【摘要】本文主要简介英国的两例智能型建筑，一例为单体别墅的环保、节能、智能控制:另一例为“默特尔”智能公寓的智能化系统 的特色和使用情况。

【关键词】再生建材 节约能源 再生资源

　　住宅智能化是IT技术向传统建筑产业渗透发展的必然结果。自1984年在美国诞生第一座智能大厦以来,智能建筑的发展在世界范围内 一浪高过一浪,从各种特殊功用的高文件智能大楼,到近几年已经全面向建筑行业的最基本内容一民居住宅发展,引起了住宅建筑本身智能型 、舒适性的革命性变化,还带动了家用电器的操作控制智能化,产生了信息家电产业。国外甚至出现了网络房屋,出现了与虚拟社区相对应的 网络社区。国内智能小区的建设也十分火爆,这其中的最基本单元就是智能住宅。

　　本文介绍2例已经完成在英国的实际智能住宅,从中了解欧洲(英国)智能住宅的发展情况。

1智能型住宅

　　这是由一个叫做INTEGER组织于1998年9月建造完成的。INTEGER是一个非赢利组织,其作用是在欧洲促进建筑实现智能化、环保化。 这座以该组织名字命名的智能型住宅,座落在WATFORD市的INTEGER建筑研究开发中心。在这样一个单体别墅建筑中,包括了许多特色:环保、 节能、智能控制和低价格,把智能型家居住房的概念引入到21世纪。

1.1环保意识

·再生建材
　　INTEGER智能屋的建筑材料尽量采用自然和再生材料,如木材等,其它材料包括己经和可以循环使用的,如墙体绝缘材料、地板材料、玻璃、 钢、铝等。由于环保的原因,尽量减少水泥的使用。

·节水设施
　　一个分开的废水处理系统将室内浴池、洗手盆的水排泄到地下水箱内。经过生物处理,可以再用于冲洗卫生设备等。卫生间安有双速水 流控制,减少水的使用量。同时采用低水量开关和喷头尽量减少水的使用量。

　　雨水由房顶上流到花园下面的一个大的贮水池里。水泵和增压器产生压强使这些水用于灌溉。灌溉的机器对湿度具有敏感性,只有 感觉到植物需要水的时候,才为其灌溉。水循环系统的使用节约了30%的用水。雨水贮存及房檐流下来的水的管理及水循环系统减低了高峰 水流量,大量降低了流向排水道的流量。

·节约能源
　　INTEGER智能屋在西南侧建有一个只有几扇窗子大暖房,东北面则安有接地百叶窗。暖房保护住宅的热量不散发,同时它还为外部花园与 房间内部及三层楼之间提供了自然联系。该暖房的轴面同时还有降低噪音的作用,可以减少临近高速公路交通产生的噪音对居住者的影响。接 地百叶窗有一部分在地下,这就使在地下的卧室能够冬暖夏凉,因为地表面在夏天可吸收多余的热量,而在冬天,储存在地表面上的热量又可以 被再次吸收。

　　该住宅通过地板层内的低温热交换机提供室内热量,热交换机的热源是由2个地下50m钻孔里的热泵提供,热泵从地下提取住宅所需要 全部热量的3/4。一般情况下,热泵可使热交换机的温度从11℃提高到50℃。每个房间有单独的温度控制。大部分光源为低压日光灯,可以被 控制使用。

　　高效热能的结构及对太阳能的利用大大降低了该建筑的热源费用。通过使用地下热泵做为热源,获得了70%以上的热量要求。因而,热 源费用每年预计在￡40。采用钨、卤素低压荧光灯和照明系统的控制最大程度的减少了费用。

·再生资源
　　太阳能热管和控制器为住宅提供主要热水资源,当太阳能充足时它会根据需要自动关闭各自电加热器。光压盘与小风力发电机产生电能驱 动被动通风系统。

1.2集成通讯

　　每个房间里安装工声音、数据、电视分线,至少一个房间有一个接口。客厅、办公室里安装了多个的接口,用于处理数据与娱乐。所有的电 缆线终端都放在一个柜子里,这里可以进行适当的内部连接。ISDN为该住宅提供了10个电话号码,进来的电话根据所拨的号码和时间通过ISDN进行 转接,ISDN同时具有INTERNET功能,可以在任何内部网上的计算机快速进入网上操作。

　　10BT数据网形成一个主服务器,在家庭的办公室内、厨房、及一个卧室里有工作站。笔记本电脑可以接到任何房间里的网络上,从而提供 了工作设备。网络被组织成为一个互联网,可以分享数据如文件、日记簿、电子邮件。通过互联网还可以进入住宅的管理系统。

　　在住宅的大厅里还提供了模拟、数字卫星电视服务,同时在前门、暖房、蓄水池处还有CCTV的接口。联合的信号系统如卫星转播等可以 在房间内任何屏幕上使用,包括计算机屏幕。卫星的红外遥控系统只设在主要的房间内,儿童的房间里没有这个系统。住宅音频系统可以允许入 住者选择自己喜欢的音乐及广播,浴室及儿童的房间内没有安装这些系统。

1.3智能控制

　　INTEGER智能屋的控制系统采用分级方式提供集成控制,控制住宅的照明、热水、安全、温度、暧房的排风等,所有的系统都能独立控制。 另外还安装有可以自动改变控制模式的安防系统。当住宅模式改变以后,可以自动改变包括安防子系统在内的每个子系统。这些模式可以反映出 房间里是否有人,居住者是否在睡觉。这种模式的变化是根据时间、内外温度和内部光线情况来进行的。

　　中央控制系统提供与各子系统之间的最高水平的控制和管理,但是这种管理和控制方式不是每天24小时都需要的,有些时候使用者可以按 传统的方式进行熟悉的控制操作,这可以通过智能钥匙来实现设置使用者的不同权利和设置不同的控制模式和区域。

2智能型公寓

　　建设在BARNSLEY市的名字叫做“默特尔”的智能公寓,本来是建于本世纪早些时候一栋旧房子,于1997年10月通过翻修改造为智能公寓。改 造它的目的,是要展示一下现代技术是如何帮助行动最不便的残障人员来自行料理日常生活。这栋房子既是一个临时性的家,也是一个试验性的适 用于残障人员的仪器。从外部来看,这座智能公寓酷似一座排状普通乡村别墅。

　　这一改造工程将大量的不同领域的技术集于一身,最值得注意的是一个基于“Lusta”总线的控制系统,它是由Sienens公司制造的,和一个 由“Possum控制器有限公司”生产的为残疾人设计的红外线控制器。

2.1“默特尔”智能化系统

　　门锁将无线电信号传到控制箱,由它来开起安全防护网,打开大门并且关闭预警器,一旦进到屋内,大门就会自动关上。在大门打开的同时, 楼下的灯也会亮起来,使得在屋内的活动更加方便。

　　“Lusta”的总线系统,使得控制遍布整栋房子的各种设备简单易行。一条双芯电缆把各种家电和电控设备连接到这个系统上。

　　使用由“Possum控制器有限公司”公司制造的,被称为“伙伴”的专用红外线或无线电控制器,就可以启动房中的设备。这也可通过手 动操作或是由一个信息输入开关一一一种可以由手、脚、胳膊来控制的感应开关,或者是由语言、眨眼来控制的开关,或是由吸气和呼气控制的 气动开关来控制。“伙伴”有一个被编入了232项可控制功能和可存储100个电话号码的程序。它也可以通过键盘和鼠标输入个人电脑。

　　通过Possum系统,可以遥控开启电灯开关和加热系统:通过智能插座,可以遥控电视机、收音机、微波炉等任何电器设备开关:在厨房,有一 个感应型电子炉具。它可以遥控,也可以接触控制,盲人还可使用旋扭开关来控制。操作台可以针对站立的或坐在轮椅当中的人,通过遥控来升高 和降低。水龙头也可以常规地或使用感应器来开关。

　　屋内有滚梯和垂直升降的电梯来搭载轮椅上楼。这种梯子连接在Lusta总线上,可以通过Possum控制器或开关来控制。两间卧室中的一间有 一个电子控制的升降机。两间卧室都有可视内部通信系统,使居住者能够与正门的来访者和楼下的人进行联系。针对失聪者,如果门铃或电话铃响 了,就会有灯光闪烁。这一功能还可避免打扰其它住户。房子中,所有的门都被连接到Lusta总线系统上,可以通过安装在轮椅可及的高度的“Poss um伙伴”控制器或大型的开关来打开。

2.2“默特尔”的智能化功能

　　“默特尔”将各种智能产品与其它一些特有的高科技产品设计组合起来,为残疾人创建了一个方便的生活环境。例如,大的电灯开关和安 装在与轮椅等高的房门开关。

　　另一个例子见于浴室,其特点是使残疾人可以在上面旋转移动进行洗浴的方便的地板式淋浴器,和为那些无法使用浴巾的残疾人准备的臂触 控制干体机和一个带有嵌入式浴盆的卫生间。两个臂触式开关控制着卫生间,一个控制冲水,另一个控制洗漱和干体机。

　　由于将“标准的Lusta总线通信系统”和“Lusta总线控制器”组合起来,事实上,即便是行动最为不便的残疾人,也可以控制任何房中 的设备。

　　这栋大楼是一劳永逸的。使用基于总线的控制系统,意味着只需安装两条双线路电缆,一条在楼上,一条在楼下,这两条线连接成一个系统。 举例说,任何将来可能会进行的装饰装修,包括自动开启的窗户或窗幕。相比之下,一个普通的由电线连接的系统则需为每一项功能的控制系统安装 一个独立的电缆网络。由于只需安装一条电缆,对于智能工程来说,改造一个已建成的建筑是最节约成本的一个方案。避免在刻意建造智能住宅上 花钱,就意味着可以在智能产品上多投入。

　　楼下的敞开式布局,留给轮椅更大的活动空间。大门和房门被拓宽以方便进出。所有的房门都可以通过被安装在墙上的与轮椅等高的大开 关或“Possum系统”的遥控器来控制开启。

2.3“默特尔”使用情况

　　用于智能公寓的技术和设计使残疾人获得更大的自由度和降低他们对护理人员的依赖程度。已经有几名残疾人在使用这种临时性的家了。 在使用期间,只有一个护理人员在场,以防出现紧急情况和一个随叫随到的机械师。

　　此项技术的应用,显示了使用总线技术,可以轻松改造或更新残疾人现住的家。改建和重新安装电缆只需一次,这个系统就会实实在在的一 劳永逸,无论将来会进行何种必要的改变和更新。使残障人员可自行支配生活,冲破过度依赖护理人员的束缚。这一技术的采用,可以提供给他们 足够的生活能力和维护他们做人的尊严。智能公寓展现了一个对残疾人员和护理人员来说,都是解放的范例。对此项技术不需要巨额的支出。在 智能公寓安装Lusta总线系统的总金额约在￡5000英磅左右。一旦通信中枢安装好,其它的功能和产品将会很容易加入这个平台。

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[摘要] 本文在综合考虑制冷和制热性能的基础上，通过对影响制热能力和性能系数敏感度分析，指出以增大室内换热器的换热面积和空气循环量为主要措施，以增大室外换热器的换热面积和空气循环量为辅助措施，并注意对制冷系统中的压缩机、毛细管、储液器等各部件也做相应调整，才能最终达到提高热泵型房间空调器制热能力的目的。
[关键词]制热能力 敏感度 换热面积 空气循环量 主要措施 辅助措施

1 引言
热泵型房间空调器在其使用过程中暴露了一系列急需解决的问题，冬季制热能力不足就是其中之一，本文提出了改善热泵型房间空调器冬季制热能力不足的措施。

2 提高制热量分析
众所周知，热泵型房间空调器一般是按制冷工况参数设计的。比较合理的设计方法是应该同时兼顾制冷和制热工况，在综合考虑制冷和制热性能的基础上，合理配设室内外换热器的换热面积和空气循环量，并对压缩机和毛细管等部件做相应的调整。具体措施如下：

2.1 室内外换热器
室内外换热器的换热器面积是影响空调器制热能力的主要方面。其换热面积应以制冷工况下计算的换热面积为基础（这样可保证夏季制冷能力），并在此基础上用制热工况下计算的换热面积与制冷工况下计算的换热面积二者的差值对其补偿修正。其最终室内外换热器换热面积A(㎡)可由下式计算得出：
A=A1+β(A2-A1)
其中A1——制冷工况下计算的室内或室外换热器的换热面积(㎡)；
A2——制热工况下计算的室内或室外换热器的换热面积(㎡)；
β——修正系数(0～1.0)。

增加室内外换热器的换热面积，均可提高制热量，但增加相同的换热面积，室内换热器对提高制热能力和热泵系数的影响幅度比室外换热器都要大。也就是说，室内换热器对提高制热量和热泵系数数具有很高的敏感性。因此，为不致造成“小马拉大车”的现象，尽量降低空调器造价，应注意以增加室内换热器的换热面积为主要措施，增加室外换热器的换热面积为辅助措施的原则，具体体现在β取值不同：对室外换热器β=0～0.5，对室内换器β=0.5～1.0。
另外，对室内外换热器可设二档转速的风机，当低温环境制热能力不足时，将室内外换热器的风机均调至高速档，可在一定程度上缓解制热能力不足的现象。文献[2]认为降低室内换热器空气循环量，可提高冷凝压力，增大压缩机功耗，从而提高制热量，笔者则对此持有异议。我们知道，空调器在制热工况时，降低室内换热器空气循环量确实可以提高冷凝压力，增大压缩机功耗，但靠增大压缩机功耗来提高制热量总是有限的，而且并不节能，更为不幸的是，室内换热器的换热能力也因此而降低，并且降低的幅度比压缩机功耗增大的幅度要大（这可由文献[1]图示变化曲线看出），致使总体制热能力有所减小而不是增大。由文献[1]图示变化曲线可知：增大室内外换热器空气循环量使制热量都有所增大，但提高室内换热器空气循环量不仅使制热量提高，而且对热泵系数具有很高的敏感性，使热泵系数也增大；而提高室外换热器空气循环量仅使制热量有所提高，热泵系数基本保持不变。因此用增大室内外换热器空气循环量的办法来提高制热量，也应注意以增加室内换热器空气循环量为主要措施，增加室外换热器空气循环量为辅助措施的原则。

2.2 压缩机和毛细管
为适应制冷和制热工况下制冷工质不同循环量的要求，压缩机和毛细管也要做相应调整。压缩机最好采用变频压缩机。当室外环境温度较低，房间负荷较大时， 通过增大压缩机的输入频率来提高压缩机的转速，从面使更多的制冷工质参与循环，最终使空调器制热能力与房间负荷相适应。注意压缩机在高频运转时，壁面温度较高，其向周围环境的热辐射损失已达到不可忽略的程度，此时为提高制热量，做好压缩机的保温，减少热损失就显得尤为重要。
毛细管与系统的相互匹配问题也是最终能否提高制热量的重要环节，因此，随着制造成本的降低，采用反应迅速、调节范围广的电子膨胀阀是将来设计热泵型房间空调器的趋势。
除此之外，系统中的储液器也应当设计得大一些，以容纳低温环境下系统中多余的制冷工质。

3 结论
要提高热泵型房间空调器的制热能力，室内外换热器、毛细管和压缩及其附属设备均应做相应调整，调整过程中要注意以影响制热能力和性能系数最敏感的环节为主要调节措施。并且要注意系统各部件之间的相互匹配。任何只仅仅调整一个部件的措施，均不可能达到理想的效果，只有从整体上综合考虑，才能达到提高制热能力的目的。

参考文献
1 鱼剑琳，傅明星，曹琦等，有关热泵型房间空调器冷热比的分析，流体机械，1998，28(8)：55～57
2 伍光辉，提高空调器低温制热能力探讨，制冷学报，1995,1:47～49