资源描述
办公楼地板送风系统的应用及其设计要求
来源:互联网 上传时间:2006-04-17
内容介绍
作者:admin
关键词:地板送风系统,通风,空调
1 引言
提高室内空气品质、降低建筑能耗,以及进行大空间局部热湿环境的控制,逐步成为当今办公楼建筑空调发展的重要方向,同时也对办公楼传统空调系统的设计提出新的挑战。传统的办公楼中央空调系统为:风机盘管加新风机组空调系统,集中式定风量空调系统,以及变风量空调系统。这些系统通常采用顶棚送风(上送风)的空调方式,它强调送风气流与室内空气的充分混合,由吊顶送出的空气吸收室内产生的全部余热、余湿并稀释污染物,这样使室内所有空间的温湿度基本一致。此种控制方式不能很好地满足同一使用空间中不同使用者对温度和通风的不同要求。而且,一旦系统安装后,就不便于以后根据需要更改风口的位置。
地板送风的送风口一般与地面平齐设置,地面需架空,下部空间用作布置送风管或直接用作送风静压箱,送风通过地板送风口进入室内,与室内空气发生热质交换后从房间上部(顶棚或者工作区之上)的出风口排出。20世纪70年代以来,欧洲开始应用到办公楼建筑。特别是80年代中期,英国伦敦的Lloyd,s大楼和香港汇丰银行采用下送风空调系统的成功,引起各国空调技术界的关注。目前,地板送风系统在我国的研究和应用处于起步阶段。
2 地板送风系统与传统送风系统的主要区别
就冷热源设备和空气处理设备而言,地板送风系统与传统的上送风空调系统是相似的。地板送风系统主要的不同在于:它是从地板下部空间送风;供冷时的送风温度较高(一般为17~18℃);在同一大空间内可以形成不同的局部气候环境;室内气流分布为从地板至顶棚的下送上回气流模式。
3 地板送风系统的优点
3.1 便于建筑物重新装修和现有建筑的翻新改造
当办公室用途改变,需要重新布置、装修时,设置在活动地板上的送风口易于变动,且地板下部空间可方便电力线路、通讯线路、水管等的重新安装,这可大大地降低重新装修的费用。据日本经验,仅劳动力就可节约32%<1>。地板送风系统可以用于建筑物翻新改造,虽然加高地板会遇到楼层高度、楼梯和电梯停靠位置的调整、卫生间地面的抬高等问题,但是这些问题可以得到解决。另外,静压箱的安装过程是一个相对干燥的过程,对其他建筑结构的破坏可以减小到最小。
3.2 局部气候环境的个人控制
采用静压箱送风后,送风口一般与地面平齐设置散流器直接送风至工作岗位。使用者既能控制风量也能控制出风的方向,很明显地提高了个人的舒适度。使用静压箱送风使混凝土楼板变成了一个蓄热层,因此减少了温度的波动和峰值冷负荷。
3.3 提高工作区空气品质
由于回风口设于吊顶上,下送上回的气流组织形式,有利于从使用空间中排除余热、余湿和污染物,从而保证工作区较高的换气效率和空气质量。
3.4 节能
地板送风系统的能耗是传统空调系统能耗的34%<2>,其节能效果可以体现在如下几个方面:
(1)静压箱送风系统使用较高的送风温度,有关研究表明,在达到相同的工作区温湿度环境时,地板送风系统比传统空调系统的送风温度高约4℃<3>,这就允许在空气较为干燥的季节,采用较高的盘管冷却温度和蒸发器蒸发温度,提高了冷水机组的COP。
(2)由于地板送风系统的热力分层特性<4>,所以空气的混合区只要在人员停留的区域即可。对于该系统,大部分从安装在天花板的灯具所产生的热量还未到达地面就被排出,提高了排风温度,减少了总冷负荷,减小了制冷机组的容量。文献<5>表明,地板送风系统仅需处理整个空调房间显热得热的64%。
(3)由于地板下送风横截面较大,所以压力损失较小,从而减小了空气输送动力,减少了风机能耗;
(4)在过渡季节,使用较高的送风温度延长了使用室外新风的时间,减少了冷冻机的开启时间。
(5)建筑物使用地板送风系统,虽然需要送风静压箱,但不需要较大的顶棚空间来容纳送风管路及末端装置,与传统上送风全空气空调系统相比,地板送风系统可降低5%~10%的楼层高度<6>。
尽管地板送风系统较传统送风系统具有上述诸多优点,但是也有一些缺点,例如不舒适的吹风感,得不到满意的热力分层等。文献<7>提到,距地板散流器0.8m的区域会产生不适的吹风感。
4 地板送风系统及送风风口的分类
4.1 按照送风房间的类型分
(1)大面积区域送风。在大面积送风中,采用地板下空间作为静压箱。由于地板下空间的压力分布均匀,地板风口上无需再加静压箱。如该区域内气流分布均匀,则风口可不用附加调节阀。
(2)分室送风。对单个房间的控制需用到静压箱,以此做到分别控制各房间的送风量。而风管系统应有许多支管,风口上带调节阀使气流分布均匀。
(3)混合式送风。对于既有大面积区域送风又有分室送风要求的场合,房间内的地板风口由风管将气流送入其静压箱。而区域送风则通过地板下空间作为静压箱将空气送人。
4.2 按照地板下的设置分
(1)地板下设风管的送风方式:早期曾采用(如香港汇丰银行工程),送风量控制可靠。启动时间短.但风口位置固定、灵活性差。
(2)地面压出式直接送风(静压箱内为正压):地板下向上送风,通过对送风量和送风温度的控制,调节工作区温度,启动时间长(因结构热情性)。
(3)地板下设混风箱和风机(静压箱内不需要正压),即部分空气通过地面回地板下与一次空气混台(相当于二次回风方式),将风机动力型末端设在地下,如不设混风箱,则一次空气和回风的混合不易控制,使送风温度不稳定,这种方式虽AHU风量可减小.但地板下装置复杂。
(4)地面与吊顶送风相结合方式:照明等稳定的负荷由顶棚送风承担,办公机器的负荷由下送风负担。回风均从吊顶回风口吸入。采用这种方式时,如将下送部分空气的送风进一步局部化(如利用中空的分隔板出风),以及由上进风提供要求较低的背景空调.而下送风充分满足人体需要,这种方式即所谓的“工作与环境”相结合的空调方式(Task ambient air conditioning TAC)。
4.3 地板送风的风口形式
按气流方向分
(1)旋流型风口:依靠较大的诱导此,随气流送出时,温差射流迅速衰碱;
(2)指向性风口:出口格栅构成一定的射出角度,具有指向性强的轴线方向型送风口,适用于TAC送风,方向和流量均可依照个人需要调整。
按装置高低分
(1)与地面相平的送风口;
(2)伸出在地面上的送风口,如用于TAC的风口,通常安装在办公桌附近。
按送风口的分布分
(1)分散布点型:是指按风口的特性(作用范围、风量等)及办公设备布置,按一定间隔布置送风口。并且按照服务区域的不同选择风口的类型,是目前应用最广的型式;
(2)全面出风口型:是指从下而上空气经透气的阻尼层或穿孔板送凤.整个出风面具有均匀的气流。
5 地板散流器的形式
按照静压箱的结构形式和散流器的工作状态,将地板散流器分为主动式和被动式散流器,主动式散流器通过风机将送风气流从静压箱送入室内空调区域,被动式散流器通过静压箱内的正压将送风气流从静压箱送入室内空调区域。在被动式散流器的下方简单安装一个风机动力箱,就可以将被动式散流器变为主动式散流器。下面是三种常用的地板散流器。
5.1 旋流地板散流器
对于这种散流器,气流送出时速度和温度衰减快,具有较好的扩散性,在地板送风系统中应用最广泛。从这种旋流型散流器中送出的气流迅速与工作区的空气混合,使整个空调区域很快达到其设计温度。用户可以通过在散流器上安装风阀来控制局部送风量,也可以直接使用自控系统调节送风量。
5.2 VAV地板散流器
这种散流器是为VAV系统设计的,它采用自动末端风阀的开启,以保证当送风量增加或减小时,送风速度保持不变。方形地板格栅以射流形式向室内送风,用户可以通过改变格栅的方向,来调整送风的射流方向。送风量可以通过温控器调整,或者用户自己调整。
5.3 条型地板格栅
条型地板格栅以射流形式向室内送风,它通常安装在靠近外窗的周边区域,起到很好的装饰效果。尽管流线型格栅通常带有风阀,但是在实际设计及使用中很少调节风量,所以通常不用于建筑物人流密度大的内区。
另外,对于任务-环境空调(TAC)系统, 按照不同的“任务”设计出安装于不同位置的散流器。
6 地板送风系统的设计要求<8,9>
6.1 送风温度的控制
地板送风系统用于制冷时,其送风温度保持在17~18℃。
另外,还要考虑建筑结构热惰性及其蓄热性能对送风温度的影响。采用建筑结构作为送风道时,因建筑材料的热惰性,供冷时静压箱不断储蓄冷量,这种蓄冷量的一部分在空调停止后室内释放。另一方面,由于结构的蓄热作用,空气经过静压箱时,必然吸收四壁的热量而使温度升高,故要考虑空气沿程的温升。Fukao等人在全年需供冷的办公楼(建筑内区)测得,空气在送风静压箱的沿程温升冬季为0.15℃/m,夏季为0.28℃/m<10>。
6.2 最佳热力分层高度的确定
最佳热力分层高度不应低于工作区高度,它与送风射流特性及热射流特性等多种因素有关。在上述条件固定时,分层高度是房间冷负荷和送风量的函数。较小房间冷负荷和较大的送风量对应于较高的分层高度。然而,当送风量较大时,地板送风口以较大速度送出的空气射流将引起下部工作区空气的混合,从而削弱了工作区单向流的置换作用;甚至,送风量大到一定程度时,送风射流可以达到房间顶棚,室内气流接近混合式通风的流型<11>。为了实现如置换通风一样工作区较低的空气温度和较高的空气品质,一般限定地板送风的送风速度不大于2m/s<12>,分层高度通常为1.2~1.8m。
6.3 垂直温差的控制
地板送风的室内气流是不均匀的,存在垂直温差。地板送风时室内水平(风口附近除外)温度分布一般比较均匀,而垂直温度分布比较复杂,其影响因素主要是送风射流(送风参数和送风口形式)和室内热源(大小和位置)。随着送风量减小,垂直温度梯度增大,而平均室温的增加较小。旋流型散流器能使房间空气分布更均匀些,对减小工作区垂直温差有利。当热源在房间上部(如灯具)时,房间上面的垂直温度梯度大而下面的垂直温度梯度小;当热源在房间下部(如人员)时,房间上面的垂直温度梯度小而下面的垂直温度梯度大。地面附近空气温度与送风温度之差为送排风温差的一半<13>。
按国际标准ISO 7730,标高0.1m和1.1m之间的垂直温差不得超过3℃(这实际上考虑坐姿情况)。美国ASHRAE 55—1992标准建议0.1 m和1.8 m之间的垂直温差不得超过3℃(这实际上考虑站立情况)。因此,设计室内气流时应使工作区温度梯度小,上部区域温度梯度大,以保证热舒适的温度要求。
6.4 静压箱高度的确定
静压箱占用建筑空间,如太高,则不经济;如太低,则难以保证地板上的各个送风口均匀送风。其高度主要由下面三方面因素来确定:
(1)地板下面通风空调设备(如末端送风装置、风机盘管、风管以及风阀等)的最大尺寸规格;
(2)敷设在地板下面通讯电缆的要求;
(3)保证地板下面空气畅通流动的附加净高,通常最小为76mm。
静压箱一般采用的是架空地板,缝隙渗漏是难以避免的,这就影响了室内气流组织及系统能耗。所以采用合理的安装节点也是地板送风技术不容忽视的环节。地板的漏风率应在设计风量的5%以内。
6.5 静压箱内风管的设计
固定在地板基础上的风管或者其他固定装置的最大直径不大于560mm;对于风机箱等可移动的末端装置,其最大直径限制在480mm以内。
为了降低噪音,静压箱内的风速限定在7.6m/s之内。
6.6 地板散流器的位置确定
为了避免室内空气通过散热器回流,要求地板散流器至静压箱口的距离最小为2m。
地板散流器的位置距人员不能过近,对旋流风口来说,距离应不小于400mm<4>。
6.7 工作区风速的要求
GBJ2003采暖通风与空气调节设计规范规定:舒适性空调冬季室内风速不应大于0.2 m/s,夏季不应大于0.3 m/s。由于旋流风口的扩散性能好,在风口附近区域(直径0.6m)之外,一般不会有吹风感。
7 总结
与传统空调系统相比,地板送风系统具有便于建筑物重新装修、提高人员工作区空气品质、节能等优点,故其应用日益增加。现在地板送风技术还处于发展阶段,尤其是在其工程设计方面还缺少大量的资料和设计准则,因而还需要研究人员和工程技术人员对地板送风系统的理论及设计进一步完善。
参考文献:
1. 范存养.办公室下送风空凋方式的应用.暖通空凋,1997,27(4):30—39
2. Akimoto T, Nobe T, Tanabe S, Kimura K. Floor-supply displacement air-conditioning: laboratory experiments. ASHRAE Transactions 1999; 105(2): 739-751
3. Matsunawa K, Lizuka H, Tanabe S. Development and application of an underfloor air-conditioning system with improved outlets for a “smart” building in Tokyo. ASHRAE Transactions 1995; 101(2):887-901
4. 刘骏,李强民,旋流风口的特性及在地板送风系统中的应用,建筑热能通风空调,1999,(1):43-46
5. Loudermilk K. underfloor air distribution solutions for open office application. ASHRAE Transactions 1999; 105(1): 605-613
6. Bauman F S.Webster T.Outlook for underfloor air distribution。ASHRAE J.2001.43(6):18—27
7. Matsunawa K, Lizuka H, Tanabe S. Development and application of an underfloor air-conditioning system with improved outlets for a “smart” building in Tokyo. ASHRAE Transactions,1995,101(2):887-901
8. Fred S. Bauman, Underfloor air distribution (UFAD) design guide, ASHRAE, 2003
9. 孙琼香,俞炳丰. 办公楼地板送风系统应用与研究现状,暖通空调,34(4):26-31
10.Fukao K.Ichihara M,Oguro M.et al.Comparison of underfloor VS overhead air distribution systems in an office building.ASHRAE Trans.2002,108(1).64—71
11. Bauman F S.Johnston 1。P.Zhang H.et a1.Performance testing of a floor—based, occupant—controlled office ventilation system。ASHRAE Trans,1991.97(1): 553—565
12. 马仁民,连之伟.置换通风几个问题的讨论.暖通空调,2000,30(4):18—22
13. Skistad H.Mundt E. Nielsen P.et a1. Displacement ventilation in non-industrial premises.Rehva Displacement Ventilation Guidebook.2002
恒温恒湿机地板送风系统
目录:技术支持星级:5星级人气:87发表时间:2011-09-20 10:28:00
【 大 中 小 】文章出处:西谷制冷网责任编辑:NSW作者:NSW
1 恒温恒湿机地板送风系统基本特点与应用范围
1.恒温恒湿地板送风系统基本特点
(1)改善热舒适性
在当今的工作环境中.由于人们的衣着、活动量(新陈代谢)以及个人偏爱方面的不同,对热舒适要求有很大差别。地板送风系统的送风口设置在离室内人员很近的地板面、办公桌或者工作区的隔断上,伸手可及。这些送风口具有调节送风量、改变送风方向甚至调节送风温度功能。室内人员可利用地板送风口的可调性对各自局部热环境进行控制,以满足自身的热舒适要求,提高工作效率与劳动生产率。针对地板送风的要求。深圳西谷制冷设备有限公司研发生产了:单元水冷柜地板送风机型、实验室恒温恒湿机、机房恒温恒湿机。
(2)改善通风效率与室内空气品质
恒温恒湿地板送风系统类似于置换通风系统。系统通过设置地板上或靠近地板的送风口送出含有新风的空气,在吊顶处或接近吊顶的高处回风和排风。形成与置换通风相类似的室内空气与污染气流向上置换的流态。使室内人员处于相对清洁新鲜的空气环境。室内发出的热量、尘粒和污染物等随空气的热对流自然向上,通过排风口有效地排出房间。地板送风由于受送风气流影响,地板面温度夏季稍低、冬季稍高,结合个人局部环境控制,可提高室内人员的舒适性。改善室内空气品质,提高通风效率。
(3)减少能耗
恒温恒湿地板送风系统的送风温度比上送风系统高,可利用室外新风冷源的时间较长;由于送风温度较高,冷水机组的蒸发温度也较高,机组能效比较高;地板送风系统在空调房间内形成的热力分层,可减少工作区的空调冷负荷;送风系统由于不设或少设送风管,采用地板静压箱进行送风,系统阻力较小,空气输送能耗较低;由于送风直接与地板和混凝土楼板相接触,可利用混凝土结构,在晚问采用室外空气进行预冷。所有这些因素.使地板送风系统具有节能的潜力
(4)建筑物的寿命周期费用较少
在现代办公建筑中,由于使用对象或使用功能的变化,内部格局变动是建筑物使用期间的常见现象。据美国1997年的调查发现。全美国建筑物平均变动率达44%。地板送风空调系统具有很高的灵活性,可适应房间功能变化和内部格局变动。地板送风采用架空活动地板,地板块按模数铺设。地板送风口组合在地板块上,形成一个整体,便于移动和变更。而且,电力、语音与数据通信电缆也敷设在地板静压箱内,其模块化接线盒可以很容易地与地面插座相连接,这些地板插座几乎可以布置在架空地板格档的任何位置。当房间分隔变化时,维护人员只需采用简单工具和标准的硬件便可实施这种重新配置,且费用很低。另外,随着办公自动化设备的增加,地板送风可以比较容易地增设下送风的柜式空调器.以适应室内空调负荷的增加。由于地板送风系统的这种高度灵活性。可有效降低建筑物寿命周期费用。
(5)降低建筑层高
与采用常规的上送风空调系统相比,采用恒温恒湿地板送风的建筑,有降低层高的可能性。层高降低是通过降低服务设施静压箱的高度实现的。在头部上方用于容纳大规格送风管道和喷淋管道、电缆桥架等建筑设施的单一大静压箱,可由一个较小的吊顶静压箱和一个高度较小的地板静压箱所代替。在吊顶静压箱内设置空调回风管和喷淋管道,而地板静压箱可用来直接送风.且容纳电力、语音与数据通信等建筑服务设施。当将采用地板送风的建筑层高与采用上送风系统的建筑层高相比时,两者应相同或前者稍低些。如完全取消吊顶静压箱,则层高可降低更多。有资料表明。采用地板送风加平板结构配置的建筑层高比采用上送风系统加钢梁建筑的层高低250mm左右。
(6)施工安装方便
恒温恒湿地板送风系统一般不接风管或仅接少量风管,地板块与送风口结合在一起,主风管到风口之间无需管道连接,省去大量风管制作、安装工作量,空调风管与其它管线无空间上的矛盾,节省协调工作量。
(7)便于清洗
地板送风系统因无送风管(或少量送风管),系统清洗工作量小。除定期对空调器进行清洗外,只需定期对跌落在地板送风口积污盆内的赃物进行处理即可。
1.2恒温恒湿地板送风系统应用范围
对于各建筑区域,应在具体分析慕础上,仔细评估并考虑采用何种空调系统。最适合采用地板送风系统的空间有:1)计算机房与其它信息技术或电子设备用房;2)敞开式大空间办公室;3)培训或会议场所;4)展览区域;5)办公辅助区域(如配电间等)。
以下区域可采用恒温恒湿地板送风系统,但需要谨慎处理:
(1)电梯大厅:如采用地板送风系统,地板边缘与电梯门槛应保持一致,送风静压箱在电梯门槛处必须密封,以确保地板静压箱内送风不会泄漏至电梯间中;
(2)礼堂或法庭的坐席区域:由于采用斜坡或阶梯式楼板,某些陪审员与法官区的座椅设置在采用地板送风系统的可检修架空地板上。坐在这些区域的人员对地板送风口可能感到不舒服,除非将这些坐席区域重新安排或采用其它送风形式,如椅子送风等。便于检修而架空地板的剪刀支撑,必须在周围进行防水密封,防止静压箱内空气泄漏;
(3)安全性区域如犯人监房、安全走廊、安全控制中心等:如在这些区域采用地板送风系统,四周墙壁的安全结构必须延伸到架空可检修地板,地板送风系统的气流开口必须安全隔离,以防秘密逃脱。如采用于监狱囚室,则安全措施应具有抵御破坏的能力;
(4)快速反应用房如消防指挥中心、楼宇管理中心等:这些房问的地板送风系统不仅在正常时,而且在紧急情况时也应正常运行。
以下房间通常不宜采用地板送风系统:
(1)厕所、浴室等潮湿区域:上下水管道配件不应设置在可检修架空地板内。潜在的漏水以及高湿度会造成地板片与下部结构腐蚀,引起细菌和霉菌生长。由于地板送风静压箱必须是气密的,水从管道溢出或泄漏,将造成地板送风系统性能恶化;
(2)厨房和备餐区:出于上述同样原因,也不宜采用地板送风系统。除漏水的风险和潮湿外,大量设备及繁忙的物流,会使地板送风口失效。食物的跌落与液体的溢出,有渗进地板静压箱的风险。地板静压箱也存在产生害虫的危险;
(3)实验室:与卫生间等房间一样,也面临着协调管道、避免水泄漏进送风静压箱的同样挑战;
(4)消防楼梯:楼梯平台必须与任何架空可检修地板相衔接,延伸至楼梯区的地板送风系统。必须密封以阻止气流进入楼梯间;
(5)机械设备用房:如锅炉房和冷水机房,以及空调机房(AHU);
(6)集中库房和装卸区域、垃圾房等;
(7)不间断电源(UPs),紧急发电机房类房间;
(8)健身中心:其设备、垫子等会频繁地覆盖地板送风口;
(9)交通流量较大的区域如大厅,中庭及主要走廊:在这些地方,地板送风口经常被损坏,有可能绊倒他人,或有可能汇集垃圾灰尘;
(10)餐厅:桌椅经常会妨碍送风口送风,餐厅里液体和固体溅落物较多,而且地板送风口对于进餐者来说也不舒适;
(11)儿童保育中心:儿童玩具、设备、垫子等经常会覆盖地板送风口。且送风口也会成为诱惑儿童玩耍或往内倒东西的目标。有送风口,孩子在地板上玩会感到不舒服,且会受到静压箱内出口气体的污染。
2 恒温恒湿地板送风系统研究
2.1地板送风系统中需要研究的问题
在现代建筑中使用地板送风系统的研究还存在着许多问题,需进一步解决:
(1) 负荷计算:恒温恒湿或者空调冷负荷计算是系统设计的关键。目前,存在着几种空调负荷的计算方法,这些方法或是借用置换通风系统的负荷计算方法,或是建立在温度分层理论,假定设备负荷、照明负荷以及围护结构负荷中有多少百分比计入计算冷负荷,支持这些负荷计算方法的数据不够多:存在着许多不确定性;
(2)温度和污染物分层:地板送风房间内是否存在分层,在什么条件下会出现分层现象是与地板送风系统有关的另一主要问题。关于如何控制地板送风系统分层的资料信息非常少,而分层现象的存在以及分层高度的确定,恰巧又是负荷计算准确性的主要依据;
(3)如何评价恒温恒湿地板送风系统舒适性:地板送风系统在房间的气流组织,空气温度与舒适性等参数与上送风系统有很大差别。对于地板送风系统,需要有一个特别的计算空调房间内空气分布特性指标(ADPI)的方法,关于这个问题的研究,还没见到任何文献发表;
(4)净区半径:在目前的地板送风设计指南中,建议每个地板送风口的净区半径为R 0.3一1.2m。这限制了地板送风口的设置或办公室家具的布置。地板送风口R O.3一1.2m的净区半径,在实际运行时并不经常使用。在某些工程应用中,实际的净区半径甚至小到R O.3m,而实际净区半径的大小如何影响显热负荷,还是未知数;
(5)恒温恒湿地板送风静压箱空气渗漏对送风效果的影响:地板静压箱空气渗漏将显著地影响地板送风效果。目前。对于地板送风效果影响的研究文献是非常少的。
2.2恒温恒湿地板送风系统控制研究
与上送风系统相比,恒温恒湿地板送风系统的一个特性是送风通过地板静压箱从地板送风口送出。送风静压箱是一个空气通道,它与建筑结构与地板材料结合在一起。送风静压箱的楼板对地板送风系统有很大的热惯性。有压静压箱还将导致空气从静压箱内泄出。建筑热惯性与静压箱内空气渗漏,为地板送风系统的热舒适控制增添了新的因素。为了达到如上送风系统相同的热舒适性,地板送风系统的控制策略和控制算法,应与上送风系统有所不同。这些区别以及最佳的控制方案是主要的研究内容。
目前,还没有公开出版的文献涉及上述最佳的地板送风系统的控制问题。有几篇文章提到了地板送风系统控制的基本概念,但是没有提供详细的信息(bude砌缺2003)。在采用地板送风系统的大多数建筑中,定风量加传统控制方法,仍在内区使用。在这些系统中,风量过大是一个普遍性问题(Bau眦n 2003)。风量过大(过冷)将浪费能源,且影响系统效果。在外区,变风量系统以与定风量系统同样的控制策略被广泛使用。由于厚重的混凝土楼板对送风与室温的影响。负荷变化时系统的反应时间较长,需要在控制策略和算法方面进行更多研究,应整理出更多关于地板送风系统使用效果的运行数据。一些研究人员认为,地板送风系统控制比较简单,但最近美国国家能源管理和建筑技术中心(NcEMBT)主持的研究(woods2004)发现,地板送风系统湿度控制与压力控制比上送风系统更加复杂与困难。
对于恒温恒湿地板送风系统,温控器设置位置与设定温度的关系是另一个挑战。在一个存在热力分层的环境中,典型的墙置式温控器测得的温度值,已不能被认为代表工作区平均温度。因为温控器设置在1.5m高度处,靠近工作区顶部,温控器测量的温度接近工作区最高温度值(Baum蚰2003)。因此,有必要改变温控器的设置位置与安装高度。地板送风系统温控器设置温度应与上送风系统的温度有所不同(通常要高些)。?因为采用地板送风系统的房间的地板表面温度,一般低于上送风系统的空气温度,室内人员与地板之间存在着辐射换热(Woods 2004)。
2.3恒温恒湿地板送风系统空气分布特性指标(ADPI)研究
在美国的内华达州立大学拉斯韦加斯分校(UNLv),研究人员对地板送风系统的空气分布特性指标的评价方法进行了研究。该项目研究的目的是确定在运行良好、空气分布特性指标大于80%的办公室内区中,地板送风系统与上送风系统之间是否存在风速与温度的显著差异。
UNLV建筑技术实验室(BTLab)的研究人员对地板送风系统的空气分布特性指标进行了大量的测试。他们根据现有文献及AsHRAE标准113,开发出了UNLV建筑技术实验室(B,II丑b)的设计规程。这个实验室配备了房间内部表面温度控制系统、上送风系统、地板送风系统、数据采集系统以及先进的测试仪器。实验室的研究人员也开发出了ADPI测试的协议和实施方法。他们根据实验的设计、测试协议与实施方法。完成最终ADPI测试.并得出下列结论:
(1)对于性能良好的恒温恒湿上送风和地板送风系统,办公室内区的空气速度和温度分布存在着显著差异。上送风系统的总体温度与速度分布比地板送风系统好;
(2)在50%及20%负荷时,恒温恒湿地板送风系统的ADPI值约为55%与65%,比ADPI 80低很多。但在满负荷测试时,地板送风系统的ADPI值高于80%:
(3)当采用恒温恒湿上送风系统的送风温度为12.8℃与地板送风系统的送风温度为18.3℃。对室内空气平均温度为23.8℃的相同工作区进行空调时,地板送风系统比上送风系统要多35%.38%送风量;
(4)对于恒温恒湿地板送风系统,26%照明负荷与15%室内设备负荷,转移到地板静压箱,而加%照明负荷与85%室内设备负荷计入房间负荷,余下的34%照明负荷直接进入天花板静压箱中。恒温恒湿地板送风系统测试结果证明了现有的系统形式及设计参数不够理想,还需进行大量研究与系统优化。
3 恒温恒湿地板送风系统设计要点
3.1 恒温恒湿相关设计标准
恒温恒湿地板送风系统与上送风系统一样,必须依照所有与空调通风系统设计相关的规范、规程、标准与措施进行设计。按照规范确定室内、外设计参数、新风量与热舒适指标.保持室内空气品质。根据各房间噪声标准选择空调通风末端装置,确定系统消声与隔声措施。
由于恒温恒湿地板送风系统大规模应用于现代办公楼的时间不很长,某些规范条文与地板送风系统相冲突,许多规范(如建筑设计防火规范)缺乏与地板送风有关的条文。目前,一些发达国家正在修订规范、标准的同时,增加适合地板送风系统设计的条文。在我国,虽然已有几幢办公楼采用了地板送风系统,也积累了一些工程设计经验。但还没有专门的规范或条文对地板送风系统的设计作出规定,也未闻有何规范在修订时加入地板送风系统设计的内容。因此,没计人员在设计地板送风系统时可参照相近条文进行。
恒温恒湿地板送风系统设计时,还需关注并确保地板表面温度、地板附近的空气温度与空气速度。且需对与上送风系统无关的三个因素进行控制:即厚重混凝土结构楼板的传热;通过外罔护结构的传热量、水蒸气量与渗透风量;整个地板送风静压箱内空气温度、静压分布。
3.2 系统时间常数(热惰性)
恒温恒湿地板送风系统的一个独特特征是:其送风静压箱是由结构楼板与地板材料组成。如果暴露在送风侧的建筑构件保温良好,则建筑构件从周围环境释放或吸收热量很小。运行后,整体结构与送风达到热平衡.进入房间的送风温度应等于离开空调器和进入地板静压箱的空气温度。在部分负荷情况下,如果通过提高送风温度来控制室内温度,则由于系统失去热平衡而产生动态响应不确定性,因此通过变风量控制将更合适。
由于热惰性现象,在部分负荷时采用断续开关空调器的控制方法也不可行。据以往经验,为降低能耗,大多数地板送风系统采用“晚间”或无人时关闭空调的方法,在地板送风系统中,这是非常困难的。如地板送风系统的送风温度为17.2℃.当晚上或周末供冷系统关闭时,建筑物的温度将升高,甚至可能超过有人使用时室内空气温度值。当系统再次运行时,送风将被加热,系统开始运行,数小时内送风温度甚至超过房间温度。因此,尽管许多设计人员仍采用无人时关闭空调的方法,但美国地板送风指南并不推荐这种做法。
3.3 恒温恒湿地板送风静压箱空气泄漏
当采用结构楼板与架空地板之间的空间作为送风静压箱时,应对整个地板送风静压箱进行密封。由于地板送风静压箱比送风管道更复杂,通过各种通道的空气漏风最也会大于风管的漏风量。地板送风静压箱空气泄漏有两种形式:
(1)围护结构漏风,恒温恒湿空调送风从地板静压箱泄漏并通过回风管道回到空调器或通过排风管道排至室外。这种泄漏对系统运行效果有很大影响,当地板静压箱的漏风量足够大时。没有足够的送风从地板送风口送出,难以满足高负荷房间空调要求。在漏风量稍小一些、送入房间的风量可以满足空调负荷要求的情况下,这种泄漏也会产生严重的能量浪费。
(2)架空地板漏风,指恒温恒湿空调送风通过架空地板进入空调房间。这种漏风主要通过:1)地板块之间的缝隙和边缘;2)电力接口和出口装置;3)电信和数据电缆出口装置;4)未经严密密封的地板送风散流器。
空调送风通过架空地板从静压箱内渗透进空调房间也严重影响系统性能,影响程度与房间的负荷有关。例如,对于一个私人内区办公室,在没人办公时,灯全关上,没有用电负荷。如存在—个恒定的、较小的空气泄漏量,房间内空气和家具温度将最终达到送风温度。
为了避免空调送风通过架空地板从静压箱内渗透进空调房间,可在每个控制区的周围设置区域隔板,通过送风管道引导送风进入区域变风量末端装置,通过末端装置的温控器来控制处理房间负荷所需的空气流量,并送到相应的静压箱中。
4 恒温恒湿地板送风系统控制、调试与运行
4.1 恒温恒湿地板送风系统控制
(1)送风温度控制
地板送风系统的送风直接送入靠近地板的人员工作区,地板送风口的最低送风温度应保持在一定的范围内(如16.18℃),以避免在人员附近过冷。当地板送风口离人员较近时,可采用比最低的送风温度稍高的温度进行送风。
(2)恒温恒湿地板送风静压箱压力控制
采用地板送风的内区。常用的控制方法是在地板静压箱内保持恒定的静压,以确保每个地板送风口的风量恒定。静压箱内压力通过调整空调器的风机风量来实现。当区域内负荷变化较小、且因人员调节送风口引起静压箱压力变化较小时。保持地板送风静压箱压力恒定的结果非常接近定风量系统运行。可维持室内舒适性。在保持静压箱内压力恒定的条件下,利用检测回风温度还可在空调区域内所需高度处保持分层。
然而,在定风量送风的区域内,当负荷减小时,采用恒定送风温度将导致室内温度向较低温度变化,弱化分层。定风量系统会逐渐呈现风量过大,分层现象最终消失。如系统设计过大,实际运行时有可能无分层现象产生。对于内、外区共用的定风量系统。内区风量应很好地与实际负荷相匹配,且对送风温度应进行有效控制,不使外区供冷不足。
(3)分层控制
恒温恒湿地板送风系统空调区域分层控制的目的是减少能耗(减少室内送风量)。室内空气的整体分层主要是受室内送风量和室内冷负荷之间的平衡关系所驱动。当房间得热量恒定时,随着室内送风量减少,分层将强化。另一方面.如房间送风量太大。则分层将弱化,在高区室内空气趋于充分混合。
ASHRAE标准55_92规定了工作区分层值(对于一个站立的人来说,头部与脚踝高度处的温度差)被限制为3℃。在分层环境中保持舒适性的一个挑战是找到代表工作区的平均温度。对位于设置在1.5m高度靠近工作区顶部的温控器,它测得的温度接近工作区最高温度。因此,应考虑温控器的设定值比峰值负荷时工作区所需设定值高0.5一l℃。如将温控器安装在1.2m高度处时,它测得的温度更接近工作区的平均温度。在系统可能提供的房间送风量和送风温度范围内。必须取得分层度与平均温度或代表性温度、工作区温度之间的平衡。
(4)湿度控制
恒温恒湿地板送风系统还应处理好获得所需较高送风温度与维持湿度控制的矛盾。地板送风系统空调器应有让部分回风经过冷却盘管,部分回风旁通的功能。当引入的新风和部分回风被除湿,余下的回风被旁通冷却盘管。且在被直接送入地板静压箱内前与经过冷却盘管的冷风混合,组成温度和湿度合适的送风。负荷变化时,可控制盘管风门和旁通风门,获得所需送风温度。
当进入盘管的空气湿度比较低时,可改变盘管温度,用较高的盘管温度来控制湿度。
(5)零压静压箱控制
主动式恒温恒湿地板送风口或风机动力型变风量末端装置一般安装在地板块上或零压静压箱内。对于静压箱为零压的地板送风分布系统,集中空调器送风量控制需要不同的方法。由于送风静压箱与房间之间压差极小或不存在压差,传统的压力传感方法不能提供用于控制的准确测量。Shute[1992】提出了一种变风量控制策略,解决了集中空调器送人静压箱内的风量与离开静压箱
展开阅读全文