辐射吊顶空调系统在住宅中的应用分析.pdf

辐射吊顶空调系统在住宅中的应用分析杨丽（华东建筑设计研究院有限公司，上海）摘要：以山东某住宅项目为例，分析探讨了温湿度独立控制空调系统辐射吊顶供冷、供暖独立新风相结合的适用性，总结了该系统在热舒适及节能方面的优势。关键词：辐射吊顶；温湿度独立控制；防结露控制；新风除湿；独立新风；舒适节能杨丽，女，年生，大学，工程师 上海市龙吴路 号楼 ：收稿日期：引言随着我国国民经济水平的不断提高，人们对居住环境的要求也越来越高。传统的家用空调形式已经不能满足人们日益增长的对居住环境的体感需求。具体表现在对室内空气品质、热舒适性及节能方面的要求。空调系统作为改善室内环境的主要手段，室内空调系统形式的选择及设计，显得尤为重要。辐射供暖和供冷独立新风相结合的温湿度独立控制空调系统能够在有效满足人员舒适度的同时降低空调系统能耗。辐射供暖和供冷，是一种主要利用热辐射来传递热量的供暖和供冷方式。热辐射是依靠物体表面对外发射可见和不可见射线（波长 的电磁波）来传递热能的一种现象。在热辐射的作用下，围护结构内表面和室内其他物体表面的温度都比对流供暖时高，人的实际感觉比相同室内温度对流供暖时舒适得多；冷辐射亦然。辐射空调温度分布均匀，室内的空气流动速度很低，辐射换热和对流换热比例接近于人体辐射散热和对流散热的比例，可以创造出符合绿色要求的自然通风环境，人体感觉会更舒适。辐射吊顶空调的优点主要有：节能、降低峰值能耗、良好的热舒适度、无吹风感、极大改善室内空气品质、节省建筑空间、简单有效的区域控制等。辐射吊顶技术曾被美国能源部列为美国当今和未来，在经济上最具优势的 项暖通空调节能技术之一，并成为美国最有发展潜力的空调系统 （，称“独立新风系统”）的主要组成部分。其节能性主要体现在以下两点：首先，辐射空调系统室内设计温度可降低，供冷室内设计温度可提高；其次，一 般 夏 季 辐 射 吊 顶 板 冷 水 温 度 为，机组的 提高。本文针对某住宅辐射空调系统进行研究分析，分别从项目概况、气候条件、冷热源系统配置及防结露控制等几个方面来展开。项目概况该项目为山东省某住宅项目，采用辐射空调部分的总建筑面积为 ，建筑高度为 ，地上层，局部层，地下层。结构类型：住宅楼为剪力墙结构，其余为框架结构，抗震设防烈度度。该项目建筑气候分区为寒冷（）区。该住宅项目总平面图见图。该住宅楼有个户型，均为一梯两户，共计 幢楼，合图建筑总平面图计户数为 户，住宅层高均为。该住宅所处地域室外气象参数、室内设计参数如表、所示。表室外气象参数夏季冬季室外计算空调干球温度 室外计算空调湿球温度 室外计算相对湿度 表室内设计参数夏季冬季噪声温度相对湿度温度相对湿度 卧室 客厅 卫生间 厨房 冷热源选择以该项目 户型为例进行空调系统分析，户型建筑面积约 。户型冬、夏季采用空气源热泵机组作为空调系统的冷热源，根据空调冷、热负荷，选用台直流变频风冷冷水（热泵）机组；机组内置水力模块（水泵、过滤器、安全阀、膨胀水箱、压力表、放气阀、流量开关、流量调节阀等），无需另行配置水泵及其水力附件；空气源热泵机组设置在同层设备阳台；夏季供回水温度为 ，冬季供回水温度空调制冷暖通空调 年第 卷增刊为。夏季辐射吊顶末端供回水温度为 ，空气源热泵机组出水温度为 ，需要经过混水中心混水后得到。冬季辐射吊顶末端供回水温度为 ，空气源热泵机组出水温度为 ，需要经过混水泵混水后得到。冬、夏季空调箱、风机盘管（厨房）供回水温度分别为 、，由空气源热泵机组直供即可。空调水系统空气源热泵冷热水经过混水泵混水后进入分集水器并送至辐射空调各个区域，每个分集水器支路设置控制阀。空调箱、风机盘管机组末端设置电动三通阀调节水量。系统补水定压：机组内置膨胀水箱，无需再另行设置定压装置；空调水系统经自动补水阀接自来水管进行补水。空调水系统原理图见图。图辐射空调系统原理图末端辐射板新风处理机组 末端辐射板辐射板的主要形式有金属辐射板、石膏辐射板、毛细管席等。辐射板安装位置有顶棚安装、地面安装及墙壁安装。用户可根据自身装修风格及可布置辐射吊顶板的空间，自由灵活地选择合适的辐射板的种类和安装位置。末端空调供暖、供冷设备可以结合不同的天花装饰造型，安装于石膏吊顶上。石膏辐射吊顶板在对应设计工况下，夏季制冷量约为，冬季制热量约为 （此数据为辐射板的单位面积供冷和供热量；数据由辐射板厂家提供）。新风系统该项目配备台新风处理机组，室外新风经机组内的过滤段（粗效 中效）过滤，再由盘管段处理后送入室内，夏季新风承担室内全部湿负荷及部分室内冷负荷（送风温度、相对湿度）；冬季新风承担室内部分热负荷（送风温度 ，温度根据末端负荷可调）。末端风系统采用地板送风或顶送风方式。新风系统的新风量根据 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范，按换气次数不小于 计算，考虑富余系数，取。新风量可根据实际工程中的计算湿负荷及室内二氧化碳浓度进行灵活调整；风机变频控制。新风除湿量计算校核公式如下：（）（）式中为湿负荷，；为风量，；为室内含湿量，；为送风点含湿量，；为空气密度，。新风送风参数确定时室内散湿源仅考虑人员散湿。室内温度 时的人员散湿量为 （人），对应的室内含湿量为 ，露点温度为 。假设人均新风量为 （人），则送风含湿量差（），其中 为富余系数。因此，送风状态点的含湿量为 ，相对湿度取，对应的送风温度约为 ，比焓为 。对于常规的冷水温度可满足要求。防结露控制辐射冷吊顶的结露是大家最关注的问题，是业主是否采用辐射系统的关键。一般产生结露的原因主要包括以下两方面：）当系统运行时开启外窗；）由于一些其他原因引起的室外空气渗透等情况导致的结露。预防结露的措施如下：）一级露点保护。一般夏季设计冷水温度要比室内露点温度高左右，根据由控制面板测得的房间露点温度与辐射表面温度的比较结果，开关辐射区域电动水阀。）二级露点保护。根据由控制面板测得的房间露点温度与混水系统出水温度的比较结果，开关辐射区域电动水阀。曾经有人做过实验，对室内人员增加时湿空气中水蒸气的凝结进行了稳态分析，认为湿气均匀分布在人均 的辐射板上时，后的凝结厚度为，而人头发的直径通常为 左右，即要达到与人头发直径相等的冷凝直径至少要花费 。因此，在等于或低于设计的人员密度且独立新风系统正常工作时，辐射板表面是不会发生结露的。另外，为确保安全，首次开启辐射空调系统时，空调新风机组为全回风模式运行，对室内环境进行快速除湿。传统空调与辐射空调对比传统空调与辐射空调对比见表。从表初投资项可知，辐射空调系统比风机盘管系统略高，但其他各项指标都是优于传统空调。结语辐射空调系统在欧洲已得到广泛应用，但在国内相对于传统空调系统来说，辐射空调系统的使用量相对较少。业主对辐射空调的疑虑主要有以下几点：）辐射空调防结露控制问题。）一次性投资较高的问题。根据现国内市场调研结果，现在国内厂家一般报价在一千多元每平方米，相对国内传统空调，一次性投资相对较高。所以，如果能有效解决防结露的问题及辐射板造价问题，业主会更容易接受这一新型既节能又舒适的空调系统。结合本文住宅案例，从节能角度来分析还有需要提高的地方，笔者有以下的想法及建议：现阶段市场上没有同时适用于辐射空调与新风系统的空气源热泵双工况机组，新暖通空调 年第 卷增刊 空调制冷表传统空调与辐射空调对比传统空调系统辐射吊顶空调系统末端机组新风机组（）风机盘管（）新风机组（）吊顶辐射设备舒适性吹风感强，噪声大辐射换热，体感舒适，无吹风感，无噪声对室内环境的影响依 靠 送 风 制 冷制 热，噪声 大；大 量 凝 结水，易 滋 生 各 种 霉菌，引发二次污染新风量小，风速低，无吹风感，静 音；末 端 辐 射板无积尘，无需清洗系统寿命 节能性一般能耗低；采用高温冷水为介质，冷水机组功率消耗大幅减少分户计量可以可以安全可靠性室内易产生漏水问题室内无电气设备初投资适中略高运行成本中低维护操作性较复杂室内无风机等动力机械，维护较为简单风机组虽然可以采用空气源热泵机组直供冷热水，但辐射板还得经过混水泵混水或板式换热器二次换热后才能得到。所以，这部分有待各个厂家或空调领域的专家探讨解决，希望能研发出一种节能的双工况机组，既可直供辐射板又能直供新风机组，充分发挥辐射空调系统的节能优势。现阶段我国住宅辐射空调系统才刚刚起步，仅部分高端住宅及别墅会使用此系统，如何根据我国国情，将这项舒适的、绿色节能辐射空调系统融入到中国巨大的空调市场中去，使其真正服务于老百姓的室内空间环境，还需要一段时间的技术发展及经验积累，希望在不久的将来，把这项最有发展潜力的空调系统普及开来。参考文献：陆耀庆实用供热空调设计手册 版北京：中国建筑工业出版社，：中国建筑科学研究院民用建筑供暖通风与空气调节设计规范：北京：中国建筑工业出版社，：苏夺，陆琼文辐射空调方式及其发展方向制冷空调与电力机械，（）：，：，：空调制冷暖通空调 年第 卷增刊