導(dǎo)語(yǔ)：空調(diào)輻射吊頂管理論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文介紹了一種新型空調(diào)系統(tǒng)形式—供冷、供熱輻射吊頂系統(tǒng)的特點(diǎn)、技術(shù)方案及工程應(yīng)用。由于該輻射吊頂系統(tǒng)具有健康、舒適、節(jié)能、安靜、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，并可應(yīng)用于辦公商業(yè)建筑與住宅中，因此是傳統(tǒng)供熱空調(diào)系統(tǒng)更新?lián)Q代的理想選擇。

關(guān)鍵詞：輻射吊頂供熱空調(diào)

1前言

在建筑中使用空調(diào)越來(lái)越普遍的今天，傳統(tǒng)的空調(diào)設(shè)備和系統(tǒng)存在著兩個(gè)主要問(wèn)題，一是空調(diào)系統(tǒng)耗能較多，因此帶來(lái)一系列的能源、環(huán)境問(wèn)題，不利于社會(huì)可持續(xù)發(fā)展；二是長(zhǎng)期工作和生活在空調(diào)環(huán)境中的人，由于新鮮空氣少、室內(nèi)空氣品質(zhì)較差，對(duì)身體健康產(chǎn)生不良影響，此外還有吹風(fēng)感等熱舒適問(wèn)題。因此，全新意義上的“節(jié)能、健康、舒適”的空調(diào)設(shè)備和系統(tǒng)成為整個(gè)行業(yè)追求的目標(biāo)，水源輻射供冷、供熱吊頂系統(tǒng)(hydraulicradiantcooling/heatingceilingsystem）便是其中之一。

水源輻射的空調(diào)方式可能是人類最古老的室內(nèi)熱環(huán)境調(diào)節(jié)手段，最近科學(xué)家在土耳其東部的庫(kù)爾德人聚居區(qū)遺址中發(fā)現(xiàn)，幾千年前人類就知道在夏季將溪水引入建筑屋頂下的夾層中，通過(guò)冷卻屋面而達(dá)到為室內(nèi)降溫的目的。在二十世紀(jì)，水源輻射空調(diào)方式再次出現(xiàn)，特別是在八十年代中后期，多種水源輻射空調(diào)系統(tǒng)形式在歐洲出現(xiàn)，并在一些工程實(shí)踐中得到應(yīng)用。由于這種系統(tǒng)可提供較高水平的舒適環(huán)境，并在初投資和運(yùn)行費(fèi)用上有一定的優(yōu)勢(shì)，特別是由于水溫和室內(nèi)空氣溫度之間的差別較小，因此可以使得冷機(jī)、熱泵機(jī)組能在較高能效比（COP）下運(yùn)行，甚至可以直接利用自然冷源、熱源，因此這類水源輻射空調(diào)系統(tǒng)得到國(guó)外制造廠商和科學(xué)家們的關(guān)注。

輻射吊頂是這類系統(tǒng)中的代表，一般來(lái)說(shuō)，水流經(jīng)特殊制成的吊頂板內(nèi)的通道，并與吊頂板換熱，吊頂板表面再通過(guò)對(duì)流和輻射的作用與室內(nèi)換熱，通過(guò)控制吊頂板表面溫度而達(dá)到控制室內(nèi)熱環(huán)境的目的。從吊頂板的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，一般采用的是所謂“三明治”結(jié)構(gòu)，即中間是水管，上面是保溫材料和上蓋板，下面是吊頂表面板。從材料講，吊頂板一般采用金屬材料，如鋼，水管可采用金屬材料，如銅，也可采用非金屬材料，例如塑料。圖1中介紹了幾種歐洲的典型輻射吊頂板產(chǎn)品。由于其結(jié)構(gòu)的限制，從水到室內(nèi)的傳熱過(guò)程存在一定的障礙，雖然選擇金屬材料可適當(dāng)降低傳熱熱阻、提高系統(tǒng)承壓能力等，但又帶來(lái)重量大、成本高等問(wèn)題，因此輻射吊頂系統(tǒng)尚未被普遍接受。另一方面，由于輻射吊頂必須工作在干工況，即夏季供冷時(shí)吊頂表面絕不允許結(jié)露，因此其適用條件比較苛刻，要求設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)確；此外，這類輻射吊頂系統(tǒng)必須配備專門的通風(fēng)系統(tǒng)和空氣處理裝置，從而保證室內(nèi)基本衛(wèi)生要求，并除去室內(nèi)產(chǎn)濕量，保證吊頂表面不結(jié)露，因此整個(gè)系統(tǒng)較復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理水平要求較高。

圖1幾種典型的歐洲輻射吊頂板產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

另一方面，我國(guó)廣大地區(qū)四季分明，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，既要求空調(diào)又要求供熱的建筑越來(lái)越多，非常希望有一種能實(shí)現(xiàn)供熱和空調(diào)末端統(tǒng)一的系統(tǒng)形式，輻射吊頂系統(tǒng)正是一種選擇。本文介紹了由清華大學(xué)建筑環(huán)境與設(shè)備研究所和清華同方研發(fā)中心共同研制開發(fā)的新型輻射吊頂系統(tǒng)及其設(shè)備，由于該系統(tǒng)具有健康、舒適、節(jié)能、安靜、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，并可應(yīng)用于辦公商業(yè)建筑與住宅中，因此是傳統(tǒng)供熱空調(diào)系統(tǒng)更新?lián)Q代的理想選擇。

2技術(shù)方案

本文介紹的輻射吊頂系統(tǒng)的技術(shù)方案，包括新型輻射吊頂板末端裝置、內(nèi)循環(huán)輻射吊頂供冷、供熱系統(tǒng)形式，以及與之配套的專用空氣處理和換熱機(jī)組等三方面的內(nèi)容。

2.1輻射吊頂板末端裝置

針對(duì)國(guó)外現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，彌補(bǔ)我國(guó)在這一技術(shù)領(lǐng)域中的空白，筆者提出了一種帶有通風(fēng)末端的模塊式輻射供冷、供熱吊頂板。這種將通風(fēng)末端和輻射吊頂集成的模塊式吊頂板，將供冷、供熱和通風(fēng)三者的末端裝置全部統(tǒng)一，使得空調(diào)系統(tǒng)相應(yīng)簡(jiǎn)化，成本降低。另一方面，由于將通風(fēng)末端和輻射吊頂結(jié)合，可對(duì)吊頂表面及其附近區(qū)域?qū)崿F(xiàn)有效的控制，在增強(qiáng)換熱的同時(shí)，更可靠的保證吊頂表面不發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象。

具體而言，就是以硬聚氯乙烯PVC為原材料制造標(biāo)準(zhǔn)的吊頂板模塊，其上設(shè)有相對(duì)獨(dú)立的水通道和風(fēng)通道—在吊頂板中部設(shè)有獨(dú)立的空腔，水得以在其中流動(dòng)并換熱，從而達(dá)到向室內(nèi)供冷、供熱的目的（夏季通水溫度約為17℃，冬季約為35℃）；而在吊頂板的四周區(qū)域另設(shè)有空腔，使得空氣得以流動(dòng)，而吊頂板向室內(nèi)一側(cè)表面開有孔洞，實(shí)現(xiàn)向室內(nèi)的送風(fēng)。圖2給出了這一吊頂板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2輻射吊頂板結(jié)構(gòu)示意圖

1—PVC板壁，2—導(dǎo)流板，3—水流通道，4—進(jìn)（出）水口，5—保溫層，6—進(jìn)風(fēng)口，7—風(fēng)道

在吊頂板中部作為水通道的空腔中，均勻的排列導(dǎo)流板數(shù)片，使得水流在空腔內(nèi)分布均勻，并增強(qiáng)換熱效果，提高了設(shè)備性能；其上部設(shè)有進(jìn)水管和出水管，便于吊頂板的組合連接；吊頂板中部空腔的上面敷設(shè)有保溫材料，以減少水向吊頂上部空間的熱損失。對(duì)于吊頂板四周的空腔，可作為通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)道，其向室內(nèi)側(cè)的吊頂表面開有孔洞，形成孔板送風(fēng)模式；而空腔上部設(shè)有進(jìn)風(fēng)和出風(fēng)的管道，以便于吊頂板的組合連接。在具體工程中，可先安裝龍骨吊架等，再將輻射吊頂板固定，并根據(jù)具體情況，采取多塊吊頂板的串聯(lián)、并聯(lián)組合連接。這一輻射吊頂板通過(guò)配套的專用空氣處理與換熱機(jī)組，與建筑中供暖空調(diào)系統(tǒng)相連，作為供暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的末端裝置，實(shí)現(xiàn)控制調(diào)節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境、濕環(huán)境和空氣品質(zhì)的目的。

采用此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，大大強(qiáng)化了水與室內(nèi)的換熱，并使得吊頂板表面溫度趨于均勻一致，提高了舒適性，降低了結(jié)露的可能性；模塊化的設(shè)計(jì)使得加工簡(jiǎn)單，使用靈活；選用PVC作為原材料，大大降低了成本，其性質(zhì)在工作溫度、壓力范圍內(nèi)穩(wěn)定，符合使用要求。但由于PVC吊頂板承壓能力的限制，不能與建筑中空調(diào)供熱水系統(tǒng)直接相連，因此筆者提出間連的系統(tǒng)形式，并提出與該輻射吊頂系統(tǒng)配套的專用空氣處理和換熱機(jī)組的方案。

2.2循環(huán)輻射吊頂供冷、供熱系統(tǒng)形式

筆者提出的內(nèi)循環(huán)輻射吊頂供冷、供熱系統(tǒng)形式，是指采用間連的方式，通過(guò)一板式換熱器將水系統(tǒng)分為一次水側(cè)—即外循環(huán)水系統(tǒng)，和二次水側(cè)—即內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)，如圖3所示。

內(nèi)外循環(huán)相比有以下的特點(diǎn)：

工作壓力

夏季水溫

冬季水溫

主要部件材料

承壓耐溫要求

內(nèi)循環(huán)

低，<4mH

~17℃

~35℃

加強(qiáng)塑料，PVC

低

外循環(huán)

高，>10mH

5~14℃

>40℃

鋼，鑄鐵等

高

采用這一間連的內(nèi)循環(huán)輻射吊頂系統(tǒng)形式，大大降低了對(duì)輻射吊頂板制造材料的要求，使得價(jià)廉物美的PVC板材得以使用（成本約為國(guó)外產(chǎn)品的十分之一），大幅度提高了輻射吊頂供冷、供熱系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)性，同時(shí)，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性也大大增強(qiáng)。

2.3專用空氣處理和換熱機(jī)組

上述間連的內(nèi)循環(huán)輻射吊頂系統(tǒng)有較多的優(yōu)點(diǎn)，但與此同時(shí)也對(duì)系統(tǒng)提出了新的要求為此，筆者提出了與這一輻射吊頂系統(tǒng)配套的專用空氣處理和換熱機(jī)組設(shè)計(jì)方案。它采取集成化模塊設(shè)計(jì)，具體而言，就是設(shè)計(jì)出負(fù)責(zé)一定輻射吊頂面積的機(jī)組模塊，根據(jù)建筑物的具體情況靈活安排這些模塊，并作為末端裝置與冷源、熱源、循環(huán)泵等構(gòu)成空調(diào)供熱系統(tǒng)的外循環(huán)部分；而在這一機(jī)組中，集成了輻射吊頂系統(tǒng)所需的空氣處理過(guò)程、換熱與內(nèi)循環(huán)水輸送過(guò)程等，是這一系統(tǒng)的核心部件。圖4給出了一個(gè)正在測(cè)試的機(jī)組模塊。

2.3.1空氣處理過(guò)程

當(dāng)輻射吊頂運(yùn)行在制冷工況時(shí)，吊頂表面溫度較低，而其表面不能結(jié)露，因此送至室內(nèi)的空氣應(yīng)充分干燥，而溫度可接近室內(nèi)空氣溫度，為此筆者提出了以下的空氣處理過(guò)程。

新鮮空氣經(jīng)由吸入口1和過(guò)濾器2進(jìn)入空氣—空氣回?zé)崞?的一側(cè)，經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)入表面換熱器4，在夏季空氣被冷卻、干燥，在冬季被加熱，之后進(jìn)入3的另一側(cè)與剛經(jīng)由1和2的空氣換熱，再被風(fēng)機(jī)送入吊頂板風(fēng)道。與常規(guī)的空氣處理過(guò)程相比，這樣的過(guò)程具有提高系統(tǒng)能源利用效率、有效保證吊頂表面夏季不結(jié)露、保證冬季表面加熱器不凍等優(yōu)點(diǎn)。

2.3.2換熱與內(nèi)循環(huán)水輸送

圖3中已對(duì)機(jī)組模塊中的換熱等過(guò)程進(jìn)行了描述。以夏季制冷工況為例，經(jīng)由制冷機(jī)組的一次水被循環(huán)泵送至機(jī)組模塊，首先進(jìn)入表面冷卻器對(duì)空氣進(jìn)行降溫、除濕，水溫升高后進(jìn)入板式換熱器與內(nèi)循環(huán)中的二次水換熱，并流回制冷機(jī)組，而經(jīng)過(guò)換熱、降溫的二次水被一個(gè)小的循環(huán)泵送入輻射吊頂板，與室內(nèi)進(jìn)行熱交換，從而達(dá)到控制室內(nèi)熱環(huán)境的目的。其中，在一次水側(cè)板式換熱器兩端之間設(shè)有旁通閥，根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)節(jié)表面換熱器和板式換熱器的換熱量；在內(nèi)外循環(huán)之間設(shè)有旁通閥，便于內(nèi)循環(huán)的初次充水。

3系統(tǒng)特點(diǎn)

由輻射吊頂板、與之配套的專用空氣處理和換熱機(jī)組等構(gòu)成的內(nèi)循環(huán)輻射吊頂供冷、供熱系統(tǒng)，具有較多的優(yōu)點(diǎn)和較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，歸納起來(lái)主要特點(diǎn)有：

適用范圍廣—這一系統(tǒng)適用于辦公、商務(wù)等公用建筑，也適用于居室、賓館、病房等休息、居住的空間；適用于不同地域、各種氣候類型下的建筑物；適用于新建建筑，也適合改造項(xiàng)目；

健康舒適水平高—解決了“怕吹冷風(fēng)”和“怕吹熱風(fēng)”的問(wèn)題；輻射供冷、供熱可提供高熱舒適水平的室內(nèi)環(huán)境；充足的新風(fēng)供給和合理的氣流組織設(shè)計(jì)，保證了居住者呼吸到足夠的新鮮空氣；低噪音；空間整體感好，視覺效果好；

節(jié)能效果明顯—提高冷熱源效率；提高輸配系統(tǒng)效率；能源的梯級(jí)合理利用；自然能源、低品質(zhì)能源的利用可能性提高；

經(jīng)濟(jì)實(shí)用—與常規(guī)空調(diào)供熱系統(tǒng)或國(guó)外產(chǎn)品相比極具競(jìng)爭(zhēng)力；施工簡(jiǎn)便，運(yùn)行調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單易行。

4系統(tǒng)應(yīng)用

這一輻射吊頂供冷、供熱系統(tǒng)開發(fā)研究后，很快便在工程實(shí)踐中應(yīng)用，下圖給出安裝了此輻射吊頂系統(tǒng)的清華同方研發(fā)中心辦公樓中的幾個(gè)場(chǎng)景。

此外，在不久的將來(lái)，這一系統(tǒng)還將在清華大學(xué)土木館改造工程等一批工程中得到應(yīng)用，在細(xì)致深入研究的基礎(chǔ)上對(duì)這一系統(tǒng)不斷改進(jìn)，并形成系列產(chǎn)品投放市場(chǎng)，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)供熱空調(diào)系統(tǒng)的更新?lián)Q代。