輻射供冷系統-除濕機設備分類與設計特點

輻射供冷系統與環境之間的熱交換有輻射和對流兩種形式，根據各自所占總換熱量比例不同，通常將輻射供冷的設備分為輻射式和對流式兩種。此外，對流式供冷還可以進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

輻射式進一步可分為樓板式和吊頂式。樓板式進而可以分為毛細管式和混凝土式。毛細管式一般使用內徑很小的塑料管；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，與建筑圍護結構形成一體，它的供冷能力更小一些，大約30W/m2，一般用于滿足建筑基礎冷負荷。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，有時會在吊頂板上穿一些小孔，然后在銅盤管上敷設吸聲墊，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。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空氣的自然對流風速很小，室內人員沒有吹風感。輻射式供冷一般應用于冷負荷不太大的場合，如辦公室、學校、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，不允許出現有人的一側過熱或過冷的現象。而且房間垂直方向的溫差不容許超過2K，靠近窗戶側空氣的溫度降也要控制在容許范圍內。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化空氣流動的縫隙，以增強對流換熱，其對流換熱所占比例在50%以上，有時甚至可以達到70%。對流式系統在垂直房間高度上的溫差也很小，一般在±2K 以內。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，對流式引起室內空氣流動的風速稍大，但也不會超過0.15m/s。這種供冷方式應用于冷負荷比較大的場所，如商場、超市、博物館和展覽室等場所。

2.2 冷梁

冷梁與環境之間的熱交換絕大部分是通過對流進行的，對流換熱的比例可以達到90%—95%。冷梁按有無新風通入又可以進一步分為主動式冷梁和被動式冷梁。

主動式冷梁有新風通入，新風以極高的速度進入冷梁，高速流動的新風產生負壓，誘導周圍空氣一同進入冷梁，與冷梁內的冷盤管對流換熱降低室內空氣的溫度。主動式冷梁出風口氣流流速比較高，不能直接布置在工作人員的正上方。根據主動式冷梁出風口的數目可以分為單側送風和雙側送風。單側送風主要敷設于房間天花板邊緣處；雙側一般布置在天花板中間。這種供冷系統能力比較大,可以達到620W/m。用于冷負荷非常高的場所。

被動式冷梁與主動式冷梁最大的區別在于它沒有新風參與室內的對流換熱，只是室內空氣參與的一個封閉循環。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用于熱泵系統。

輻射供冷系統在去除室內負荷的過程與傳統空調有著根本的區別。輻射是把顯熱負荷和潛熱負荷分開去除；而傳統空調是把顯熱和潛熱同時去除。所以二者在設計方面也有著很大的差異。

1. 輻射供冷與獨立新風系統結合

輻射供冷不能去除室內的潛熱負荷，所以潛熱負荷必須采用其它手段去除。另外，根據室內空氣品質和正壓排風的要求必須向房間供給新風，因此可以利用獨立新風來承擔室內的潛熱負荷。

2. 送風方式的選擇

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

天花板頂送風方式的主要優點在于一方面頂送風設計、施工和維修的技術都比較成熟，與輻射供冷相匹配的獨立新風可以直接選取和全空氣系統相似的空調機組。而且全空氣系統送風溫差可以選的略大(8℃～12℃)，再配合使用具有高吸入性的旋流風口，這樣經過冷卻除濕后的新風可以不經過再熱直接送入房間，人員不會有吹風感，既保證了舒適性又節約了能耗；另一方面，頂送風可以加強輻射供冷板表面附近空氣的擾動，強化了換熱，可以提高輻射供冷板的供冷量。

置換通風有時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。但是由于置換通風要求的送風溫差不宜大，一般要控制在3℃以內。如若使用置換通風與輻射供冷相匹配，必須要對新風進行再熱，雖然獲得了較高的空氣質量，但是浪費了能源，總體來說效果不如天花板頂送方式。

3. 除濕方式的選擇

輻射供冷要求獨立新風系統必須把室內的全部潛熱負荷(濕負荷)去除，要求送風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和輻射供冷系統加頂送獨立新風系統，全空氣系統送風溫度17.2℃，含濕量11.8g/kg，而輻射供冷要求送風溫度為14.2℃，含濕量9.7g/kg，輻射供冷的送風溫度和含濕量要更低。在我國北方地區，一般采用6℃冷凍水冷卻除濕能夠完全滿足輻射供冷系統新風的要求。若對送風溫度有嚴格要求，則必須對新風進行再熱，但是這樣做不利于節能。

另外的一種除濕方法就是利用轉輪除濕機，適用于送風溫度比較高，而相對濕度比較低的場合。這樣的除濕系統COP 值在0.6～1 之間，性能主要受轉輪除濕機和熱交換器的影響。該系統的運行費用和常規的空調持平或略高，而且在初投資方面要高于常規的空調系統，因此使用前需要進行綜合的經濟性分析。

4. 輻射供冷水系統

輻射供冷水系統比較復雜，主要體現在水系統要提供兩組不同溫度的冷凍水來滿足需要。輻射供冷系統的冷凍水溫一般在15℃～20℃之間，一般我們可以通過以下3 種方案設計水系統。

方案一：輻射供冷和獨立新風共享一套水系統。水系統分兩路，一套供給獨立新風系統另一套供給輻射供冷系統，輻射供冷所需水溫較高，通過板式換熱器制得。該種系統設計簡單，易于控制。

方案二：冷凍機出來的冷凍水先對獨立新風系統進行處理后再供給輻射供冷系統。一般處理過新風的冷凍水為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，以便調節輻射供冷的水溫。這樣的設計相當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：為獨立新風和輻射供冷各設一套冷凍水系統。獨立新風系統和輻射供冷系統的水溫要求相差比較大，這樣設計有很強的針對性，可以降低系統能耗。但是這樣的設計初投資比較大。由于輻射供冷系統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。在過渡季節可以使用冷卻塔為輻射供冷系統提供冷源。在地下水資源豐富、溫度比較低的地區，也可以利用地下水直接供冷。這樣就凸顯了輻射供冷的節能潛力。對水系統的控制也是水系統設計很重要的環節。為了防止結露，需要在供冷系統的輻射板表面布置結露感應裝置。一旦輻射板附近空氣達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。