浅析吊顶辐射加新风系统的设计

文/齐现江,卓展工程顾问(北京)有限公司上海分公司

浅析吊顶辐射加新风系统的设计

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近年来，空调系统已成为现代建筑的基础配备设施，为人们生活、工作提供极大的舒适性，但在其广泛应用的同时各种化学物过敏症随之而来，不仅打破室内温湿度的均衡性，而且威胁人类身体健康，吊顶辐射加新风系统在复杂背景下应运而生。在世界范围内来说，吊顶辐射与新风系统相结合的系统是一种较新的系统，拥有巨大发展潜力，能够满足现阶段人们对空气品质、舒适性的各项需求。本文从节能与舒适性角度出发，对吊顶辐射加新风系统进行分析，介绍了包括系统的优缺点、系统的设计等内容。

吊顶辐射；新风系统；系统设计

1 吊顶辐射加新风系统的明显特征

1.1 与吊顶辐射相结合的新风系统的优点

①舒适性。首先，与传统空调系统向人体两侧对流的方式相比，吊顶辐射位于人体上方，空气的纵向流动，能够有效平衡人体的温湿度，为人体提供舒适的感觉。其次，吊顶辐射系统能够实现室内空间上层空气与下层空气之间的交换，如果室内下层空气温度大于吊顶辐射系统在室内上层气流温度，通常温度较高的气流上升，两种不同温度气流形成交叉，平衡室内上下层气流温度。此外传统空调系统所产生的对流空气在高速流动的情况之下，使得对流散热以及水分蒸发散热随之加大，极有可能引起强烈的吹风感，而吊顶辐射系统，在一定程度上降低了对流换热的作用，吹风感不明显。

②节能性。吊顶辐射加新风系统的节能型主要表现在以下几个方面：运行过程中风量适宜，人体无明显吹风感；采用回收装置，回收排风的冷量以及热量，对新风进行预冷或者预热；通常辐射系统夏季通常采用高温冷水，一般供回水温度为15～16℃，回水温度为18℃～19℃,可大幅度提高制冷主机的COP。

③清洁卫生。传统空调系统的运行过程中对室内空间的细菌起到一定交叉传播作用，但吊顶辐射系统加新风系统的运行过程中采用全新风进行送风，送风过程中不存在回风系统，对室内空间的温度以及湿度分别进行处理，确保人体活动空间之内不存在交叉感染，且在一定程度上避免了室内尘土的堆积，减少墙面物品和空气污染。

④相比全空气系统，有利于提高建筑净高。吊顶辐射板在提供辐射冷热量的同时可以代替建筑装饰吊顶板，由于新风系统送风量相比全空气系统送风量小很多，相应风管尺寸较小，有利于提高建筑净高。

1.2 与吊顶辐射相结合的新风系统的缺点

在吊顶辐射加新风系统的实际应用，受多种因素的影响，其中影响最为突出的有以下几种：首先，吊顶辐射系统顾名思义需要在建筑空间内部设计相应的吊顶装置，吊顶辐射系统中的吊顶与普通吊顶存在巨大的差异，吊顶辐射系统需尽量在前期就考虑到后期建筑空间可能产生的隔断，每个分区的控制系统需根据各个隔间分别对应设置，对建筑设计配合的要求相对较高。其次，对建筑空间的气密性要求较高，如果建筑缺乏良好的气密性，若外部空气进入室内，极有可能在吊顶辐射面板上产生结露，进而影响整个建筑空间的装修效果。另外，吊顶辐射加新风系统在设计上存在较大的难度，对设计人员有较高的要求，必须全面掌握系统中的每一环节，保障设计的合理性以及安全性。最后，现阶段吊顶辐射系统中的各项建设材料价格较高，大部分原材料需要通过国外进口，国内的生产厂家很少，且生产能力与国外先进国家相比较为低下，难以保障生产质量，在一定程度上限制了吊顶辐射加新风系统在国内的推广普及和应用。

2 吊顶辐射加新风系统的设计

2.1 吊顶辐射加新风系统与传统空调系统的设计区别

吊顶辐射加新风系统作为一种全新型的空调方式，无论是在运行方法还是设计理念上均有别于传统空调系统，其中在设计上的区别主要表现为：第一，舒适性设计。通常情况下，吊顶辐射能够通过对墙体或者人体进行不同温度的辐射，但是对于相同的室温条件，有吊顶辐射时人体的实际感知到的温度较没有吊顶辐射时低，因而，采用吊顶辐射加新风系统时，室内设计温度可以提高1～2℃，而人体正常舒适感的温度大约在18～23℃，室内健康的湿度环境是45%～65%，在此范围之内可感到一定的舒适性，室内空间的温度以及湿度可根据标准自行降低或者提高。第二，为了尽量避免室内吊顶辐射的装机容量以及保证吊顶表面不产生结露等现象，新风系统通常承担全部的潜热负荷，需对送风状态以及表冷器的工作温度进行实时掌控管理。第三，因为吊顶辐射系统冷热水温度均与常规空调系统不一样，夏季通常需要分别为吊顶辐射系统和常规空调系统设置两种不同温度的冷源，系统较大时可设置不同的主机，分别输出不同温度的冷冻水，系统较小时可以通过相应板换输出不同温度的冷冻水。冬季也需设置两种不同温度的热源。

2.2 冷热源系统的设计

①土壤源热泵。土壤源热泵（简称地源热泵），主要是冷热源系统通过对地缘侧循环水的有效利用，将系统冷凝器或者蒸发器的冷热负荷转移至地下。这种系统设计形式多用于中小型别墅的空调设计中。此外，由于北方地区四季分明严寒天气与酷暑天气对空调所形成的热冷负荷严重不平衡，进而使得系统对土壤进行吸热以及放热同样形成严重的不平衡，通常情况可以通过夏季地源热泵中的热回收功能获取人们日常生产及生活用水，能够在一定程度上达到系统向土壤放热和吸热总量趋于平衡。②风冷热泵机组。风冷热泵系统以空气作为免费的冷热源，利用冷媒做为载体，通过风机的强制换热，从大气中吸取热量或者排放热量，以达到制冷或者制热的需求。③水源热泵。水源热泵是一种利用地球水体所储藏的太阳能资源作为其主要热源，以及利用地球水体自然散热后的低温水作为冷源，进行能量转换的空调技术，在对水源热泵的设计及应用过程中，需充分考虑，所利用水资源的水体容量、水体温度、水体质量以及供水的稳定性，是影响水源热泵运行效果的重要因素，尽量保障水源系统具有充足的水量、合适的温度、适宜的水质以及稳定的供水环境，进而保障供水功能的长期可靠性，保证水源热泵空调系统长期稳定运行。④项目较大时也可以使用水冷式冷水机组加常规锅炉系统。水冷式冷水机组制冷时，压缩机将蒸发器内低温低压制冷剂吸入气缸，经过压缩机做功，制冷剂蒸气被压缩成为高温高压气体，经排气管道进入冷凝器内。高温高压的制冷剂气体在冷凝器内与冷却水进行热交换，把热量传递给冷却水带走，而制冷剂气体则凝结为高压液体。从冷凝器出来的高压液体经热力膨胀阀节流降压后进入蒸发器。在蒸发器内，低压液体制冷剂吸收冷冻水的热量而汽化，使冷冻水降温冷却，成为所需要的低温用水。汽化后的制冷剂气体重新被压缩机吸入进行压缩，排入冷凝器，这样周而复始，不断循环，从而实现对冷冻水的冷却。锅炉是一种能量转换器，它是利用燃料燃烧释放的热能或其他热能将工质水或其他流体加热到一定参数的设备。

2.3 空调末端

在吊顶辐射系统中辐射末端是一种末端形式，其主要作用是利用金属或塑料等建筑材料的供冷部件与建筑空间结构施工、室内空间的装修相结合所形成的辐射作用面，利用循环冷媒，有效去除室内显热负荷的的一种新型空调末端系统。此种空调末端系统的应用一般不受功能的限制，既可以通过系统进行制冷，同时能够利用该系统实现室内空间的供热，保障建筑空间整体舒适感。当前阶段，我国应用较为普遍的形式主要包括以下几种：毛细管网式、埋管式和预制吊顶模块式。毛细管网辐射供冷末端系统毛细管网是根据仿真原理，模拟自然界动、植物皮下毛细管输送能量的一种先进的供冷末端装置，实质上是埋管型辐射制冷/供暖板的一种特殊形式。混凝土结构楼板埋管辐射供冷末端系统是将盘管预埋设在建筑楼板的结构层中，作为下层空间的冷辐射面。预制吊顶模块式是以金属为主要材料的模块化辐射板产品，通常由辐射板基板、换热盘管、传热导轨、吸音无纺布、保温层等构成，适合安装于各种常用规格的金属顶棚板内，也可用于开放式系统或是和龙骨式吊顶相结合。

3 结束语

综上所述，吊顶辐射加新风系统作为一种新型空调方式，与传统空调方式的设计相比较为复杂，但是其所用的技术和方法都是可行的。值得注意的是，进行系统设计时，影响系统正常运转以及系统能耗的因素是多方面的，因而，设计工作的开展应从简单化、合理化以及科学化出发，充分发挥吊顶辐射加新风系统的节能性、舒适性以及清洁卫生等特点，在一定程度上对吊顶辐射加新风系统日后的推广与发展起到关键性的作用。

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