1、前言

对于不同的季节，这种竖向温度梯度对空调冷热负荷的影响是不同的。冬季，随着建筑物高度的增加，围护结构传热温差逐渐增大，热损失随之增加。同时由于热压的增大，冷风渗透和排风热损失也增大，夏季则相反，随着厂房高度的增加，传热温差逐渐减小，冷负荷减小。因此不同季节和不同送风方式对空调节能起着举足轻重的作用。1999年上半年，上海市能源研究会委托同济大学对浦东金桥加工区几个代表性的厂房的送风方式进行测试分析研究。为了提出不同情况下较经济的送风方式，从而达到推广应用和节能的目的，我们通过冬天和夏天的测试，以及加设设备的测试，绘制了具备代表性的温度随着高度变化的曲线。下面就对不同季节和不同送风方式对空调能耗的影响，进行分析研究。

2、热风采暖系统

对于冬季较冷地区的大多数高大工业厂房来说，冬季采暖是主要考虑的问题。常用的采暖方式是在厂房周边下部设置散热器和侧吹风式暖风机。这种下部送风方式对于建筑物内空气的加热作用加剧了竖向温度梯度，使高大建筑物空间上部的空气温度变得更高，通过围护结构和排气的无效热损失随之增加。为了减小这种无效热损失，我们对顶吹式暖风机系统和逆反式送风系统进行分析研究。试验结果表明可以大大降低竖向温度梯度，有显著的节能效果，现分别对两种系统进行分析。

2.1顶吹式暖风机系统

顶吹式暖风机安装于高大建筑物上部，直接将热风吹向工作区。这种送风方式一是可将原先聚集于顶棚下的热空气进一步加热后再送至工作区，从而减少了暖风机本身的能耗；二是可以阻止热空气的上升，减小竖向温度梯度。现具体分析顶吹式和侧吹式两种送风方式。曲线1和2是实测的侧吹和顶吹两种方式室内空气竖向温度分布。通过围护结构的传热量公式为：

Q=KF（tN-tW）（kJh）

可见，采用上部送热风，缩小了竖向的温度梯度，从而减小围护结构和屋顶传热量的225和22，减小排气热损失为22，为采暖系统运行节能提供了先决条件。

2.2逆反式送风系统

逆反式送风系统是在侧吹式送风的基础上，另加送风系统，抽吸高大建筑物下部温度较低的空气送至顶棚以下，造成下压气流，阻止下部热空气上升。这种送风方式能够取得更显著的效果，实测的室内空气竖向高度分布。

利用上面的公式可得减小屋顶传热量和排气热损失百分比均为27.由此可见逆反式送风(风机设计、选型与技术分析)对于节能更有显著效果。

3、夏季空调送冷风系统

上海地区大多数的高大建筑物夏季以降温为主。上部送风与下部送风有截然不同的效果。采用顶部送风或上侧送风都会在不同程度上减小竖向温度梯度，这是由于送风冷射流在周围空气的作用下产生向上弯曲的结果。竖向温度梯度的减小意味着无效冷负荷的增加。如果采用下部送风方式，例如影剧院中采用座位送风或平推流送风，则可以增加竖向温度梯度。在保证工作区相同温度的条件下，下部送风可以比上部送风节省能量。

曲线1和2为实测的下部和顶部送风时，室内空气温度的竖向分布。

从图中可见，在离地面12m左右，无论上部送冷风还是下部送冷风，室内温度基本相同。采用下部送冷风，在离地面12m以下空间空气温度还要低些。但在12m以上的大部分高度范围内，空气的温度随着高度的增加而增高。由于这一温度的增高，减小了室内外的温差，而使围护结构和屋顶的传热量减小，从而使夏季空调冷负荷变小，达到节能的目的。

利用公式得：

Q1=1112KS（tN1-tN2）dH=1112KS（H321123-H21468）dH=341KSQ2=1112KS（H21468）dH=2702KS

由于加大竖向温度梯度而减小的传热量百分比为：

n=Q1Q2=341KS2702KS=13

可见采用下部送风可减小围护结构传热量13。

4、结论

（1）高大建筑空间的竖向温度梯度，在不同季节中对空调负荷的影响起着不同的作用，冬季增加无效热损失，夏季则减小无效能量损失。

（2）以冬季采暖为主要目的的高大建筑，采用顶吹式暖风机、逆反式送风系统等上部送风方式有利于节能。

（3）以夏季降温为主要目的的高大建筑宜采用下部送风（座位送风），利于节能。