郎衛(wèi)國(guó)

（上海市建工設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海200050）

空調(diào)技術(shù)

獨(dú)立新風(fēng)+吊頂冷輻射空調(diào)與變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用比較

郎衛(wèi)國(guó)

（上海市建工設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海200050）

以前灘企業(yè)天地項(xiàng)目為例，結(jié)合“變風(fēng)量空調(diào)與獨(dú)立新風(fēng)+吊頂冷輻射空調(diào)”兩種系統(tǒng)方案在該項(xiàng)目中的應(yīng)用，分析比較了兩種空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)，并做了設(shè)計(jì)小結(jié)。

獨(dú)立新風(fēng)+吊頂冷輻射空調(diào)系統(tǒng)； 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)

0 引言

在實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)用中，往往結(jié)合項(xiàng)目定位、建筑結(jié)構(gòu)形態(tài)、室內(nèi)空氣品質(zhì)要求等多方面因素綜合考慮確定室內(nèi)空調(diào)形式。目前在高層、超高層辦公樓中，變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)用較為廣泛，技術(shù)較為成熟。同時(shí)，人們也對(duì)建筑環(huán)境的舒適性和空氣品質(zhì)提出了更高的要求，積極尋求一種舒適、健康、節(jié)能、環(huán)保的空調(diào)方式。獨(dú)立新風(fēng)+吊頂冷輻射新型空調(diào)系統(tǒng)以其獨(dú)特特點(diǎn)，也在被逐漸應(yīng)用。本文以前灘企業(yè)天地項(xiàng)目為例，結(jié)合“變風(fēng)量空調(diào)”與“獨(dú)立新風(fēng)+吊頂冷輻射空調(diào)”兩種系統(tǒng)方案在該項(xiàng)目中的應(yīng)用，就兩種空調(diào)系統(tǒng)的原理特性、應(yīng)用情況等做了對(duì)比。

1 空調(diào)原理及特性

1.1 獨(dú)立新風(fēng)+吊頂冷輻射空調(diào)系統(tǒng)

原理：室外新風(fēng)由新風(fēng)機(jī)組處理后通過(guò)管道送至室內(nèi)，承擔(dān)室內(nèi)全部潛熱負(fù)荷，同時(shí)滿足室內(nèi)通風(fēng)換氣及衛(wèi)生要求。而室內(nèi)的顯熱負(fù)荷全部由吊頂冷輻射板承擔(dān)。

系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)：較常規(guī)全空氣空調(diào)系統(tǒng)相比，可提升室內(nèi)凈高約200～300mm；室內(nèi)幾乎無(wú)動(dòng)力設(shè)備，有效降低室內(nèi)噪音；室內(nèi)恒溫、恒濕，有效改善室內(nèi)環(huán)境；室內(nèi)溫度計(jì)算較常規(guī)提高1～2℃，節(jié)能約30%。

系統(tǒng)主要問(wèn)題：在空調(diào)正常運(yùn)行和非正常情況下（如空調(diào)初始運(yùn)行、室內(nèi)開(kāi)窗或大量室外空氣侵入），吊

頂冷輻射板易結(jié)露；室內(nèi)輻射升溫慢，初始運(yùn)行達(dá)到室內(nèi)設(shè)定溫度運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，約3～4h；吊頂冷卻能力有限，一般95～120W/m2。

1.2 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)

原理：通過(guò)改變送入各房間的風(fēng)量（送風(fēng)溫度不變），來(lái)適應(yīng)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷及室內(nèi)參數(shù)要求的變化，從而保證房間溫度達(dá)到設(shè)定值。

系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)：空調(diào)系統(tǒng)全年大部分時(shí)間是在部分負(fù)荷下運(yùn)行，而該系統(tǒng)是通過(guò)改變送風(fēng)量來(lái)調(diào)節(jié)室溫的，因此大幅度地減少了風(fēng)機(jī)動(dòng)力能耗；有效調(diào)節(jié)局部區(qū)域溫度，實(shí)現(xiàn)溫度的獨(dú)立控制；同時(shí)具有全空氣系統(tǒng)的一些優(yōu)點(diǎn)，過(guò)渡季節(jié)可以全新風(fēng)運(yùn)行；可選用室內(nèi)無(wú)水管的布置方案，此時(shí)無(wú)漏水隱患；

系統(tǒng)主要問(wèn)題：當(dāng)室內(nèi)冷負(fù)荷減少時(shí)，送風(fēng)量隨之減少，送風(fēng)中的新風(fēng)量低于設(shè)計(jì)值，室內(nèi)人員感到憋悶；對(duì)于室內(nèi)負(fù)荷變化較大的場(chǎng)合，需要犧牲濕度要求以滿足溫度要求；動(dòng)力型BOX末端產(chǎn)生約50dB（A）噪聲。

2 應(yīng)用比較分析

前灘企業(yè)天地項(xiàng)目位于前灘地區(qū)15#地塊，總建筑面積約14萬(wàn)m2。地下三層，商業(yè)部分共7棟，地上均為3層；兩棟辦公塔樓分別為T1、T2，南北對(duì)稱布置，并在三、四層通過(guò)連廊T4連通，地上均為28層，兩棟塔樓均為偏置核心筒設(shè)計(jì)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)均為玻璃幕墻。兩棟辦公樓為中央空調(diào)系統(tǒng)，冷熱源由園區(qū)能源中心提供；商業(yè)采用多聯(lián)分體空調(diào)系統(tǒng)。辦公樓標(biāo)準(zhǔn)層層高4.5m，標(biāo)準(zhǔn)層面積1430m2。標(biāo)準(zhǔn)層平面圖（高區(qū)）如圖1所示。

前灘地區(qū)總體定位為“世界級(jí)的中央商務(wù)區(qū)”，而作為前灘地區(qū)開(kāi)發(fā)的第一個(gè)標(biāo)志性工程，更是力圖率先打造一個(gè)可持續(xù)建筑。本著“綠色、環(huán)保、可持續(xù)”的設(shè)計(jì)理念，對(duì)于辦公樓的空調(diào)系統(tǒng)，我們就傳統(tǒng)的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)與新穎的獨(dú)立新風(fēng)+吊頂冷輻射空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了方案比較，力求契合業(yè)主需求并創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

兩種空調(diào)系統(tǒng)，主要從以下幾方面做了對(duì)比分析。

2.1 空調(diào)設(shè)計(jì)比較

2.1.1 空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度

常規(guī)變風(fēng)量系統(tǒng)，辦公區(qū)夏季空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為24℃。

而在冷輻射作用下，人體的實(shí)感溫度會(huì)比室內(nèi)空氣溫度低約2℃。相同的熱感覺(jué)下與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，采用吊頂冷輻射系統(tǒng)的室內(nèi)溫度可以提高2～3℃，從而減少計(jì)算冷負(fù)荷，降低系統(tǒng)能耗。故吊頂冷輻射空調(diào)系統(tǒng)夏季空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度選取26℃。

2.1.2 空調(diào)供回水設(shè)計(jì)溫度

該項(xiàng)目能源中心供應(yīng)的一次側(cè)冷凍水供回水溫度6/13℃，熱水供回水溫度58/45℃，水系統(tǒng)為四管制。各系統(tǒng)二次側(cè)設(shè)計(jì)供回水溫度見(jiàn)表1。

表1 系統(tǒng)二次側(cè)冷熱水設(shè)計(jì)供回水溫度

從上表可以看出，輻射板的供水溫度較常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比，夏季較高，冬季較低。正因?yàn)榈蹴斃漭椛湎到y(tǒng)只負(fù)責(zé)處理顯熱負(fù)荷，不負(fù)責(zé)除濕，故冷水進(jìn)水溫度可提高到16～18℃。結(jié)合這一特點(diǎn)，當(dāng)選用獨(dú)立新風(fēng)+

吊頂冷輻射空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，可利用市政高溫回水作為吊頂冷輻射空調(diào)系統(tǒng)的一次側(cè)供水。

2.2 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)比較

受偏置核心筒布局等因素影響，兩種系統(tǒng)下，標(biāo)準(zhǔn)層均設(shè)置一個(gè)空調(diào)機(jī)房。辦公區(qū)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置虛擬內(nèi)外區(qū)，靠外幕墻4m以內(nèi)為外區(qū)，其余為內(nèi)區(qū)。新風(fēng)由設(shè)在避難層和屋頂層的新、排風(fēng)全熱回收器預(yù)冷/熱后送至各層空調(diào)箱/新風(fēng)機(jī)組。

當(dāng)采用變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置一臺(tái)變風(fēng)量空調(diào)箱?？照{(diào)箱送風(fēng)量為24000m3/h?？照{(diào)外區(qū)末端采用并聯(lián)風(fēng)機(jī)動(dòng)力型變風(fēng)量風(fēng)箱（帶熱水加熱盤管），內(nèi)區(qū)末端采用單風(fēng)道型變風(fēng)量風(fēng)箱。風(fēng)箱根據(jù)室內(nèi)溫度傳感器的控制信號(hào)控制風(fēng)閥開(kāi)度以改變送風(fēng)量，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。標(biāo)準(zhǔn)層空調(diào)系統(tǒng)采用定靜壓控制法。

當(dāng)采用獨(dú)立新風(fēng)+吊頂冷輻射空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置兩臺(tái)新風(fēng)機(jī)組，分別服務(wù)于內(nèi)、外區(qū)。內(nèi)、外區(qū)新風(fēng)機(jī)組送風(fēng)量分別為3200m3/h和5280m3/h。內(nèi)區(qū)全年供冷，夏季外區(qū)供冷以輻射頂板為主、主動(dòng)式冷梁為輔，冬季外區(qū)僅采用輻射頂板供熱。辦公區(qū)新風(fēng)口均采用高誘導(dǎo)比的防結(jié)露風(fēng)口，以防止送風(fēng)結(jié)露。

獨(dú)立新風(fēng)+吊頂冷輻射空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量的減少，降低了輸送空氣的能量消耗。同時(shí)用水來(lái)代替空氣消除室內(nèi)熱負(fù)荷，降低了輸送冷量的動(dòng)力消耗。

2.3 對(duì)建筑裝飾影響

當(dāng)采用變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，空調(diào)箱參考尺寸L× W×H=5500×2560×1900（mm3），機(jī)房面積約35m2?？照{(diào)箱送風(fēng)量大，送風(fēng)管高度對(duì)凈高影響最大。吊頂內(nèi)空調(diào)送風(fēng)主管高度約550mm，綜合其他機(jī)電管道共占用梁下空間約800mm。室內(nèi)完成面凈高2750～3000mm。

當(dāng)采用輻射空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，單臺(tái)新風(fēng)機(jī)組參考尺寸L×W×H=3200×1300×1700（mm3），機(jī)房面積約30m2。該系統(tǒng)僅有輻射板水管和新風(fēng)管，占用梁下高度約300mm，對(duì)凈高影響較小。室內(nèi)完成面凈高約3000～3200mm。

2.4 控制系統(tǒng)比較

表2為兩種空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)設(shè)備控制形式需求比較。

綜合上述兩種空調(diào)系統(tǒng)的主要對(duì)比分析，最終選取了獨(dú)立新風(fēng)+吊頂冷輻射空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有空調(diào)舒適性高，辦公區(qū)噪音影響低，提升室內(nèi)凈高等優(yōu)勢(shì)。研究表明，該系統(tǒng)較常規(guī)的變風(fēng)量系統(tǒng)具有明顯的節(jié)能效果。

表2 系統(tǒng)控制形式

3 結(jié)語(yǔ)

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)用較為成熟，系統(tǒng)末端有多種應(yīng)用方式，系統(tǒng)分區(qū)逐漸由內(nèi)外分區(qū)向朝向分區(qū)轉(zhuǎn)變。該系統(tǒng)需關(guān)注風(fēng)管尺寸對(duì)室內(nèi)凈高的影響及室內(nèi)機(jī)噪音對(duì)環(huán)境影響。

相比變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，獨(dú)立新風(fēng)+吊頂冷輻射空調(diào)系統(tǒng)更為節(jié)能，對(duì)室內(nèi)凈高影響更小。但受輻射頂板易結(jié)露，冷卻能力有限及初投資高等因素影響，國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。

該項(xiàng)目中，針對(duì)獨(dú)立新風(fēng)+吊頂冷輻射空調(diào)系統(tǒng)的初始升溫慢、易結(jié)露、溫度調(diào)節(jié)延遲等問(wèn)題，采用多項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

（1）利用室內(nèi)回風(fēng)作為吊頂冷輻射系統(tǒng)初始運(yùn)行時(shí)送風(fēng)。

系統(tǒng)初次啟動(dòng)時(shí)，樓層空調(diào)全回風(fēng)工況運(yùn)行，正常運(yùn)行時(shí)為全新風(fēng)工況運(yùn)行，極端工況時(shí)可部分回風(fēng)運(yùn)行。該設(shè)計(jì)緩解了吊頂冷輻射系統(tǒng)初始升溫慢的問(wèn)題，且具有除濕防結(jié)露功能。

（2）標(biāo)準(zhǔn)層辦公室設(shè)置多個(gè)系統(tǒng)控制區(qū)。

此次設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)置11個(gè)系統(tǒng)控制區(qū)，每個(gè)控制區(qū)可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立溫濕度控制。多個(gè)分區(qū)的設(shè)置，可以靈活控制并響應(yīng)不同區(qū)域辦公人員空調(diào)需求。

（3）利用市政高溫回水作為吊頂冷輻射系統(tǒng)的供水。

利用市政高溫回水，減少一次側(cè)冷/熱水供水量需求，具有節(jié)能意義。同時(shí)提高了市政回水溫度，理論上提高了能源站制冷機(jī)組性能系數(shù)。

[1]熊帥，湯廣發(fā)，楊光，等.輻射冷吊頂/獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)研究與可行性分析[J].制冷空調(diào)，2006，6（4）:34～38.

[2]孫麗穎，馬最良.冷卻吊頂空調(diào)系統(tǒng)的適用性分析[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，20（5）:612～614.

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Independent Fresh Air+Cold Radiant Ceiling Conditioning Systems and VAV Air Conditioning Systems Compare

LANG Wei-guo
（Shanghai Construction Design&Research Institrute Co.，Ltd，Shanghai 200050，China）

Takes theqiantanCorporateAvenueproject as anexample，with"independent VAV and fresh air+cold radiant ceiling"twosystems solutions used in the project,the analysis compared twocharacteristics of the air conditioning systemanddoadesignsummary.

independentfreshair+coldradiantceilingconditioning； VAV airconditioningsystems

TU83

B

2095-3429（2016）03-0092-03

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.03.022

2016-05-19

修回日期：2016-06-08

郎衛(wèi)國(guó)（1982-），男，浙江安吉人，本科，工程師，從事暖通設(shè)計(jì)工作。