商用建筑通風工程中的地板送風設計

姜赟程

摘 要：地板送風系統是諸如辦公室寫字樓等其他商業建筑中空調設計的一種新興系統。顧名思義地板送風是從地面送風，它利用了被架空的地板體系下的靜壓箱，將處理過的空氣通過地板散流器送入建筑物的使用區。相較于傳統的頭頂以上的常規型空氣分布系統存在諸多優勢，所以該項技術在北美和日本地區的使用正在不斷增多。

關鍵詞：地板送風；空氣分層；靜壓箱；熱舒適

傳統的商用建筑通風工程設計中，暖通空調設計一般都沿用延伸型風道將新風送至位于吊頂上的散流器，處理后將空氣從吊頂處送出。吊頂靜壓箱一般經過特殊設計以容納很大的風道。而回風設計一般都采用不接風道的吊頂靜壓箱。上述方案就是廣為接收的混合型空氣分布的常規暖通空調設計。具體的來說，經過處理的空氣一般以超過人員舒適度的風速被送出，根據冷熱負荷情況，送風溫度可以被微調，（略低或略高或與室內空氣設定溫度相等）這些高速紊流空氣射流將會與室內空氣迅速混合，送風溫度迅速接近整個房間的室內空氣溫度。隨著新風的送入，它將室內空氣卷入一次空氣射流中，紊流規模不斷增大和擴展后，射流速度將會降低。為了保持人員的熱舒適度，一般規定頭部以上的散流器系統設計必須使吊頂送風氣流在進入人員工作區前的速度降低至可接受值（0.25m/s）。

1 房間空氣分層

接下來本文將從房間空氣分層，地板送風靜壓箱等幾個方面闡述地板送風系統的設計方案。建筑物中空調房間的空氣流動，對大樓中暖通空調系統的性能起著至關重要的作用，它將會直接影響到室內空氣品質和使用者的熱舒適度，當然在另一方面它也將對空調系統的能耗產生巨大影響。地板送風相較于常規空氣分布系統在以下方面具有較大的優越性：靜壓箱將處理后的空氣在地板處或接近地板處直接送至建筑物中的使用區，然后在吊頂或接近吊頂處回風。傳統的設計采用頭部以上空氣分布系統，力圖在整個空間內維持穩定均勻的溫度和通風量。在這種系統中，散流器一般都是按一定間距布置在吊頂上的，由于其放置遠離室內人員，所以這種控制策略幾乎不可能滿足建筑物中使用者的不同的熱舒適度需求。相反，地板送風系統可以將空氣送到離人員最近的區域。特別是它的TAC調節系統，可以根據個人的需求調節局部環境以匹配不同的熱舒適需求。

2 地板靜壓箱

常規系統與地板送風之間最重要的區別就是送風在途經地板下靜壓箱時與混凝土樓板和架空的地板塊之間的熱交換。如果樓板吸收了部分熱量，尤其是吸收了來自樓板下側的溫度較高的回風的熱量，則送風溫度會隨著離靜壓箱進風口距離的增加而上升。所以，在蓄熱策略中，利用混凝土樓板蓄熱可以取得較好的節能和節約運行費用的效果。上文提到的利用地板靜壓箱直接向建筑物的使用者活動區域輸送新風，其主要目的是確保送出所需的風量和包括溫度和濕度的出風工況，以及在建筑物地板以下的任何位置的有需要的最小通風量。這個過程不同于全部接風管的設計，因為隨著空氣通過靜壓箱，它會直接與混凝土樓板或地板塊等地板材料接觸，根據溫差和風量的特征，完成送風傳熱過程。當然，在某些構造中，到達要求位置處的空氣量可能會受到靜壓箱高度，靜壓箱入口工況，靜壓箱內部構造等的影響。

3 熱舒適評估，通風效率與空氣品質

通過每位使用者對自己的局部熱環境進行控制，就可以滿足自己的熱舒適要求。由于在大型的商業樓宇中人員眾多，每個人的衣著，新陳代謝等各異，他們對熱舒適的要求也不同。實驗室數據表明，選用合適的靜壓箱送風，可以提供較大范圍內的個人微氣候控制范圍。比如說：對于臺式出風口，可達到7℃；對于地面出風口，可達到5℃。這樣大范圍的控制能力完全可以滿足個人熱舒適的調節要求。

通過在地板處或接近使用者的位置輸出新風，并在吊頂處進行回風，形成室內空氣與污染氣流向上流動的置換循環。改善人員呼吸高度處的通風與室內空氣品質。這樣的置換通風系統將溫度稍低于舒適工況，風速較低的新風送入室內，很好地改善了通風性能。另一方面，由于送風的動量極小，浮力是影響空氣流態的重要因素。新風從地板區域輸入，產生熱羽蔓延開來，并向上流動。空氣溫度與污染物濃度將隨高度增加而增加。

由于地板送風系統的送風速度比置換通風系統的高，所以引起的紊流現象也較大，減弱了置換程度。另外，一些有回風的地板送風系統會造成室內空氣與污染物的混合，導致污染物擴散。優化的通風策略是要對送風口進行控制，在標準呼吸高度0.9m-1.5m范圍內限制送風與室內空氣混合。在此范圍之外才能允許空氣更大程度的空氣分層或被污染程度。但無論如何，相較于混合型置換通風系統，地板送風系統的空氣污染程度要低得多。實驗室數據表明：配備了個人環境調節散流器的地板送風系統，較混合通風系統在通風效率上有很大改善。

4 能耗分析

相較于混合型置換通風系統，地板送風系統在以下兩個方面有巨大節能優勢：（1）供冷時節能來自于經濟器和冷水機組的增加；（2）風機節能。對于經濟器來說，由于地板送風系統的回風溫度大約在25℃-30℃，高于混合型置換通風系統所要求的24℃，增加了經濟器運行的時間。此外，有與地板送風系統的送風溫度也比和混合型置換通風系統要低，所以經濟器在運行時的供冷時間也變少了。對于冷水機組來說，因為送風溫度的增加，冷水機組可以采用更高的出水溫度。當然，在潮濕環境下，對濕度控制的需求會減少或抵消節約下來的供冷能量。所以設計中一定要注意不要失去對濕度的控制。

風機的節能則與總風量和靜壓的減少有關。在地板送風系統中，從地板至吊頂的空氣分層使得房間內較低混合程度的區域之上的熱源所產生的大部分對流熱量直接回風，回到吊頂處，因此可不包括在送分量中。因此，根據熱源就可以進行工況確認。另外一方面，由于省卻了大量支風道的鋪設，靜壓箱壓力減少了，所以進過分析后，總的風機耗能量也會大大減少。

參考文獻

[1] [美]鮑曼著，楊國榮等譯.地板送風設計指南[M].北京：中國建筑工業出版社，2006.

[2] 連之偉，馬仁民著.下送風空調原理與設計[M].上海：上海交通大學出版社，2006.