独立新风+吊顶冷辐射空调与变风量空调系统应用比较

郎卫国

（上海市建工设计研究院有限公司，上海200050）

空调技术

独立新风+吊顶冷辐射空调与变风量空调系统应用比较

郎卫国

（上海市建工设计研究院有限公司，上海200050）

以前滩企业天地项目为例，结合“变风量空调与独立新风+吊顶冷辐射空调”两种系统方案在该项目中的应用，分析比较了两种空调系统的特点，并做了设计小结。

独立新风+吊顶冷辐射空调系统； 变风量空调系统

0 引言

在实际项目运用中，往往结合项目定位、建筑结构形态、室内空气品质要求等多方面因素综合考虑确定室内空调形式。目前在高层、超高层办公楼中，变风量空调系统运用较为广泛，技术较为成熟。同时，人们也对建筑环境的舒适性和空气品质提出了更高的要求，积极寻求一种舒适、健康、节能、环保的空调方式。独立新风+吊顶冷辐射新型空调系统以其独特特点，也在被逐渐应用。本文以前滩企业天地项目为例，结合“变风量空调”与“独立新风+吊顶冷辐射空调”两种系统方案在该项目中的应用，就两种空调系统的原理特性、应用情况等做了对比。

1 空调原理及特性

1.1 独立新风+吊顶冷辐射空调系统

原理：室外新风由新风机组处理后通过管道送至室内，承担室内全部潜热负荷，同时满足室内通风换气及卫生要求。而室内的显热负荷全部由吊顶冷辐射板承担。

系统主要优点：较常规全空气空调系统相比，可提升室内净高约200～300mm；室内几乎无动力设备，有效降低室内噪音；室内恒温、恒湿，有效改善室内环境；室内温度计算较常规提高1～2℃，节能约30%。

系统主要问题：在空调正常运行和非正常情况下（如空调初始运行、室内开窗或大量室外空气侵入），吊

顶冷辐射板易结露；室内辐射升温慢，初始运行达到室内设定温度运行时间长，约3～4h；吊顶冷却能力有限，一般95～120W/m2。

1.2 变风量空调系统

原理：通过改变送入各房间的风量（送风温度不变），来适应室内空调负荷及室内参数要求的变化，从而保证房间温度达到设定值。

系统主要优点：空调系统全年大部分时间是在部分负荷下运行，而该系统是通过改变送风量来调节室温的，因此大幅度地减少了风机动力能耗；有效调节局部区域温度，实现温度的独立控制；同时具有全空气系统的一些优点，过渡季节可以全新风运行；可选用室内无水管的布置方案，此时无漏水隐患；

系统主要问题：当室内冷负荷减少时，送风量随之减少，送风中的新风量低于设计值，室内人员感到憋闷；对于室内负荷变化较大的场合，需要牺牲湿度要求以满足温度要求；动力型BOX末端产生约50dB（A）噪声。

2 应用比较分析

前滩企业天地项目位于前滩地区15#地块，总建筑面积约14万m2。地下三层，商业部分共7栋，地上均为3层；两栋办公塔楼分别为T1、T2，南北对称布置，并在三、四层通过连廊T4连通，地上均为28层，两栋塔楼均为偏置核心筒设计，围护结构均为玻璃幕墙。两栋办公楼为中央空调系统，冷热源由园区能源中心提供；商业采用多联分体空调系统。办公楼标准层层高4.5m，标准层面积1430m2。标准层平面图（高区）如图1所示。

前滩地区总体定位为“世界级的中央商务区”，而作为前滩地区开发的第一个标志性工程，更是力图率先打造一个可持续建筑。本着“绿色、环保、可持续”的设计理念，对于办公楼的空调系统，我们就传统的变风量空调系统与新颖的独立新风+吊顶冷辐射空调系统进行了方案比较，力求契合业主需求并创新设计。

两种空调系统，主要从以下几方面做了对比分析。

2.1 空调设计比较

2.1.1 空调室内设计温度

常规变风量系统，办公区夏季空调室内设计温度为24℃。

而在冷辐射作用下，人体的实感温度会比室内空气温度低约2℃。相同的热感觉下与传统空调系统相比，采用吊顶冷辐射系统的室内温度可以提高2～3℃，从而减少计算冷负荷，降低系统能耗。故吊顶冷辐射空调系统夏季空调室内设计温度选取26℃。

2.1.2 空调供回水设计温度

该项目能源中心供应的一次侧冷冻水供回水温度6/13℃，热水供回水温度58/45℃，水系统为四管制。各系统二次侧设计供回水温度见表1。

表1 系统二次侧冷热水设计供回水温度

从上表可以看出，辐射板的供水温度较常规空调系统相比，夏季较高，冬季较低。正因为吊顶冷辐射系统只负责处理显热负荷，不负责除湿，故冷水进水温度可提高到16～18℃。结合这一特点，当选用独立新风+

吊顶冷辐射空调系统时，可利用市政高温回水作为吊顶冷辐射空调系统的一次侧供水。

2.2 空调风系统比较

受偏置核心筒布局等因素影响，两种系统下，标准层均设置一个空调机房。办公区空调系统设置虚拟内外区，靠外幕墙4m以内为外区，其余为内区。新风由设在避难层和屋顶层的新、排风全热回收器预冷/热后送至各层空调箱/新风机组。

当采用变风量空调系统时，空调机房内设置一台变风量空调箱。空调箱送风量为24000m3/h。空调外区末端采用并联风机动力型变风量风箱（带热水加热盘管），内区末端采用单风道型变风量风箱。风箱根据室内温度传感器的控制信号控制风阀开度以改变送风量，调节室内温度。标准层空调系统采用定静压控制法。

当采用独立新风+吊顶冷辐射空调系统时，空调机房内设置两台新风机组，分别服务于内、外区。内、外区新风机组送风量分别为3200m3/h和5280m3/h。内区全年供冷，夏季外区供冷以辐射顶板为主、主动式冷梁为辅，冬季外区仅采用辐射顶板供热。办公区新风口均采用高诱导比的防结露风口，以防止送风结露。

独立新风+吊顶冷辐射空调系统送风量的减少，降低了输送空气的能量消耗。同时用水来代替空气消除室内热负荷，降低了输送冷量的动力消耗。

2.3 对建筑装饰影响

当采用变风量空调系统时，空调箱参考尺寸L× W×H=5500×2560×1900（mm3），机房面积约35m2。空调箱送风量大，送风管高度对净高影响最大。吊顶内空调送风主管高度约550mm，综合其他机电管道共占用梁下空间约800mm。室内完成面净高2750～3000mm。

当采用辐射空调系统时，单台新风机组参考尺寸L×W×H=3200×1300×1700（mm3），机房面积约30m2。该系统仅有辐射板水管和新风管，占用梁下高度约300mm，对净高影响较小。室内完成面净高约3000～3200mm。

2.4 控制系统比较

表2为两种空调系统室内设备控制形式需求比较。

综合上述两种空调系统的主要对比分析，最终选取了独立新风+吊顶冷辐射空调系统。该系统具有空调舒适性高，办公区噪音影响低，提升室内净高等优势。研究表明，该系统较常规的变风量系统具有明显的节能效果。

表2 系统控制形式

3 结语

变风量空调系统技术运用较为成熟，系统末端有多种应用方式，系统分区逐渐由内外分区向朝向分区转变。该系统需关注风管尺寸对室内净高的影响及室内机噪音对环境影响。

相比变风量空调系统，独立新风+吊顶冷辐射空调系统更为节能，对室内净高影响更小。但受辐射顶板易结露，冷却能力有限及初投资高等因素影响，国内应用较少。

该项目中，针对独立新风+吊顶冷辐射空调系统的初始升温慢、易结露、温度调节延迟等问题，采用多项创新设计。

（1）利用室内回风作为吊顶冷辐射系统初始运行时送风。

系统初次启动时，楼层空调全回风工况运行，正常运行时为全新风工况运行，极端工况时可部分回风运行。该设计缓解了吊顶冷辐射系统初始升温慢的问题，且具有除湿防结露功能。

（2）标准层办公室设置多个系统控制区。

此次设计标准层设置11个系统控制区，每个控制区可以实现独立温湿度控制。多个分区的设置，可以灵活控制并响应不同区域办公人员空调需求。

（3）利用市政高温回水作为吊顶冷辐射系统的供水。

利用市政高温回水，减少一次侧冷/热水供水量需求，具有节能意义。同时提高了市政回水温度，理论上提高了能源站制冷机组性能系数。

[1]熊帅，汤广发，杨光，等.辐射冷吊顶/独立新风系统的技术研究与可行性分析[J].制冷空调，2006，6（4）:34～38.

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Independent Fresh Air+Cold Radiant Ceiling Conditioning Systems and VAV Air Conditioning Systems Compare

LANG Wei-guo
（Shanghai Construction Design&Research Institrute Co.，Ltd，Shanghai 200050，China）

Takes theqiantanCorporateAvenueproject as anexample，with"independent VAV and fresh air+cold radiant ceiling"twosystems solutions used in the project,the analysis compared twocharacteristics of the air conditioning systemanddoadesignsummary.

independentfreshair+coldradiantceilingconditioning； VAV airconditioningsystems

TU83

B

2095-3429（2016）03-0092-03

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.03.022

2016-05-19

修回日期：2016-06-08

郎卫国（1982-），男，浙江安吉人，本科，工程师，从事暖通设计工作。