頂棚輻射板供冷（暖）與轉(zhuǎn)輪除濕新風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合的應(yīng)用
作者：CEO
時(shí)間：2023-08-15
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信息摘要：0引言隨著能源消耗和節(jié)能環(huán)保問題的日益突出，以及人們對(duì)辦公和居住環(huán)境要求的不斷提高
，輻射空調(diào)和溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)在空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用也逐漸普遍
。目前常用的輻射空調(diào)形式有混凝土埋管、毛細(xì)管網(wǎng)、金屬吊頂板等多種形式
頂棚輻射板供冷（暖）與轉(zhuǎn)輪除濕新風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合的應(yīng)用
0引言
隨著能源消耗和節(jié)能環(huán)保問題的日益突出
，以及人們對(duì)辦公和居住環(huán)境要求的不斷提高
，輻射
空調(diào)和溫
濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)在空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用也逐漸普遍。目前常用的輻射空調(diào)形式有混凝土埋管
、毛細(xì)管網(wǎng)、金屬吊頂板等多種形式
，與之相結(jié)合的新風(fēng)處理形式也有冷凍
除濕 、溶液除濕、
轉(zhuǎn)輪除濕等多種形式
。但目前常用的輻射空調(diào)形式在實(shí)施的過程也存在著各種各樣的問題：供冷(暖)時(shí)啟動(dòng)速度慢，單位面積供冷(熱)量小
，和裝修難以配合等
。而頂棚輻射板供冷(暖)系統(tǒng)從一定程度上解決了常規(guī)輻射空調(diào)系統(tǒng)存在的以上問題，具有更廣闊的應(yīng)用前景
。
本文以南京某會(huì)所空調(diào)系統(tǒng)為例，介紹了頂棚輻射板供冷(暖)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
，該系統(tǒng)新風(fēng)采用轉(zhuǎn)輪除濕方式和頂棚輻射系統(tǒng)相結(jié)合
，實(shí)現(xiàn)該會(huì)所空調(diào)系統(tǒng)的溫濕度獨(dú)立控制。
1工程概況
該會(huì)所位于南京市區(qū)
，上下兩層，一層高3.3米
，二層為坡屋面
，總建筑面積390m2。建筑物為既有建筑
，進(jìn)行節(jié)能改造，使用功能為休閑接待會(huì)所
。
2空調(diào)系統(tǒng)形式
該工程采用溫濕度獨(dú)立調(diào)節(jié)的空調(diào)技術(shù)
，利用新風(fēng)降溫除濕控制室內(nèi)濕度，高溫冷水(16℃)降溫控制室內(nèi)溫度。冷熱源采用地源熱泵系統(tǒng)
，
新風(fēng)除濕采用轉(zhuǎn)輪除濕
，高溫末端采用頂棚輻射板。該系統(tǒng)顯著提高了室內(nèi)溫濕度的控制精度，使得空調(diào)系統(tǒng)的綜合能效比得到進(jìn)一步的提高
，達(dá)到了高效、節(jié)能
、舒適的目的
。
3設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)
空調(diào)負(fù)荷包含室內(nèi)負(fù)荷和新風(fēng)負(fù)荷。室內(nèi)負(fù)荷為室內(nèi)顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷
。新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)新風(fēng)負(fù)荷和室內(nèi)潛熱負(fù)荷，同時(shí)負(fù)荷高峰時(shí)
，新風(fēng)機(jī)組可承擔(dān)部分室內(nèi)顯熱負(fù)荷
。頂棚輻射系統(tǒng)承擔(dān)室內(nèi)顯熱負(fù)荷。
3.1室內(nèi)外計(jì)算參數(shù)
(1)室外計(jì)算參數(shù)
夏季：干球溫度34.8℃
，濕球溫度28.1℃;冬季：干球溫度-4.1℃，
相對(duì)濕度76%
(2)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)
夏季：干球溫度25℃
，相對(duì)濕度50%;冬季：干球溫度20℃
，相對(duì)濕度40%
3.2維護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造
對(duì)既有建筑保溫進(jìn)行了節(jié)能改造：屋頂采用8cm聚苯乙烯保溫板保溫
，外墻采用5cm聚苯乙烯保溫板保溫;外窗采用6高透光Low-E+12氬氣+6透明雙層窗
，斷橋隔熱鋁合金窗框，自遮陽系數(shù)0.5
。
4冷熱源及系統(tǒng)設(shè)計(jì)
該會(huì)所和其他建筑物共用冷熱源系統(tǒng)
。冷熱源采用地源熱泵系統(tǒng)
，地源熱泵主機(jī)采用常規(guī)夏季7/12℃(冬季45/40℃)供回水溫度
，通過板式換熱器二次換熱為會(huì)所輻射末端和新風(fēng)機(jī)組提供16/19℃(冬季42/39℃)供回水溫度。
水系統(tǒng)為變水量系統(tǒng)
，水泵采用變頻泵
，根據(jù)供回水主管道之間的壓差調(diào)節(jié)水泵頻率
。同時(shí)供水主管道間設(shè)壓差旁通閥
，在水泵最小頻率時(shí)，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行
。
系統(tǒng)原理圖見圖1
。
5轉(zhuǎn)輪調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組
新風(fēng)機(jī)組采用轉(zhuǎn)輪除濕新風(fēng)機(jī)組
，該機(jī)組將低溫再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)
，直接膨脹蒸發(fā)制冷系統(tǒng)和冷凍水冷卻空氣系統(tǒng)結(jié)合成一臺(tái)獨(dú)立緊湊的新風(fēng)調(diào)濕機(jī)組
。
新風(fēng)機(jī)組運(yùn)行流程見圖2
。
新風(fēng)進(jìn)入該機(jī)組首先經(jīng)過表冷器降溫
，隨后經(jīng)制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器再次降溫，最后低溫的處理空氣經(jīng)過轉(zhuǎn)輪進(jìn)行除濕
，除濕后空氣經(jīng)送風(fēng)機(jī)送入室內(nèi)
，新風(fēng)溫度可至22℃
，含濕量可至7.5g/kg
。而轉(zhuǎn)輪的再生風(fēng)通過制冷系統(tǒng)的冷凝器加熱至45℃即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪的再生，省去了高溫再生轉(zhuǎn)輪再生風(fēng)加熱的能量
。該機(jī)組能效比高
，除濕能力強(qiáng)，又能夠利用空調(diào)系統(tǒng)冷水
，可靠性高
，運(yùn)行費(fèi)用低。
本項(xiàng)目設(shè)置了一臺(tái)處理風(fēng)量為2000m3/h的新風(fēng)機(jī)組供一層和二層共同使用
。機(jī)組需處理新風(fēng)本身的熱濕負(fù)荷及室內(nèi)的潛熱負(fù)荷
，同時(shí)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的情況可調(diào)節(jié)機(jī)組是否承擔(dān)室內(nèi)顯熱負(fù)荷。
本工程為改造工程
，由于建筑空間原因
，室內(nèi)排風(fēng)無法接至新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行熱量回收，因此無法考慮排風(fēng)的能量回收
。在一層和二層分別設(shè)置了一臺(tái)排風(fēng)機(jī)
，直接排至室外，新風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)連鎖控制
。
6頂棚輻射末端
本項(xiàng)目采用了一種新型的頂棚輻射系統(tǒng)。該頂棚輻射系統(tǒng)由頂棚輻射板
，匯總管道
，集分水器，露點(diǎn)控制系統(tǒng)等組成一套安全
、舒適的供冷供暖系統(tǒng)。
該頂棚輻射板為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品
，產(chǎn)品寬度一致
，長(zhǎng)度可以根據(jù)使用需求定制。該標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品是由De10×1.3mm的硅烷交聯(lián)聚乙烯(PEX-b)阻氧管固定在薄鋼板上面的成型產(chǎn)品
。安裝時(shí)
，先在在頂面安裝龍骨支架
，然后將輻射板固定在龍骨支架上
，外面敷設(shè)一層石膏板吊頂。
輻射板安裝示意圖見圖3
。
輻射板集管為De20×2.0mm鋁塑復(fù)合管，集管與輻射盤管采用金屬三通連接
，輻射板連接遵循先并聯(lián)
，后串聯(lián)原則，串聯(lián)個(gè)數(shù)以保證輻射板阻力小于2m為宜
，每路集管以并聯(lián)4~5路輻射板為宜
，同程連接
。每一回路集管連接于附件的集分水器
，每個(gè)集分水器連接的回路不宜多于8路。輻射板連接方式見圖4
。
該輻射板安裝使用方便
，夏季供水溫度可至16℃
，低于毛細(xì)管輻射系統(tǒng)(18℃左右)
，因而供冷能力大，啟動(dòng)速度快
。同時(shí)輻射板可以結(jié)合室內(nèi)裝修板
，對(duì)室內(nèi)裝修影響較小
。
本項(xiàng)目一層分為大廳
、辦公室、會(huì)診室
、按摩間
、備餐間等功能房間
，每個(gè)房間根據(jù)面積大小
，設(shè)置一個(gè)或者兩個(gè)頂棚輻射回路。每個(gè)房間設(shè)溫控器及最不利點(diǎn)設(shè)露點(diǎn)探測(cè)器
，可聯(lián)合實(shí)現(xiàn)各個(gè)房間溫度控制及露點(diǎn)保護(hù)。
二層為大空間
，屋面坡屋面
。頂棚輻射板沿坡屋面布置
，共設(shè)置21個(gè)回路，分4個(gè)集分水器
。在最不利點(diǎn)設(shè)置4個(gè)溫控面板及露點(diǎn)探測(cè)器
，實(shí)現(xiàn)整個(gè)大廳的溫度控制及露點(diǎn)保護(hù)。
7自動(dòng)控制要點(diǎn)
7.1分室溫控
各個(gè)房間內(nèi)設(shè)單獨(dú)的輻射板回路
，每個(gè)回路設(shè)電動(dòng)兩通閥
。房間內(nèi)設(shè)溫控面板，根據(jù)溫控面板的設(shè)定溫度控制供水回路上電動(dòng)兩通閥的通斷
，來維持室內(nèi)溫度恒定
。
7.2室內(nèi)濕度控制
由室內(nèi)回風(fēng)濕度傳感器控制新風(fēng)風(fēng)閥打開或者關(guān)閉到最小狀態(tài)。
7.3室內(nèi)防結(jié)露控制
在個(gè)房間回路上裝設(shè)露點(diǎn)探測(cè)器
，當(dāng)露點(diǎn)探測(cè)器檢測(cè)到露點(diǎn)溫度接近二次水的供水溫度時(shí)
，通過房間內(nèi)溫控面板(帶露點(diǎn)控制功能)及時(shí)關(guān)閉該房間回路上的電動(dòng)兩通閥，當(dāng)露點(diǎn)探測(cè)器信號(hào)解除時(shí)
，開啟相應(yīng)回路上的電動(dòng)閥
。
7.4二次側(cè)供水溫度控制
根據(jù)二次側(cè)供水溫度傳感器調(diào)節(jié)一次側(cè)供水電動(dòng)兩通調(diào)節(jié)閥的開度
。
7.5新風(fēng)機(jī)組送風(fēng)溫度控制
根據(jù)新風(fēng)機(jī)組出口送風(fēng)溫度傳感器
，調(diào)節(jié)新風(fēng)機(jī)組表冷器上電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度。
7.6新風(fēng)機(jī)組和輻射系統(tǒng)啟動(dòng)控制
夏季系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)
，先開啟新風(fēng)機(jī)組10分鐘(具體時(shí)間可人工設(shè)定)
，10分鐘后比較回風(fēng)溫濕度值對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度和設(shè)定的輻射供水溫度：回風(fēng)溫濕度值對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度低于輻射供水溫度設(shè)定溫度0.5℃時(shí)
，即可開啟輻射水泵;否則繼續(xù)開啟新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行除濕
，10分鐘后再進(jìn)行判定。
冬季新風(fēng)系統(tǒng)和輻射系統(tǒng)可同時(shí)開啟
。
8空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效果
該項(xiàng)目竣工驗(yàn)收后即投入運(yùn)行使用
，目前已經(jīng)過一個(gè)供冷季和供暖季的正常運(yùn)行
。室內(nèi)溫濕度均能夠滿足設(shè)計(jì)要求
。
在夏季供冷工況時(shí)，輻射板供水溫度15~16℃
，轉(zhuǎn)輪除濕新風(fēng)機(jī)組根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷情況
，自動(dòng)調(diào)節(jié)送風(fēng)狀態(tài)參數(shù)
，部分時(shí)間承擔(dān)室內(nèi)顯熱負(fù)荷
。室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)溫度25℃時(shí)，測(cè)得串聯(lián)最多回路(6塊輻射板)
，從冷水進(jìn)水側(cè)到出水側(cè)輻射板的表面溫度分別為：18.6℃
，19.1℃
，19.5℃
，20.2℃
，20.6℃，21℃
?div id="m50uktp" class="box-center"> ？梢钥闯龃?lián)輻射板的表面溫度隨著數(shù)量的增加而遞增
，因此設(shè)計(jì)時(shí)不宜將多塊輻射板串聯(lián)成一組
，以免引起室內(nèi)各個(gè)區(qū)域溫度分布不均。
在冬季供暖工況時(shí)
，輻射板供水溫度41~42℃，轉(zhuǎn)輪除濕新風(fēng)機(jī)組處理到室內(nèi)等焓狀態(tài)點(diǎn)
。室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)溫度20℃時(shí)
，測(cè)得串聯(lián)最多回路(6塊輻射板)，從熱水進(jìn)水側(cè)到出水側(cè)輻射板的表面溫度分別為：33.2℃
，32.9℃，32.4℃
，32.3℃
，31.9℃，31.5℃
?div id="m50uktp" class="box-center"> ？梢钥闯龆镜那闆r和夏季情況相似
，輻射板的表面溫度也隨著串聯(lián)塊數(shù)的增加呈線性遞減
。
9經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
9.1高溫型地源熱泵冷水機(jī)組
本項(xiàng)目由于特殊原因和其他末端系統(tǒng)共用地源熱泵主機(jī)，采用了中間換熱器為輻射系統(tǒng)提供高溫冷水16℃
，因此整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能性不能凸顯出來
。在同類項(xiàng)目中應(yīng)采用專門的高溫型地源熱泵機(jī)組，機(jī)組運(yùn)行效率高
，節(jié)能效果明顯。
9.2頂棚輻射末端
本項(xiàng)目采用的頂棚輻射末端設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)模塊化產(chǎn)品
，安裝方便
，供冷供暖能力強(qiáng)，易于和裝修配合
，是一種新型的輻射空調(diào)形式
。在本項(xiàng)目中(改造項(xiàng)目，維護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能不能達(dá)到新建項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn))能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求參數(shù)
，在新建項(xiàng)目擬采用輻射空調(diào)系統(tǒng)時(shí)可予以推廣
。但是該產(chǎn)品目前價(jià)位較高，工程安裝成本偏高
。
在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中經(jīng)過對(duì)輻射板壁面溫度的檢測(cè)
，發(fā)現(xiàn)輻射板串聯(lián)過多的回路中
，末端壁面溫度在夏季高于始端近2℃
。因此建議，輻射板的串聯(lián)篇數(shù)不宜過多
，否則容易造成室內(nèi)溫度分布不均
，一般串聯(lián)個(gè)數(shù)以保證輻射板阻力小于2m為宜
。
9.3轉(zhuǎn)輪除濕新風(fēng)機(jī)組
本項(xiàng)目采用了低溫再生的轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)
，利用制冷系統(tǒng)冷凝器的散熱45℃即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪的再生，充分利用系統(tǒng)本身的能量
，系統(tǒng)運(yùn)行能效比高
，運(yùn)行費(fèi)用低。同時(shí)又根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況
，利用了系統(tǒng)能夠提供的7℃冷凍水，減少了系統(tǒng)中制冷系統(tǒng)的裝機(jī)容量
，降低了機(jī)組的投資費(fèi)用
。
由于本項(xiàng)目是改造項(xiàng)目，新風(fēng)系統(tǒng)無法考慮排風(fēng)的熱量回收
。在同類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中
，應(yīng)考慮室內(nèi)排風(fēng)的能量回收
，可提高新風(fēng)機(jī)組的能效比
，降低運(yùn)行費(fèi)用。
9.4總結(jié)
頂棚輻射供冷(暖)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)輪除濕新風(fēng)機(jī)組相結(jié)合的溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)
，室內(nèi)溫度分布均勻
，舒適度高，具有可實(shí)施性
。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用高溫型熱泵機(jī)組，提高機(jī)組的運(yùn)行性能
，避免采用板式換熱器二次換熱
，造成能量損失。新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)排風(fēng)進(jìn)行能量回收
，提高新風(fēng)機(jī)組運(yùn)行效率。
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