辐射空调系统的应用及检测分析

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摘要：天棚辐射空调系统具有低噪、节能、高效等优良特性，并且有利于改善室内环境的舒适度，因此近年来得到广泛应用。研究介绍合肥某建筑项目的工程概况与设计要求，在此基础上分析天棚辐射系统的检测结果。结果表明，该系统可使冬季供暖与夏季制冷需求得到充分满足，依托该系统的运行，室内温度与能效均可达到设计标准。合肥某建筑项目对天棚辐射空调系统的应用可为其他住宅建筑项目提高室内环境质量提供参考。

关键词：天棚辐射空调系统；环境舒适度；检测分析

城市住宅建筑的能源消耗主体是室内空调系统，空调系统占整个建筑能耗的50%以上[1]。在设计节能空调系统的过程中，应当以降低能源总消耗量为出发点，引入绿色节能理念，从而营造舒适度较高的室内环境，确保人们的居住质量得到明显改善。随着人们环保意识的不断增强，构建绿色节能住宅成为今后的研究重点。天棚辐射空调系统可以实现恒温、恒湿以及低能耗，满足了人们的居住需求，在建筑领域得到广泛应用[2-3]。辐射空调系统通过在围护结构中设置冷管热管，也可在天花板或墙外表面加设辐射板实现。通过辐射与对流的方式与室内进行热湿交换，其中辐射换热量占总换热量的一半以上[4-5]。当建筑项目进入结构施工阶段以后，该系统根据辐射散热原理，在楼板内预埋一些辐射管道，并于冬、夏两季分别输入30℃和20℃左右的低温冷水，由此获得理想的采暖和制冷效果。另外该系统还与外遮阳系统相结合，同时依托于对外围护结构的优化，达到室内温度与湿度均恒定的目的[6-7]。

1工程概况

本项目的研究对象位于安徽省合肥市，地处夏热冬冷气候区。该住宅项目总建筑面积约18.3万m2，不仅配置地源热泵，而且构建天棚辐射空调系统。整个建筑项目既包含多层住宅、高层住宅与小高层住宅，也包含公共服务设施。项目工程中的32层高层住宅具有代表性，因此本试验重点分析住宅的天棚辐射空调系统。

2设计要求

（1）冷热源：本建筑项目对天棚辐射空调系统进行安装，按照设计要求，将高区空调系统应用于18~32层，而低区空调系统服务于17层以下，并在小区内对热泵机房进行集中设置。其中高区系统的冷热源由常温地源热泵机组提供，低区系统的冷热源来自高温地源热泵机组。夏季高、低区系统可分别产生7/12℃和18/21℃的供回水温度；进入冬季以后，高、低区系统可分别产生45/40℃和31/28℃的供回水温度。（2）设计参数：该项目的设计参数如表1所示。（3）所选材料：本建筑项目的天棚辐射空调系统将含有阻氧层的防渗氧管作为盘管，规格型号为PE-RT，具体结构如图1所示。为防止1楼地板受潮发霉并满足住户在雨雪天气下对运动的需求，1楼设为架空层[8]。建筑保温隔热效果良好，除顶层屋顶和2楼地板采用保温隔热措施外，其余楼层顶板均未采取保温措施。地板和顶板均为辐射板，对上下层房间传递的辐射量不同。系统冷热源采用地源热泵，埋管系统位于地下车库底板下。整个系统的控制采用楼宇自动控制系统，根据室内外负荷和机组运行情况实时调节，使室内达到恒温恒湿。

3天棚辐射系统检测

在检测过程中除了参考有关工程技术资料以外，还以《建筑节能工程施工质量验收标准》（GB50411—2019）、《居住建筑节能检测标准》（JGJ/T132—2009）及《建筑节能工程现场检测技术规程》（DB34/T1588—2019）作为参考依据。另外检测人员还应按照要求使用经过检验、校正并具有较高精确度的天棚辐射空调系统检测仪器，仪器参数如表2所示。室内温度测点和机组输入功率均按照《建筑节能工程现场检测技术规程》（DB34/T1588—2019）中的相关规定进行布置和检测；机组供回水温度及流量的测量装置按照《建筑节能工程现场检测技术规程》（DB34/T1588—2019）中的相关规定进行布置。冬季室内与室外温度变化、机组供回水温差变化、机组制热量变化、机组制热能效变化，分别如图2~图5所示。当天棚辐射空调系统处于供暖状态时，室内温度为20℃，并且较为稳定不易受外界气象条件干扰，机组供回水温差有波动幅度，平均值约为5℃，说明整个系统的能效较高。按照《建筑节能工程施工质量验收标准》（GB50411—2019）的相关规定，冬季不得低于设计计算温度2℃，且不高于设计计算温度1℃，本建筑项目的设计温度为20℃，空调系统的冬季供暖工况良好。在系统稳定运行状态下，机组的制热量及制热能效与室外温度密切相关，变化趋势也大致相同。冬季制热时室外空气温度通过影响蒸发温度进而影响制热量及输入功率。室外空气温度降低时，蒸发温度也降低，制热量显著减少，输入功率减少，机组能效比降低[9]。夏季时室内与室外温度变化、机组供回水温差变化、机组制热量变化、机组制热能效变化分别如图6~图9所示。当系统处于制冷状态时，室内设计温度为25℃，虽然夏季温度容易受到外界气象条件干扰，温度略有波动（波动范围24.5~26.0℃），并且机组供回水温差的稳定性相较冬季偏低，但按照《建筑节能工程施工质量验收标准》（GB50411—2019）的相关规定，夏季不得高于设计计算温度2℃，且不低于设计计算温度1℃。检测结果与设计标准相符，天棚辐射空调系统具有良好的制冷性能。与有效输入功率的比值，因此机组能效比也降低。

4结语

检测结果表明，本建筑项目中的天棚辐射空调系统的设计和安装具有一定的合理性，无论是冬季还是夏季，室内均产生恒定的温度，机组供回水温差不会出现显著变化，可见该系统具有较高的能效。通过配置一套天棚辐射空调系统可以使建筑的制冷、供暖需求得到满足。该项目验证了天棚辐射空调系统在以合肥为代表的夏热冬冷地区的适用性，该空调系统舒适性高，运行费用相对较低，值得推广。本项目在系统运行过程中未出现结露现象，得益于露点控制和温湿度控制的有效运行，因此系统需采用有效的露点监测控制策略和手段，以确保系统高效低能耗运行。天棚辐射空调系统与地源热泵的良好结合充分彰显绿色节能的设计理念，有利于提升室内环境舒适度与可再生能源在住宅中的利用率，还可使建筑项目获得较为理想的经济效益与社会效益，对我国建设资源节约型住宅小区产生积极的影响。

参考文献

[1]董旭艳.对民用建筑暖通空调系统节能设计措施的探讨［J］.科技创新与应用，2019（18）：97-98.

[2]续红军.地源热泵及辐射供暖（冷）在某住宅小区的设计应用［J］.安徽建筑，2021，28（8）：128-130.

[3]金叶佳，丁炯.某恒温恒湿住宅小区地源热泵空调系统设计［J］.洁净与空调技术，2020（3）：87-90.

[4]陈启，马一太.辐射顶板空调系统的优势［J］.节能技术，2005，23（1）：40-43.

[5]王树超.徐州云龙湖科技住宅项目辐射空调系统设计［J］.建筑热能通风空调，2021，40（8）：101-103.

[6]周静娜，谢立辉，刘圣武，等.住宅天棚辐射空调系统工程的应用研究［J］.安徽建筑，2018，24（6）：22-25，122.

[7]李献亮，马燕宾.空调+地板辐射供暖系统在杭州某住宅小区的应用［J］.暖通空调，2021，51（2）：23-26.

[8]徐照南，韩杰，张国强，等.混凝土天棚辐射空调加独立新风系统住宅热环境与热舒适［J］.科学技术与工程，2017，17（20）：247-254.

[9]刘雄伟，刘刚，张阳.室外空气干球温度对分体式空调器运行能效影响的实验分析［C］//第六届国际绿色建筑与建筑节能大会论文集.北京：中国城市科学研究会，2010.

作者：江宏玲 单位：安徽省水利部淮河水利委员会水利科学研究院 安徽省建筑工程质量监督检测站