下送風(fēng)空調(diào)原理與設(shè)計(jì)

1、下送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)下送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng) 下送風(fēng)的背景及意義下送風(fēng)的背景及意義v 提高室內(nèi)空氣品質(zhì)和節(jié)能,以及進(jìn)行大空間局部熱環(huán)境的個(gè)人控制,也成為當(dāng)前辦公樓建筑空調(diào)發(fā)展的一個(gè)重要方面,也是對(duì)傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的新挑戰(zhàn)。而同時(shí)解決節(jié)能和室內(nèi)空氣品質(zhì)問(wèn)題的有效方法之一便是采用工作區(qū)送風(fēng)空調(diào)。v 近年來(lái)，工作區(qū)送風(fēng)空調(diào)中的地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（underfloor air conditioning system，UFAC）在國(guó)內(nèi)受到關(guān)注，并以其布置和調(diào)節(jié)方式靈活、節(jié)能和提高活動(dòng)區(qū)空氣品質(zhì)等諸多優(yōu)點(diǎn)， 下送風(fēng)的背景及意義下送風(fēng)的背景及意義 1、計(jì)算機(jī)、通信、智能化管理及新技術(shù)設(shè)備的引入和快 速升級(jí)或更新2、新公司

2、構(gòu)建或組織架構(gòu)的重組對(duì)辦公和經(jīng)營(yíng)場(chǎng)地重新 裝修或改造的頻率明顯加大3、人們對(duì)健康而舒適的辦公、工作環(huán)境越來(lái)越渴求，而企業(yè)對(duì)這種渴求的滿足程度直接影響員工對(duì)企業(yè)的凝聚力并進(jìn)而影響企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力；4、企業(yè)文化的融入的需求日漸為企業(yè)管理者所高度關(guān)注；5、對(duì)照明、空調(diào)及裝修環(huán)境的個(gè)性化需求；6重新裝修或修改裝修的決策都可能是一件令管理者非常痛苦和艱難的事 下送風(fēng)空調(diào)的原理 v地板送風(fēng)的送風(fēng)口一般與地面平齊設(shè)置,地面需架空,下部空間用作布置送風(fēng)管或直接用作送風(fēng)靜壓層,送風(fēng)通過(guò)地板送風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi),與室內(nèi)空氣發(fā)生熱質(zhì)交換后從房間上部的出風(fēng)口排出,如圖1 所示。就冷熱源設(shè)備和空氣處理設(shè)備來(lái)說(shuō),地板送風(fēng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的

3、上送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是相似的。v地板送風(fēng)系統(tǒng)主要的不同在于:它是從地板下部空間送風(fēng);供冷時(shí)的送風(fēng)溫度較高(一般為1718 ) ;在同一大空間內(nèi)可以形成不同的局部氣候環(huán)境;室內(nèi)氣流分布為從地板至頂棚的下送上回氣流模式。 v 基本原理類似于在北歐廣泛使用的置換通風(fēng)。從商業(yè)樓宇可持續(xù)發(fā)展的及人文關(guān)懷角度去探討空調(diào)的未來(lái)走向來(lái)看，最值得推廣的是地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，而且采用高架地板送風(fēng)是當(dāng)今的發(fā)展趨向。 常見(jiàn)的地板送風(fēng)方式有三種 v1、送風(fēng)靜壓層為正壓,集中處理好的空氣靠壓差經(jīng)地板送風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi)空間;v2、送風(fēng)靜壓層的壓力為零,由局部風(fēng)機(jī)將空氣從送風(fēng)靜壓層送到室內(nèi)空間; v3、直接采用管路將空氣送到地板送風(fēng)口。

4、地板送風(fēng)系統(tǒng)通常安裝大量的小送風(fēng)口,許多送風(fēng)口靠近建筑物的使用者。地板風(fēng)口一般可以調(diào)節(jié),使送風(fēng)口附近使用者擁有一定的控制權(quán)。回風(fēng)口一般置于頂棚或使用空間的最大允許高度處。這樣形成從地板至頂棚的下送上回氣流模式。 傳統(tǒng)商業(yè)建筑空調(diào)存在的弊端 v 傳統(tǒng)商業(yè)建筑中央空調(diào)系統(tǒng)基本上采用天花送風(fēng)方式，空調(diào)末端裝置和風(fēng)管都安裝在天花吊頂內(nèi)部，占用空間大，安裝復(fù)雜，水路或冷凝水滴漏對(duì)辦公設(shè)備正常運(yùn)行造成威脅；噪音大，能耗高，無(wú)法滿足每天24小時(shí)全天供冷的要求，維護(hù)和清潔及計(jì)費(fèi)管理難度大，無(wú)法適應(yīng)辦公設(shè)備更新?lián)Q代和內(nèi)部布局改造的需求等等；此外，新風(fēng)量不足、氣流組織不合理、室內(nèi)空氣質(zhì)量和熱舒適性差也是普遍存在的

5、問(wèn)題，這些問(wèn)題在過(guò)渡季節(jié)表現(xiàn)猶為明顯。 地板送風(fēng)的優(yōu)點(diǎn) v(1)具有較高的靈活性,施工安裝便利 v采用架空的活動(dòng)地板(雙重地板),地板按模數(shù)鋪設(shè)的一體化架空地板送風(fēng)系統(tǒng)取消了大部分的風(fēng)管，減少了制作安裝工序，同時(shí)與其它管線無(wú)空間上的矛盾, 可以迅速、便利地安裝，便于推廣工業(yè)化施工，據(jù)日本經(jīng)驗(yàn),僅勞動(dòng)力就可節(jié)約32。地板下部空間可方便電力線路、通訊線路、水管等的重新安裝, 這可大大地降低重新裝修的費(fèi)用。v架空地板送風(fēng)系統(tǒng)還增加了辦公樓內(nèi)通訊、數(shù)據(jù)傳輸以及電力線路輸送的靈活性。它可以快速地接線和更換電纜，提高了在不中斷動(dòng)力、聲訊、數(shù)據(jù)服務(wù)，以及空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的情況下辦公室的改建能力。如果使用人員的位

6、置和冷熱負(fù)荷發(fā)生變化，那么通過(guò)很簡(jiǎn)單地移動(dòng)架空地板的蓋板，可以很容易地增加、減少或重新安裝送風(fēng)末端裝置，樓宇的管理人員很快就能為其提供位置和工作站的改變。即使工作位置的變化率非常低，但是在通訊和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域不斷更新的技術(shù)可能也需要偶爾地更新電纜和導(dǎo)線系統(tǒng)，對(duì)于架空地板來(lái)說(shuō)這種更新是輕而易舉的。(2)環(huán)境舒適性和空氣品質(zhì)的改善v環(huán)境舒適性和空氣品質(zhì)的改善,主要表現(xiàn)在:1、室內(nèi)發(fā)生的熱量、塵粒(如香煙塵) 可通過(guò)熱對(duì)流作用自然向上有效地排出房間；2、向工作區(qū)擴(kuò)散的熱量?jī)H一部分,熱負(fù)荷的增減對(duì)工作區(qū)的變動(dòng)影響較??；3、由于地板溫度受送風(fēng)溫度的影響,地板表面溫度與常規(guī)空調(diào)比,夏季低,冬季高,可利用輻射影響

7、提高工作人員的舒適性；4、使用架空地板送風(fēng)使混凝土樓板變成了一個(gè)蓄熱層，因此減少了溫度的波動(dòng)和峰值冷負(fù)荷；5、送風(fēng)口設(shè)在地面上,人手可及,能隨個(gè)人的要求調(diào)節(jié)出風(fēng)方向和風(fēng)量,實(shí)現(xiàn)局部氣候環(huán)境的個(gè)人控制，提高個(gè)人熱舒適性；6、從地板至頂棚的下送上回氣流組織形式,有利于從使用空間中排除余熱和污染物,從而提高人員活動(dòng)區(qū)的空氣品質(zhì)。(3)運(yùn)行方面的經(jīng)濟(jì)性 1、架空地板送風(fēng)系統(tǒng)可以使用較高的送風(fēng)溫度（大約1719），這就允許在空氣較為干燥的季節(jié)，采用較高的盤管冷卻溫度和蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度，提高了冷水機(jī)組效率；2、由于氣流是從地坪流向天花板，所以大部分從安裝在天花板的燈具所產(chǎn)生的熱量還未到達(dá)地面就被排出，提高了

8、排風(fēng)溫度，減少了總冷負(fù)荷；3、由于地板下送風(fēng)橫截面積較大，所以壓頭損失較小，減少了風(fēng)機(jī)動(dòng)力； 4、在過(guò)渡季節(jié)，使用較高的送風(fēng)溫度增加了使用室外新風(fēng)的機(jī)會(huì)，減少了冷凍機(jī)的開(kāi)啟時(shí)間；5、由于沒(méi)有管路,靜壓箱壓力不大,送風(fēng)口風(fēng)速較低,阻力較小,故空氣輸送動(dòng)力節(jié)約，而且地板送風(fēng)空調(diào)僅用于維持工作區(qū)氣象參數(shù)，所以其送風(fēng)利用率高，送風(fēng)量少，風(fēng)機(jī)能耗少。結(jié)構(gòu)上的經(jīng)濟(jì)性主要體現(xiàn)1、由于沒(méi)有管路，所以地板送風(fēng)的管路系統(tǒng)投資減少2、使用架空地板來(lái)鋪設(shè)服務(wù)設(shè)施可以降低新建筑物樓層高度。建筑物使用地板送風(fēng)系統(tǒng),雖然需要送風(fēng)靜壓層,但不需要較大的頂棚空間來(lái)容納送風(fēng)管路及末端裝置,與傳統(tǒng)上送式空調(diào)系統(tǒng)相比較,地板送風(fēng)系統(tǒng)

9、可降低510的樓層高度。由于建筑師至少可以降低15cm的層高，所以架空地板可以降低結(jié)構(gòu)造價(jià)。 v(3)地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是商業(yè)樓宇可持續(xù)發(fā)展的解決之道 從商業(yè)樓宇可持續(xù)發(fā)展的及人文關(guān)懷角度去探討空調(diào)的未來(lái)走向，地板送風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)是最值得一提的。地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)首先有英國(guó)的AET公司經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期系統(tǒng)的研發(fā)，并成功的把這種技術(shù)推向全球。按送風(fēng)方式劃分，這種送風(fēng)空調(diào)方式屬于下送下回，在回風(fēng)部位補(bǔ)給新風(fēng)，排放廢氣口設(shè)在上方。 v 地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)繼承了置換通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)，通常這種地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)與架空活動(dòng)地板、可自由拆卸的組合間墻、方塊地毯及綜合布線系統(tǒng)等現(xiàn)代建造業(yè)成熟的技術(shù)有機(jī)的整合，為現(xiàn)代商業(yè)樓

10、宇可持續(xù)發(fā)長(zhǎng)提供了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的技術(shù)平臺(tái)。建立在這個(gè)平臺(tái)之上，與時(shí)具進(jìn)的大廈智能化管理系統(tǒng)各種先進(jìn)性就能揮灑自如地發(fā)揮，并確保在建筑物整個(gè)壽命周期內(nèi)保持著最高的靈活性和最自由的可擴(kuò)張性。 室內(nèi)氣流分布 vI.室內(nèi)氣流流型 地板送風(fēng)的室內(nèi)氣流流型如圖2 所示。當(dāng)送風(fēng)量(速度) 較小時(shí),其氣流流型類似于置換通風(fēng),隨著高度的增加,空氣溫度逐漸升高(即熱力分層),空氣齡也逐漸增加。室內(nèi)氣流分為上、下兩個(gè)區(qū),上部為有回流的混合區(qū),下部為近似于氣流“活塞” 式作用的工作區(qū)。v上下區(qū)的分層高度主要取決于送風(fēng)量和冷負(fù)荷的大小,較小的冷負(fù)荷和較大的送風(fēng)量對(duì)應(yīng)于較高的分層高度。然而,當(dāng)送風(fēng)量較大時(shí),地板送風(fēng)口以較大速

11、度送出的空氣射流將引起下部工作區(qū)空氣的混合,從而削弱了工作區(qū)單向流的置換作用；并且,當(dāng)送風(fēng)射流的射程接近或超過(guò)上、下區(qū)的分層高度時(shí),則有部分上部混合氣流被卷吸到下部工作區(qū),使工作區(qū)的溫度和污染物濃度升高。甚至,送風(fēng)量大到一定程度時(shí),送風(fēng)射流可以達(dá)到房間頂棚,室內(nèi)氣流接近混合式通風(fēng)的流型。為了實(shí)現(xiàn)如置換通風(fēng)一樣工作區(qū)較低的空氣溫度和較高的空氣品質(zhì),一般限定地板送風(fēng)的送風(fēng)速度不大于2 m/s。圖2 地板送風(fēng)的室內(nèi)氣流流型垂直溫度分布 v由圖可見(jiàn),在室內(nèi)得熱一定時(shí),隨著送風(fēng)量減小,垂直溫度梯度增大,而平均室溫的增加較小,約為回風(fēng)口溫度變化的一半,這對(duì)地板送風(fēng)的室溫如何控制提出了問(wèn)題。另外,Webst

12、er等人的研究也表明,在送風(fēng)量和室內(nèi)得熱一定時(shí),送風(fēng)溫度的變化并不改變室內(nèi)垂直溫度分布圖型,只是引起圖型的平移。 室內(nèi)熱源的影響 v熱源對(duì)垂直溫度分布的影響是明顯的,熱源的散熱量越大,垂直溫差越大。 v當(dāng)熱源在房間上部(如燈具) 時(shí),房間上面的垂直溫度梯度大而下面的垂直溫度梯度小;當(dāng)熱源在房間下部(如人員) 時(shí),房間上面的垂直溫度梯度小而下面的垂直溫度梯度大。 圖4 垂直溫度梯度分段v提出垂直溫度梯度包括3 個(gè)溫升段(見(jiàn)圖4) :地面空氣層溫升；工作區(qū)溫升(人如立式活動(dòng)則h = 1.8 m ,坐式則h = 1.1 m)；上部溫v升, 并給出了確定方法。 送風(fēng)口特性的影響 v地板送風(fēng)口一般為旋流

13、風(fēng)口,或格柵式、孔板式風(fēng)口。對(duì)于旋流式風(fēng)口,氣流送出時(shí)速度和溫度衰減快,具有較好的擴(kuò)散性,使用較廣泛。不同送風(fēng)口對(duì)室內(nèi)溫度分布有不同的影響。有關(guān)文獻(xiàn)作者通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到:當(dāng)風(fēng)口數(shù)量較少時(shí)(0.4個(gè)/m2 ) ,與圓型直葉片風(fēng)口相比,旋流風(fēng)口能使房間空氣分布更均勻些,對(duì)減小工作區(qū)垂直溫差有利。有文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在保持室內(nèi)冷負(fù)荷和總送風(fēng)量不變的條件下,對(duì)于旋流風(fēng)口,隨著風(fēng)口數(shù)量的增加,每個(gè)風(fēng)口的送風(fēng)量減少,工作區(qū)(標(biāo)高1.7 m 和0.1 m 之間)的平均溫度降低而垂直溫差增大;對(duì)于面積可變的格柵風(fēng)口,其風(fēng)口送風(fēng)量的變化對(duì)工作區(qū)溫度分布的影響不大。因此,室內(nèi)溫度分布對(duì)旋流風(fēng)口風(fēng)量的變化更敏感,旋流風(fēng)口的合理選用則顯得尤為重要。 下送風(fēng)空調(diào)氣流組織設(shè)計(jì)方法 v下送風(fēng)氣流組織主要影響因素 在下送風(fēng)情況下,對(duì)人體熱舒適影響較為突出的室內(nèi)環(huán)境指標(biāo)有: 工作區(qū)平均溫度、濕度、風(fēng)速、平均輻射溫度等。其中與氣流組織密切相關(guān)的是工作區(qū)平均溫度和風(fēng)速。在下送風(fēng)的氣流組織中,影響以上兩個(gè)指標(biāo)的因素主要是送風(fēng)口型式、位置、數(shù)目、送風(fēng)速度和溫度等。有文獻(xiàn)把以上因素歸納為4 個(gè):送風(fēng)口型式、送風(fēng)口到人體的距離、送