輻射供冷系統(tǒng)簡(jiǎn)析-云南專業(yè)地暖新風(fēng)空調(diào)
作者：CEO
時(shí)間：2023-05-13
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信息摘要：節(jié)能是我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針
，也是當(dāng)前一項(xiàng)極為緊迫的任務(wù)
。其中空調(diào)能耗占整個(gè)建筑能耗的一半以上
。因此
，應(yīng)采取一切可行的方案以降低建筑能耗
，緩解電力緊張局面
，成為迫在眉睫的大事
。建設(shè)低能耗的建筑和使用節(jié)能綠色空調(diào)系統(tǒng)便是其中最有效的解
輻射供冷系統(tǒng)簡(jiǎn)析-云南專業(yè)地暖新風(fēng)空調(diào)
節(jié)能是我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，也是當(dāng)前一項(xiàng)極為緊迫的任務(wù)
。其中
空調(diào)能耗占整個(gè)建筑能耗的一半以上
。因此，應(yīng)采取一切可行的方案以降低建筑能耗
，緩解
電力緊張局面
，成為迫在眉睫的大事。建設(shè)低能耗的建筑和使用節(jié)能綠色空調(diào)系統(tǒng)便是其中最有效的解決方案
。
輻射空調(diào)系統(tǒng)
，作為一種節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，可以很好地與低能耗或綠色建筑結(jié)合
，有著良好的應(yīng)用前景
。
1輻射供冷的原理與現(xiàn)狀
輻射供冷是指降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面中一個(gè)或多個(gè)表面的溫度，形成冷輻射面
，依靠輻射面與人體
、家具及圍護(hù)結(jié)構(gòu)其余表面的輻射熱交換進(jìn)行降溫的技術(shù)方法。由于輻射供冷系統(tǒng)中輻射傳熱所占份額在50%以上
，當(dāng)采用輻射供冷時(shí)室內(nèi)作用溫度可比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)降低1~2℃
。輻射供冷具有節(jié)能、舒適性強(qiáng)
、污染性小等優(yōu)點(diǎn)
，本文將對(duì)輻射供冷進(jìn)行分析。
輻射供冷的主要優(yōu)點(diǎn)：
?div id="jfovm50" class="index-wrap">。?）節(jié)能：由于傳統(tǒng)空調(diào)中熱量的介質(zhì)主要是空氣
，但是空氣的比熱容較低，而輻射供冷的介質(zhì)不采用空氣
，因此它在輸配傳熱介質(zhì)上的耗能要比傳統(tǒng)空調(diào)小得多
，節(jié)能可達(dá)到28%~40%；
?div id="m50uktp" class="box-center"> 。?）舒適性強(qiáng)：一般認(rèn)為
，舒適條件下人體產(chǎn)生的熱量，大致以如下比例散發(fā)：對(duì)流30%
、輻射45%
、蒸發(fā)25%。輻射供冷在夏季降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度
，加強(qiáng)人體輻射散熱份額
，提高了舒適性。另外，傳統(tǒng)的空調(diào)如果要想實(shí)現(xiàn)溫
、
濕度的同步控制
，一般需要對(duì)新風(fēng)再熱，導(dǎo)致能耗增加
，唯一和解決途徑就是犧牲溫濕度中的其中一項(xiàng)
，這樣就相當(dāng)于犧牲了室內(nèi)的熱舒適性；而輻射供冷可以實(shí)現(xiàn)溫濕度分開控制
，且輻射供冷在室內(nèi)形成的溫度梯度很小
，風(fēng)速極小，達(dá)到良好的室內(nèi)舒適性
。
?div id="m50uktp" class="box-center"> 。?）提供一種新的末端形式，有利于系統(tǒng)及布置方式的優(yōu)化空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)
，特別是采用全新風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)
，其風(fēng)管截面大、占用建筑空間大
、有時(shí)還會(huì)與建筑的梁相碰
，難于布置。采用地板或頂板供冷
，有利于系統(tǒng)和布置方式進(jìn)一步優(yōu)化
，減少建筑層高的增加幅度。
輻射供冷20世紀(jì)70年起代源于歐洲
，早在上個(gè)世紀(jì)90年代就在歐洲一些發(fā)達(dá)國(guó)家的的民用建筑中得到具體應(yīng)用
。到目前為止，在歐洲已廣泛應(yīng)用于商場(chǎng)
、超市
、銀行等場(chǎng)所，特別在德國(guó)和瑞士
。
輻射供熱系統(tǒng)
，在我國(guó)已經(jīng)有了多年的應(yīng)用歷史，其舒適性和節(jié)能效益得到了業(yè)內(nèi)同行的一致好評(píng)
。輻射供冷有著與傳統(tǒng)空調(diào)無法比擬的優(yōu)勢(shì)
，但輻射供冷在我國(guó)起步較晚，至今還未有實(shí)際場(chǎng)所大面積的應(yīng)用
，僅僅停留在理論研究和實(shí)驗(yàn)室論證的階段
。隨著國(guó)家提倡節(jié)能減排的政策越來越強(qiáng)烈，低碳建筑不斷被廣泛應(yīng)用
，再加上人們對(duì)室內(nèi)空調(diào)的舒適性要求越來越高
，因此
，輻射供冷是相當(dāng)有前景的。
2供冷系統(tǒng)的組成
一般輻射供冷系統(tǒng)結(jié)合相關(guān)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行合理配置
，由冷熱源
、輻射供冷供熱末端系統(tǒng)及獨(dú)立
除濕新風(fēng)系統(tǒng)三部分組成
。
2.1空調(diào)冷熱源部分
空調(diào)冷熱源采用高效率
、低污染、使用可再生能源的主機(jī)
。如利用地?zé)?div id="m50uktp" class="box-center"> 、地（下）表水等可再生資源作為冷熱源的空調(diào)系統(tǒng)，或者高效率的制冷制熱空調(diào)系統(tǒng)
。
2.1.1土壤源熱泵（地源熱泵）
土壤熱泵系統(tǒng)采用垂直（埋管深度在地下100m以內(nèi)
，也可利用建筑混凝土樁基埋管）或水平埋管形式，利用地下淺層土壤溫度常年保持在10～20℃左右的特點(diǎn)
，通過地下埋管管內(nèi)的介質(zhì)循環(huán)與土壤進(jìn)行閉式熱交換以達(dá)到供冷供熱的目的
。夏季通過熱泵將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下，對(duì)建筑進(jìn)行降溫
；冬季通過熱泵將大地中的低位熱能提高品位對(duì)建筑物供暖
。同時(shí)還可提供衛(wèi)生熱水。土壤源為可再生性能源
，由于地下?lián)Q熱器為閉式系統(tǒng)
，不會(huì)污染地下水資源，對(duì)環(huán)境零污染
。
為保證土壤源熱泵長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)
，就是地下?lián)Q熱器系統(tǒng)的精確設(shè)計(jì)與良好的安裝工藝。
2.1.2水源熱泵
水源熱泵
，直接利用地下水或者江河湖泊水塘作為空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源
，夏季吸收建筑物余熱量，冬季向建筑物輸送熱量
。分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)兩類
。
（1）開式系統(tǒng)：直接采用地下水作為空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源時(shí)
，如果處理不當(dāng)
，有可能污染地下水，或者取水與回灌量的不平衡
，從而造成系統(tǒng)不能安全穩(wěn)定地長(zhǎng)期運(yùn)行
。所以此方式，雖然能源具有可再生性
，但是由于設(shè)計(jì)要求較高
，并且受地質(zhì)條件和當(dāng)?shù)卣叩南拗?div id="4qifd00" class="flower right">
，?yīng)根據(jù)實(shí)際情況慎重選用。
?div id="4qifd00" class="flower right">
。?）閉式系統(tǒng)：采用江河
、湖泊、水塘等地表水作為冷熱源時(shí)
，由于通常采用閉式系統(tǒng)
，對(duì)環(huán)境無污染，且安裝方便
，在地表水資源豐富的地區(qū)采用較好
。
2.1.3風(fēng)冷熱泵機(jī)組
風(fēng)冷熱泵機(jī)組主要應(yīng)用在冬冷夏熱（冬季非采暖）地區(qū)。由于其安裝方便
、維護(hù)簡(jiǎn)單
，對(duì)于家庭等分散用戶是一個(gè)有效的選擇。
2.2空調(diào)末端部分
供冷輻射與環(huán)境的熱交換一般有兩種形式
，即對(duì)流和輻射
，因此根據(jù)這兩種熱交換的形式，其末端也對(duì)應(yīng)兩種設(shè)備
，即對(duì)流式和輻射式
。對(duì)流式供冷還可以分
為，主動(dòng)式冷梁和被動(dòng)式冷梁
。
2.2.1輻射式
輻射式可以分為吊頂式和樓板式兩種
。樓板式又可以分為毛細(xì)管式和混凝土式。毛細(xì)管式一般使用內(nèi)徑很小的塑料管
，供冷能力有限
，一般為40~65W/m2。對(duì)室內(nèi)負(fù)荷變化的反應(yīng)快
，而在輻射能力相當(dāng)?shù)那闆r下造價(jià)低
、安裝簡(jiǎn)捷、節(jié)約建筑空間
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？梢愿鶕?jù)客戶要求定制尺寸、干濕式建筑施工要求均可
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；炷潦绞前牙渌苤苯舆M(jìn)入樓板混凝土中，與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成一體
，它的供冷能力更小
，只有30W/m2，一般滿足建筑的基礎(chǔ)冷負(fù)荷
。吊頂式在閉式平滑表面
，它一般直接懸吊在天花板下方
。吊頂式在房間垂直方向上溫度波動(dòng)極小，提供的冷量不超過100W/m2
?div id="d48novz" class="flower left">
？傮w來說，輻射式供冷引起的室內(nèi)空氣對(duì)流風(fēng)速很小
，室內(nèi)人員沒有
吹風(fēng)感
，一般應(yīng)用于冷負(fù)荷不太大的場(chǎng)所，如辦公室
、學(xué)校
、銀行等。其優(yōu)點(diǎn)為：
?div id="4qifd00" class="flower right">
。?）節(jié)能和舒適。夏季不需低溫冷水
，供水溫度為16℃時(shí)
，空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率可達(dá)到10.0?div id="jfovm50" class="index-wrap">？照{(diào)末端系統(tǒng)可以和任何形式的冷熱源結(jié)合使用
，尤其是與土壤源熱泵、閉式地表水水源熱泵配套使用
，由于夏季可以直供
，不需要開啟機(jī)組制冷，節(jié)能效果更明顯
。同時(shí)具有舒適性高的優(yōu)點(diǎn)
。
（2）空氣品質(zhì)好
。輻射空調(diào)系統(tǒng)采用獨(dú)立新風(fēng)形式
，不存在和回風(fēng)的混合，因而空調(diào)品質(zhì)好
。
?div id="jfovm50" class="index-wrap">。?）節(jié)省建筑空間?div id="jfovm50" class="index-wrap">；静徽加玫蹴斂臻g
，因而可降低房間層高要求，從而大大節(jié)省建筑投資
。而且安裝方便
、快捷，經(jīng)濟(jì)性好
。
缺點(diǎn)：供冷能力不強(qiáng)
，局限性小
。
2.2.2對(duì)流式
（1）吊頂式
。對(duì)流式吊頂一般有強(qiáng)化空氣流動(dòng)的縫隙
，加強(qiáng)對(duì)流換熱，其所占換熱比例超過50%
。對(duì)流式系統(tǒng)的房間垂直方向溫度波動(dòng)也較小
，一般在2K以內(nèi)，比輻射式略高
。提供的供冷量也不超過
。風(fēng)速比輻射式高，但也不會(huì)超過0.15m/s
。這種供冷方式適合冷負(fù)荷較大的場(chǎng)所
，如商場(chǎng)、超市等
。
?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">。?）冷梁。冷梁與環(huán)境之間的熱交換絕大部分是通過對(duì)流進(jìn)行
，對(duì)流比例達(dá)90%~95%
。冷梁按有無新風(fēng)通入可分為主動(dòng)式冷梁（如圖1所示）和被動(dòng)式冷梁（如圖2所示）。
主動(dòng)式冷梁有新風(fēng)通入
，新風(fēng)以極高的速度進(jìn)入冷梁
，從而產(chǎn)生負(fù)壓，誘導(dǎo)周圍空氣進(jìn)入冷梁
，并通過冷梁內(nèi)的盤管進(jìn)行對(duì)流換熱
，從而降低室內(nèi)空氣溫度。
由于主動(dòng)式冷梁的出風(fēng)流速較高
，不能直接布置在人員活動(dòng)的正上方
。主動(dòng)式冷梁又可分為單側(cè)送風(fēng)和雙側(cè)送風(fēng)。單側(cè)送風(fēng)主要敷設(shè)在房間天花的邊緣處
；雙側(cè)
送風(fēng)布置在天花中間
。其供冷系統(tǒng)能力很大，可達(dá)620W/m2適用于冷負(fù)荷非常高的場(chǎng)所
。
被動(dòng)式冷梁與主動(dòng)式的最大區(qū)別就是它沒有新風(fēng)參與室內(nèi)的對(duì)流換熱
，只是一個(gè)封閉循環(huán)。被動(dòng)式冷梁下方的氣流速度也比較大
，同樣不能直接布置在工作人員的上方
，它的供冷負(fù)荷可以達(dá)到400W/m2。
2.3獨(dú)立除濕新風(fēng)系統(tǒng)
輻射供冷不能去除室內(nèi)的潛熱負(fù)荷
，因此
，可以利用獨(dú)立的新風(fēng)系統(tǒng)來承擔(dān)潛熱負(fù)荷
。另外，為避免輻射表面出現(xiàn)結(jié)露的現(xiàn)象
，新風(fēng)系統(tǒng)也要進(jìn)行除濕處理
。
2.3.1用冷卻方式除濕
此方式運(yùn)行可靠、技術(shù)成熟
、能效較高
。但冷卻除濕的原理必須將要處理的空氣冷卻到機(jī)器露點(diǎn)以下，然后對(duì)空氣再熱
，對(duì)能源的使用效率受到制約
，而且不能利用低位能源（包括可再生能源）。
2.3.2液體除濕新風(fēng)系統(tǒng)
液體除濕系統(tǒng)利用溶液的吸濕能力去除空氣中的水分
，溶液通過加熱再生然后循環(huán)使用
。除濕后的空氣再由表冷器除去顯熱，構(gòu)成一除濕新風(fēng)系統(tǒng)
。液體除濕可以使用低品位能源（如太陽能
、地?zé)帷⒂酂岬龋?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">。由于液體除濕系統(tǒng)的可獨(dú)立除濕（處理潛熱）的能力，在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用將有廣泛的領(lǐng)域
。目前由于其體積大
，溶液有腐蝕性等弱點(diǎn)，尚未得到大量的使用
。隨著研發(fā)的進(jìn)一步深入
，液體除濕系統(tǒng)會(huì)有更大的突破。
3輻射供冷的其它設(shè)計(jì)特點(diǎn)
3.1送風(fēng)方式的選擇
為保證室內(nèi)的良好熱舒適性
，避免產(chǎn)生吹風(fēng)感
，達(dá)到節(jié)能的要求，因此一般選用天花板頂送風(fēng)和置換通風(fēng)
。
?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">。?）天花板頂送風(fēng)方式技術(shù)比較成熟，獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)可以直接選用和全空氣系統(tǒng)相似的空調(diào)機(jī)組
，再配合高吸入性的旋流風(fēng)口
，這樣新風(fēng)（經(jīng)冷卻除濕）可以不需要再加熱，而直接送入房間
，而且人員不會(huì)有吹風(fēng)感
，另外，頂送風(fēng)可以加強(qiáng)空氣的擾動(dòng)
，提高換熱效果
，從而提高供冷量
。
（2）置換通風(fēng)的換氣效率
、能量利用效率都高于天花板頂送風(fēng)系統(tǒng)
。但由于置換通風(fēng)要求的送風(fēng)溫差不宜大（低于3K），須對(duì)新風(fēng)進(jìn)行再加熱
，因此造成了能源浪費(fèi)
。
3.2輻射供冷水系統(tǒng)
由于輻射供冷水系統(tǒng)比較復(fù)雜，需要提供兩組不同溫度的冷水
，一組為輻射供冷
，一組為獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)。輻射供冷系統(tǒng)的水溫一般在15～20℃之間
，有3種方案實(shí)施：
?div id="m50uktp" class="box-center"> 。?）方案一（如圖3所示）：輻射供冷和獨(dú)立新風(fēng)共用一套水系統(tǒng)。獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)采用一次冷水
，水溫較低
；輻射供冷采用二次冷水，通過板式換熱器進(jìn)行熱交換的
，則水溫略高
。此方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，控制容易
。
?div id="m50uktp" class="box-center"> 。?）方案二（如圖4所示）：冷水機(jī)出來的冷水先對(duì)獨(dú)立的新風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行處理，再處理輻射供冷
。一般冷回水（已處理好新風(fēng)系統(tǒng)）的水溫為12℃
，滿足輻射供冷對(duì)冷凍水溫的要求。另外可以在輻射供冷回水處加裝三通
，以調(diào)節(jié)輻射供冷的水溫
，這樣冷水就兩次利用，降低了冷量損失
。
?div id="m50uktp" class="box-center"> 。?）方案三：為獨(dú)立新風(fēng)和輻射供冷各設(shè)一套冷水系統(tǒng)，此設(shè)計(jì)有很強(qiáng)的針對(duì)性
，可以降低系統(tǒng)能耗
，但初投資比較大。
4結(jié)語
輻射供冷具有節(jié)能
、舒適性好
、節(jié)省建筑空間等優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)用過程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
?div id="4qifd00" class="flower right">
。?）輻射供冷系統(tǒng)應(yīng)該與置換通風(fēng)
、天花板頂送風(fēng)相結(jié)合，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短
。特別是蒸發(fā)冷卻與輻射供冷相結(jié)合的半集中式空調(diào)系統(tǒng)由于采用了零費(fèi)用的蒸發(fā)冷卻技術(shù)
，符合國(guó)家節(jié)能減排的政策，有著廣闊的市場(chǎng)前景
。因此
，目前蒸發(fā)冷卻與輻射末端相結(jié)合的半集中式空調(diào)系統(tǒng)已成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的研究熱點(diǎn)。
?div id="4qifd00" class="flower right">
。?）采用輻射供冷與置換通風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合時(shí)
，輻射供冷承擔(dān)室內(nèi)顯熱復(fù)合；置換通風(fēng)承擔(dān)新風(fēng)的潛熱負(fù)荷和濕負(fù)荷
。但是冷負(fù)荷分配是個(gè)關(guān)鍵的問題
，有待于繼續(xù)研究討論。
?div id="4qifd00" class="flower right">
。?）采用輻射供冷系統(tǒng)時(shí)
，除濕是個(gè)關(guān)鍵問題。隨著除濕技術(shù)的發(fā)展
，輻射供冷將呈現(xiàn)更多的形式
，其供冷能力也將大幅度的提高。
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