随着经济的发展，我国在向社会主义市场经济转轨过程中,由于第三产业的大发展和外资的大量引进,各地都在兴建高标准的写字楼和商住楼^[1]。其建筑水准和设备水准是一个国家现代化程度和技术水平的标志。

1 我国现代写字楼的负荷特点及空调方式现状

在第三产业高度发展的今天，写字楼空调设计的首要目标便是保证办公室工作人员的工作效率，因此对办公环境质量提出了较高的要求。现代化写字楼夏季冷负荷为常规办公楼的1.3～1.4倍。OA机器设备发热量为10～40W/m²,甚至更大；照明负荷20～30 W/m²。办公楼周边区空调负荷，负荷的变化幅度以及不同朝向房间的负荷差别很大；一般冬季需要供热，夏季需要供冷。内部区由于不受室外空气和日射的直接影响，室内负荷主要是人体，照明和设备发热量，全年基本上是冷负荷，且变化较小。

在我国写字办公楼的空调设计中，最常见的中央空调系统为传统的集中式定风量空调系统，风机盘管机组加新风空调系统，以及吊顶式VAV系统。集中式定风量空调系统由于空气处理设备是集中的，温度统一设定，无法满足个人的需要，耗能巨大；风机盘管机组加新风空调系统由于机组分散设置，空调区域内有冷冻水管及凝结水管，易产生盘管凝水和霉变，卫生条件差，维护管理不便。而且水管一旦发生漏水，将会给用户带来严重的损失；吊顶式VAV系统当送风风量过小时，新风量不易保证，且室内气流组织会受到一定影响，自动控制系统较复杂，设备大多需要进口，造价较高。更重要的是，传统空调下办公楼工作的人，在电脑前工作的时间长，通常会抱怨空气不新鲜，空气品质差，从而导致工作效率低下。二十世纪八十年代以来,制冷空调步入了一个新的发展阶段,其标志之一是“舒适空调”向“健康空调”的变革,即从传统的维持热舒适环境提高到确保良好的办公室内空气品质。“健康综合症”的出现就起因于室内空气品质的恶化,其中人的感觉起了很大作用。因此提出了“可感受的室内空气品质”的概念,以利有效提高室内空气品质。其中一个主要途径就是保证最小新风量及提高换气效果。

纵观我国自行设计的写字楼，其空调的设计观念尚比较落后，空调方式不能适应办公楼的功能需求，冷热源形式比较单一，基本上未采取节能措施。传统的混合式空调方式（上送风，见图1）一般是根据整个房间的热湿负荷，将处理过的空气由设在房间上部的送风口送出。具备一定初速度的送风气流在整个房间里形成回旋运动，吸收室内的全部余热、余湿量，经充分混合后由回风口排除，所以房间上下各部分温度趋于一致，并力求满足人们舒适性。但在实际使用过程中，使用者（在一定的衣着量和活动水平下）具有不同的生理和心理反应。对空气温度和气流的个体偏好，以及人体对房间温度变化的响应时间不同等等均体现出个体热反应的差异。

对于现代办公室而言，风口定位在设计阶段完成，此时工作间的位置和热负荷尚未确定，待到办公室分区定位时也没有考虑到其对气流组织的影响，并且房间气流会随家具的重新布置而改变，而这可能会使使用者对吹风感和（或）空气品质差的抱怨有所提高，因此现代办公室内想依靠传统的中央空调来维持每个角落人工环境的一致，基本上是没有可能实现的。同时由于每个人对自己偏爱的温度、风速等又有所不同，所以在舒适性方面更加难以令人满意。另有研究表明在传统的空调系统中处理过的新风有99%被浪费了，只有1%被人体所利用^{[ 2]}。不仅造成了巨大的浪费，而且对室内人员的舒适及健康带来不利的影响，而这样的负面影响又会进一步导致人们工作效率的降低。上述问题反映了空调技术存在的种种弊端，反映出空调系统的设置并不完全是为人设置的，而仅仅是“建筑的空调”。

　　
　图1 空调上送风形式 　　　　　　　　　　　　　　　　　图2 空调下送风形式

2 工位空调的概念提出与特点

现代建筑及室内各种物品由于大量使用人工合成材料，采用密封性能良好的门窗等建筑构件，同时由于人体产生的生物性污染物得不到合理稀释和置换，因此室内空气品质变差。特别是七十年代能源危机以来，为了减小冷负荷而减小新风量更使这种状况恶化。人们工作、生活在这种建筑中呼吸道和眼睛会受到刺激，出现困倦、乏力、胸闷、过敏等症状。世界卫生组织将此类症状称为“病态建筑综合症”。这些症状有时只是感觉上的，从医学观点难以诊断，因此这种危害是潜在性的。因此不难看出传统空调的诸多弊端，随着人们对室内办公环境要求的提高而逐渐变得明显起来了。对人类健康来说，室内工作环境比室外环境更重要，因为人们大约90%的时间是在室内度过的。现代的空调，不光要能满足人们对于舒适性越来越苛刻的要求，还要尽可能的环保、节能、高品质、个性化。

由于信息技术的飞速发展，在当今高度现代化的办公大楼中，越来越多的人比以往任何时候都需要得到快速的接口，以获得更多的信息。同时对于动力、数据处理和通讯方面的设计要求也在不断改变，因此现代写字楼必须具备可重新调整的灵活性。现在标准的写字楼建筑每年大约有40％要进行位置的调整或租户的更换。高技术性操作的变动率经常超过100％。所以要具备竞争力，现代的写字楼必须提供可重新布置的灵活性，同时还要具备舒适的环境和竞争力的费用。

与吊顶式系统相比，一体化架空地板送风系统可以迅速便利地安装于地面。架空地板送风系统还增加了楼内通讯、数据传输以及电力线路输送的灵活性。它可以快速的接线和更换电缆，提高了在不中断动力、声讯、数据服务，以及空调送风系统的情况下办公室的改建能力。如果使用人员的位置和冷热负荷发生变化，那么通过很简单地移动架空地板的盖板，可以很容易地增加、减少或重新安排送风末端装置，楼宇的管理人员很快就能为其提供位置和工作站的改变。即使工作位置的变化率非常低，但是在通讯和网络领域不断更新的技术可能也需要偶尔地更新电缆和导线系统。

在上述矛盾日渐突出的背景下，产生了工位空调的概念。工位空调将其工作的范围分为工作区和背景区，提倡一种更为个性化的送风方式^【3】。工位空调对于背景区的环境控制并不严格，而对工作区则要求个人可以通过调节装置改变自己工位内的环境。将二者进行对比，传统空调强调在一个大空间内维持均一的“热舒适”环境，而工位空调则注重于个人对于自己工位的环境（比如标准工作间-workstation）的控制；传统空调控制环境的依据是单一的热舒适标准，而工位空调则是每一个工位上使用者的个人热感觉；传统空调效果的衡量采用客观的环境参数，而工位空调则还需要考虑个人喜好。工位空调利用个人调节实现个人舒适性，而整个周边空间则相对保持不变，使人产生一种身在“绿洲”的感觉，通过系统调节实现工作区与背景区的和谐。桌面工位空调一般结构如图3。

　　
　　　图3 桌面工位空调一般结构　　　　　　　　　　 图4 架空地板结构

桌面系统既可以和压力很小的架空地板（图4）相连，也可以以软管和中央系统连接。桌面系统送风口离人很近，因此它的潜在吹风感问题尤为突出，这就需要研究适合的末端装置形式。架空地板桌面送风方式适应房间用途的改变,如办公室布置、装修的变化，因此具有较高的灵活性；电气线路设在地板夹层的空间内,可较自由地接出地面与办公机器相对应。室内发生的热量、尘粒(如香烟尘)可通过热对流作用自然向上有效地排出房间（图2）；环境舒适性大为改善；送风口设在桌面上,人手可及,能随个人的要求调节出风方向和风量,满足个人的舒适性要求。更为重要的是，工位空调强调的是个人局部环境的空气品质，这就需要每个末端送风最好以新风为主。并且合理划分系统,使单个系统风量不致太大,这样机房可以分散设置,输送距离减小(静压箱长度不宜大于15ｍ)。静压箱的高度与建筑造价关系很大,过去取0.3～0.5ｍ,现在有进一步减小的倾向,不论是风口带风机还是不带风机,静压箱高度已有做到150ｍｍ的实例报道^{[ 4]}。

以松下电器产业公司信息中心大楼为例,其个人空调装置包括:①与地板送风相接的软管向桌面送风,②在分隔夹板层内设排风机直接排除办公机器的热量,③桌下设有辐射板供暖(在分隔板下部,靠工作人员脚部)^{[ 4]}。从以上论述可以看出,空调方式的个体化对于作舒适环境的创造和控制是很理想的,显然也是可以有效利用能量的。就其技术基础来看,风经架空地板是必不可少的技术关键。由于这种空调系统对室内热环境的影响较传统方式敏感,而其涉及的因素又很多,目前尚无完备的设计指标和方法。

3 结论

桌面工位空调是一种更为人性化的空调，不但在解决个人热舒适问题上有着独特的优势，而且可以将新鲜空气直接送到人的呼吸区，提高了室内人员所呼吸空气的品质并降低了新风的浪费，节约了能源。Fanger教授针对现有的问题提出了创造21世纪卓越室内空气品质的原则，一是个人热控制，二是个性化送风，桌面工位空调正是实现这两项原则的最佳途径，必将随着生产力的发展而大放异彩。

参考文献

1. 龙惟定,范存养.现代办公楼的空调设计.暖通空调.1994.2

2. 李俊. 个体送风特性及人体热反应研究.清华大学工学博士学位论文.2004.4

3. Fred S. Bauman, Edeard A.Arens. Task/ambient conditioning systems：engineering and application guidelines.www.cbe.berkeley.edu/research..October,1996.

4. 范存养. 办公室下送风空调方式的应用.暖通空调.1997.4

作者简介：

张国利，男，1981年1月出生，大连理工大学硕士研究生，大连理工大学土木水利学院暖通教研室，116024，联系电话：13842835691，信箱：zgl811@163.com.