頂棚輻射板供冷（暖）與轉輪除濕新風(fēng)系統相結合的應用

　　0引言

　　隨著(zhù)能源消耗和節能環(huán)保問(wèn)題的日益突出，以及人們對辦公和居住環(huán)境要求的不斷提高，輻射空調和溫濕度獨立控制系統在空調系統的應用也逐漸普遍。目前常用的輻射空調形式有混凝土埋管、毛細管網(wǎng)、金屬吊頂板等多種形式，與之相結合的新風(fēng)處理形式也有冷凍除濕、溶液除濕、轉輪除濕等多種形式。但目前常用的輻射空調形式在實(shí)施的過(guò)程也存在著(zhù)各種各樣的問(wèn)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)系統從一定程度上解決了常規輻射空調系統存在的以上問(wèn)題，具有更廣闊的應用前景。

　　本文以南京某會(huì )所空調系統為例，介紹了頂棚輻射板供冷(暖)空調系統的設計，該系統新風(fēng)采用轉輪除濕方式和頂棚輻射系統相結合，實(shí)現該會(huì )所空調系統的溫濕度獨立控制。

　　1工程概況

　　該會(huì )所位于南京市區，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)行節能改造，使用功能為休閑接待會(huì )所。

　　2空調系統形式

　　該工程采用溫濕度獨立調節的空調技術(shù)，利用新風(fēng)降溫除濕控制室內濕度，高溫冷水(16℃)降溫控制室內溫度。冷熱源采用地源熱泵系統，新風(fēng)除濕采用轉輪除濕，高溫末端采用頂棚輻射板。該系統顯著(zhù)提高了室內溫濕度的控制精度，使得空調系統的綜合能效比得到進(jìn)一步的提高，達到了高效、節能、舒適的目的。

　　3設計計算參數

　　空調負荷包含室內負荷和新風(fēng)負荷。室內負荷為室內顯熱負荷和潛熱負荷。新風(fēng)機組承擔新風(fēng)負荷和室內潛熱負荷，同時(shí)負荷高峰時(shí)，新風(fēng)機組可承擔部分室內顯熱負荷。頂棚輻射系統承擔室內顯熱負荷。

　　3.1室內外計算參數

　　(1)室外計算參數

　　夏季：干球溫度34.8℃，濕球溫度28.1℃;冬季：干球溫度-4.1℃，相對濕度76%

　　(2)室內設計參數

　　夏季：干球溫度25℃，相對濕度50%;冬季：干球溫度20℃，相對濕度40%

　　3.2維護結構節能改造

　　對既有建筑保溫進(jìn)行了節能改造：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(yáng)系數0.5。

　　4冷熱源及系統設計

　　該會(huì )所和其他建筑物共用冷熱源系統。冷熱源采用地源熱泵系統，地源熱泵主機采用常規夏季7/12℃(冬季45/40℃)供回水溫度，通過(guò)板式換熱器二次換熱為會(huì )所輻射末端和新風(fēng)機組提供16/19℃(冬季42/39℃)供回水溫度。

　　水系統為變水量系統，水泵采用變頻泵，根據供回水主管道之間的壓差調節水泵頻率。同時(shí)供水主管道間設壓差旁通閥，在水泵最小頻率時(shí)，保證系統正常運行。

　　系統原理圖見(jiàn)圖1。

　　5轉輪調濕新風(fēng)機組

　　新風(fēng)機組采用轉輪除濕新風(fēng)機組，該機組將低溫再生轉輪除濕系統，直接膨脹蒸發(fā)制冷系統和冷凍水冷卻空氣系統結合成一臺獨立緊湊的新風(fēng)調濕機組。

　　新風(fēng)機組運行流程見(jiàn)圖2。

　　新風(fēng)進(jìn)入該機組首先經(jīng)過(guò)表冷器降溫，隨后經(jīng)制冷系統的蒸發(fā)器再次降溫，最后低溫的處理空氣經(jīng)過(guò)轉輪進(jìn)行除濕，除濕后空氣經(jīng)送風(fēng)機送入室內，新風(fēng)溫度可至22℃，含濕量可至7.5g/kg。而轉輪的再生風(fēng)通過(guò)制冷系統的冷凝器加熱至45℃即可實(shí)現轉輪的再生，省去了高溫再生轉輪再生風(fēng)加熱的能量。該機組能效比高，除濕能力強，又能夠利用空調系統冷水，可靠性高，運行費用低。

　　本項目設置了一臺處理風(fēng)量為2000m3/h的新風(fēng)機組供一層和二層共同使用。機組需處理新風(fēng)本身的熱濕負荷及室內的潛熱負荷，同時(shí)根據實(shí)際運行的情況可調節機組是否承擔室內顯熱負荷。

　　本工程為改造工程，由于建筑空間原因，室內排風(fēng)無(wú)法接至新風(fēng)機組進(jìn)行熱量回收，因此無(wú)法考慮排風(fēng)的能量回收。在一層和二層分別設置了一臺排風(fēng)機，直接排至室外，新風(fēng)機和排風(fēng)機連鎖控制。

　　6頂棚輻射末端

　　本項目采用了一種新型的頂棚輻射系統。該頂棚輻射系統由頂棚輻射板，匯總管道，集分水器，露點(diǎn)控制系統等組成一套安全、舒適的供冷供暖系統。

　　該頂棚輻射板為標準產(chǎn)品，產(chǎn)品寬度一致，長(cháng)度可以根據使用需求定制。該標準產(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，外面敷設一層石膏板吊頂。

　　輻射板安裝示意圖見(jiàn)圖3。

　　輻射板集管為De20×2.0mm鋁塑復合管，集管與輻射盤(pán)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(jiàn)圖4。

　　該輻射板安裝使用方便，夏季供水溫度可至16℃，低于毛細管輻射系統(18℃左右)，因而供冷能力大，啟動(dòng)速度快。同時(shí)輻射板可以結合室內裝修板，對室內裝修影響較小。

　　本項目一層分為大廳、辦公室、會(huì )診室、按摩間、備餐間等功能房間，每個(gè)房間根據面積大小，設置一個(gè)或者兩個(gè)頂棚輻射回路。每個(gè)房間設溫控器及最不利點(diǎn)設露點(diǎn)探測器，可聯(lián)合實(shí)現各個(gè)房間溫度控制及露點(diǎn)保護。

　　二層為大空間，屋面坡屋面。頂棚輻射板沿坡屋面布置，共設置21個(gè)回路，分4個(gè)集分水器。在最不利點(diǎn)設置4個(gè)溫控面板及露點(diǎn)探測器，實(shí)現整個(gè)大廳的溫度控制及露點(diǎn)保護。

　　7自動(dòng)控制要點(diǎn)

　　7.1分室溫控

　　各個(gè)房間內設單獨的輻射板回路，每個(gè)回路設電動(dòng)兩通閥。房間內設溫控面板，根據溫控面板的設定溫度控制供水回路上電動(dòng)兩通閥的通斷，來(lái)維持室內溫度恒定。

　　7.2室內濕度控制

　　由室內回風(fēng)濕度傳感器控制新風(fēng)風(fēng)閥打開(kāi)或者關(guān)閉到最小狀態(tài)。

　　7.3室內防結露控制

　　在個(gè)房間回路上裝設露點(diǎn)探測器，當露點(diǎn)探測器檢測到露點(diǎn)溫度接近二次水的供水溫度時(shí)，通過(guò)房間內溫控面板(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，當露點(diǎn)探測器信號解除時(shí)，開(kāi)啟相應回路上的電動(dòng)閥。

　　7.4二次側供水溫度控制

　　根據二次側供水溫度傳感器調節一次側供水電動(dòng)兩通調節閥的開(kāi)度。

　　7.5新風(fēng)機組送風(fēng)溫度控制

　　根據新風(fēng)機組出口送風(fēng)溫度傳感器，調節新風(fēng)機組表冷器上電動(dòng)調節閥的開(kāi)度。

　　7.6新風(fēng)機組和輻射系統啟動(dòng)控制

　　夏季系統運行時(shí)，先開(kāi)啟新風(fēng)機組10分鐘(具體時(shí)間可人工設定)，10分鐘后比較回風(fēng)溫濕度值對應的露點(diǎn)溫度和設定的輻射供水溫度：回風(fēng)溫濕度值對應的露點(diǎn)溫度低于輻射供水溫度設定溫度0.5℃時(shí)，即可開(kāi)啟輻射水泵;否則繼續開(kāi)啟新風(fēng)機組進(jìn)行除濕，10分鐘后再進(jìn)行判定。

　　冬季新風(fēng)系統和輻射系統可同時(shí)開(kāi)啟。

　　8空調系統運行效果

　　該項目竣工驗收后即投入運行使用，目前已經(jīng)過(guò)一個(gè)供冷季和供暖季的正常運行。室內溫濕度均能夠滿(mǎn)足設計要求。

　　在夏季供冷工況時(shí)，輻射板供水溫度15~16℃，轉輪除濕新風(fēng)機組根據室內負荷情況，自動(dòng)調節送風(fēng)狀態(tài)參數，部分時(shí)間承擔室內顯熱負荷。室內溫度達到設計溫度25℃時(shí)，測得串聯(lián)最多回路(6塊輻射板)，從冷水進(jìn)水側到出水側輻射板的表面溫度分別為：18.6℃，19.1℃，19.5℃，20.2℃，20.6℃，21℃?？梢钥闯龃?lián)輻射板的表面溫度隨著(zhù)數量的增加而遞增，因此設計時(shí)不宜將多塊輻射板串聯(lián)成一組，以免引起室內各個(gè)區域溫度分布不均。

　　在冬季供暖工況時(shí)，輻射板供水溫度41~42℃，轉輪除濕新風(fēng)機組處理到室內等焓狀態(tài)點(diǎn)。室內溫度達到設計溫度20℃時(shí)，測得串聯(lián)最多回路(6塊輻射板)，從熱水進(jìn)水側到出水側輻射板的表面溫度分別為：33.2℃，32.9℃，32.4℃，32.3℃，31.9℃，31.5℃?？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(zhù)串聯(lián)塊數的增加呈線(xiàn)性遞減。

　　9經(jīng)驗總結

　　9.1高溫型地源熱泵冷水機組

　　本項目由于特殊原因和其他末端系統共用地源熱泵主機，采用了中間換熱器為輻射系統提供高溫冷水16℃，因此整個(gè)系統的節能性不能凸顯出來(lái)。在同類(lèi)項目中應采用專(zhuān)門(mén)的高溫型地源熱泵機組，機組運行效率高，節能效果明顯。

　　9.2頂棚輻射末端

　　本項目采用的頂棚輻射末端設備為標準模塊化產(chǎn)品，安裝方便，供冷供暖能力強，易于和裝修配合，是一種新型的輻射空調形式。在本項目中(改造項目，維護結構熱工性能不能達到新建項目標準)能夠達到設計要求參數，在新建項目擬采用輻射空調系統時(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。

　　在系統的運行過(guò)程中經(jīng)過(guò)對輻射板壁面溫度的檢測，發(fā)現輻射板串聯(lián)過(guò)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)篇數不宜過(guò)多，否則容易造成室內溫度分布不均，一般串聯(lián)個(gè)數以保證輻射板阻力小于2m為宜。

　　9.3轉輪除濕新風(fēng)機組

　　本項目采用了低溫再生的轉輪除濕機，利用制冷系統冷凝器的散熱45℃即可實(shí)現轉輪的再生，充分利用系統本身的能量，系統運行能效比高，運行費用低。同時(shí)又根據項目的實(shí)際情況，利用了系統能夠提供的7℃冷凍水，減少了系統中制冷系統的裝機容量，降低了機組的投資費用。

　　由于本項目是改造項目，新風(fēng)系統無(wú)法考慮排風(fēng)的熱量回收。在同類(lèi)項目的設計中，應考慮室內排風(fēng)的能量回收，可提高新風(fēng)機組的能效比，降低運行費用。

　　9.4總結

　　頂棚輻射供冷(暖)系統和轉輪除濕新風(fēng)機組相結合的溫濕度獨立控制系統，室內溫度分布均勻，舒適度高，具有可實(shí)施性。

　　系統設計時(shí)，應采用高溫型熱泵機組，提高機組的運行性能，避免采用板式換熱器二次換熱，造成能量損失。新風(fēng)系統應對排風(fēng)進(jìn)行能量回收，提高新風(fēng)機組運行效率。

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