某項目會議室輻射板空調系統的設計與應用

謝雪雪 朱少林

（廣東省建筑設計研究院）

1 引言

現代會議室除了要滿足傳統的會議功能外，還經常承擔培訓教學、團隊建設討論等其他使用功能，尤其現代會議要求的視頻、音頻、燈光等系統的升級配置，使設備發熱量在房間空調負荷中的占比越來越大。會議室的空調負荷特點是使用時間不集中，短時間內較多人員聚集，要求空調系統具有能獨立控制、快速處理室內熱濕負荷的特點，本文介紹了一種輻射板空調加獨立新風系統在某學校項目中兩間會議室的應用，并以此得出采用常規冷源（冷水機組提供7℃冷凍水）水溫作用于專用的輻射板，同樣可以滿足內區會議室的空調設計要求。

2 工程概況

本項目位于深圳市，是一座綠色三星標準的九年一貫制學校，學校建筑物呈條形分布，布置分散，學校的教學及輔助用房采用變制冷劑多聯空調系統。其中行政樓首層的2 個會議室，空調面積總共為85m2。

圖1 會議室平面圖

會議室層高3.4 米，要求室內裝修后凈高2.7m，校方要求會議室的噪音標準需高于國家標準，達到N R30，并且空調系統應有別于學校其他舒適性空調系統，具有示范作用。會議室外圍護結構主要為實體墻，帶有一扇外窗，平面如圖1 所示，結合其圍護結構的特征及校方要求，為其設計了輻射板加獨立新風的空調系統。

3 會議室設計參數及冷負荷

3.1 室內、外設計參數

表1 室外設計參數（深圳市）

表2 室內設計參數

3.2 冷負荷

輻射供冷的負荷計算方法有多種，比較常用的是通過熱平衡法利用模擬軟件來進行相關的計算。參考文獻[7]的相關實驗數據表明，在25℃的室內設計溫度下，輻射供冷的冷負荷曲線與對流換熱的冷負荷曲線趨近；結合本項目的實際情況，與專業公司校核計算后，對流換熱的負荷計算結果與熱平衡法計算基本一致。

會議室冷負荷根據“鴻業暖通負荷計算8.0”計算出設計日逐時負荷計算取值，室內設計人數為34 人，新風量按滿足人員最小新風及室內正壓需求的新風量比較取大值，計算新風量取900m3/h。會議室總負荷構成如表3 所示。

表3 會議室計算負荷

3.3 設備選型

兩個會議室合設一套風冷熱泵中央空調系統，設備選型如表4。

表4

其中新風機組為考慮一定的安全系數后選取。

風冷熱泵、空調循環水泵及定壓補水裝置設置在三層屋面，新風機組設在一層空調機房。空調末端采用輻射板，輻射板的顏色和排列形式可根據室內設計需要調整。會議室的空調系統原理圖詳圖2。

圖2 會議室空調系統原理圖

4 會議室空調系統設計

4.1 空調水系統設計

根據國家標準《輻射供暖供冷技術規程》JGJ 142-2012 第3.1.4 條的要求，輻射供冷系統的“供回水溫差不宜大于5℃且不宜小于2℃”。對于輻射空調系統，一般做法是輻射板末端采用16/18℃的高溫水作為冷源，新風系統采用7/12℃的低溫水對新風及空調房間除濕。本會議室系統容量小，如按照以上常規方法設計，會增加初始投資，并且使管路及自控系統相對復雜，故本次設計采用一套風冷熱泵機組，制取7℃的冷凍水作用于專用的低溫水輻射板， 輻射板單元的冷水進出水溫差為3℃，系統冷凍水回水溫度為10℃。為減少輻射板串聯過多，后端輻射板因水溫升高而降低實際制冷量，末端輻射板接管分環路設計。本系統大會議室分成2 個大環路，每個大環路再分成3 個小環路，小會議室分成2 個小環路，每個小環路的輻射板為串聯連接，環路與環路之間并聯連接；每個水環路連接的輻射板數量及管道長度基本一致，保證各環路之間的水力平衡。

4.2 輻射板面積計算方法

2001 年修訂的歐洲標準E N1264 中給出頂板進行輻射供熱和輻射供冷的表面總散熱量的計算圖表和公式，如式⑴和圖3 所示。

圖3 輻射地板供熱和輻射頂板供冷時表面散熱量計算圖表

式⑴中，

q ——供冷頂板表面總散熱量，W/m2；

θsm——供冷頂板表面溫度；

θi——室內環境設計溫度， 一般為熱舒適綜合溫度或操作溫度。

由式⑴及圖3 可知，輻射板表面溫度與房間設計溫度差越大，輻射的熱流密度越大，即輻射板的供冷能力越強。會議室采用了專用的低溫水輻射板，工作工況下輻射板表面溫度不低于16℃。根據某廠家提供的樣本參數，在設計水溫7℃/10℃時，按每塊輻射板的尺寸1200mm×600mm 計算，每塊板的制冷能力為103W，會議室的計算顯熱量為5.47k W，需要敷設64 塊輻射板。輻射板天花覆蓋率約55%。平面圖如圖4 所示。

圖4 會議室輻射板及水管平面圖

4.3 空調新風系統設計

表5 深圳地區幾種室內設計參數下空氣的狀態點

由表5 可知：維持相對濕度不變的情況下，隨著干球溫度的降低，露點溫度降低，空氣含濕量降低。

為了防止輻射板結露，輻射頂板的表面溫度要比空氣的露點溫度至少高0.5℃以上。會議室的設計露點溫度為15.3℃，規定輻射板的表面溫度不小于16℃。由新風系統負擔室內潛熱負荷，防止出現輻射板結露。

在設計工況7℃/10℃供回水溫度下，根據負荷計算及最小新風量（900m3/h），新風帶走所有的濕負荷，需處理到的送風狀態點含濕量如式⑵。

根據式⑵計算可知，送風狀態點的含濕量明顯低于室內露點（11.134g/k g），需通過多級冷卻除濕。根據規范要求，空氣出口溫度要比冷凍水的進口溫度高4℃[4]，需要對多級表冷除濕后的空氣進行升溫處理。本項目選用一種自帶直膨式壓縮系統的熱泵熱回收新風機組對新風進行降溫除濕并且再熱，同時為了提高系統的安全性，新風量按1000m3/h 選取。

圖5 新風處理過程焓濕圖

圖6 自帶直膨式的熱泵熱回收新風設備處理過程圖

為保證室內正壓5～10P a，熱泵熱回收新風機組的排風量為800m3/h。夏季計算需求的新風機供回水流量為4m3/h，設備回水管上安裝比例積分調節閥，冷凝水排至機房地漏。新風口采用誘導比大的圓形散流器，使工作區氣流均勻。圖7 為會議室的新、排風平面布置圖。

4.4 系統運行控制策略

整個輻射供冷加新風系統設置中央集中控制器，對各設備進行監控，并能實現對系統數據的顯示及控制。

圖7 會議室新、排風平面圖

⑴風冷熱泵系統的流量控制。

在主機的出水口管路上與冷凍水泵入口前管路上安裝壓差旁通裝置，中央控制系統實時檢測末端的水量變化狀況，與預先設定值的偏差，自動控制電動調節閥的開度，保證主機進出水量的恒定。

⑵室內溫度控制：每個會議室的入戶回水管上安裝電動比例積分調節閥，戶內安裝液晶控制面板，根據用戶設定的室內溫度調節比例積分閥的開度，達到室內溫度調節的目的。

⑶室內濕度控制：新風水路設置電動比例積分調節閥，根據每個會議室安裝的濕度傳感器調節比例積分調節閥開度，調節水路水量。

⑷會議室使用前，輻射板支路電動比例積分閥關閉，新風機組開啟，快速對室內的余濕進行處理，當室內達到冷輻射板供冷條件時（室內空氣含濕量d≤11.5g/k g.干空氣），自動開啟輻射板支路電動閥，維持室內設計溫濕度。

⑸每個控制區域均安裝輻射板防結露控制器及濕度傳感器，當輻射板有結露風險時自動關閉水路電動比例積分閥；當結露風險消失后自動恢復輻射板供冷。

⑹整個輻射供冷加新風系統同時配置有定時自動啟停、手動啟停功能。

5 結論

⑴在輻射供冷系統中，新風應承擔所有的濕負荷，確保輻射板不結露；采用7～10℃供回水，輻射板表面溫度更低，輻射板表面宜設置溫度傳感器，防止板面溫度過低結露，同時新風系統建議考慮一定的富余量。

⑵新風系統采用自帶直膨式壓縮系統的熱泵熱回收新風機組，先對新風進行全熱回收預處理，然后由冷凍水盤管進行一級表冷及自帶的直膨式壓縮系統進一步的除濕降溫后，再與排風進行顯熱交換，等濕升溫，達到除濕的目的。

⑶采用輻射板系統，可減少空調房間的動力設備，使室內噪音達到有效控制。●