空調(diào)輻射吊頂管理論文

1、空調(diào)輻射吊頂管理論文 摘要：本文介紹了一種新型空調(diào)系統(tǒng)形式供冷、供熱輻射吊頂系統(tǒng)的特點、技術(shù)方案及工程應(yīng)用。由于該輻射吊頂系統(tǒng)具有健康、舒適、節(jié)能、安靜、經(jīng)濟等特點，并可應(yīng)用于辦公商業(yè)建筑與住宅中，因此是傳統(tǒng)供熱空調(diào)系統(tǒng)更新?lián)Q代的理想選擇。 關(guān)鍵詞：輻射吊頂供熱空調(diào) 1前言 在建筑中使用空調(diào)越來越普遍的今天，傳統(tǒng)的空調(diào)設(shè)備和系統(tǒng)存在著兩個主要問題，一是空調(diào)系統(tǒng)耗能較多，因此帶來一系列的能源、環(huán)境問題，不利于社會可持續(xù)發(fā)展；二是長期工作和生活在空調(diào)環(huán)境中的人，由于新鮮空氣少、室內(nèi)空氣品質(zhì)較差，對身體健康產(chǎn)生不良影響，此外還有吹風(fēng)感等熱舒適問題。因此，全新意義上的“節(jié)能、健康、舒適”的空調(diào)設(shè)備和系

2、統(tǒng)成為整個行業(yè)追求的目標，水源輻射供冷、供熱吊頂系統(tǒng)(hydraulicradiantcooling/heatingceilingsystem）便是其中之一。 水源輻射的空調(diào)方式可能是人類最古老的室內(nèi)熱環(huán)境調(diào)節(jié)手段，最近科學(xué)家在土耳其東部的庫爾德人聚居區(qū)遺址中發(fā)現(xiàn)，幾千年前人類就知道在夏季將溪水引入建筑屋頂下的夾層中，通過冷卻屋面而達到為室內(nèi)降溫的目的。在二十世紀，水源輻射空調(diào)方式再次出現(xiàn)，特別是在八十年代中后期，多種水源輻射空調(diào)系統(tǒng)形式在歐洲出現(xiàn)，并在一些工程實踐中得到應(yīng)用。由于這種系統(tǒng)可提供較高水平的舒適環(huán)境，并在初投資和運行費用上有一定的優(yōu)勢，特別是由于水溫和室內(nèi)空氣溫度之間的差別較小，

3、因此可以使得冷機、熱泵機組能在較高能效比（cop）下運行，甚至可以直接利用自然冷源、熱源，因此這類水源輻射空調(diào)系統(tǒng)得到國外制造廠商和科學(xué)家們的關(guān)注。 輻射吊頂是這類系統(tǒng)中的代表，一般來說，水流經(jīng)特殊制成的吊頂板內(nèi)的通道，并與吊頂板換熱，吊頂板表面再通過對流和輻射的作用與室內(nèi)換熱，通過控制吊頂板表面溫度而達到控制室內(nèi)熱環(huán)境的目的。從吊頂板的結(jié)構(gòu)來說，一般采用的是所謂“三明治”結(jié)構(gòu)，即中間是水管，上面是保溫材料和上蓋板，下面是吊頂表面板。從材料講，吊頂板一般采用金屬材料，如鋼，水管可采用金屬材料，如銅，也可采用非金屬材料，例如塑料。圖1中介紹了幾種歐洲的典型輻射吊頂板產(chǎn)品。由于其結(jié)構(gòu)的限制，從水到

4、室內(nèi)的傳熱過程存在一定的障礙，雖然選擇金屬材料可適當降低傳熱熱阻、提高系統(tǒng)承壓能力等，但又帶來重量大、成本高等問題，因此輻射吊頂系統(tǒng)尚未被普遍接受。另一方面，由于輻射吊頂必須工作在干工況，即夏季供冷時吊頂表面絕不允許結(jié)露，因此其適用條件比較苛刻，要求設(shè)計計算準確；此外，這類輻射吊頂系統(tǒng)必須配備專門的通風(fēng)系統(tǒng)和空氣處理裝置，從而保證室內(nèi)基本衛(wèi)生要求，并除去室內(nèi)產(chǎn)濕量，保證吊頂表面不結(jié)露，因此整個系統(tǒng)較復(fù)雜，對設(shè)計和運行管理水平要求較高。 圖1幾種典型的歐洲輻射吊頂板產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 另一方面，我國廣大地區(qū)四季分明，隨著經(jīng)濟發(fā)展，既要求空調(diào)又要求供熱的建筑越來越多，非常希望有一種能實現(xiàn)供熱和空調(diào)末端統(tǒng)一的

5、系統(tǒng)形式，輻射吊頂系統(tǒng)正是一種選擇。本文介紹了由清華大學(xué)建筑環(huán)境與設(shè)備研究所和清華同方研發(fā)中心共同研制開發(fā)的新型輻射吊頂系統(tǒng)及其設(shè)備，由于該系統(tǒng)具有健康、舒適、節(jié)能、安靜、經(jīng)濟等特點，并可應(yīng)用于辦公商業(yè)建筑與住宅中，因此是傳統(tǒng)供熱空調(diào)系統(tǒng)更新?lián)Q代的理想選擇。 2技術(shù)方案 本文介紹的輻射吊頂系統(tǒng)的技術(shù)方案，包括新型輻射吊頂板末端裝置、內(nèi)循環(huán)輻射吊頂供冷、供熱系統(tǒng)形式，以及與之配套的專用空氣處理和換熱機組等三方面的內(nèi)容。 2.1輻射吊頂板末端裝置 針對國外現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，彌補我國在這一技術(shù)領(lǐng)域中的空白，筆者提出了一種帶有通風(fēng)末端的模塊式輻射供冷、供熱吊頂板。這種將通風(fēng)末端和輻射吊頂集成的模塊

6、式吊頂板，將供冷、供熱和通風(fēng)三者的末端裝置全部統(tǒng)一，使得空調(diào)系統(tǒng)相應(yīng)簡化，成本降低。另一方面，由于將通風(fēng)末端和輻射吊頂結(jié)合，可對吊頂表面及其附近區(qū)域?qū)崿F(xiàn)有效的控制，在增強換熱的同時，更可靠的保證吊頂表面不發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象。 具體而言，就是以硬聚氯乙烯pvc為原材料制造標準的吊頂板模塊，其上設(shè)有相對獨立的水通道和風(fēng)通道在吊頂板中部設(shè)有獨立的空腔，水得以在其中流動并換熱，從而達到向室內(nèi)供冷、供熱的目的（夏季通水溫度約為17，冬季約為35）；而在吊頂板的四周區(qū)域另設(shè)有空腔，使得空氣得以流動，而吊頂板向室內(nèi)一側(cè)表面開有孔洞，實現(xiàn)向室內(nèi)的送風(fēng)。圖2給出了這一吊頂板的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2輻射吊頂板結(jié)構(gòu)示意圖 1

7、pvc板壁，2導(dǎo)流板，3水流通道，4進（出）水口，5保溫層，6進風(fēng)口，7風(fēng)道 在吊頂板中部作為水通道的空腔中，均勻的排列導(dǎo)流板數(shù)片，使得水流在空腔內(nèi)分布均勻，并增強換熱效果，提高了設(shè)備性能；其上部設(shè)有進水管和出水管，便于吊頂板的組合連接；吊頂板中部空腔的上面敷設(shè)有保溫材料，以減少水向吊頂上部空間的熱損失。對于吊頂板四周的空腔，可作為通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)道，其向室內(nèi)側(cè)的吊頂表面開有孔洞，形成孔板送風(fēng)模式；而空腔上部設(shè)有進風(fēng)和出風(fēng)的管道，以便于吊頂板的組合連接。在具體工程中，可先安裝龍骨吊架等，再將輻射吊頂板固定，并根據(jù)具體情況，采取多塊吊頂板的串聯(lián)、并聯(lián)組合連接。這一輻射吊頂板通過配套的專用空氣處理與換

8、熱機組，與建筑中供暖空調(diào)系統(tǒng)相連，作為供暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的末端裝置，實現(xiàn)控制調(diào)節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境、濕環(huán)境和空氣品質(zhì)的目的。 采用此結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，大大強化了水與室內(nèi)的換熱，并使得吊頂板表面溫度趨于均勻一致，提高了舒適性，降低了結(jié)露的可能性；模塊化的設(shè)計使得加工簡單，使用靈活；選用pvc作為原材料，大大降低了成本，其性質(zhì)在工作溫度、壓力范圍內(nèi)穩(wěn)定，符合使用要求。但由于pvc吊頂板承壓能力的限制，不能與建筑中空調(diào)供熱水系統(tǒng)直接相連，因此筆者提出間連的系統(tǒng)形式，并提出與該輻射吊頂系統(tǒng)配套的專用空氣處理和換熱機組的方案。 2.2循環(huán)輻射吊頂供冷、供熱系統(tǒng)形式 筆者提出的內(nèi)循環(huán)輻射吊頂供冷、供熱系統(tǒng)形式，是指采用

9、間連的方式，通過一板式換熱器將水系統(tǒng)分為一次水側(cè)即外循環(huán)水系統(tǒng)，和二次水側(cè)即內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)，如圖3所示。 內(nèi)外循環(huán)相比有以下的特點： 工作壓力 夏季水溫 冬季水溫 主要部件材料 承壓耐溫要求 內(nèi)循環(huán) 低，10mh 514 40 鋼，鑄鐵等 高 采用這一間連的內(nèi)循環(huán)輻射吊頂系統(tǒng)形式，大大降低了對輻射吊頂板制造材料的要求，使得價廉物美的pvc板材得以使用（成本約為國外產(chǎn)品的十分之一），大幅度提高了輻射吊頂供冷、供熱系統(tǒng)的競爭性，同時，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性也大大增強。 2.3專用空氣處理和換熱機組 上述間連的內(nèi)循環(huán)輻射吊頂系統(tǒng)有較多的優(yōu)點，但與此同時也對系統(tǒng)提出了新的要求為此，筆者提出了與這一輻射吊頂系統(tǒng)配

10、套的專用空氣處理和換熱機組設(shè)計方案。它采取集成化模塊設(shè)計，具體而言，就是設(shè)計出負責(zé)一定輻射吊頂面積的機組模塊，根據(jù)建筑物的具體情況靈活安排這些模塊，并作為末端裝置與冷源、熱源、循環(huán)泵等構(gòu)成空調(diào)供熱系統(tǒng)的外循環(huán)部分；而在這一機組中，集成了輻射吊頂系統(tǒng)所需的空氣處理過程、換熱與內(nèi)循環(huán)水輸送過程等，是這一系統(tǒng)的核心部件。圖4給出了一個正在測試的機組模塊。 2.3.1空氣處理過程 當輻射吊頂運行在制冷工況時，吊頂表面溫度較低，而其表面不能結(jié)露，因此送至室內(nèi)的空氣應(yīng)充分干燥，而溫度可接近室內(nèi)空氣溫度，為此筆者提出了以下的空氣處理過程。 新鮮空氣經(jīng)由吸入口1和過濾器2進入空氣空氣回?zé)崞?的一側(cè)，經(jīng)預(yù)處理后

11、進入表面換熱器4，在夏季空氣被冷卻、干燥，在冬季被加熱，之后進入3的另一側(cè)與剛經(jīng)由1和2的空氣換熱，再被風(fēng)機送入吊頂板風(fēng)道。與常規(guī)的空氣處理過程相比，這樣的過程具有提高系統(tǒng)能源利用效率、有效保證吊頂表面夏季不結(jié)露、保證冬季表面加熱器不凍等優(yōu)點。 2.3.2換熱與內(nèi)循環(huán)水輸送 圖3中已對機組模塊中的換熱等過程進行了描述。以夏季制冷工況為例，經(jīng)由制冷機組的一次水被循環(huán)泵送至機組模塊，首先進入表面冷卻器對空氣進行降溫、除濕，水溫升高后進入板式換熱器與內(nèi)循環(huán)中的二次水換熱，并流回制冷機組，而經(jīng)過換熱、降溫的二次水被一個小的循環(huán)泵送入輻射吊頂板，與室內(nèi)進行熱交換，從而達到控制室內(nèi)熱環(huán)境的目的。其中，在一

12、次水側(cè)板式換熱器兩端之間設(shè)有旁通閥，根據(jù)負荷變化調(diào)節(jié)表面換熱器和板式換熱器的換熱量；在內(nèi)外循環(huán)之間設(shè)有旁通閥，便于內(nèi)循環(huán)的初次充水。 3系統(tǒng)特點 由輻射吊頂板、與之配套的專用空氣處理和換熱機組等構(gòu)成的內(nèi)循環(huán)輻射吊頂供冷、供熱系統(tǒng)，具有較多的優(yōu)點和較強的市場競爭力，歸納起來主要特點有： 適用范圍廣這一系統(tǒng)適用于辦公、商務(wù)等公用建筑，也適用于居室、賓館、病房等休息、居住的空間；適用于不同地域、各種氣候類型下的建筑物；適用于新建建筑，也適合改造項目； 健康舒適水平高解決了“怕吹冷風(fēng)”和“怕吹熱風(fēng)”的問題；輻射供冷、供熱可提供高熱舒適水平的室內(nèi)環(huán)境；充足的新風(fēng)供給和合理的氣流組織設(shè)計，保證了居住者呼吸到足夠的新鮮空氣；低噪音；空間整體感好，視覺效果好； 節(jié)能效果明顯提高冷熱源效率；提高輸配系統(tǒng)效率；能源的梯級合理利用；自然能源、低品質(zhì)能源的利用可能性提高； 經(jīng)濟實用與常規(guī)空調(diào)供熱系統(tǒng)或國外產(chǎn)品相比極具競爭力