獨立新風+吊頂冷輻射空調與變風量空調系統應用比較

郎衛國

（上海市建工設計研究院有限公司，上海200050）

空調技術

獨立新風+吊頂冷輻射空調與變風量空調系統應用比較

郎衛國

（上海市建工設計研究院有限公司，上海200050）

以前灘企業天地項目為例，結合“變風量空調與獨立新風+吊頂冷輻射空調”兩種系統方案在該項目中的應用，分析比較了兩種空調系統的特點，并做了設計小結。

獨立新風+吊頂冷輻射空調系統； 變風量空調系統

0 引言

在實際項目運用中，往往結合項目定位、建筑結構形態、室內空氣品質要求等多方面因素綜合考慮確定室內空調形式。目前在高層、超高層辦公樓中，變風量空調系統運用較為廣泛，技術較為成熟。同時，人們也對建筑環境的舒適性和空氣品質提出了更高的要求，積極尋求一種舒適、健康、節能、環保的空調方式。獨立新風+吊頂冷輻射新型空調系統以其獨特特點，也在被逐漸應用。本文以前灘企業天地項目為例，結合“變風量空調”與“獨立新風+吊頂冷輻射空調”兩種系統方案在該項目中的應用，就兩種空調系統的原理特性、應用情況等做了對比。

1 空調原理及特性

1.1 獨立新風+吊頂冷輻射空調系統

原理：室外新風由新風機組處理后通過管道送至室內，承擔室內全部潛熱負荷，同時滿足室內通風換氣及衛生要求。而室內的顯熱負荷全部由吊頂冷輻射板承擔。

系統主要優點：較常規全空氣空調系統相比，可提升室內凈高約200～300mm；室內幾乎無動力設備，有效降低室內噪音；室內恒溫、恒濕，有效改善室內環境；室內溫度計算較常規提高1～2℃，節能約30%。

系統主要問題：在空調正常運行和非正常情況下（如空調初始運行、室內開窗或大量室外空氣侵入），吊

頂冷輻射板易結露；室內輻射升溫慢，初始運行達到室內設定溫度運行時間長，約3～4h；吊頂冷卻能力有限，一般95～120W/m2。

1.2 變風量空調系統

原理：通過改變送入各房間的風量（送風溫度不變），來適應室內空調負荷及室內參數要求的變化，從而保證房間溫度達到設定值。

系統主要優點：空調系統全年大部分時間是在部分負荷下運行，而該系統是通過改變送風量來調節室溫的，因此大幅度地減少了風機動力能耗；有效調節局部區域溫度，實現溫度的獨立控制；同時具有全空氣系統的一些優點，過渡季節可以全新風運行；可選用室內無水管的布置方案，此時無漏水隱患；

系統主要問題：當室內冷負荷減少時，送風量隨之減少，送風中的新風量低于設計值，室內人員感到憋悶；對于室內負荷變化較大的場合，需要犧牲濕度要求以滿足溫度要求；動力型BOX末端產生約50dB（A）噪聲。

2 應用比較分析

前灘企業天地項目位于前灘地區15#地塊，總建筑面積約14萬m2。地下三層，商業部分共7棟，地上均為3層；兩棟辦公塔樓分別為T1、T2，南北對稱布置，并在三、四層通過連廊T4連通，地上均為28層，兩棟塔樓均為偏置核心筒設計，圍護結構均為玻璃幕墻。兩棟辦公樓為中央空調系統，冷熱源由園區能源中心提供；商業采用多聯分體空調系統。辦公樓標準層層高4.5m，標準層面積1430m2。標準層平面圖（高區）如圖1所示。

前灘地區總體定位為“世界級的中央商務區”，而作為前灘地區開發的第一個標志性工程，更是力圖率先打造一個可持續建筑。本著“綠色、環保、可持續”的設計理念，對于辦公樓的空調系統，我們就傳統的變風量空調系統與新穎的獨立新風+吊頂冷輻射空調系統進行了方案比較，力求契合業主需求并創新設計。

兩種空調系統，主要從以下幾方面做了對比分析。

2.1 空調設計比較

2.1.1 空調室內設計溫度

常規變風量系統，辦公區夏季空調室內設計溫度為24℃。

而在冷輻射作用下，人體的實感溫度會比室內空氣溫度低約2℃。相同的熱感覺下與傳統空調系統相比，采用吊頂冷輻射系統的室內溫度可以提高2～3℃，從而減少計算冷負荷，降低系統能耗。故吊頂冷輻射空調系統夏季空調室內設計溫度選取26℃。

2.1.2 空調供回水設計溫度

該項目能源中心供應的一次側冷凍水供回水溫度6/13℃，熱水供回水溫度58/45℃，水系統為四管制。各系統二次側設計供回水溫度見表1。

表1 系統二次側冷熱水設計供回水溫度

從上表可以看出，輻射板的供水溫度較常規空調系統相比，夏季較高，冬季較低。正因為吊頂冷輻射系統只負責處理顯熱負荷，不負責除濕，故冷水進水溫度可提高到16～18℃。結合這一特點，當選用獨立新風+

吊頂冷輻射空調系統時，可利用市政高溫回水作為吊頂冷輻射空調系統的一次側供水。

2.2 空調風系統比較

受偏置核心筒布局等因素影響，兩種系統下，標準層均設置一個空調機房。辦公區空調系統設置虛擬內外區，靠外幕墻4m以內為外區，其余為內區。新風由設在避難層和屋頂層的新、排風全熱回收器預冷/熱后送至各層空調箱/新風機組。

當采用變風量空調系統時，空調機房內設置一臺變風量空調箱。空調箱送風量為24000m3/h。空調外區末端采用并聯風機動力型變風量風箱（帶熱水加熱盤管），內區末端采用單風道型變風量風箱。風箱根據室內溫度傳感器的控制信號控制風閥開度以改變送風量，調節室內溫度。標準層空調系統采用定靜壓控制法。

當采用獨立新風+吊頂冷輻射空調系統時，空調機房內設置兩臺新風機組，分別服務于內、外區。內、外區新風機組送風量分別為3200m3/h和5280m3/h。內區全年供冷，夏季外區供冷以輻射頂板為主、主動式冷梁為輔，冬季外區僅采用輻射頂板供熱。辦公區新風口均采用高誘導比的防結露風口，以防止送風結露。

獨立新風+吊頂冷輻射空調系統送風量的減少，降低了輸送空氣的能量消耗。同時用水來代替空氣消除室內熱負荷，降低了輸送冷量的動力消耗。

2.3 對建筑裝飾影響

當采用變風量空調系統時，空調箱參考尺寸L× W×H=5500×2560×1900（mm3），機房面積約35m2。空調箱送風量大，送風管高度對凈高影響最大。吊頂內空調送風主管高度約550mm，綜合其他機電管道共占用梁下空間約800mm。室內完成面凈高2750～3000mm。

當采用輻射空調系統時，單臺新風機組參考尺寸L×W×H=3200×1300×1700（mm3），機房面積約30m2。該系統僅有輻射板水管和新風管，占用梁下高度約300mm，對凈高影響較小。室內完成面凈高約3000～3200mm。

2.4 控制系統比較

表2為兩種空調系統室內設備控制形式需求比較。

綜合上述兩種空調系統的主要對比分析，最終選取了獨立新風+吊頂冷輻射空調系統。該系統具有空調舒適性高，辦公區噪音影響低，提升室內凈高等優勢。研究表明，該系統較常規的變風量系統具有明顯的節能效果。

表2 系統控制形式

3 結語

變風量空調系統技術運用較為成熟，系統末端有多種應用方式，系統分區逐漸由內外分區向朝向分區轉變。該系統需關注風管尺寸對室內凈高的影響及室內機噪音對環境影響。

相比變風量空調系統，獨立新風+吊頂冷輻射空調系統更為節能，對室內凈高影響更小。但受輻射頂板易結露，冷卻能力有限及初投資高等因素影響，國內應用較少。

該項目中，針對獨立新風+吊頂冷輻射空調系統的初始升溫慢、易結露、溫度調節延遲等問題，采用多項創新設計。

（1）利用室內回風作為吊頂冷輻射系統初始運行時送風。

系統初次啟動時，樓層空調全回風工況運行，正常運行時為全新風工況運行，極端工況時可部分回風運行。該設計緩解了吊頂冷輻射系統初始升溫慢的問題，且具有除濕防結露功能。

（2）標準層辦公室設置多個系統控制區。

此次設計標準層設置11個系統控制區，每個控制區可以實現獨立溫濕度控制。多個分區的設置，可以靈活控制并響應不同區域辦公人員空調需求。

（3）利用市政高溫回水作為吊頂冷輻射系統的供水。

利用市政高溫回水，減少一次側冷/熱水供水量需求，具有節能意義。同時提高了市政回水溫度，理論上提高了能源站制冷機組性能系數。

[1]熊帥，湯廣發，楊光，等.輻射冷吊頂/獨立新風系統的技術研究與可行性分析[J].制冷空調，2006，6（4）:34～38.

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[4]韓光輝，隋學敏.冷輻射吊頂+獨立新風空調系統的特點及節能分析[J].節能，2010，341（12）:13～16.

Independent Fresh Air+Cold Radiant Ceiling Conditioning Systems and VAV Air Conditioning Systems Compare

LANG Wei-guo
（Shanghai Construction Design&Research Institrute Co.，Ltd，Shanghai 200050，China）

Takes theqiantanCorporateAvenueproject as anexample，with"independent VAV and fresh air+cold radiant ceiling"twosystems solutions used in the project,the analysis compared twocharacteristics of the air conditioning systemanddoadesignsummary.

independentfreshair+coldradiantceilingconditioning； VAV airconditioningsystems

TU83

B

2095-3429（2016）03-0092-03

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.03.022

2016-05-19

修回日期：2016-06-08

郎衛國（1982-），男，浙江安吉人，本科，工程師，從事暖通設計工作。