陽光房項目暖通系統設計方案及應用

桂超

摘要：本文旨在為陽光房及多面幕墻的建筑項目提供相應暖通設計解決方案，文章通過北京市密云區某民宿會所項目，因地制宜對比多種暖通設計方案各自特點，選出針對此類項目最為適宜的設計方案，并對設計方案的舒適性、節能性進行綜合分析。文章最后介紹地板對流器在設計實例中的應用情況，并對本次項目設計方案中使用的地板對流器的未來應用前景進行展望。

關鍵詞：地板對流器? ?陽光房? 節能

0引 言

隨著生活水平的不斷提高，居住環境不僅僅要滿足最基本的居住需求，還要符合現代人對于建筑及景觀的審美需求。為了能夠更好利用室外自然采光、獲得更好建筑視野，現代建筑越來越多的使用幕墻元素。但在使用大面積的幕墻元素中也會遇到很多實際應用上的問題：例如居住的熱舒適度受室外環境影響較大、幕墻夜間結露、空調設備設計負荷增大、不利節能等問題。因此本文將由具體項目引入，討論此類項目的解決方法。

1.項目概況：

該項目位于北京市密云區，室外氣象參數為冬季供暖室外計算溫度-7.6℃，冬季通風室外計算溫度-3.6℃，冬季空調室外計算溫度-9.9℃，冬季空調室外計算相對濕度為44%;夏季空調室外計算干球溫度33.5℃，夏季通風室外計算溫度29.7℃，夏季空調室外計算相對濕度為61%[1]。室內夏季設計溫度為26℃，設計濕度50%，冬季設計溫度為18℃，設計濕度40%。

本項目建筑使用性質：民宿會所，總占地面積：約3000平方米，共分為兩大部分：園內景觀及居住區域。陽光房位于園內景觀中心處，景觀內夏季蓄水，陽光房四面環水，僅有一走廊連接岸邊。陽光房建筑面積100平方米，凈高4m，四面及頂部均由玻璃幕墻組成。

2.陽光房外維護結構及冷熱源系統節能設計：

考慮到陽光房的節能性，圍護結構采用6low-e+12A+6mm中空鋼化玻璃幕墻組成及金屬構件組成，幕墻傳熱系數K僅為1.76W/（㎡*K），結構采用的金屬構件為鋁材和角鋼，經過計算外圍護結構的綜合傳熱系數僅為2.0W/（㎡*K）。經負荷計算可知，夏季冷負荷為17.1KW，冷負荷指標為171W/㎡，冬季熱負荷為27.7KW，熱指標為277W/㎡，以上負荷已考慮新風及外遮陽等因素。

性能良好的外圍護結構能夠在保證建筑物良好的采光的同時，兼具良好的保溫隔熱性能，降低冬夏季熱、冷負荷及冷熱負荷隨室外溫度劇烈波動的幅度。除此之外，圍護結構密封性達到相關檢測標準要求后，有效減少了冬夏季室外空氣滲透，夏季減少了室內濕空氣滲入，降低室內負荷及能耗。

眾所周知，夏季空調負荷主要來自于太陽輻射，而想要降低外圍護結構帶來的負荷和能耗就必須采取遮陽措施。但在冬季的晴朗天氣下，太陽輻射卻可以很大程度上減少室內熱負荷降低末端能耗，故本項目室內屋頂及四面均設有活動的百葉遮陽設施，以便根據室外天氣條件隨時調整遮陽設施。

考慮到系統節能性，本項目中采用空氣源熱泵做為冷熱源，熱泵采用噴氣增焓技術，相較普通系統增設了經濟器、壓縮機上加設噴射口，系統能夠有效改善高壓縮比工況下排氣溫度過高的情況，拓展低溫制熱的運行范圍，冬季最低運行溫度可達零下20℃，與同排量普通壓縮機系統相比，冷熱量提升主要來自于系統蒸發器的進出口單位質量工質焓差的增加，而非單純依靠工質流量增加提高冷熱量，冷熱量的增加程度大于功率增長的程度，且在設計溫度下COP值不低于2.5，冷熱源系統節能性有所提升。熱泵夏季供回水溫度為7/12 ℃，冬季供回水溫度為45/40 ℃。冷熱水供回水溫差均為5℃，冷熱量相差不大的情況下，冷熱水輸送采用一套泵組，輸配系統采用一次泵變流量系統，，能夠根據室內負荷變化調整流量，從而達到節能的目的。

考慮到人員舒適性及節能性，新風換氣次數設計為1次/h，新風由項目中居住地區的組合式空氣處理機處理到室內設計工況后，通過埋地新風管道輸送到末端設備接口處，與設備送風混合后吹出。室內保持正壓，陽光房頂部開設電動通風開啟扇進行排風，可根據通風量調整開啟扇開度，開啟扇總計開啟通風面積不小于1平方米。

3.陽光房節能設計末端解決方案比選：

該項目在末端選擇上主要有兩個難點：其一是由于項目的特殊性，陽光房頂部不能吊裝任何空調及通風設備，只能選擇將設備鋪設在地面位置，對設備類型的選擇及安裝設計有一定要求。其二是冬季供水溫度不高，僅為為45/40 ℃，遠低于普通市政供水溫度（95/70℃）末端需要采用能夠利用低品位熱能的設備，且散熱量能夠達到室內溫度設計要求。目前考慮的方案有如下幾種：

3.1采用鋪設盤管制冷制熱：

通過地板下鋪設盤管的方式制冷制熱，冬季當房間地面面層鋪設水泥、石材或陶瓷等，加熱管間距為100mm時，根據熱泵供回水溫度可得，地暖平均水溫為42.5℃，采用發泡水泥絕熱層的混凝土填充式熱水輻射地面單位面積的向上供熱量也僅為171.8W/㎡[2]，遠遠達不到負荷計算值，由此僅采用地板下鋪設盤管的方式并不能夠滿足室內負荷需求。

夏季僅采用地板下鋪設盤管的方式僅能承擔室內部分顯熱負荷，但該項目夏季四面鄰水，濕負荷較大，如采用該種方式則需同時搭配除濕機同時使用，占用室內空間。

3.2裝設明裝落地式風盤

采用明裝風盤風盤制冷采暖，單臺制冷制熱量最高可達8～10KW/臺，制冷制熱量可以滿足負荷要求，但風盤設備均需明裝，極大地影響了室內設計的美觀性，且明裝風盤的送風角度多為垂直于地面，對于冬季晚間幕墻結露的問題在實際使用中效果不佳。

3.3裝設地板對流器+組合式空氣處理機組

地板對流器內部結構由外部框架、電源適配器（220v轉為36v）、動態能效增強裝置（DBE風機）、熱交換器及冷凝水接水盤組成。

本項目中采用的地板對流器的優勢及特點：

（1）舒適性：地板對流器主要依靠對流方式進行換熱，熱氣流能夠快速且均勻的擴散到整個供暖區域。響應速度快且能夠通過設備中的變頻直流無刷風機實現精確控溫。本項目中地板對流器安裝在地板高度之下，安裝位置距離幕墻20cm左右，送風角度與水平呈30°角，冬季可對幕墻進行加熱，防止幕墻結露和冷風侵入。設備出口風速為1m/s左右，較低的風速不僅減少了設備的吹風感，更降低了噪聲。

（2）節能性：在冬季制熱時能夠利用熱泵低品位熱能進行采暖，最低供水溫度可達35℃。夏季系統采用空調結合通風的方式，地面冷氣密度較大下沉在房間底部，熱空氣密度較輕浮于房間上部，使熱空氣分層在房間上部地區，通過置換通風方式從陽光房上部開啟扇排出，減少需要空調設備處理的負荷。

4.設計方案應用及實測情況介紹：

本項目中在房間四個方向分別布置5臺設備，每臺設備的制冷量為1.4KW，總計28KW;制熱量為2.2KW，總計44KW，能夠滿足室內設計需求。安裝完成后，室內中心及房間內四面測溫點（高度1.5m處）實測溫度均可達到設計溫度。

5.應用前景展望：

在本項目中，風冷熱泵協同地板對流器系統應用于環水景觀中的陽光房中。此類系統不僅可以應用在與本項目類似的陽光房項目當中，也可以在酒店大堂、展廳、機場航站樓等高挑空大面積落地幕墻項目中應用。本項目系統耦合多項節能技術，兼顧舒適與經濟性的同時與室內裝潢有很好地結合，具備良好的推廣意義及應用前景。

參考文獻

[1]. 民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范 GB50736-2012 附錄A

[2]. 輻射供暖供冷規程 JGJ 142-2012 附錄B

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