某項(xiàng)目會(huì)議室輻射板空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

謝雪雪 朱少林

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院）

1 引言

現(xiàn)代會(huì)議室除了要滿足傳統(tǒng)的會(huì)議功能外，還經(jīng)常承擔(dān)培訓(xùn)教學(xué)、團(tuán)隊(duì)建設(shè)討論等其他使用功能，尤其現(xiàn)代會(huì)議要求的視頻、音頻、燈光等系統(tǒng)的升級(jí)配置，使設(shè)備發(fā)熱量在房間空調(diào)負(fù)荷中的占比越來越大。會(huì)議室的空調(diào)負(fù)荷特點(diǎn)是使用時(shí)間不集中，短時(shí)間內(nèi)較多人員聚集，要求空調(diào)系統(tǒng)具有能獨(dú)立控制、快速處理室內(nèi)熱濕負(fù)荷的特點(diǎn)，本文介紹了一種輻射板空調(diào)加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)在某學(xué)校項(xiàng)目中兩間會(huì)議室的應(yīng)用，并以此得出采用常規(guī)冷源（冷水機(jī)組提供7℃冷凍水）水溫作用于專用的輻射板，同樣可以滿足內(nèi)區(qū)會(huì)議室的空調(diào)設(shè)計(jì)要求。

2 工程概況

本項(xiàng)目位于深圳市，是一座綠色三星標(biāo)準(zhǔn)的九年一貫制學(xué)校，學(xué)校建筑物呈條形分布，布置分散，學(xué)校的教學(xué)及輔助用房采用變制冷劑多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)。其中行政樓首層的2 個(gè)會(huì)議室，空調(diào)面積總共為85m2。

圖1 會(huì)議室平面圖

會(huì)議室層高3.4 米，要求室內(nèi)裝修后凈高2.7m，校方要求會(huì)議室的噪音標(biāo)準(zhǔn)需高于國家標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到N R30，并且空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)有別于學(xué)校其他舒適性空調(diào)系統(tǒng)，具有示范作用。會(huì)議室外圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要為實(shí)體墻，帶有一扇外窗，平面如圖1 所示，結(jié)合其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特征及校方要求，為其設(shè)計(jì)了輻射板加獨(dú)立新風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)。

3 會(huì)議室設(shè)計(jì)參數(shù)及冷負(fù)荷

3.1 室內(nèi)、外設(shè)計(jì)參數(shù)

表1 室外設(shè)計(jì)參數(shù)（深圳市）

表2 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

3.2 冷負(fù)荷

輻射供冷的負(fù)荷計(jì)算方法有多種，比較常用的是通過熱平衡法利用模擬軟件來進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。參考文獻(xiàn)[7]的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在25℃的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度下，輻射供冷的冷負(fù)荷曲線與對(duì)流換熱的冷負(fù)荷曲線趨近；結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，與專業(yè)公司校核計(jì)算后，對(duì)流換熱的負(fù)荷計(jì)算結(jié)果與熱平衡法計(jì)算基本一致。

會(huì)議室冷負(fù)荷根據(jù)“鴻業(yè)暖通負(fù)荷計(jì)算8.0”計(jì)算出設(shè)計(jì)日逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算取值，室內(nèi)設(shè)計(jì)人數(shù)為34 人，新風(fēng)量按滿足人員最小新風(fēng)及室內(nèi)正壓需求的新風(fēng)量比較取大值，計(jì)算新風(fēng)量取900m3/h。會(huì)議室總負(fù)荷構(gòu)成如表3 所示。

表3 會(huì)議室計(jì)算負(fù)荷

3.3 設(shè)備選型

兩個(gè)會(huì)議室合設(shè)一套風(fēng)冷熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)備選型如表4。

表4

其中新風(fēng)機(jī)組為考慮一定的安全系數(shù)后選取。

風(fēng)冷熱泵、空調(diào)循環(huán)水泵及定壓補(bǔ)水裝置設(shè)置在三層屋面，新風(fēng)機(jī)組設(shè)在一層空調(diào)機(jī)房?？照{(diào)末端采用輻射板，輻射板的顏色和排列形式可根據(jù)室內(nèi)設(shè)計(jì)需要調(diào)整。會(huì)議室的空調(diào)系統(tǒng)原理圖詳圖2。

圖2 會(huì)議室空調(diào)系統(tǒng)原理圖

4 會(huì)議室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《輻射供暖供冷技術(shù)規(guī)程》JGJ 142-2012 第3.1.4 條的要求，輻射供冷系統(tǒng)的“供回水溫差不宜大于5℃且不宜小于2℃”。對(duì)于輻射空調(diào)系統(tǒng)，一般做法是輻射板末端采用16/18℃的高溫水作為冷源，新風(fēng)系統(tǒng)采用7/12℃的低溫水對(duì)新風(fēng)及空調(diào)房間除濕。本會(huì)議室系統(tǒng)容量小，如按照以上常規(guī)方法設(shè)計(jì)，會(huì)增加初始投資，并且使管路及自控系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，故本次設(shè)計(jì)采用一套風(fēng)冷熱泵機(jī)組，制取7℃的冷凍水作用于專用的低溫水輻射板， 輻射板單元的冷水進(jìn)出水溫差為3℃，系統(tǒng)冷凍水回水溫度為10℃。為減少輻射板串聯(lián)過多，后端輻射板因水溫升高而降低實(shí)際制冷量，末端輻射板接管分環(huán)路設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)大會(huì)議室分成2 個(gè)大環(huán)路，每個(gè)大環(huán)路再分成3 個(gè)小環(huán)路，小會(huì)議室分成2 個(gè)小環(huán)路，每個(gè)小環(huán)路的輻射板為串聯(lián)連接，環(huán)路與環(huán)路之間并聯(lián)連接；每個(gè)水環(huán)路連接的輻射板數(shù)量及管道長度基本一致，保證各環(huán)路之間的水力平衡。

4.2 輻射板面積計(jì)算方法

2001 年修訂的歐洲標(biāo)準(zhǔn)E N1264 中給出頂板進(jìn)行輻射供熱和輻射供冷的表面總散熱量的計(jì)算圖表和公式，如式⑴和圖3 所示。

圖3 輻射地板供熱和輻射頂板供冷時(shí)表面散熱量計(jì)算圖表

式⑴中，

q ——供冷頂板表面總散熱量，W/m2；

θsm——供冷頂板表面溫度；

θi——室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)溫度， 一般為熱舒適綜合溫度或操作溫度。

由式⑴及圖3 可知，輻射板表面溫度與房間設(shè)計(jì)溫度差越大，輻射的熱流密度越大，即輻射板的供冷能力越強(qiáng)。會(huì)議室采用了專用的低溫水輻射板，工作工況下輻射板表面溫度不低于16℃。根據(jù)某廠家提供的樣本參數(shù)，在設(shè)計(jì)水溫7℃/10℃時(shí)，按每塊輻射板的尺寸1200mm×600mm 計(jì)算，每塊板的制冷能力為103W，會(huì)議室的計(jì)算顯熱量為5.47k W，需要敷設(shè)64 塊輻射板。輻射板天花覆蓋率約55%。平面圖如圖4 所示。

圖4 會(huì)議室輻射板及水管平面圖

4.3 空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

表5 深圳地區(qū)幾種室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)下空氣的狀態(tài)點(diǎn)

由表5 可知：維持相對(duì)濕度不變的情況下，隨著干球溫度的降低，露點(diǎn)溫度降低，空氣含濕量降低。

為了防止輻射板結(jié)露，輻射頂板的表面溫度要比空氣的露點(diǎn)溫度至少高0.5℃以上。會(huì)議室的設(shè)計(jì)露點(diǎn)溫度為15.3℃，規(guī)定輻射板的表面溫度不小于16℃。由新風(fēng)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)室內(nèi)潛熱負(fù)荷，防止出現(xiàn)輻射板結(jié)露。

在設(shè)計(jì)工況7℃/10℃供回水溫度下，根據(jù)負(fù)荷計(jì)算及最小新風(fēng)量（900m3/h），新風(fēng)帶走所有的濕負(fù)荷，需處理到的送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)含濕量如式⑵。

根據(jù)式⑵計(jì)算可知，送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的含濕量明顯低于室內(nèi)露點(diǎn)（11.134g/k g），需通過多級(jí)冷卻除濕。根據(jù)規(guī)范要求，空氣出口溫度要比冷凍水的進(jìn)口溫度高4℃[4]，需要對(duì)多級(jí)表冷除濕后的空氣進(jìn)行升溫處理。本項(xiàng)目選用一種自帶直膨式壓縮系統(tǒng)的熱泵熱回收新風(fēng)機(jī)組對(duì)新風(fēng)進(jìn)行降溫除濕并且再熱，同時(shí)為了提高系統(tǒng)的安全性，新風(fēng)量按1000m3/h 選取。

圖5 新風(fēng)處理過程焓濕圖

圖6 自帶直膨式的熱泵熱回收新風(fēng)設(shè)備處理過程圖

為保證室內(nèi)正壓5～10P a，熱泵熱回收新風(fēng)機(jī)組的排風(fēng)量為800m3/h。夏季計(jì)算需求的新風(fēng)機(jī)供回水流量為4m3/h，設(shè)備回水管上安裝比例積分調(diào)節(jié)閥，冷凝水排至機(jī)房地漏。新風(fēng)口采用誘導(dǎo)比大的圓形散流器，使工作區(qū)氣流均勻。圖7 為會(huì)議室的新、排風(fēng)平面布置圖。

4.4 系統(tǒng)運(yùn)行控制策略

整個(gè)輻射供冷加新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置中央集中控制器，對(duì)各設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的顯示及控制。

圖7 會(huì)議室新、排風(fēng)平面圖

⑴風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)的流量控制。

在主機(jī)的出水口管路上與冷凍水泵入口前管路上安裝壓差旁通裝置，中央控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測末端的水量變化狀況，與預(yù)先設(shè)定值的偏差，自動(dòng)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，保證主機(jī)進(jìn)出水量的恒定。

⑵室內(nèi)溫度控制：每個(gè)會(huì)議室的入戶回水管上安裝電動(dòng)比例積分調(diào)節(jié)閥，戶內(nèi)安裝液晶控制面板，根據(jù)用戶設(shè)定的室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)比例積分閥的開度，達(dá)到室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)的目的。

⑶室內(nèi)濕度控制：新風(fēng)水路設(shè)置電動(dòng)比例積分調(diào)節(jié)閥，根據(jù)每個(gè)會(huì)議室安裝的濕度傳感器調(diào)節(jié)比例積分調(diào)節(jié)閥開度，調(diào)節(jié)水路水量。

⑷會(huì)議室使用前，輻射板支路電動(dòng)比例積分閥關(guān)閉，新風(fēng)機(jī)組開啟，快速對(duì)室內(nèi)的余濕進(jìn)行處理，當(dāng)室內(nèi)達(dá)到冷輻射板供冷條件時(shí)（室內(nèi)空氣含濕量d≤11.5g/k g.干空氣），自動(dòng)開啟輻射板支路電動(dòng)閥，維持室內(nèi)設(shè)計(jì)溫濕度。

⑸每個(gè)控制區(qū)域均安裝輻射板防結(jié)露控制器及濕度傳感器，當(dāng)輻射板有結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉水路電動(dòng)比例積分閥；當(dāng)結(jié)露風(fēng)險(xiǎn)消失后自動(dòng)恢復(fù)輻射板供冷。

⑹整個(gè)輻射供冷加新風(fēng)系統(tǒng)同時(shí)配置有定時(shí)自動(dòng)啟停、手動(dòng)啟停功能。

5 結(jié)論

⑴在輻射供冷系統(tǒng)中，新風(fēng)應(yīng)承擔(dān)所有的濕負(fù)荷，確保輻射板不結(jié)露；采用7～10℃供回水，輻射板表面溫度更低，輻射板表面宜設(shè)置溫度傳感器，防止板面溫度過低結(jié)露，同時(shí)新風(fēng)系統(tǒng)建議考慮一定的富余量。

⑵新風(fēng)系統(tǒng)采用自帶直膨式壓縮系統(tǒng)的熱泵熱回收新風(fēng)機(jī)組，先對(duì)新風(fēng)進(jìn)行全熱回收預(yù)處理，然后由冷凍水盤管進(jìn)行一級(jí)表冷及自帶的直膨式壓縮系統(tǒng)進(jìn)一步的除濕降溫后，再與排風(fēng)進(jìn)行顯熱交換，等濕升溫，達(dá)到除濕的目的。

⑶采用輻射板系統(tǒng)，可減少空調(diào)房間的動(dòng)力設(shè)備，使室內(nèi)噪音達(dá)到有效控制?！?/p>