淺析吊頂輻射加新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

文/齊現(xiàn)江,卓展工程顧問(北京)有限公司上海分公司

淺析吊頂輻射加新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

文/齊現(xiàn)江,卓展工程顧問(北京)有限公司上海分公司

近年來，空調(diào)系統(tǒng)已成為現(xiàn)代建筑的基礎(chǔ)配備設(shè)施，為人們生活、工作提供極大的舒適性，但在其廣泛應(yīng)用的同時(shí)各種化學(xué)物過敏癥隨之而來，不僅打破室內(nèi)溫濕度的均衡性，而且威脅人類身體健康，吊頂輻射加新風(fēng)系統(tǒng)在復(fù)雜背景下應(yīng)運(yùn)而生。在世界范圍內(nèi)來說，吊頂輻射與新風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合的系統(tǒng)是一種較新的系統(tǒng)，擁有巨大發(fā)展?jié)摿?，能夠滿足現(xiàn)階段人們對(duì)空氣品質(zhì)、舒適性的各項(xiàng)需求。本文從節(jié)能與舒適性角度出發(fā)，對(duì)吊頂輻射加新風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行分析，介紹了包括系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

吊頂輻射；新風(fēng)系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 吊頂輻射加新風(fēng)系統(tǒng)的明顯特征

1.1 與吊頂輻射相結(jié)合的新風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

①舒適性。首先，與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)向人體兩側(cè)對(duì)流的方式相比，吊頂輻射位于人體上方，空氣的縱向流動(dòng)，能夠有效平衡人體的溫濕度，為人體提供舒適的感覺。其次，吊頂輻射系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)空間上層空氣與下層空氣之間的交換，如果室內(nèi)下層空氣溫度大于吊頂輻射系統(tǒng)在室內(nèi)上層氣流溫度，通常溫度較高的氣流上升，兩種不同溫度氣流形成交叉，平衡室內(nèi)上下層氣流溫度。此外傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)所產(chǎn)生的對(duì)流空氣在高速流動(dòng)的情況之下，使得對(duì)流散熱以及水分蒸發(fā)散熱隨之加大，極有可能引起強(qiáng)烈的吹風(fēng)感，而吊頂輻射系統(tǒng)，在一定程度上降低了對(duì)流換熱的作用，吹風(fēng)感不明顯。

②節(jié)能性。吊頂輻射加新風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能型主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：運(yùn)行過程中風(fēng)量適宜，人體無明顯吹風(fēng)感；采用回收裝置，回收排風(fēng)的冷量以及熱量，對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷或者預(yù)熱；通常輻射系統(tǒng)夏季通常采用高溫冷水，一般供回水溫度為15～16℃，回水溫度為18℃～19℃,可大幅度提高制冷主機(jī)的COP。

③清潔衛(wèi)生。傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中對(duì)室內(nèi)空間的細(xì)菌起到一定交叉?zhèn)鞑プ饔?，但吊頂輻射系統(tǒng)加新風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中采用全新風(fēng)進(jìn)行送風(fēng)，送風(fēng)過程中不存在回風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)室內(nèi)空間的溫度以及濕度分別進(jìn)行處理，確保人體活動(dòng)空間之內(nèi)不存在交叉感染，且在一定程度上避免了室內(nèi)塵土的堆積，減少墻面物品和空氣污染。

④相比全空氣系統(tǒng)，有利于提高建筑凈高。吊頂輻射板在提供輻射冷熱量的同時(shí)可以代替建筑裝飾吊頂板，由于新風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)量相比全空氣系統(tǒng)送風(fēng)量小很多，相應(yīng)風(fēng)管尺寸較小，有利于提高建筑凈高。

1.2 與吊頂輻射相結(jié)合的新風(fēng)系統(tǒng)的缺點(diǎn)

在吊頂輻射加新風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，受多種因素的影響，其中影響最為突出的有以下幾種：首先，吊頂輻射系統(tǒng)顧名思義需要在建筑空間內(nèi)部設(shè)計(jì)相應(yīng)的吊頂裝置，吊頂輻射系統(tǒng)中的吊頂與普通吊頂存在巨大的差異，吊頂輻射系統(tǒng)需盡量在前期就考慮到后期建筑空間可能產(chǎn)生的隔斷，每個(gè)分區(qū)的控制系統(tǒng)需根據(jù)各個(gè)隔間分別對(duì)應(yīng)設(shè)置，對(duì)建筑設(shè)計(jì)配合的要求相對(duì)較高。其次，對(duì)建筑空間的氣密性要求較高，如果建筑缺乏良好的氣密性，若外部空氣進(jìn)入室內(nèi)，極有可能在吊頂輻射面板上產(chǎn)生結(jié)露，進(jìn)而影響整個(gè)建筑空間的裝修效果。另外，吊頂輻射加新風(fēng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上存在較大的難度，對(duì)設(shè)計(jì)人員有較高的要求，必須全面掌握系統(tǒng)中的每一環(huán)節(jié)，保障設(shè)計(jì)的合理性以及安全性。最后，現(xiàn)階段吊頂輻射系統(tǒng)中的各項(xiàng)建設(shè)材料價(jià)格較高，大部分原材料需要通過國(guó)外進(jìn)口，國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)廠家很少，且生產(chǎn)能力與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比較為低下，難以保障生產(chǎn)質(zhì)量，在一定程度上限制了吊頂輻射加新風(fēng)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的推廣普及和應(yīng)用。

2 吊頂輻射加新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 吊頂輻射加新風(fēng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)區(qū)別

吊頂輻射加新風(fēng)系統(tǒng)作為一種全新型的空調(diào)方式，無論是在運(yùn)行方法還是設(shè)計(jì)理念上均有別于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)，其中在設(shè)計(jì)上的區(qū)別主要表現(xiàn)為：第一，舒適性設(shè)計(jì)。通常情況下，吊頂輻射能夠通過對(duì)墻體或者人體進(jìn)行不同溫度的輻射，但是對(duì)于相同的室溫條件，有吊頂輻射時(shí)人體的實(shí)際感知到的溫度較沒有吊頂輻射時(shí)低，因而，采用吊頂輻射加新風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度可以提高1～2℃，而人體正常舒適感的溫度大約在18～23℃，室內(nèi)健康的濕度環(huán)境是45%～65%，在此范圍之內(nèi)可感到一定的舒適性，室內(nèi)空間的溫度以及濕度可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)自行降低或者提高。第二，為了盡量避免室內(nèi)吊頂輻射的裝機(jī)容量以及保證吊頂表面不產(chǎn)生結(jié)露等現(xiàn)象，新風(fēng)系統(tǒng)通常承擔(dān)全部的潛熱負(fù)荷，需對(duì)送風(fēng)狀態(tài)以及表冷器的工作溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)掌控管理。第三，因?yàn)榈蹴斴椛湎到y(tǒng)冷熱水溫度均與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)不一樣，夏季通常需要分別為吊頂輻射系統(tǒng)和常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置兩種不同溫度的冷源，系統(tǒng)較大時(shí)可設(shè)置不同的主機(jī)，分別輸出不同溫度的冷凍水，系統(tǒng)較小時(shí)可以通過相應(yīng)板換輸出不同溫度的冷凍水。冬季也需設(shè)置兩種不同溫度的熱源。

2.2 冷熱源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

①土壤源熱泵。土壤源熱泵（簡(jiǎn)稱地源熱泵），主要是冷熱源系統(tǒng)通過對(duì)地緣側(cè)循環(huán)水的有效利用，將系統(tǒng)冷凝器或者蒸發(fā)器的冷熱負(fù)荷轉(zhuǎn)移至地下。這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)形式多用于中小型別墅的空調(diào)設(shè)計(jì)中。此外，由于北方地區(qū)四季分明嚴(yán)寒天氣與酷暑天氣對(duì)空調(diào)所形成的熱冷負(fù)荷嚴(yán)重不平衡，進(jìn)而使得系統(tǒng)對(duì)土壤進(jìn)行吸熱以及放熱同樣形成嚴(yán)重的不平衡，通常情況可以通過夏季地源熱泵中的熱回收功能獲取人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)及生活用水，能夠在一定程度上達(dá)到系統(tǒng)向土壤放熱和吸熱總量趨于平衡。②風(fēng)冷熱泵機(jī)組。風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)以空氣作為免費(fèi)的冷熱源，利用冷媒做為載體，通過風(fēng)機(jī)的強(qiáng)制換熱，從大氣中吸取熱量或者排放熱量，以達(dá)到制冷或者制熱的需求。③水源熱泵。水源熱泵是一種利用地球水體所儲(chǔ)藏的太陽能資源作為其主要熱源，以及利用地球水體自然散熱后的低溫水作為冷源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的空調(diào)技術(shù)，在對(duì)水源熱泵的設(shè)計(jì)及應(yīng)用過程中，需充分考慮，所利用水資源的水體容量、水體溫度、水體質(zhì)量以及供水的穩(wěn)定性，是影響水源熱泵運(yùn)行效果的重要因素，盡量保障水源系統(tǒng)具有充足的水量、合適的溫度、適宜的水質(zhì)以及穩(wěn)定的供水環(huán)境，進(jìn)而保障供水功能的長(zhǎng)期可靠性，保證水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。④項(xiàng)目較大時(shí)也可以使用水冷式冷水機(jī)組加常規(guī)鍋爐系統(tǒng)。水冷式冷水機(jī)組制冷時(shí)，壓縮機(jī)將蒸發(fā)器內(nèi)低溫低壓制冷劑吸入氣缸，經(jīng)過壓縮機(jī)做功，制冷劑蒸氣被壓縮成為高溫高壓氣體，經(jīng)排氣管道進(jìn)入冷凝器內(nèi)。高溫高壓的制冷劑氣體在冷凝器內(nèi)與冷卻水進(jìn)行熱交換，把熱量傳遞給冷卻水帶走，而制冷劑氣體則凝結(jié)為高壓液體。從冷凝器出來的高壓液體經(jīng)熱力膨脹閥節(jié)流降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器內(nèi)，低壓液體制冷劑吸收冷凍水的熱量而汽化，使冷凍水降溫冷卻，成為所需要的低溫用水。汽化后的制冷劑氣體重新被壓縮機(jī)吸入進(jìn)行壓縮，排入冷凝器，這樣周而復(fù)始，不斷循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凍水的冷卻。鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換器，它是利用燃料燃燒釋放的熱能或其他熱能將工質(zhì)水或其他流體加熱到一定參數(shù)的設(shè)備。

2.3 空調(diào)末端

在吊頂輻射系統(tǒng)中輻射末端是一種末端形式，其主要作用是利用金屬或塑料等建筑材料的供冷部件與建筑空間結(jié)構(gòu)施工、室內(nèi)空間的裝修相結(jié)合所形成的輻射作用面，利用循環(huán)冷媒，有效去除室內(nèi)顯熱負(fù)荷的的一種新型空調(diào)末端系統(tǒng)。此種空調(diào)末端系統(tǒng)的應(yīng)用一般不受功能的限制，既可以通過系統(tǒng)進(jìn)行制冷，同時(shí)能夠利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空間的供熱，保障建筑空間整體舒適感。當(dāng)前階段，我國(guó)應(yīng)用較為普遍的形式主要包括以下幾種：毛細(xì)管網(wǎng)式、埋管式和預(yù)制吊頂模塊式。毛細(xì)管網(wǎng)輻射供冷末端系統(tǒng)毛細(xì)管網(wǎng)是根據(jù)仿真原理，模擬自然界動(dòng)、植物皮下毛細(xì)管輸送能量的一種先進(jìn)的供冷末端裝置，實(shí)質(zhì)上是埋管型輻射制冷/供暖板的一種特殊形式?；炷两Y(jié)構(gòu)樓板埋管輻射供冷末端系統(tǒng)是將盤管預(yù)埋設(shè)在建筑樓板的結(jié)構(gòu)層中，作為下層空間的冷輻射面。預(yù)制吊頂模塊式是以金屬為主要材料的模塊化輻射板產(chǎn)品，通常由輻射板基板、換熱盤管、傳熱導(dǎo)軌、吸音無紡布、保溫層等構(gòu)成，適合安裝于各種常用規(guī)格的金屬頂棚板內(nèi)，也可用于開放式系統(tǒng)或是和龍骨式吊頂相結(jié)合。

3 結(jié)束語

綜上所述，吊頂輻射加新風(fēng)系統(tǒng)作為一種新型空調(diào)方式，與傳統(tǒng)空調(diào)方式的設(shè)計(jì)相比較為復(fù)雜，但是其所用的技術(shù)和方法都是可行的。值得注意的是，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，影響系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及系統(tǒng)能耗的因素是多方面的，因而，設(shè)計(jì)工作的開展應(yīng)從簡(jiǎn)單化、合理化以及科學(xué)化出發(fā)，充分發(fā)揮吊頂輻射加新風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能性、舒適性以及清潔衛(wèi)生等特點(diǎn)，在一定程度上對(duì)吊頂輻射加新風(fēng)系統(tǒng)日后的推廣與發(fā)展起到關(guān)鍵性的作用。

[1]周鵬，李強(qiáng)民.置換通風(fēng)與冷卻頂板[J].暖通空調(diào)，2011，28(5):189～190.

[2]史德福，陳華，金梧鳳，等.輻射頂板供冷性能測(cè)試方法和計(jì)算方法[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2012（4）：67～68.

[3]張旭，隋學(xué)敏，徐紹宏.輻射吊頂?shù)募夹g(shù)特性及應(yīng)用[J].供熱制冷，2008（9）：32～35.