绪论

19世纪，英国科学家及发明家麦可⋅法拉第（Michael Faraday），发现压缩及液化某种气体可以将空气冷冻，此现象出现在液化氨气蒸发时，当时其概念仍处于理论化。

1842年，美国佛罗里达州医生约翰⋅哥里（John Gorrie）在落成的新大楼中设计了中央空调。一名新泽西州Hoboken的工程师Alfred Wolff协助设计此崭新的空气调节系统，并把技术由纺织厂迁移至商业大厦，他被认为是令工作环境变得凉快的先驱之一。

1902年后期，首个现代化电力推动的空气调节系统，由韦利士⋅夏维兰⋅加利亚发明。其设计与Wolff的设计分别在于并非只控制气温，也控制空气的湿度以提高纽约布克林一间印刷厂的产品质量。此技术提供了低热度及湿度的环境，令纸张面积及油墨的排列更准确。其后，加利亚的技术开始用于在工作间以提升生产效率，开利工程公司也在1915年成立以应付激增的需求。随着科学技术的逐渐发展，空气调节开始用于提升家居及汽车的舒适度。

建筑居住环境下的空调系统到1950年才真正投入应用。建于1906年，位于北爱尔兰贝尔法斯特的皇家维多利亚医院，在建筑工程学上具有特别意义，被称为世界首座设有空气调节系统的大厦。

1906年，美国北卡罗莱纳州夏洛特的Stuart W. Cramer开发出一项技术，以增加其南方纺织厂的空气湿度。Cramer把此技术命名为“空气调节”，并在同年将其用于专利申请中，来作为水调节（Water Conditioning）的代替品。水调节当时是一个著名的程序，使纺织品的生产较为容易。它把水汽与通风系统结合以“调节”及转变工厂里的空气，控制纺织厂中极为重要的空气湿度。韦利士⋅加利亚使用这一名称，并把它放进其1907年创办的公司名称：“美国加利亚空气调节公司”（当今的开利公司）。

20世纪末，随着我国经济的发展，在向社会主义市场经济转轨的过程中，由于第三产业的大力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。其建筑水准和设备水准也是一个国家现代化程度和技术水平的标志。

在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（变风量空调系统）系统。由于集中式定风量空调系统的空气处理设备是集中的，温度是统一设定的，因而无法满足个人的需要，且耗能巨大；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，维护管理也不方便，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（变风量空调系统）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，在传统空调环境下办公楼内工作的人员，在计算机前工作的时间长，通常会抱怨空气不新鲜、品质差，从而导致工作效率低下。

20世纪80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，即从传统空调的维持舒适环境要求，提高到确保良好的办公室内空气品质的标准。“健康综合征”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。

纵观我国在20世纪末自行设计的写字楼所使用的空调系统，其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）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，并力求满足人们的舒适性。但在实际使用过程中，使用者（在一定的衣着量和活动量下）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反应时间不同等，均体现出个体热反应的差异。

对于现代办公室而言，风口定位是在设计阶段就完成了，此时工作间的位置和热负荷尚未确定，待办公室分区定位时也没有考虑到其对气流组织的影响，并且房间气流会随办公设备与文件橱柜的重新布置而改变，可能会进一步导致舒适度和（或）空气品质变得更差，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。另有实验表明：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。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了不利的影响，而这样的负面影响又会进一步导致人们工作效率的降低。

从以上问题看出，我国在写字楼空调设计中存在着种种弊端，反映出空调系统的设置并不完全是“以人为本”，而仅仅是“建筑的空调”而已。这就是我国绝大多数写字楼及大型建筑群应用中央空调的现状。

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工作环境的舒适度以提高工作效率，因此对办公环境质量提出了较高的要求。现代化写字楼在夏季时冷负荷为常规办公楼的1.3～1.4倍。OA（办公自动化机器）设备发热量为10～40W/m 2 ，甚至更大，照明负荷为20～30W/m 2 ；办公楼周边区域空调负荷，负荷的变化幅度及不同朝向的房间的负荷差别很大；一般冬季需要供热，夏季需要制冷，而室内由于不受室外空气和日照的直接影响，室内负荷主要是人体，照明和OA（办公自动化机器）设备的发热量，全年基本上是冷负荷，且变化较小。

为此，现代的写字楼及大型的建筑群，在中央空调的设备和自动控制上，把可编程控制器、单片机控制及微机集散化控制与管理系统，引入到中央空调系统控制和管理中来，并采用了微处理器和微机对中央空调的故障诊断功能，大大提高了中央空调系统的运行效率，有效地改善了室内人员的舒适度。