暖通空調

暖通空調（heating , ventilation and air conditioning，簡稱HVAC）是暖氣、通風，空氣調節的簡稱，是講室內抑是車內負責暖氣、通風，空氣調節的系統抑是相關設備。暖通空調系統的設計應用著熱力學、流體力學佮流體機械，是機械工程領域內底的重要分支學科。其目的是建立因為人類生存的室內人工環境。

暖通空調系統會當控制空氣的溫度佮溼度，一般利用其四大功能：調溫、除溼、換氣、過濾，綜效是會當提懸室內的四序度，為中大型商場、工業建築、辦公建築（如摩天樓）中重要的一部份。咧做藥仔、電子、關鍵任務設施猶閣有油氣等領域佮行業中，暖通空調的作用嘛舉真輕重，近年來成長速度緊，特別是俄烏戰爭了後，熱phóng-phuh式暖氣開始取代石化供暖設備。

名稱

若無安裝燒氣（親像熱帶和亞熱帶地區）， 則會曉寫作 MVAC（Mechanical Ventilation and Air Conditioning）。

有時也咧縮寫 HVAC 加入來 R，代表冷凍（refrigeration）， 縮寫就變 HVAC & R 抑是 HVACR，抑是縮寫中加入 R，減去代表通風的 V，縮寫就變 HACR。

背景

暖氣、通風佮空氣調節是因為真濟科學家的發明佮發現啊若產生，其中包括尼古拉 ・ 利沃夫、麥仔可 ・ 法拉第、威利斯 ・ 開利、魯本 ・ 特靈、詹姆斯 ・ 耳空、威廉 ・ 蘭金佮尼古拉 ・ 卡諾等人。

暖通空調系統的零件大約發明佇工業革命前後，全世界的公司佮發明家嘛不斷引進各種現代化佮高效率的新方法。暖通空調的三个主要功能暖氣、通風佮空氣調節攏有相牽連，其目的是佇合理的安裝、紡起來維修成本下，提供四序溫度佮適當的室內空氣品質。暖通空調系統提供通風功能，減少空氣滲透，維持室內外抑是無仝房間之間的壓力關係，空氣流入去抑是流出房間的特性號做室內空氣分佈。

佇咧現代的建築內底，欲講機能（閣包括伊的控制系統，佮系統的設計佮安裝）會整合佇一个濟濟的暖通空調系統中。針對小型的建築，承包商會直接依需求選擇暖通空調系統佮設備。若大型的建築，會由建築設計者和機械、結構等工程師共同分析、設計閣選定暖通空調系統，才由專業的機械承包商來安裝。

暖通空調系統是一个國際性的產業，其實相關的工課包括系統的運行、保養、設計佮架構、設備製造商佮業務、研究猶閣有教育推廣。暖通空調產業以往是由暖通空調設備的製造商所管理，這馬有濟濟的國際性管理佮標準化組織關注這个領域，包括空調採暖佮製冷研究所、國際暖通空調分銷商管理辦法委員會、美國採暖、製冷和空調工程師協會、美國金屬片佮空調承包商協會、美國空調承包商協會、統一機械規範（Uniform Mechanical Code）、 國際建築法規於提供暖通空調產業相關的服務並提昇其水準。

供溫

供應系統早佇羅馬帝國時代就已經出現矣，彼當陣佇咧公共浴池的壁堵佮塗跤內面，攏有一款號做 hypocaust 的風管系統。

供體系統有真濟種。佇咧氣候寒冷的地區定使用中央供暖系統提予私人徛家佮公共建築供暖。其系統會包括加熱蒸氣、水抑是空氣的鼎鼎抑是下熱爐，此系統一般會囥佇大樓的機械室內底。使用水成做熱交換介質的系統號做循環水供冷供熱系統。供暖系統內底嘛會包括傳送加熱流體的管道抑是管線，以及利用對流共熱傳達予空氣的暖氣片。燒氣片一般會埋佇壁內抑是埋佇塗跤以下。大部份的供暖系統中攏有phóng-phuh咧會當使系統的水循環流動，予每一片暖氣片提供的熱情袂精差傷大。

風暖系統利用空氣作為熱交換介質，利用風管來輸送熱空氣送到室內。天氣溫暖甚至燒熱的時陣，空調系統嘛會當使用仝款的風管。有一寡系統會將熱空氣揀過濾網抑是空氣濾清器過濾，才閣送去室內。

供暖系統嘛會使使用電流過電阻了後所散發的熱量作為供熱源，會使做啦踢跤板電熱器佮會使紮式電熱器，嘛會當是熱-phuh系統的主要（抑是備用）熱源抑是備用熱源。

供暖系統的出風口抑是暖氣片需要囥佇室內上寒的所在。若室內有對外的窗仔門，玻璃窗的低溫會予空氣冷去，密度變大而下降，而且玻璃窗仔𠢕凝水氣，出風口抑是暖氣片一般會囥佇窗仔門的邊仔，以減少冷空氣的形成佮窗仔門的水氣。除了供暖系統本身的設計外，嘛需要趕緊減少空氣滲透到室外的量。

暖氣

暖氣狹義上是指一種集中供暖設施。伊由管道（即暖氣管）共鼎爐產生的蒸汽抑是熱水輸送到房間抑是車體內的散熱器（即暖氣片）， 散出熱量，使室溫增加，然後流轉去定爐重新加熱、循環。有時也將「暖氣片」這號做「暖氣」。 根據規則，供暖用水佮暖氣管道里的水著愛使用清氣的自來水，以利於民眾健康。

中國秦嶺-淮河以北的城市，差不多攏起彼陣規模的燒氣管道網路頂懸，秦嶺-淮河以南的城市是無。北方的城市是由政府抑是政府指定的公司，佇冬季提供集中供暖服務。服務水平、收費標準佮供暖起止日期，各地頭有無仝款。佇咧無全城規模的暖氣網路城市，有當時仔會存在較細條規模（若一个住宅小區內底、一个校園內底、一个廠區內底）的暖氣網路。

集中供暖的好處比較明顯，供暖效果好，資源利用率懸，平均成本較低。缺點主要有：住戶無選擇權，也無法度調整溫度懸低；因為實際供暖尾端管路鋪設形式無一，無仝樓層的徛家的供暖效果可能會較大差別，但是收費煞相仝；部份住戶欠費，猶毋過暖氣煞照常使用，有欠公平之嫌（針對這點，個別地區已經開始共管網設施改造做每戶一戶活門，拒絕為欠費徛予燒）。

廣義的「暖氣」

定定嘛共利用其他的原理烘燒的現代化設備，統稱做暖氣設備。如：

• 空調佮熱phóng-phuh咧吹熱風的時陣會當講是暖氣（佮冷氣相對）。
• 交通工具如火車、地鐵、公交車、飛行機頂頭的供暖設備，通常替空調抑是加熱器。
• 採用暖氣片外觀的家用烘燒設備，如電暖氣片（電暖器的一種）。

下列暖氣設備，通常寫作暖器：

• 非暖氣片外觀（如風扇狀、暖爐狀等）的其他兜用烘暖設備，根據使用能源一般號做電暖器、天然氣暖器等。

下列烘燒設施，一般毋是叫做暖氣設備，如：

• 使用明火的開放式烘燒設施，如壁爐、煤爐、炭火盆等。
• 中國東北和華北農村地區定定看著的炕。
• 電熱毯、暖水袋仔等局部用烘燒物品。
• 地暖等等整體取暖設備

通風

通風是講共一區域的空氣排出抑是共外界的空氣流入去一區域的程序，其目的包括減少區域內的溼氣、異味、薰塵、細菌佮二氧化碳，並且補充氧氣。通風嘛包括建築物內面的空氣循環，避免室內氣體停滯，是維持室內空氣品質的重要因素之一。

建築物的通風方式會當分做機械通風（抑是講強迫通風）佮自然通風二種。

機械通風

機械通風抑是強迫通風是利用機械設備進行通風，利用引入外界空氣的方式維持室內空氣品質，減少空氣內底的溼氣、異味佮汙染物，毋過外界的溼度較懸，閣需要加額的能量除引入空氣內底的溼氣。排風扇會當提供初步的機械通風機能，空氣處理機組則會使提供較完整的機能。機械通風加上空氣調節會予人合稱做 MVAC（mechanical ventilation and air conditioning）。

機械通風分為正硩通風、負壓通風和平衡通風三種模式。佇需要保護抑是著潔淨度要求較懸的房間一般用正壓通風；佇需要排除異味抑是危險氣體的房間一般採用負壓通風，如灶跤、衛生間、洗身間佮產生危險氣體的廠房抑是倉庫等等；佇需要利用大量的空氣進行冷卻的房間採用平衡通風，若是變壓器房。

一般灶跤佮洗身軀攏會有抽油煙機抑是排風風來去除異味佮溼氣。這類系統設計時的主要考慮著空氣流率（和風扇轉速和大小有關係）佮噪音。若風管會經過一寡溫度較低的區域，風管需要做隔熱處理，避免風管因為溫度傷低造成水蒸汽凝結的問題。真濟應用攏會使用直接驅動型的葵扇，會當減少維護的成本。

室內的電風會當予空氣流動，皮膚頂懸的汗膨大粒汗，因此室內的人會感覺較涼勢。較熱的空氣會上昇，佇咧冬天嘛會用天篷的吊扇，使房間頂懸較熱空氣佮別位置的空氣循環。毋過室內的電風只有是通使室內的空氣流動，無法度達到引入外界空氣的通風目的。

自然通風

自然通風是指建築物藉著自然界的風力驅動抑是室內外溫差（即煙筒效應）， 造成室內外空氣的交換，拍開門窗上簡單的通風方式。佮機械通風無仝，自然會通風無需要使用電風抑是其他機械來裝置，可降低建築物所費之電力。適用佇徛家通風的區域無大，而且建築物允准的情形下。較複雜的自然通風系統會利用暖空氣昇的原理，予建築物內底的空氣產生對流，暖空氣對建築物頂懸的開喙所在排出，同時使上方的冷空氣下降到較低的區域。這類系統度就真少，毋過愛注意來確保通風的過程袂造成建築物內人員的無適合。佇咧較溼抑是較熱的時陣，真僫干焦靠自然通風咧維持室內四序的溫度，所以猶原會配合傳統的空調系統做伙使用。空氣邊仔的節能裝置其功能嘛是自然通風，毋過會看需要先對愛導入的外界空氣進行預處理，調整溫度佮溼度了後閣進入室內。

空氣調節

廣義的空氣調節是講室內空氣的溫度、溼度、清淨度的調整，狹義的空氣調節就算是冷氣，也就是降低室內空氣的溫度。空氣調節系統的功能包括冷氣、通風佮空氣溼度控制等。

空氣調節系統的原理真相倚，主要攏是透過熱phóngphóng咧，共熱由一个低溫熱源傳送到另外一个較高溫的散熱裝置，這層序號做冷凍循環。佇空氣調節系統當中傳遞能量的介質叫是工質抑是冷媒，會當是水、空氣、冰佮其他的化學物質攏會當做冷媒。

佇冷凍循環中，冷媒一開始為氣態，就藉著壓縮機使冷媒變成高溫高壓的氣體，然後高溫的媒流去室外的熱交換器（嘛是叫做凝結盤管）， 冷媒釋放熱量，堅凍成做液體。液態冷媒先經由擴張活控制流量，閣入去室內的另外一个熱交換器（嘛講號做蒸發盤管）， 冷媒吸收室內空氣的熱量，佇咧蒸發盤管中蒸發做氣態，閣進入去壓縮機內底重複後一个的循環。述的循環會吸收室內的熱量，才共熱量釋放到室外，因為按呢會當降低建築物的溫度。

現代濟濟的厝宅、辦公室佮公共建築會裝做全空氣（all-air）式的中央空調系統，全空氣式的空調系統以空氣成做傳達熱量的介質，由室外機吸收空氣的熱量（抑是熱量予空氣）， 處理了後的空氣直接透過風管送到室內。不而過全空氣式空調系統需要大型的風管，若建築物建造的時陣無考慮這類的空調系統，後來誠歹針對全空氣式中央空調進行改造。而且風管設計需要設法避免細菌的散布。這類的空調系統主要使用佇住宅，最近嘛開始使用佇小型的商業大樓。

空氣調節系統中的除溼機能是由蒸發盤管所提供。蒸發盤管的工作溫度咧露點以下，予空氣內底的水氣堅持佇咧蒸發器盤管的外爿。凝結水集中佇咧蒸發盤管下跤的凝結水盤內底，閣排去排水系統抑是直接排去室外的塗跤兜。除溼機是用來降低室內溼度的電器，原理類似空氣調節系統。佇食品零售業中的場合中，大型開放式冰水主機的除溼效率是真懸。加濕器的功能和除溼機拄好倒反，是用來增加室內溼度的電器。

有空氣調節系統的建築物其窗仔門多半攏是密封式的窗仔門，因為開放式的窗仔會使空調系統無法度達到維持室內空氣條件恆定的目的。

現代空氣調節系統攏佇內部咧有空氣過濾器。一般攏使用重量較輕的空氣濾網，空氣經過濾網了後才送到蒸發盤管。蒸發盤管照使用條件愛定期來洗抑是換。譬如講建築物位佇高粉塵環境，抑是內底有飼貓仔、狗仔等寵物，其濾網的替換頻率就會較懸。若空氣濾網遲遲無換，會造成空氣流量下降，降低熱交換效率、一方面浪費能源，電費上昇，嘛會縮短設備壽命。若冷吱系統內面的空氣流量不足，可以蒸發盤管結冰，予空氣流量變甲閣較少。若暖氣系統中的空氣濾網誠垃圾其至已經窒窒空氣流量無夠，會造成暖氣循環系統過熱，甚至有火燒的危險。

空氣調節系統的主要作用是共熱由室內的蒸發盤管傳達到室外的凝結盤管。凝結盤管除了愛共室內熱排去室外以外，嘛負責共壓縮機運轉產生的熱排出。所以維持凝結盤管的清氣嘛非常重要，避免因為壓縮機散熱不良造成系統的拍歹。

能源效率

佇過去的二、三十冬，暖通空調設備製造商一直拍拚予其生產的設備佮系統閣較有效率。一開始是因為大起的能源成本，後來是因為對環境議題（如果溫室效應）的日益重視。美國國家環境保護局對暖通空調效率的要求嘛漸漸提懸。如二空空六年就規定美國家用空調的季節能效比（SEER）需要懸於十三 BTU / Wh，較彼當陣市面上販賣空調季節能效較懸百分之三十。以下是一寡提高暖通空調設備效率的方法。

供溫

熱水暖氣系統使用水作為熱量傳達的介質。這會當有效率的提供大樓暖氣，是真濟年前定定用的系統。猶毋過風燒熱（forced air）的系統閣會當提供冷氣的功能，使用閣較方便。

風管供溫系統定咧用佇教堂、學校佮高級徛家。其優點為空調效率較好，可能源省能源。毋過缺點是其裝設成本較傳統的暖通空調系統欲懸。

分區的供暖系統將室內分做無仝區域，喔利用濟自動調溫器調節無仝區域的溫度，彼其能源效率會比彼中央供暖系統較好。燒水型的供暖系統，自動調溫器控制各區域的熱水活門。佇風管供暖系統，自動調溫器控制各風管內減少暖風流量的擋板。佇分區的供暖系統內底，控制系統是維持各區域適當溫度的關鍵技術。

地源熱phóng-phuh

地源熱phóngphóng咧類似一般的熱phóng-phuh咧，毋過用地熱為其熱源來提供暖氣、空調佮燒水。各地區地下的溫度綴緯度咧變化，毋過和氣溫相比並，地下溫度愛穩定濟濟，地下約三公尺所在的溫度差不多對攝氏十度到十六度。

地源熱phóng-phuh的裝設費用較一般的熱phóngphóng咧欲懸，毋過後續所消磨的能源會明顯下降。依照美國國家環境保護局的估計，使用地源熱phóngphóng咧會當比一般熱熱咧節省約四成的能源消磨，若是和傳統的電熱器相比並，會當省七成的能源銷孝。

通風能量回收

能量回收系統是講熱能回收通風設備抑是全熱交換機。這類設備利用熱交換器或者是固定（enthalpy wheel）共排出空氣佮吸入空氣進行熱交換。所以會當回收排出空氣的燒熱抑是藏熱。

空調效率

壓縮機冷凍循環的性能受著熱力學第二定律的限制。熱機的效率會當用熱效率來表示。毋過空調系統佮熱-phuh是共熱由一搭徙去另外一搭，和熱機將熱能轉換做能量的情形無仝，空調系統若用仝款的方式計算，所計算的數值往往會超過百分之一百，所以一般攏無咧用「熱效率」一詞，改用性能係數（簡稱 COP）一詞來表示。性能係數是一个無因次的物理量，是熱phóng-phuh的冷卻能力佮所輸入的功率的比例：

$ COP _ { cooling }={ \ frac { | Q _ { C } | } { W } } $

其中

• $ Q _ { C } \ $ 是單位時間熱-phuh所移出的能量。
• $ W \ $ 是輸入予熱-phuh的功率。

兩者會當用仝款的單位，一般可以用瓦特。

另外一个捷用來表示較冷卻能力的詞是能效比（簡稱 EER）， EER 是講室外的溫度佇攝氏三十五度的時，熱phóng-phuh的冷卻能力佮所輸入的功率的比例，冷卻能力使用單位為千卡／細漢抑是 BTU／點鐘，輸入功率使用單位做瓦特。

為著欲更加準確的描述空調系統佇實際使用一季時的特性，共這个能效比略做修改，成做季節能效比（簡稱 SEER）。 季節能效比會以室外溫度為一季的平均溫度為準。

工程師發現會當透過硬體的改變來提昇空調系統的效率。譬如講用來使空氣流通的葵扇一般是用金屬片直接沖壓而成，此作法生產上是經濟的做法，毋過所生產的風往往效率無好。一个依空氣動力學進行設計的風扇會當來使推動等量空氣的電能減少三分之一。