輻射供冷系統(tǒng)-除濕機(jī)設(shè)備分類與設(shè)計(jì)特點(diǎn)

輻射供冷系統(tǒng)與環(huán)境之間的熱交換有輻射和對流兩種形式，根據(jù)各自所占總換熱量比例不同，通常將輻射供冷的設(shè)備分為輻射式和對流式兩種。此外，對流式供冷還可以進(jìn)一步分為主動式冷梁和被動式冷梁兩種特殊形式。

1. 輻射式

輻射式進(jìn)一步可分為樓板式和吊頂式。樓板式進(jìn)而可以分為毛細(xì)管式和混凝土式。毛細(xì)管式一般使用內(nèi)徑很小的塑料管；塑料管緊密排布，供冷能力比較小，一般為40～65 W/m2。混凝土式是把冷凍水管直接埋入房間天花板的混凝土中，與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成一體，它的供冷能力更小一些，大約30W/m2，一般用于滿足建筑基礎(chǔ)冷負(fù)荷。吊頂式具有閉式平滑表面，其輻射換熱一般占總換熱量的60%，對流換熱量占40%。它一般直接懸吊在天花板下方，有時(shí)會在吊頂板上穿一些小孔，然后在銅盤管上敷設(shè)吸聲墊，起到吸聲的作用。吊頂式在房間垂直方向上溫度波動極小，一般在±0.5K 以內(nèi)。一般不超過0.1m/s ， 能提供的冷量不超過100W/m2。輻射換熱而引起室內(nèi)空氣的自然對流風(fēng)速很小，室內(nèi)人員沒有吹風(fēng)感。輻射式供冷一般應(yīng)用于冷負(fù)荷不太大的場合，如辦公室、學(xué)校、銀行。輻射式供冷還可以用于供熱，但是水平溫度的不均勻性必須控制在3.5K 以內(nèi)，不允許出現(xiàn)有人的一側(cè)過熱或過冷的現(xiàn)象。而且房間垂直方向的溫差不容許超過2K，靠近窗戶側(cè)空氣的溫度降也要控制在容許范圍內(nèi)。雖然輻射供冷也可以用于供熱，但是效果并沒有像在供冷中那樣顯著，因此一般不用于供熱。

2. 對流式

2.1 吊頂式

對流式吊頂一般開有強(qiáng)化空氣流動的縫隙，以增強(qiáng)對流換熱，其對流換熱所占比例在50%以上，有時(shí)甚至可以達(dá)到70%。對流式系統(tǒng)在垂直房間高度上的溫差也很小，一般在±2K 以內(nèi)。對流式供冷最大能夠提供的冷量不超過150W/m2。與輻射式供冷相比，對流式引起室內(nèi)空氣流動的風(fēng)速稍大，但也不會超過0.15m/s。這種供冷方式應(yīng)用于冷負(fù)荷比較大的場所，如商場、超市、博物館和展覽室等場所。

2.2 冷梁

冷梁與環(huán)境之間的熱交換絕大部分是通過對流進(jìn)行的，對流換熱的比例可以達(dá)到90%—95%。冷梁按有無新風(fēng)通入又可以進(jìn)一步分為主動式冷梁和被動式冷梁。

主動式冷梁有新風(fēng)通入，新風(fēng)以極高的速度進(jìn)入冷梁，高速流動的新風(fēng)產(chǎn)生負(fù)壓，誘導(dǎo)周圍空氣一同進(jìn)入冷梁，與冷梁內(nèi)的冷盤管對流換熱降低室內(nèi)空氣的溫度。主動式冷梁出風(fēng)口氣流流速比較高，不能直接布置在工作人員的正上方。根據(jù)主動式冷梁出風(fēng)口的數(shù)目可以分為單側(cè)送風(fēng)和雙側(cè)送風(fēng)。單側(cè)送風(fēng)主要敷設(shè)于房間天花板邊緣處；雙側(cè)一般布置在天花板中間。這種供冷系統(tǒng)能力比較大,可以達(dá)到620W/m。用于冷負(fù)荷非常高的場所。

被動式冷梁與主動式冷梁最大的區(qū)別在于它沒有新風(fēng)參與室內(nèi)的對流換熱，只是室內(nèi)空氣參與的一個(gè)封閉循環(huán)。被動式冷梁下方氣流速度也比較大，與主動式冷梁，被動式冷梁也不能直接布置在工作人員上方，夏季其下方的風(fēng)速不能超過0.25m/s，冬季不能超過0.15m/s。被動式冷梁供冷能力可以達(dá)到400W/m。

被動式冷梁則只能在夏天制冷不能在冬天制熱從而不適合應(yīng)用于熱泵系統(tǒng)。

輻射供冷系統(tǒng)在去除室內(nèi)負(fù)荷的過程與傳統(tǒng)空調(diào)有著根本的區(qū)別。輻射是把顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷分開去除；而傳統(tǒng)空調(diào)是把顯熱和潛熱同時(shí)去除。所以二者在設(shè)計(jì)方面也有著很大的差異。

1. 輻射供冷與獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合

輻射供冷不能去除室內(nèi)的潛熱負(fù)荷，所以潛熱負(fù)荷必須采用其它手段去除。另外，根據(jù)室內(nèi)空氣品質(zhì)和正壓排風(fēng)的要求必須向房間供給新風(fēng)，因此可以利用獨(dú)立新風(fēng)來承擔(dān)室內(nèi)的潛熱負(fù)荷。

2. 送風(fēng)方式的選擇

在送風(fēng)方式的選擇上，從原則上來說，輻射供冷可以和任意一種送風(fēng)方式相結(jié)合。但是考慮到送風(fēng)還必須要保證室內(nèi)有良好的熱舒適性，不能有強(qiáng)烈的吹風(fēng)感，而且要盡量節(jié)約能耗的要求，一般選擇天花板頂送風(fēng)方式。

天花板頂送風(fēng)方式的主要優(yōu)點(diǎn)在于一方面頂送風(fēng)設(shè)計(jì)、施工和維修的技術(shù)都比較成熟，與輻射供冷相匹配的獨(dú)立新風(fēng)可以直接選取和全空氣系統(tǒng)相似的空調(diào)機(jī)組。而且全空氣系統(tǒng)送風(fēng)溫差可以選的略大(8℃～12℃)，再配合使用具有高吸入性的旋流風(fēng)口，這樣經(jīng)過冷卻除濕后的新風(fēng)可以不經(jīng)過再熱直接送入房間，人員不會有吹風(fēng)感，既保證了舒適性又節(jié)約了能耗；另一方面，頂送風(fēng)可以加強(qiáng)輻射供冷板表面附近空氣的擾動，強(qiáng)化了換熱，可以提高輻射供冷板的供冷量。

置換通風(fēng)有時(shí)也可以與輻射供冷相匹配，它的換氣效率、能量利用效率都高于天花板頂送空氣系統(tǒng)。但是由于置換通風(fēng)要求的送風(fēng)溫差不宜大，一般要控制在3℃以內(nèi)。如若使用置換通風(fēng)與輻射供冷相匹配，必須要對新風(fēng)進(jìn)行再熱，雖然獲得了較高的空氣質(zhì)量，但是浪費(fèi)了能源，總體來說效果不如天花板頂送方式。

3. 除濕方式的選擇

輻射供冷要求獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)必須把室內(nèi)的全部潛熱負(fù)荷(濕負(fù)荷)去除，要求送風(fēng)的含濕量必須足夠小。對比過同樣的一間房間采用全空氣系統(tǒng)和輻射供冷系統(tǒng)加頂送獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)，全空氣系統(tǒng)送風(fēng)溫度17.2℃，含濕量11.8g/kg，而輻射供冷要求送風(fēng)溫度為14.2℃，含濕量9.7g/kg，輻射供冷的送風(fēng)溫度和含濕量要更低。在我國北方地區(qū)，一般采用6℃冷凍水冷卻除濕能夠完全滿足輻射供冷系統(tǒng)新風(fēng)的要求。若對送風(fēng)溫度有嚴(yán)格要求，則必須對新風(fēng)進(jìn)行再熱，但是這樣做不利于節(jié)能。

另外的一種除濕方法就是利用轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)，適用于送風(fēng)溫度比較高，而相對濕度比較低的場合。這樣的除濕系統(tǒng)COP 值在0.6～1 之間，性能主要受轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)和熱交換器的影響。該系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用和常規(guī)的空調(diào)持平或略高，而且在初投資方面要高于常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)，因此使用前需要進(jìn)行綜合的經(jīng)濟(jì)性分析。

4. 輻射供冷水系統(tǒng)

輻射供冷水系統(tǒng)比較復(fù)雜，主要體現(xiàn)在水系統(tǒng)要提供兩組不同溫度的冷凍水來滿足需要。輻射供冷系統(tǒng)的冷凍水溫一般在15℃～20℃之間，一般我們可以通過以下3 種方案設(shè)計(jì)水系統(tǒng)。

方案一：輻射供冷和獨(dú)立新風(fēng)共享一套水系統(tǒng)。水系統(tǒng)分兩路，一套供給獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)另一套供給輻射供冷系統(tǒng)，輻射供冷所需水溫較高，通過板式換熱器制得。該種系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，易于控制。

方案二：冷凍機(jī)出來的冷凍水先對獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行處理后再供給輻射供冷系統(tǒng)。一般處理過新風(fēng)的冷凍水為12℃，低于輻射供冷對冷凍水溫的要求，所以要在輻射供冷回水處裝三通，以便調(diào)節(jié)輻射供冷的水溫。這樣的設(shè)計(jì)相當(dāng)于利用了冷凍水兩次，充分利用了其吸收熱量的能力，能夠有效的降低冷量損失。

方案三：為獨(dú)立新風(fēng)和輻射供冷各設(shè)一套冷凍水系統(tǒng)。獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)和輻射供冷系統(tǒng)的水溫要求相差比較大，這樣設(shè)計(jì)有很強(qiáng)的針對性，可以降低系統(tǒng)能耗。但是這樣的設(shè)計(jì)初投資比較大。由于輻射供冷系統(tǒng)對冷凍水的要求比較高，這就給尋找替代冷源使用留下了空間。在過渡季節(jié)可以使用冷卻塔為輻射供冷系統(tǒng)提供冷源。在地下水資源豐富、溫度比較低的地區(qū)，也可以利用地下水直接供冷。這樣就凸顯了輻射供冷的節(jié)能潛力。對水系統(tǒng)的控制也是水系統(tǒng)設(shè)計(jì)很重要的環(huán)節(jié)。為了防止結(jié)露，需要在供冷系統(tǒng)的輻射板表面布置結(jié)露感應(yīng)裝置。一旦輻射板附近空氣達(dá)到飽和就立即切斷冷凍水的供給；亦可改變通過三通閥回水的流量來改變冷凍水水溫。