sodec根据欧洲地板送风的工位空调实际运行经验总结出送风温度不应该低于18℃[1]。对于地板工位空调的研究表明在送风口处的射流具有较高的速度，因而在靠近送风口附近的区域内，的确可能有吹风感的问题存在，然而风速的衰减也是很快的，在1米之内既可以减弱到任可以接受的地步了。工位空调在房间竖直方向所产生的温度分层已经超过了ASHRAE所规定的3 ℃[2]。当桌面风口采用大尺寸时，可以在大风量的情况下降低潜在的吹风感同时保持原有的良好通风效率[3]。进一步的研究认为，桌面工位空调优于地板工位空调并且具有更大的灵活性[4]。

2.3 室内空气品质方面的研究

Oguro于1995年进行了地板工位空调和传统空调在空气品质方面的实测研究发现，采用地板工位空调室内空气中悬浮物的浓度要明显低于传统空调，这主要是因为工位空调独特的下送上回的气流组织方法。对一栋采用地板工位空调的建筑物请环境专家进行的室内污染物浓度的测量结果表明，污染物的各项指标均远远低于规范值[5]。Faulkner对桌面工位空调的室内空气品质也进行了研究，结果表明呼吸区的通风效率随着送风中新风比例的减小而降低，如果是100%新风量的话，通风效率会有明显的改善[6]。

2.4经济性与节能性方面的研究

由于工位空调仅仅控制工作区内的环境，故较传统空调可以更加节能。Bauman指出工位空调的节能性与它的运行方式有密切的关系，不当的运行方式会使工位空调的能耗超过传统空调，并总结了增加工位空调经济性的方法：（1）利用air-side economizer；（2）增加个人温度调节范围（最大4 ℃）；（3）对于地板工位空调尽量增大竖直方向温度分层；（4）夜间可以利用楼体混凝土进行蓄热。他利用建筑能耗分析软件DOE-2对两栋建筑物进行了模拟，模拟以传统空调作为基础，3种工位空调与之进行对比，结果显示，采用前3种方法并且安装有人体感应器的桌面工位空调可以每年节省18%的制冷能耗、18%的风机能耗、10%的总用电量和9%的总费用。如果加上第4种方法，制冷能量每年可以节省达到23%[7]。

3.工位空调发展的应用现状

从目前的研究成果来看，工位空调具有良好的舒适性与节能型，从理论上讲完全有能力成为空调领域的“明星”，然而现实却不是这样。在工位空调最早出现的欧洲以及研究最为深入的美国和日本，办公楼内真正投入使用的工位空调却也是凤毛麟角，即使有也大多带有试验的特性。在国内，除了北京的国家大剧院采用座椅送风方式外还没有真正实际应用的工位空调系统。

实际上，工位空调在舒适性和经济节能性方面的研究不深入固然是造成这种现象的一个因素，但最主要的原因还是在于工位空调系统的设计复杂程度要远大于传统空调系统，没有成熟的设计规范及产品支持。这种系统一旦完成，实际上对于写字楼内的办公间分隔与改造将带来很大的麻烦，这对于现字楼的建设和运营是极为不利的，如此就不难理解为什么一种既舒适又节能的空调模式在实际中却无人追捧了。

参考文献：

[1]F.Sodec,R.Craig. The underfloor air supply system―the European experience. ASHRAE Transactions.1990,96（2）：690-695.

[2]F.S.Bauman,L.P.Johnston,H.Zhang,E.A.Arens. Performance testing of a floor based, occupant-controlled office ventilation system. ASHRAE Transactions. 1991,97（1）：553-565.

[3]F.S.Bauman,H.Zhang,E.A.Arens,C.C.Benton. Localized comfort control with a desktop task conditioning system： laboratory and field measurements. ASHRAE Transactions.1993,99（2）：733-749.

[4]S.H.Cho,W.T.Kim,M.Zaheer-uddin. Thermal characteristics of a personal environmental module task air conditioning system：an experimental study.Energy Conversion and Management. 2001,42：1023-1031.

[5]H.J.Spoormaker.Low-pressure underfloor HVAC system. ASHRAE Transactions 1990, 96（2）：670-677.

[6]D.Faulkner,W.J.Fisk. Indoor airflow and pollutant removal in a room with desktop ventilation. ASHRAE Transactions.1993, 99（2）：750-758.

[7]Bauman,F.S.,E.A.Arens,S.Tanabe,H.Zhang,and A.Baharlo. Testing and optimizing the performance of a floor-based task conditioning system. Energy and Buildings.1995, 22（3）： 173-186.