導語：空調輻射吊頂管理論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創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系統形式—供冷、供熱輻射吊頂系統的特點、技術方案及工程應用。由于該輻射吊頂系統具有健康、舒適、節能、安靜、經濟等特點，并可應用于辦公商業建筑與住宅中，因此是傳統供熱空調系統更新換代的理想選擇。

關鍵詞：輻射吊頂供熱空調

1前言

在建筑中使用空調越來越普遍的今天，傳統的空調設備和系統存在著兩個主要問題，一是空調系統耗能較多，因此帶來一系列的能源、環境問題，不利于社會可持續發展；二是長期工作和生活在空調環境中的人，由于新鮮空氣少、室內空氣品質較差，對身體健康產生不良影響，此外還有吹風感等熱舒適問題。因此，全新意義上的“節能、健康、舒適”的空調設備和系統成為整個行業追求的目標，水源輻射供冷、供熱吊頂系統(hydraulicradiantcooling/heatingceilingsystem）便是其中之一。

水源輻射的空調方式可能是人類最古老的室內熱環境調節手段，最近科學家在土耳其東部的庫爾德人聚居區遺址中發現，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，通過冷卻屋面而達到為室內降溫的目的。在二十世紀，水源輻射空調方式再次出現，特別是在八十年代中后期，多種水源輻射空調系統形式在歐洲出現，并在一些工程實踐中得到應用。由于這種系統可提供較高水平的舒適環境，并在初投資和運行費用上有一定的優勢，特別是由于水溫和室內空氣溫度之間的差別較小，因此可以使得冷機、熱泵機組能在較高能效比（COP）下運行，甚至可以直接利用自然冷源、熱源，因此這類水源輻射空調系統得到國外制造廠商和科學家們的關注。

輻射吊頂是這類系統中的代表，一般來說，水流經特殊制成的吊頂板內的通道，并與吊頂板換熱，吊頂板表面再通過對流和輻射的作用與室內換熱，通過控制吊頂板表面溫度而達到控制室內熱環境的目的。從吊頂板的結構來說，一般采用的是所謂“三明治”結構，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品。由于其結構的限制，從水到室內的傳熱過程存在一定的障礙，雖然選擇金屬材料可適當降低傳熱熱阻、提高系統承壓能力等，但又帶來重量大、成本高等問題，因此輻射吊頂系統尚未被普遍接受。另一方面，由于輻射吊頂必須工作在干工況，即夏季供冷時吊頂表面絕不允許結露，因此其適用條件比較苛刻，要求設計計算準確；此外，這類輻射吊頂系統必須配備專門的通風系統和空氣處理裝置，從而保證室內基本衛生要求，并除去室內產濕量，保證吊頂表面不結露，因此整個系統較復雜，對設計和運行管理水平要求較高。

圖1幾種典型的歐洲輻射吊頂板產品結構

另一方面，我國廣大地區四季分明，隨著經濟發展，既要求空調又要求供熱的建筑越來越多，非常希望有一種能實現供熱和空調末端統一的系統形式，輻射吊頂系統正是一種選擇。本文介紹了由清華大學建筑環境與設備研究所和清華同方研發中心共同研制開發的新型輻射吊頂系統及其設備，由于該系統具有健康、舒適、節能、安靜、經濟等特點，并可應用于辦公商業建筑與住宅中，因此是傳統供熱空調系統更新換代的理想選擇。

2技術方案

本文介紹的輻射吊頂系統的技術方案，包括新型輻射吊頂板末端裝置、內循環輻射吊頂供冷、供熱系統形式，以及與之配套的專用空氣處理和換熱機組等三方面的內容。

2.1輻射吊頂板末端裝置

針對國外現有技術中存在的問題，彌補我國在這一技術領域中的空白，筆者提出了一種帶有通風末端的模塊式輻射供冷、供熱吊頂板。這種將通風末端和輻射吊頂集成的模塊式吊頂板，將供冷、供熱和通風三者的末端裝置全部統一，使得空調系統相應簡化，成本降低。另一方面，由于將通風末端和輻射吊頂結合，可對吊頂表面及其附近區域實現有效的控制，在增強換熱的同時，更可靠的保證吊頂表面不發生結露現象。

具體而言，就是以硬聚氯乙烯PVC為原材料制造標準的吊頂板模塊，其上設有相對獨立的水通道和風通道—在吊頂板中部設有獨立的空腔，水得以在其中流動并換熱，從而達到向室內供冷、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域另設有空腔，使得空氣得以流動，而吊頂板向室內一側表面開有孔洞，實現向室內的送風。圖2給出了這一吊頂板的結構示意圖。

圖2輻射吊頂板結構示意圖

1—PVC板壁，2—導流板，3—水流通道，4—進（出）水口，5—保溫層，6—進風口，7—風道

在吊頂板中部作為水通道的空腔中，均勻的排列導流板數片，使得水流在空腔內分布均勻，并增強換熱效果，提高了設備性能；其上部設有進水管和出水管，便于吊頂板的組合連接；吊頂板中部空腔的上面敷設有保溫材料，以減少水向吊頂上部空間的熱損失。對于吊頂板四周的空腔，可作為通風系統的風道，其向室內側的吊頂表面開有孔洞，形成孔板送風模式；而空腔上部設有進風和出風的管道，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，并根據具體情況，采取多塊吊頂板的串聯、并聯組合連接。這一輻射吊頂板通過配套的專用空氣處理與換熱機組，與建筑中供暖空調系統相連，作為供暖通風空調系統的末端裝置，實現控制調節室內熱環境、濕環境和空氣品質的目的。

采用此結構設計方案，大大強化了水與室內的換熱，并使得吊頂板表面溫度趨于均勻一致，提高了舒適性，降低了結露的可能性；模塊化的設計使得加工簡單，使用靈活；選用PVC作為原材料，大大降低了成本，其性質在工作溫度、壓力范圍內穩定，符合使用要求。但由于PVC吊頂板承壓能力的限制，不能與建筑中空調供熱水系統直接相連，因此筆者提出間連的系統形式，并提出與該輻射吊頂系統配套的專用空氣處理和換熱機組的方案。

2.2循環輻射吊頂供冷、供熱系統形式

筆者提出的內循環輻射吊頂供冷、供熱系統形式，是指采用間連的方式，通過一板式換熱器將水系統分為一次水側—即外循環水系統，和二次水側—即內循環水系統，如圖3所示。

內外循環相比有以下的特點：

工作壓力

夏季水溫

冬季水溫

主要部件材料

承壓耐溫要求

內循環

低，<4mH

~17℃

~35℃

加強塑料，PVC

低

外循環

高，>10mH

5~14℃

>40℃

鋼，鑄鐵等

高

采用這一間連的內循環輻射吊頂系統形式，大大降低了對輻射吊頂板制造材料的要求，使得價廉物美的PVC板材得以使用（成本約為國外產品的十分之一），大幅度提高了輻射吊頂供冷、供熱系統的競爭性，同時，系統的調節特性也大大增強。

2.3專用空氣處理和換熱機組

上述間連的內循環輻射吊頂系統有較多的優點，但與此同時也對系統提出了新的要求為此，筆者提出了與這一輻射吊頂系統配套的專用空氣處理和換熱機組設計方案。它采取集成化模塊設計，具體而言，就是設計出負責一定輻射吊頂面積的機組模塊，根據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、循環泵等構成空調供熱系統的外循環部分；而在這一機組中，集成了輻射吊頂系統所需的空氣處理過程、換熱與內循環水輸送過程等，是這一系統的核心部件。圖4給出了一個正在測試的機組模塊。

2.3.1空氣處理過程

當輻射吊頂運行在制冷工況時，吊頂表面溫度較低，而其表面不能結露，因此送至室內的空氣應充分干燥，而溫度可接近室內空氣溫度，為此筆者提出了以下的空氣處理過程。

新鮮空氣經由吸入口1和過濾器2進入空氣—空氣回熱器3的一側，經預處理后進入表面換熱器4，在夏季空氣被冷卻、干燥，在冬季被加熱，之后進入3的另一側與剛經由1和2的空氣換熱，再被風機送入吊頂板風道。與常規的空氣處理過程相比，這樣的過程具有提高系統能源利用效率、有效保證吊頂表面夏季不結露、保證冬季表面加熱器不凍等優點。

2.3.2換熱與內循環水輸送

圖3中已對機組模塊中的換熱等過程進行了描述。以夏季制冷工況為例，經由制冷機組的一次水被循環泵送至機組模塊，首先進入表面冷卻器對空氣進行降溫、除濕，水溫升高后進入板式換熱器與內循環中的二次水換熱，并流回制冷機組，而經過換熱、降溫的二次水被一個小的循環泵送入輻射吊頂板，與室內進行熱交換，從而達到控制室內熱環境的目的。其中，在一次水側板式換熱器兩端之間設有旁通閥，根據負荷變化調節表面換熱器和板式換熱器的換熱量；在內外循環之間設有旁通閥，便于內循環的初次充水。

3系統特點

由輻射吊頂板、與之配套的專用空氣處理和換熱機組等構成的內循環輻射吊頂供冷、供熱系統，具有較多的優點和較強的市場競爭力，歸納起來主要特點有：

適用范圍廣—這一系統適用于辦公、商務等公用建筑，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，也適合改造項目；

健康舒適水平高—解決了“怕吹冷風”和“怕吹熱風”的問題；輻射供冷、供熱可提供高熱舒適水平的室內環境；充足的新風供給和合理的氣流組織設計，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；

節能效果明顯—提高冷熱源效率；提高輸配系統效率；能源的梯級合理利用；自然能源、低品質能源的利用可能性提高；

經濟實用—與常規空調供熱系統或國外產品相比極具競爭力；施工簡便，運行調節簡單易行。

4系統應用

這一輻射吊頂供冷、供熱系統開發研究后，很快便在工程實踐中應用，下圖給出安裝了此輻射吊頂系統的清華同方研發中心辦公樓中的幾個場景。

此外，在不久的將來，這一系統還將在清華大學土木館改造工程等一批工程中得到應用，在細致深入研究的基礎上對這一系統不斷改進，并形成系列產品投放市場，在不遠的將來，實現對我國供熱空調系統的更新換代。